天然氣純氧回轉(zhuǎn)爐的研制與熔化試驗
山東鐵戈爐業(yè)有限公司 呂榮伏※
【摘要】本文介紹了山東鐵戈爐業(yè)有限公司研制天然氣純氧回轉(zhuǎn)化鐵爐的過程，并介紹了研制的首臺3噸回轉(zhuǎn)爐的熔化試驗，對我國中小鑄鐵廠的熔化爐升級改造有參考價值。
二氧化碳為地球溫室氣體，導(dǎo)致全球氣溫上升、兩極冰川溶化、海平面上升，暴雨、暴雪、大面積干旱等極端天氣頻發(fā)。中國近些年二氧化碳的年排放量約65億噸，二氧化碳排放年增長率約15%，排放量及其增長率均居世界第一。中國政府和人民已向全世界做出了大力推廣以天然氣為代表的清潔能源，減少二氧化碳排放的莊嚴承諾。
自2006年我國簽署《京都議定書》后，中央政府以越來越嚴厲的態(tài)度、限制工業(yè)企業(yè)排放包括二氧化碳在內(nèi)的大氣污染物，對地方實行環(huán)保一票否決，忽視環(huán)保的官員落馬者不在少數(shù)，污染環(huán)境已成為刑事起訴案件。嚴格的環(huán)保政策，使許多中小鑄造廠不得不放棄燃焦沖天爐、改用電爐熔化，導(dǎo)致了鑄件生產(chǎn)成本的大幅度上升。在經(jīng)濟疲軟和環(huán)保的雙重壓力下，目前的中小鑄造廠舉步維艱，多數(shù)已瀕臨倒閉的邊緣。
有沒有一種可替代電爐、比電爐更清潔、熔化成本更低的熔化爐？答案是肯定的。山東鐵戈爐業(yè)有限公司響應(yīng)國家號召，急廣大鑄造廠所急，2015年10開始與意大利某公司經(jīng)過多輪艱難談判，于2016年3月以356萬歐元引進了該公司的天然氣純氧回轉(zhuǎn)爐技術(shù)。2016年4月開始，在有關(guān)專家的幫助和支持下，開始了天然氣純氧回轉(zhuǎn)化鐵爐的研制，并于2016年5月底在國內(nèi)率先研制成了第一臺3噸天然氣純氧化鐵爐。首臺3噸純氧天然氣回轉(zhuǎn)化鐵爐，于2016年6月在山東章丘泰隆機械有限公司進行了累計56爐次的熔化試驗，全面測試了該爐的熔化性能。
3噸天然氣純氧回轉(zhuǎn)化鐵爐的熔化過程主要包括以下幾步：
(1)爐襯預(yù)熱：燒咀點火，首先將爐襯預(yù)熱到800～1000℃。
(2)加料：爐襯預(yù)熱后，爐體傾轉(zhuǎn)、通過液壓溜槽將爐料加入爐內(nèi)，加料后爐體復(fù)平。
(3)爐料預(yù)熱：燒咀再次點火，開始加熱爐料，爐料 期間爐體正向、反向間斷性慢速轉(zhuǎn)動。爐料在此期間逐步軟化，并初步熔化。爐料初步熔化后，煙囪口開始有火焰出現(xiàn)。
(4)鐵液過熱：爐料初熔后不久，該爐即進入鐵液過熱階段。鐵液過熱期間，燒咀以最大功率加熱，爐體單一方向快速回轉(zhuǎn)。
(5)鐵液測試：當目視鐵液溫度達到出鐵要求時，用熱電偶或紅外測溫儀測量測量鐵水溫度、用三角試片或爐前熱分析儀測量鐵液成分。
(6)出鐵和澆注：如果鐵液溫度和成分符合要求，打開出鐵口出鐵并澆注鑄件。
首臺3噸回轉(zhuǎn)爐在章丘泰隆機械公司的熔化測試，完全按照意大利某公司提供的工藝進行，其要點為隨爐料向爐內(nèi)加入5%的焦炭作為增碳劑。通過幾十爐次的熔化試驗，3噸天然氣純氧回轉(zhuǎn)化鐵爐所能達到的主要熔化工藝濟技術(shù)指標如下：
（1）爐體鐵液容量：3噸。
（2）鐵液溫度：1450℃，最高可以達到1610℃。
（3）每噸鐵液的天然氣用量：40～65立方米。
(4)每噸鐵液的氧氣用量：100～140立方米。
(5)鐵燒損：1～2%，有一種特殊的熔化工藝可有效控制鐵燒損。
(6)碳燒損：20～30%。
(7)硅燒損：15～20%，與普通沖天爐相當。
(8)錳燒損：20～25%，與普通沖天爐相當。
2017年3～6月份，第二臺3噸回轉(zhuǎn)爐在山東濰坊天通機械公司進行了球鐵生產(chǎn)的工藝試驗，也取得了滿意的效果。天通機械公司是一個生產(chǎn)球鐵管件的專業(yè)化公司，各類球鐵管件的年產(chǎn)量約為15000噸。
在該公司進行的回轉(zhuǎn)爐熔化試驗中，我們未按原工藝向爐內(nèi)加入增碳劑
（焦炭），噸鐵的天然氣用量在80～85m3左右。與在章丘泰隆公司進行的熔化試驗相比，噸鐵耗氣量有了很大幅度的增加。該試驗結(jié)果讓我們對增碳劑有了新的認識：隨爐料加入回轉(zhuǎn)爐中的焦炭，名義上是增碳劑，其實還是一種燃料。如果隨爐料向爐內(nèi)加入焦炭，可以大幅度降低天然氣的用量。
另外重要的是，濰坊天通機械公司的球鐵熔化試驗，嚴格測試了純氧天然氣回轉(zhuǎn)爐的鐵燒損。在合理造渣的條件下，回轉(zhuǎn)爐的鐵燒損一般不會超過1%。
天然氣純氧回轉(zhuǎn)化鐵爐，在工業(yè)發(fā)達國家已有約四十年的應(yīng)用歷史，該爐與電爐相比，二氧化碳排放少、尾氣中幾乎不存在二氧化硫、氧化氮，爐渣排放少，是迄今環(huán)保性能最好的一種化鐵爐。該爐不僅環(huán)保，而且化鐵成本低于電爐100～200元/噸。另外，該爐除了化鐵，還可化鋁、化銅，一爐多用，屬于中小鑄造廠替代沖天爐和電爐的升級換代設(shè)備。
開發(fā)一個新產(chǎn)品需要很長的時間、耗費很多精力，我們公司目前所完成的試驗研究僅僅是萬里長征第一步。路漫漫而其修遠兮，吾將上下而求索！
