天然气纯氧回转炉的研制与熔化试验
山东铁戈炉业有限公司 吕荣伏※
【摘要】本文介绍了山东铁戈炉业有限公司研制天然气纯氧回转化铁炉的过程，并介绍了研制的首台3吨回转炉的熔化试验，对我国中小铸铁厂的熔化炉升级改造有参考价值。
二氧化碳为地球温室气体，导致全球气温上升、两极冰川溶化、海平面上升，暴雨、暴雪、大面积干旱等极端天气频发。中国近些年二氧化碳的年排放量约65亿吨，二氧化碳排放年增长率约15%，排放量及其增长率均居世界第一。中国政府和人民已向全世界做出了大力推广以天然气为代表的清洁能源，减少二氧化碳排放的庄严承诺。
自2006年我国签署《京都议定书》后，中央政府以越来越严厉的态度、限制工业企业排放包括二氧化碳在内的大气污染物，对地方实行环保一票否决，忽视环保的官员落马者不在少数，污染环境已成为刑事起诉案件。严格的环保政策，使许多中小铸造厂不得不放弃燃焦冲天炉、改用电炉熔化，导致了铸件生产成本的大幅度上升。在经济疲软和环保的双重压力下，目前的中小铸造厂举步维艰，多数已濒临倒闭的边缘。
有没有一种可替代电炉、比电炉更清洁、熔化成本更低的熔化炉？答案是肯定的。山东铁戈炉业有限公司响应国家号召，急广大铸造厂所急，2015年10开始与意大利某公司经过多轮艰难谈判，于2016年3月以356万欧元引进了该公司的天然气纯氧回转炉技术。2016年4月开始，在有关专家的帮助和支持下，开始了天然气纯氧回转化铁炉的研制，并于2016年5月底在国内率先研制成了第一台3吨天然气纯氧化铁炉。首台3吨纯氧天然气回转化铁炉，于2016年6月在山东章丘泰隆机械有限公司进行了累计56炉次的熔化试验，全面测试了该炉的熔化性能。
3吨天然气纯氧回转化铁炉的熔化过程主要包括以下几步：
(1)炉衬预热：烧咀点火，首先将炉衬预热到800～1000℃。
(2)加料：炉衬预热后，炉体倾转、通过液压溜槽将炉料加入炉内，加料后炉体复平。
(3)炉料预热：烧咀再次点火，开始加热炉料，炉料 期间炉体正向、反向间断性慢速转动。炉料在此期间逐步软化，并初步熔化。炉料初步熔化后，烟囱口开始有火焰出现。
(4)铁液过热：炉料初熔后不久，该炉即进入铁液过热阶段。铁液过热期间，烧咀以最大功率加热，炉体单一方向快速回转。
(5)铁液测试：当目视铁液温度达到出铁要求时，用热电偶或红外测温仪测量测量铁水温度、用三角试片或炉前热分析仪测量铁液成分。
(6)出铁和浇注：如果铁液温度和成分符合要求，打开出铁口出铁并浇注铸件。
首台3吨回转炉在章丘泰隆机械公司的熔化测试，完全按照意大利某公司提供的工艺进行，其要点为随炉料向炉内加入5%的焦炭作为增碳剂。通过几十炉次的熔化试验，3吨天然气纯氧回转化铁炉所能达到的主要熔化工艺济技术指标如下：
（1）炉体铁液容量：3吨。
（2）铁液温度：1450℃，最高可以达到1610℃。
（3）每吨铁液的天然气用量：40～65立方米。
(4)每吨铁液的氧气用量：100～140立方米。
(5)铁烧损：1～2%，有一种特殊的熔化工艺可有效控制铁烧损。
(6)碳烧损：20～30%。
(7)硅烧损：15～20%，与普通冲天炉相当。
(8)锰烧损：20～25%，与普通冲天炉相当。
2017年3～6月份，第二台3吨回转炉在山东潍坊天通机械公司进行了球铁生产的工艺试验，也取得了满意的效果。天通机械公司是一个生产球铁管件的专业化公司，各类球铁管件的年产量约为15000吨。
在该公司进行的回转炉熔化试验中，我们未按原工艺向炉内加入增碳剂
（焦炭），吨铁的天然气用量在80～85m3左右。与在章丘泰隆公司进行的熔化试验相比，吨铁耗气量有了很大幅度的增加。该试验结果让我们对增碳剂有了新的认识：随炉料加入回转炉中的焦炭，名义上是增碳剂，其实还是一种燃料。如果随炉料向炉内加入焦炭，可以大幅度降低天然气的用量。
另外重要的是，潍坊天通机械公司的球铁熔化试验，严格测试了纯氧天然气回转炉的铁烧损。在合理造渣的条件下，回转炉的铁烧损一般不会超过1%。
天然气纯氧回转化铁炉，在工业发达国家已有约四十年的应用历史，该炉与电炉相比，二氧化碳排放少、尾气中几乎不存在二氧化硫、氧化氮，炉渣排放少，是迄今环保性能最好的一种化铁炉。该炉不仅环保，而且化铁成本低于电炉100～200元/吨。另外，该炉除了化铁，还可化铝、化铜，一炉多用，属于中小铸造厂替代冲天炉和电炉的升级换代设备。
开发一个新产品需要很长的时间、耗费很多精力，我们公司目前所完成的试验研究仅仅是万里长征第一步。路漫漫而其修远兮，吾将上下而求索！
