（1）耐火材料及炉料

1）耐火材料。耐火材料通常制成一定形状（耐火砖），或直接用散料和水按一定比例配制成泥状，在炉内修砌成一定的尺寸、形状。通常将这层耐火材料（耐火砖）称为炉衬。

冲天炉所用的耐火材料种类很多，一般按可分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。

①酸性耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖和高铝砖。硅砖中硅的质量分数在93％以上，用硅砂加工制成，是一种强酸性耐火材料；半硅砖主要含SiO₂，Al₂O₃的质量分数为15％～30％，属于强酸性砖；高铝砖中w（Al₂O₃）＞46％，w（SiO₂）＜50％，属于近中性耐火材料，由于其抗酸性能力较强，因此仍将其划入酸性耐火材料范围。粘土砖中w（Al₂O₃）=30％～45％，w（SiO₂）=55％～65％，是一种弱酸性耐火材料，耐火度一般不低于1650℃，抗急冷急热性好，在冲天炉中广泛应用。

②中性耐火材料有铬砖（铬铁矿质耐火材料）、石墨和焦炭等。

③碱性耐火材料为镁砖及镁砂，MgO的质量分数在85％以上，能抵抗碱性炉渣的侵蚀，耐火度在2000℃以上。

耐火砖有不同的形状和尺寸，以适应修砌不同形状、大小的炉膛。

在修砌耐火砖炉体时，常用耐火泥的浆料作粘结剂构成砖缝。耐火泥也有酸性和碱性之分，有粘土质、高铝质、硅质和镁质四种。使用时需注意，酸性耐火砖应使用酸性耐火泥，以避免在高温下发生酸碱性中和反应。

在熔化过程中，炉补受到高温气体的冲刷和炉渣的侵蚀而变薄，会出现凹凸不平的现象，因此在下次开炉前，必须对其进行修补。除炉衬侵蚀严重需用耐火砖重新修砌外，一般均用耐火泥料修补。常用的修炉材料中硅砂的质量分数为60％～70％，耐火泥的质量分数为30％～40％，水适量。用于修补冲天炉前炉部分的修炉材料中，焦炭粉的质量分数为65％～70％，硅砂粉的质量分数为10％～15％，耐火泥的质量分数为20％，水适量。(www.daowen.com)

2）炉料。冲天炉用炉料由燃料、金属料及熔剂三部分构成。

①燃料主要是焦炭。焦炭由焦煤干馏而成，是炼焦厂的主要产品。其主要化学成分有固定炭、灰分、硫和水分等。焦炭的质量是影响铁液温度和成分的重要因素之一。固定炭的含量要高（质量分数不低于80％），灰分、硫分要低，而且要有一定的强度和块度。

②金属料包括生铁、回炉料、废钢及铁合金等。回炉料包括浇冒口、废铸件及废铁等，要按不同牌号、成分分类堆放，并且要清除表面粘砂及内部砂芯，破碎成一定块度。加入废钢的目的是降低铸铁的含碳量，改善力学性能。废钢来源比较复杂，要注意成分，清除有害金属，如含铬的废钢、铝、铅等金属。应严格清除密封的容器、废旧弹壳及中空容器等，以防熔炼时产生爆炸现象。熔炼铸铁时还常用到硅铁、锰铁等铁合金，其目的是调整铸铁的成分或用作孕育剂。在熔炼特种铸铁时也会用到一些其他的铁合金，如铬铁、钼铁、钒铁等。

③熔剂主要是石灰石、氟石。石灰石加入炉内受热分解后，其生产物中的CaO即与焦炭中的灰分、砂粒及被侵蚀的耐火材料等熔渣化合，形成有一定流动性的炉渣，以便排出炉外。石灰石中CaO的质量分数应大于50％，SiO₂和Al₂O₃的总质量分数不应超过1％～3％。

氟石可以稀释炉渣，提高流动性，但在造渣过程中会产生有害的气体氟化氢（HF），对环境造成污染，因此应尽可能少用或不用氟石。

（2）冲天炉熔炼过程 冲天炉工作时，首先装入炉膛的是焦炭，并将其点燃。这部分焦炭称为底焦，是炉内发出热量，产生高温熔化金属料的源泉。底焦的加入量以高度衡量，由下排风口中心线到底焦上平面的距离称为底焦的高度（熔化时会变化）。当空气由风口吹入炉内时，底焦产生激烈的燃烧反应，将底焦顶面的金属料加热熔化，形成的铁液沿底焦间隙向下滴落，并进一步吸收红热的焦炭发出的热量，从而使铁液的温度升高，最后经过过桥流入前炉内储存起来。与此同时，所形成的熔渣也进入前炉内。

一批金属料熔化完后，底焦会有一定的消耗，必须补加一定量的焦炭，称为层焦。在熔化过程中金属料一批一批地被熔化，层焦一批一批地加向底焦作为补充，以保持底焦维持正常高度，使燃烧稳定。

待前炉内储存一定量的铁液后，就可出铁进行浇注。前炉内的熔渣应按时放出。概括地说，冲天炉的熔炼过程是底焦燃烧产生热气流上升，炉料由上而下吸热熔化的过程。