內燃機軸系扭轉振動

[拼音]：chongtianlu

[英文]：cupola

一種豎式圓筒形熔鍊鑄鐵的鑄造裝置。主要用於鑄鐵件生產，也用以配合轉爐鍊鋼，有時還用來化銅，因爐頂開口向上，故稱沖天爐。

簡史

古代生產鑄鐵，鐵水直接來自鍊鐵爐。公元10世紀前後，中國宋代已有因移動方便而稱為“行爐”的化鐵爐。當時行爐不僅被用作化鐵裝置，而且還用作守城武器。1330年元代陳椿所著《敖波圖》描繪了有鑄鐵盤的化鐵爐，稱為攙爐，爐身可以傾斜以便出鐵。以後又加高爐身成為三節爐，這種爐已脫離了鍊鐵爐結構，是沖天爐的雛形。17～18世紀，歐洲流行一種用於補鍋的小型化鐵爐。1794年，英國J.威爾金森仿補鍋化鐵爐製造了第一座近似現代的沖天爐，並配備了用蒸汽機驅動的鼓風機。20世紀以來，沖天爐結構和熔鍊工藝有了很大發展，主要有：

（1）多排風口送風沖天爐，它是為強化灰分高、塊度小、強度低的劣質焦炭的燃燒而出現的兩排或兩排以上的小風口沖天爐，風口總面積只佔爐子內截面積的5％左右，風口區爐徑縮小，向熔化帶逐漸擴大。

（2）雙排風口大排距送風沖天爐，它的風口排距比正常大2～3倍，在500～900毫米之間，每排進風可由單獨風箱供給，也可由一個總風箱提供。

（3）沖天爐-電爐雙聯熔鍊，能充分發揮沖天爐優異的熔化能力和電爐良好的過熱能力。

（4）提高送風溫度，或增加送風中的含氧量。

結構

沖天爐（見彩圖）爐身下部坐在底座上，上部側面開有加料口，底部安有帶鉸鏈的門供熔化結束後清爐用。離爐底350～700毫米處有1～2排空氣進口，稱為風口，沿爐身圓周均勻分佈。風口下部是爐缸，開有出鐵口和出渣口。從加料口以下至風口為金屬爐料的預熱帶和熔化帶。沖天爐圓筒形爐身外殼用鋼板製成，鋼板殼內壁用耐火材料砌成爐襯。在熔化帶周圍，由於爐溫高，有些場合，這一部分不用耐火材料爐襯，而在爐殼外面設環形水管，向爐殼噴淋冷卻水。在中國，有的沖天爐還在爐身外部設定積蓄鐵水的固定式前爐，前爐與沖天爐爐缸相連，從前爐中出鐵水和排渣。前爐可利用電、油或煤氣加熱，用以對鐵水進行保溫或升溫。

工作過程

先將一定量的鑄造焦炭裝入爐內作為底焦。點火後，將底焦加至規定高度，從風口至底焦的頂面為底焦高度。然後按爐子的熔化率將配好的石灰石、金屬爐料和層焦按次序分批地從加料口加入。在整個開爐過程中保持爐料頂面在加料口下沿。經風口鼓入爐內的空氣同底焦發生燃燒反應，生成的高溫爐氣向上流動，對爐料加熱，並使底焦頂面上的第一批金屬爐料熔化。熔化後的鐵滴在下落到爐缸的過程中，被高溫爐氣和熾熱的焦炭進一步加熱，這一過程稱為過熱。隨著底焦的燒失和金屬爐料的熔化，料層逐漸下降。每批爐料熔化後，燃料由外加的層焦補充，使底焦高度基本上保持不變，整個熔化過程連續進行。

爐料中的石灰石在高溫爐氣的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是鹼性氧化物，它能和焦炭中的灰分和爐料中的雜質、金屬氧化物等酸性物質結合成熔點較低的爐渣。熔化的爐渣也下落到爐缸，並浮在鐵水上。

在沖天爐內，同時進行著底焦的燃燒、熱量的傳遞和冶金反應 3個重要過程。根據物理、化學反應的不同，沖天爐以燃燒區為核心，自上而下分為：預熱帶、熔化帶、還原帶、氧化帶和爐缸等 5個區域。由於爐氣、焦炭和爐渣的作用，熔化後的金屬成分也發生一定的變化。在鑄鐵的5大元素中，碳和硫一般會增加，矽和錳一般會燒損，磷則變化不大。鐵水的最終化學成分，就是金屬爐料的原始成分和熔鍊過程中成分變化的綜合結果。

參考書目

陸文華主編：《鑄鐵及其熔鍊》，機械工業出版社，北京，1981。