天然⽓竖炉与燃焦冲天炉的结构和熔化过程⾮常接近，但其熔化特性相对于燃焦冲天炉有以下特点：
1）天然⽓竖炉内不存在焦炭，炉内铁液不存在增碳的可能性，铁液中的含碳量总是呈现下降趋势。碳烧损的质量分数与炉料中碳的质量分数有关，当炉料中碳的质量分数为3%时，碳的烧损率在5%左右；当炉料中碳的质量分数为4%时，烧损率在12%～13%左右。由于铁液中碳含量的原因，天然⽓竖炉⼀般很难成为独⽴的铸铁熔化设备，该炉需要与电炉组成双联熔化系统。 2）天然⽓燃烧的理论燃烧温度低于焦炭，天然⽓竖炉铁液的出炉温度⼀般低于燃焦冲天炉，⼀般在1400℃～1450℃之间。 3）天然⽓竖炉的结构与熔化原理毕竟不同于燃焦冲天炉，其炉衬材料、炉料、加料、操作控制等，与燃焦冲天炉有明显区别。
4）天然⽓竖炉中硅、锰等元素的烧损率相当于燃焦冲天炉。表1为C、Si、Mn各元素在天然⽓竖炉中的⼀般烧损率，供参考。
1.2天然⽓熔铁炉（竖炉）结构
1.3 炉衬与炉料
1）炉衬及其修补
天然⽓竖炉⽔冷炉栅以上1 m 左右、炉栅以下的炉缸等处的炉衬，⼀般使⽤刚⽟型耐⽕浇注材料或捣打料，其中包含⼀定量的炭化硅（SiC）和少量的TiO2或Cr2O3。天然⽓竖炉预热段、烟囱段的炉衬材料，相同于燃焦冲天炉。天然⽓竖
定量的炭化硅（SiC）和少量的TiO2或Cr2O3。天然⽓竖炉预热段、烟囱段的炉衬材料，相同于燃焦冲天炉。天然⽓竖炉修筑炉衬时，需要使⽤捣打模或浇注模，⽤风镐或振动棒等⼯具对炉衬材料进⾏紧密捣振。炉膛中⽔冷炉栅、烧嘴等处孔洞，⼀般⽤直径适当的聚苯⼄烯管材或钢管制作捣打或浇注模。刚⽟型耐⽕材料在加热中有⼏次相变伴随明显的体积膨胀，在烘烤升温过程中必须严格遵守其升温、保温⼯艺曲线。天然⽓竖炉连续熔化15d后，需对炉衬进⾏⼀次修补。修补主要集中在⽔冷炉栅附近，炉栅以上的修补量⼤于炉栅以下。炉衬侵蚀量⼤的部位⼀般需要模具，⽤捣打料、浇注料修补。捣打料修补后需要特别注意逐步提⾼烘烤温度，防⽌温度突升引起所修补炉衬的散裂，前期⽤⼩功率进⾏预热和烘烤，持续烘烤最少为10h，然后在加料前改⽤⼤功率烘烤。修补量⼩的部位⼀般⽤可塑料修补，可塑料对烘烤温度和时间没有特别要求。⽔冷炉栅外表⾯⽤含Gr2O3 的可塑料包敷、修砌，施⼯⾮常⽅便和快捷。推拉活动护栏
2）耐⽕球
天然⽓竖炉的⽔冷炉栅上需要铺垫⼀定厚度的耐⽕球（俗称陶瓷球）。耐⽕球对熔渣有⼀定的抗化学侵蚀能⼒，与铁液和熔渣之间不浸润，同时需有⾜够的⾼温强度。⽬前的天然⽓竖炉普遍使⽤直径150mm 的耐⽕球作为炉栅垫铺层，每个耐⽕球的质量约为3.8kg。耐⽕球在炉栅上的铺垫厚度在400mm～600mm之间。炉栅上耐⽕球的装填⾼度及批料中耐⽕球的加⼊量决定铁液温度。耐⽕球层的⾼度在500mm～600mm 时，铁液最⾼出炉温度在1500℃左右；⾼度在
300mm～350mm 时，铁液温度在1400℃左右，以此类推。⽔冷炉栅上铺垫的耐⽕球厚度与燃焦冲天炉的底焦⾼度有类似的作⽤，耐⽕球层厚度越⼤，铁液温度越⾼，熔化率越低。需要的铁液温度越⾼，耐⽕球的消耗量越⼤。炉栅上铺垫的耐⽕球，可以使⽤上次熔炼结束后从炉内取出的旧耐⽕球。另外，可以⽤焦炭替代耐⽕球。
3）⾦属炉料与熔剂
天然⽓竖炉的⾦属炉料相同于燃焦冲天炉，包括⽣铁、回炉料、废钢等三种，但⼀般要求废钢的质量分数不超过⾦属炉料的20%。天然⽓竖炉对⾦属炉料的纯净度及其稳定性有⼀定特别要求，否则容易导致熔化故障。⾦属炉料应该洁净、⽆泥砂杂质，最好全部经过抛丸处理。如果使⽤经抛丸处理的⾦属炉料，天然⽓竖炉尾⽓中的粉尘浓度可达10mg/m3
左右。
熔剂的作⽤对天然⽓竖炉的平稳运⾏有⾄关重要的作⽤，忽视熔剂会导致该炉熔化的严重失败。天然⽓竖炉的熔剂包括⽯灰⽯、⽩云⽯、碎玻璃（玻璃瓶、建筑玻璃）等，其中碎玻璃的熔点⽐较低，与炉内物质作⽤容易形成低熔点炉渣。⽯灰⽯、⽩云⽯的粒度在25 mm～50 mm 之间。熔剂的加⼊量由⾦属炉料的清洁度决定，其质量分数⼀般为⾦属炉料的2%～6%。
天然⽓竖炉理想炉渣中各成分的质量分数分别为：50%～55% SiO2、15%～20% CaO、10%～15% Al2O3、10% FeO，该成分炉渣的流动性最好。
1.4 熔化操作
天然⽓竖炉为装备有电脑控制系统的现代⾃动化设备，启动时会⾸先⾃动检测系统内各点的状态。例如，炉体环境中天然⽓的浓度，天然⽓、助燃空⽓、冷却⽔的压⼒，加料系统和其他部分的状态等。如果任意⼀个点存在安全隐患或有不正常状态，⾃动控制系统在发出声光警报信号的同时，⼀直处于闭锁状态，不能点⽕。
龙脑抑菌剂1）点⽕启动
天然⽓竖炉点⽕前必须⾸先启动⿎风机、冷却⽔泵，开启有关阀门，同时必须确认天然⽓、助燃空⽓
、冷却⽔的流量和压⼒符合要求。⽔冷炉栅、⽔冷炉壁的冷却⽔流量、压⼒、温度、风量、风压，燃⽓压⼒等，可以通过⼯控机屏幕上的有关显⽰值加以确认。如果任⼀个参数存在问题，则燃烧系统不能点⽕，控制系统会⾃动给出故障提⽰。
点⽕时通过⼯控机操作界⾯，⾸先设定加热功率为额定功率的40%，开启⿎风机，按复位按钮消除所有报警。将其中⼀个烧嘴的选择旋钮切换到ON位置，然后将燃烧、点⽕旋钮切换到ON，烧嘴即⾃动点⽕，在触摸屏界⾯上可观察所选定的烧嘴是否点⽕成功。
烧嘴控制器在打开燃⽓先导阀后有⼀⼩段延时，因此点⽕变压器⼀般延时电点⽕。如果延时期间⽕焰检测器未检测到⽕焰，会导致烧嘴控制器锁定。如果⼀个或四个烧嘴处于锁定状态，可按红⾊的烧嘴复位按钮使烧嘴控制器复位。如果烧嘴点⽕期间烧嘴控制器反复锁定，表明天然⽓的压⼒不稳定、烧嘴的燃⽓阀门未打开；或者点⽕变压器连线错误；或者⽕焰检测器存在故障，需要根据具体原因逐⼀排除。
2）炉膛预热
天然⽓竖炉在加⼊⾦属料前，必须对炉膛、⽔冷炉栅上的耐⽕球进⾏预热。如果不经预热⽽直接加料熔化，铁液及炉渣极易凝固在出铁⼝导致熔化⽆法继续。在炉膛预热前，确保燃⽓炉的出铁⼝、备⽤出铁⼝处于封堵状态。炉膛预热温度
极易凝固在出铁⼝导致熔化⽆法继续。在炉膛预热前，确保燃⽓炉的出铁⼝、备⽤出铁⼝处于封堵状态。炉膛预热温度⼀般以耐⽕球层的温度为准，耐⽕球的预热温度⾄少要⾼出⾦属炉料熔点150℃。炉膛预热⼀般需要45min～70min，预热功率由⼩逐步增⼤。
炉膛预热期间，在加料平台上观察加料⼝的⽕焰可以判断燃烧是否正常。如果⽕焰⾼度为加料⼝的1/3，颜⾊为淡绿⾊，表明烧嘴燃烧良好；如果⽕焰长且呈黄⾊，表明CO含量⾼，天然⽓浓度过⾼；如果加料⼝没有⽕焰，表明没有CO 及天然⽓浓度过低。
3）装料和加料
加料前⾸先将燃烧功率由额定功率的40%增加到70%，然后进⼀步增加到85%，同时设定在空⽓中加氧的体积分数，并将氧⽓供应旋钮打到⾃动档，当各烧嘴稳定燃烧后即可开始向炉内装料。
草皮卷天然⽓竖炉前2 批炉料中⼀般不加⼊废钢，其后的批料中可按需要加10%～20%的优质废钢。天然⽓竖炉装料，加料动作必须连续、快速、平稳，⼀直将炉料加到冲天炉设定的料⾯⾼度。每100 kg ⾦属炉料中，⼀般加⼊1.8kg ⽩云⽯、2.0kg⽯灰⽯、1.2kg 碎玻璃、1 kg～1.2kg 耐⽕球。每100kg⾦属炉料中耐⽕球的量，取决于所要求的铁液温度，增加批料中耐⽕球的量，会逐步引起炉栅上耐⽕材料垫层厚度增加，有利于得到⾼温铁液。
在装料和加料过程中，需要特别注意炉内料⾯的平整性，防⽌料⾯倾斜导致某种炉料在炉内不均匀分布。耐⽕球很容易沿倾斜的料⾯滚落到炉膛某⼀侧，导致炉栅垫上耐⽕球层厚度不均匀。另外，熔剂必须均匀分布在⾦属炉料中，防⽌熔剂集中分布于炉膛某⼀侧。
如果熔剂在炉内分布不均，会造成炉膛某⼀侧炉衬材料的过度侵蚀，⽽另⼀侧的黏性熔渣会降低天然⽓竖炉的熔化速度及铁液温度。如果耐⽕球在炉料中分布不均，会引起炉栅上耐⽕材料垫层厚度不均、倾斜，导致熔化故障。
4）燃烧控制
天然⽓竖炉的助燃空⽓、氧⽓及所使⽤的天然⽓的流量必须经过精确的测量和控制，三种⽓体的流量必须符合燃烧学的⼀般规律，严格保持在预定的⽐例范围内，以获得最⾼的燃烧温度。在助燃空⽓内加3%～4%的氧⽓，有助于提⾼天然⽓的燃烧温度。燃⽓流量控制中⾄关重要的是，燃⽓不能过量供应，燃⽓过量会导致液态熔渣向上、穿过炉料层从加料⼝喷出，导致熔化⽆法继续。熔化期间的送风强度⼀般控制在45 m3/（min·m2）～55 m3/（min·m2）之间，否则熔渣很容易从加料⼝喷出。
在天然⽓竖炉的触摸屏控制界⾯上，可以设定燃烧功率、燃烧混合⽓体中天然⽓的体积分数、空⽓中加氧的体积分数等，控制系统可按设定的燃烧参数⾃动给定有关⽓体的流量。空⽓、天然⽓、氧⽓的流量除了系统⾃动控制外，也可以⼿动调节。
5）炉膛压⼒
第⼀批炉料加到炉内后，炉膛压⼒急速上升，后续加⼊的炉料导致炉压增加的幅度逐渐缓慢。当炉料达到预定料⾯后炉压达到最⼤值，随着料⾯⾼度的正常波动以及炉料的密度变化，炉膛压⼒在最⼤值附近缓慢波动。
炉压可以反映天然⽓竖炉的⼀些重要信息，在熔化期间不断地检查炉压⾮常重要。如果炉压急剧下降，表明炉内料位下降；如果炉压过⾼，表明燃烧功率设定值过⾼，可适当调低燃⽓炉的燃烧功率；熔化期间如果炉压增加，表明炉料的密度较⼤。如果燃烧功率下调后炉压仍然较⾼，说明炉料中的熔剂加⼊量过多或者过少，应该及时调整熔剂的加⼊量。如果熔剂加⼊量得不到及时调整，熔渣会从加料⼝喷吹出来，最终导致本次熔炼的终⽌。
6）出铁⼝监控
第⼀批炉料加⼊到炉内后⼤约30min，铁液开始从出铁⼝流出，炉渣在1h～1.5h 后流出炉外。炉栅上的耐⽕材料球直径变⼩后，从炉栅缝隙下落后进⼊炉缸，可能进⼊、阻塞出铁⼝（或称过桥⼝）。熔化期间确认出铁、出渣⼝畅通⾮常重要，如果出铁、出渣⼝阻塞，必须尽快疏通。如果出铁⼝频繁阻塞，可以加⼤出铁⼝尺⼨。铁⽔流出过桥后，熔渣流出时间的长短，取决于过桥的有关尺⼨，即出铁⼝的顶端与铁⽔流槽底之间的⾼度差。此⾼度差应尽可能⼩，以减少炉缸内积聚的熔渣量。
7）停炉操作
停炉前最后三批⾦属炉料中⼀般不加⼊废钢，以确保停炉后⽔冷炉栅上的耐⽕球床⼲净、⽆滞留的未熔化废钢。当最后
停炉前最后三批⾦属炉料中⼀般不加⼊废钢，以确保停炉后⽔冷炉栅上的耐⽕球床⼲净、⽆滞留的未熔化废钢。当最后⼀批料加到炉内后，随料⾯逐步下降炉压开始逐步下降，在熔炼结束时炉压接近于零。停⽌加料后，只要熔渣不从加料⼝喷吹出来，⼏个烧嘴应尽可能满功率运⾏。
止痒水
当出铁⼝⽆铁液流出时及时关闭氧⽓阀，同时将燃烧功率降低到额定功率的40%⼀直到完全停⽌燃⽓供应。当炉缸内残留的铁液排出后，阻塞出铁⼝、打开备⽤出铁⼝进⼀步放出残存在炉缸内的少量铁液和炉渣。当炉缸中残留的铁液、炉渣被排放⼲净后，关闭天然⽓供应，继续保持⿎风机以70%的额定流量对燃⽓烧嘴进⾏30min 冷却，然后关闭⿎风机。
8）紧急情况处理
熔炼过程中不管什么原因出现紧急状况，⾸先降低烧嘴的燃烧功率到额定值的30%～40%，使得操作⼈员有⾜够的时间来评估、处理紧急情况。天然⽓竖炉可以在40%功率状况下持续1h，直⾄问题得以解决。
中开泵节能如果紧急状况需要完全停⽌熔炼，必须⾸先停⽌天然⽓的供应，然后停⽌氧⽓、空⽓的供应。紧急状况处理完后，可以重新将烧嘴点燃，将燃烧功率恢复到额定值的40%，然后缓慢增加功率到预定值。
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