冲天炉

冲天炉炉身下部坐在底座上，上部侧面开有加料口，底部安有带铰链的门供熔化结束后清炉用。离炉底350～700毫米处有1～2排空气进口，称为风口，沿炉身圆周均匀分布。风口下部是炉缸，开有出铁口和出渣口。从加料口以下至风口为金属炉料的预热带和熔化带。冲天炉圆筒形炉身外壳用钢板制成，钢板壳内壁用耐火材料砌成炉衬。在熔化带周围，由于炉温高，有些场合，这一部分不用耐火材料炉衬，而在炉壳外面设环形水管，向炉壳喷淋冷却水。在中国，有的冲天炉还在炉身外部设置积蓄铁水的固定式前炉，前炉与冲天炉炉缸相连，从前炉中出铁水和排渣。前炉可利用电、油或煤气加热，用以对铁水进行保温或升温。

先将一定量的铸造焦炭装入炉内作为底焦。点火后,将底焦加至规定高度,从风口至底焦的顶面为底焦高度。然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应,生成的高温炉气向上流动,对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。熔化后的铁滴在下落到炉缸的过程中，被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热，这一过程称为过热。随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充,使底焦高度基本上保持不变,整个熔化过程连续进行。

炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。熔化的炉渣也下落到炉缸，并浮在铁水上。

在冲天炉内，同时进行着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应 3个重要过程。根据物理、化学反应的不同，冲天炉以燃烧区为核心，自上而下分为：预热带、熔化带、还原带、氧化带和炉缸等 5个区域。由于炉气、焦炭和炉渣的作用，熔化后的金属成分也发生一定的变化。在铸铁的5大元素中,碳和硫一般会增加，硅和锰一般会烧损，磷则变化不大。铁水的最终化学成分，就是金属炉料的原始成分和熔炼过程中成分变化的综合结果。

古代生产铸铁，铁水直接来自炼铁炉。公元10世纪前后，中国宋代已有因移动方便而称为"行炉"的化铁炉。当时行炉不仅被用作化铁设备，而且还用作守城武器。1330年元代陈椿所著《敖波图》描绘了有铸铁盘的化铁炉，称为搀炉，炉身可以倾斜以便出铁。以后又加高炉身成为三节炉，这种炉已脱离了炼铁炉结构，是冲天炉的雏形。17～18世纪，欧洲流行一种用于补锅的小型化铁炉。1794年，英国J.威尔金森仿补锅化铁炉制造了第一座近似现代的冲天炉，并配备了用蒸汽机驱动的鼓风机。20世纪以来，冲天炉结构和熔炼工艺有了很大发展。

主要有：①多排风口送风冲天炉，它是为强化灰分高、块度小、强度低的劣质焦炭的燃烧而出现的两排或两排以上的小风口冲天炉，风口总面积只占炉子内截面积的5％左右，风口区炉径缩小,向熔化带逐渐扩大。②双排风口大排距送风冲天炉，它的风口排距比正常大2～3倍，在500～900毫米之间，每排进风可由单独风箱供给,也可由一个总风箱提供。③冲天炉-电炉双联熔炼，能充分发挥冲天炉优异的熔化能力和电炉良好的过热能力。