近幾年，由于環(huán)境保護趨嚴的現(xiàn)實要求，沖天爐逐漸被電爐所代替，原因是沖天爐排放二氧化碳(一氧化碳)、硫化物、硝化物及煙塵嚴重。在這里，對使用沖天爐、電爐熔煉的鑄鐵質(zhì)量進行比較后談一談沖天爐熔煉鐵液的優(yōu)點及存在的必要性;同時介紹沖天爐污染的解決辦法。

一、沖天爐熔化鐵液的連續(xù)性

在操作得當(dāng)?shù)那闆r下，使用沖天爐熔煉，可根據(jù)鑄件的大小、壁厚、成分、溫度等要求，任意取出需要的鐵液量;亦可根據(jù)材質(zhì)及壁厚的要求，控制不同的增碳量及溫度來滿足鑄件的要求，生產(chǎn)效率高。而相比于沖天爐，電爐則受到一定的限制，特別是鐵液量，如果生產(chǎn)大件，必須安裝大容量的熔煉電爐。

二、沖天爐與電爐熔煉鑄件強度和加工性能的比較

1、強度的比較

在CE相當(dāng)時，電爐加Cu 0.5%，沖天爐在不加任何合金的情況下，沖天爐鑄件的強度比電爐鑄件的高出75 MPa，即高出1.5個牌號級別。

電爐熔煉要滿足HT300牌號，就要降低CE。在CE降低0.15%并加Cu 0.5%情況下，電爐熔煉鑄鐵強度達到320MPa，即與沖天爐相比，強度仍要下降半個牌號以上。

另外，在CE、溫度相同的情況下，沖天爐鐵液比電爐鐵液的流動性好，這就是說，沖天爐鐵液減少了冷隔和澆不足的缺陷，并且縮孔、縮松傾向也少。

2、硬度和加工性能比較

由于電爐生產(chǎn)硬度檢測缺失，無法對比。但對濟南某機床廠電爐生產(chǎn)和本公司沖天爐生產(chǎn)的同種大型床身、立柱、工作臺比較來看，在硬度基本相同的情況下，沖天爐鑄鐵比電爐鑄鐵的刀具磨損要減少一半以上，并且機加工效率大大提高。歐洲客戶正是因本公司沖天爐鑄鐵件加工性能好、缺陷低而忠誠合作10多年。日本、新加坡等地客戶也是因本公司沖天爐鑄鐵件比其他公司采購的鑄件加工性能好、硬度適中而忠誠合作20多年。

三、沖天爐鐵液對鑄造缺陷的影響

在相同材料牌號的情況下，沖天爐熔煉可在高CE條件下滿足材料牌號的要求，這就減少了鑄件縮孔、縮松缺陷產(chǎn)生的可能性，不需要加大冒口和多冒口鑄造，甚至可不加冒口，提高鐵液利用率，也不用或少用冷鐵，也不用合金或加入少量合金。這就很大程度上降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

除此之外，由于沖天爐熔煉鐵液CE高，熔化時有預(yù)熱區(qū)，鐵液吸H量就低，可防止鑄件產(chǎn)生H2氣孔。另外，沖天爐鐵液的白口傾向和斷口敏感性也比電爐低。

四、沖天爐熔煉有自然增C、增S、增N作用

兩排大間距沖天爐融化時，在爐膛有兩個高溫區(qū)，溫度高達1700℃左右，并且有兩個氧化區(qū)和兩個還原區(qū)。控制上下這兩個區(qū)的大小，就可以調(diào)整增C量和鐵液溫度。

由于高溫區(qū)溫度高，一些氣化溫度低的有害元素，如鉛、鋅、錫等就被氧化或被氣化，一部分從爐氣中排除，一部分在石灰石造渣過程中成渣，從而減輕其對鑄件的危害。

由于沖天爐有還原區(qū)，CO可還原氧化鐵、氧化硅、氧化錳，減輕燒損，降低鐵液氧化鐵的含量，凈化鐵液。

另外，不用另外補充增碳劑、增硫劑、增氮劑，沖天爐就能自然增C、增S、增N，特別是增N。在配料廢鋼適合的情況下，沖天爐熔煉鐵液可滿足灰鑄鐵90～110 PPM的N量要求，對保證灰鐵N含量、提高鑄鐵珠光體含量、提高材質(zhì)強度起關(guān)鍵作用。

電爐熔煉鐵液含N量一般在60 PPM左右，滿足不了灰鐵的含N要求，而電爐熔煉又沒有增C、增S、增N的功能，需要另外補加一定量的Cu、Cr、Sn等合金增碳劑、增硫劑才能保證強度要求，這就增加了生產(chǎn)成本。另外，外加增N，現(xiàn)場控制困難(現(xiàn)光譜儀測N誤差很大)。增N低，強度保證不了;增N高，容易造成N氣孔。

還有，沖天爐熔煉鐵液自帶結(jié)晶晶核因子，稍加孕育，效果很好。而電爐化鐵主要只是一個物理過程，缺少結(jié)晶因子，往往同樣的孕育措施，效果卻不理想，還要采取預(yù)處理手段，不但增加成本，還增加勞動強度。

再有就是，沖天爐鐵液除渣簡單，而電爐除渣困難，還很危險。

五、沖天爐對原材料要求的純凈度低

沖天爐對廢鋼、生鐵、回爐鐵的鐵銹、泥砂、油漆、鍍鋅、鍍錫、油污、潮濕、表層膩子的要求低，原因是一些有害雜質(zhì)可在沖天爐預(yù)熱帶就可以被清除掉，如油污、鋅、錫、水分;泥砂類可在造渣過程中被除掉。而電爐就不具備這種功能，它要求進爐材料必須干凈，否則會增加鐵液的含氧量、含氫量和有害金屬量，從而導(dǎo)致鑄件氣孔和 性能不符合要求以及除渣量、勞動強度大。

六、沖天爐的所謂碳氧化物排放及污染問題

首先談一下我國的電力生產(chǎn)有80%以上是煤電，發(fā)電需要用煤，用煤就要排放碳氧化物。這同沖天爐用碳化鐵一樣，都是一次能源的一次排放問題。而電爐化鐵用電，是二次能源消耗，即間接燒煤，同樣在排放碳氧化物，不過是將大量排放轉(zhuǎn)移到時發(fā)電環(huán)節(jié)了。所以，沖天爐排放碳氧化物而電爐不排放是一個偽命題。

再就是煙塵排放問題。采用多級環(huán)保除塵、除硫化物、除硝化物，如采取煙塵收集、旋風(fēng)除塵、布袋除塵、脫硫、脫硝等，完全可以解決這個問題。同時，沖天爐爐渣固體廢物可作為水泥生產(chǎn)原料和建筑原料利用，由于不含重金屬，直接填埋也不會造成環(huán)境污染。

七、沖天爐出鐵溫度和能耗問題

過去在沒有鑄造焦炭的情況下，沖天爐的鐵液溫度只有1420～1450℃;現(xiàn)在，有質(zhì)量優(yōu)異的鑄造焦炭，在自熱式爐膽冷風(fēng)沖天爐富氧送風(fēng)情況下，每噸鐵液全部耗焦量在120kg的情況下，出鐵溫度完全可以達到1495～1510℃(平均1500℃)，完全可以滿足鑄件對鐵液溫度的要求，鐵液增碳量可在50%以上，硅燒損在10%左右，Mn燒損20%左右。比電爐節(jié)能只高不低，相比費用也低。

八、沖天爐熔化實例

煙臺冰輪重型機件有限公司現(xiàn)用兩臺10t/h自熱式冷風(fēng)沖天爐。送風(fēng)溫度在160℃左右，采用山西鑄造焦炭，固定碳88.61%、灰粉10.12%、含硫量0.38%、揮發(fā)物1.27%，富氧量1.3%。在每噸鐵液全焦量(底焦、接力焦、批焦)120kg的情況下，平均溫度在1500℃以上，兩個爐子平均熔化率在14t/h左右。在45%廢鋼情況下，增C 52.4%，硅燒損8.6%，錳燒損在22.6%(按配料成分和出爐成分算)。HT300強度可達352MPa，試棒硬度238HB，鑄件本體硬度(機床導(dǎo)軌)在190～220HB。

九、結(jié)束語

通過對沖天爐和電爐鐵液的比較，確實證明沖天爐熔煉鐵液有電爐不可替代的優(yōu)勢;沖天爐在采取技術(shù)升級和加大環(huán)保措施后，確實有它存在的必要性與可行性。需說明的是，以上比較并不是為了說電爐不好，電爐在生產(chǎn)球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、鑄鋼和合成鑄鐵方面還是有一定優(yōu)勢的，只是各單位應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定使用哪種。