電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄裝置的製作方法

2023-07-21 02:18:51 1

專利名稱：電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄裝置。
二背景技術：
釩在地殼中的含量不低，為0.02%，但非常分散，並與其他元素伴生在一起，沒有 單獨的釩礦。提取釩的原料，基本都是提取其他元素所產生的副產物，從那些副產物中提取 釩，生產工藝非常複雜。所以人們把釩也歸類於稀有金屬。釩的用途非常廣泛。鋼鐵、有色、 化工、電子陶瓷、玻璃、航空航天、原子能等工業及農業，都要用到釩。但用量最大的是鋼鐵 工業，佔80%以上。釩具有脫去鋼中的氧和氮，細化鋼的晶粒及提高鋼的再結晶溫度的作 用。因而在鋼中只要添加少許一點釩(一般為0.05 0.8%)，就能較大地改善鋼的性能， 提高鋼的強度和韌性。所以，絕大部分鋼種或多或少地都含有一定量的釩。所以釩的消費 量非常之大。釩作為煉鋼的添加劑，一般都以釩鐵的形式加入鋼中。而在我國，基於使用習 慣及配套設備、設施，各鋼鐵生產廠幾乎只愛使用FeV50牌號的釩鐵。生產釩鐵的方法有鋁熱法(又稱爐外法)和電矽熱法。生產FeV50牌號釩鐵，在成 本上和對原材料要求上，電矽熱法優於鋁熱法。到目前為止，除個別不具備電矽熱法生產條 件的民營小企業外，全國90%以上的生產FeV50牌號釩鐵的廠家均採用的是電矽熱法。生 產過程中的出鐵與澆鑄制錠，均採用的是傳統工藝方法。如發明00116109. 1"V203電鋁熱 法冶煉FeVSO工藝」屬於釩冶金技術領域，其原料由V203、鋁粉、鐵粒及石灰構成，工藝過 程為將V203、鋁粉、鐵粒及石灰混料後放入電爐冶煉，將冶煉出的合金混合物出爐分離出爐 渣後進行水淬，最後進行砸鐵、破碎、篩分、包裝處理。本發明FeV50冶煉工藝極大降低了產 品成本，工藝過程相對簡單，成品釩回收率達到了 94. 5%以上，V、C、Si、P、S、Al、Mn的含量 達到了技術標準要求，工藝電耗低，單爐合金產量高，表面質量與結晶狀況好，渣量少。發明 01129148. 6 「電熱法冶煉生產的爐料造塊技術」，它是將浙青粉碎或製成乳化浙青、或溶化， 加入適量的動物或植物膠液，然後與爐料混勻，再經壓製成型作為入爐料塊。解決了採用其 他粘合劑不適合電熱法冶煉生產，難以造出適合的爐料塊的問題。不但可以將原先棄置的 碎、粉爐料得到利用；而且可以用煤粉代替焦炭，用軋鋼碎屑或鐵礦石代替廢鋼，將它們作 為爐料一併造成爐料塊使用。本發明具有易於實現、造出的爐料塊適合電熱法冶煉生產，可 節省資源和能源、降低生產成本的特點。可廣泛應用於採用電熱法冶煉生產的矽鐵、錳鐵等 鐵合金系列產品，以及黃磷、矽、電石等產品的生產中。發明00812521. X 「金屬冶煉方法和 金屬冶煉設備」，此發明提供一種成本低而且生產率高地把鐵礦石等的金屬氧化物和(或) 金屬氫氧化物熔融還原成金屬溶液的方法。為此要預先至少要把鐵礦石等的金屬氧化物和 (或)金屬氫氧化物和制炭材料混合，或混合_造球、混合_成形得到的混合物原料，在回 轉爐底式和迴轉窯式等的予還原爐中進行予還原，使金屬氧化物和(或)金屬氫氧化物的 平均金屬化率為5 55%，經過予還原的混合物原料裝入金屬冶煉用的溶解爐中，在此溶 解爐中以制炭材料為還原材料，而且以此制炭材料的燃燒熱和在爐內生成的一氧化碳的燃 燒熱為主要熱源，進行溶解和最終還原。用這樣的方法可以獲得良好的能量平衡和高的生產率，生產鐵水等的金屬溶液。發明00116108. 3 「V203電鋁熱法冶煉FeV50工藝」，屬於釩 冶金技術領域，其原料由V203、鋁粉、鐵粒及石灰構成，工藝過程為將V203、鋁粉、鐵粒及 石灰混料後放入電爐冶煉，將冶煉出的合金混合物出爐分離出爐渣後進行水淬，最後進行 砸鐵、破碎、篩分、包裝處理。本發明FeV50冶煉工藝極大降低了產品成本，工藝過程相對簡 單，成品釩回收率達到了 94.5%以上^、(、5丨、？、5^1^11的含量達到了技術標準要求，工 藝電耗低，單爐合金產量高，表面質量與結晶狀況好，渣量少。傳統工藝方法產生的氧化物及夾渣帶的金屬碎塊顆粒不能進入產品，一般為出鐵 量的3 5%。傳統工藝方法多了一個鐵水包向錠模澆注過程，澆注時，鐵水飛濺根本無法 杜絕，錠模內的鐵水越多，鐵水飛濺損失越大。傳統工藝方法中，會經常出現一些故障或事故，如鐵水包穿漏(特別是底澆時，鐵 水包更容易出現漏包、塞頭磚打不開等故障)，錠模穿漏都是經常出現的，這些都將嚴重影 響金屬的直收率。傳統工藝方法，脫矽完全在爐內進行，出爐前，合金液中的Si、V要達到 合格才能出渣，出鐵；而本實用新型在出渣、出鐵過程中，容器裡會發生脫矽反應，它就可以 代替一部分的攪拌作業。所以，出爐前，合金液中的Si、V在一個合適的範圍(無須完全合 格)，即可出渣出鐵。在相同冶煉條件，本實用新型與傳統工藝方法比精煉期，減少攪拌1 2次，縮短精煉時間5 10分鐘，爐齡提高5 10爐，爐體產量提升高10 20噸。傳統工藝方法多了一個鐵水包向錠模澆注過程，澆注時，鐵水飛濺根本無法杜絕， 錠模內的鐵水越多，鐵水飛濺損失越大。特別是澆滿一個錠模轉向另一個錠模澆注時，鐵水 包很難關嚴，有的甚至無法關閉。鐵水就撒落在澆注坑地面上。根據過去的測定，正常情況 下，澆注過程中鐵水飛濺造成直收率降低在左右。採用鐵水包向錠模澆注工藝方法，鐵水包都要殘剩一些鐵水。特別是出鐵溫度較 低時，剩的鐵水量就更多。據估計，正常情況下，也要影響金屬直收率0. 5%左右。傳統工藝 方法中，會經常出現一些故障或事故，如鐵水包穿漏(特別是底澆時，鐵水包更容易出現漏 包、塞頭磚打不開等故障)，錠模穿漏都是經常出現的，這些都將嚴重影響金屬的直收率。
三、發明內容本實用新型的目的是提供一種效率高、質量好的電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄 裝置。本實用新型採用了一個集精煉渣罐、鐵水包、錠模為一體的鋼製外殼、內襯耐火材料， 上大下小，半腰有一個出渣口及出渣溜槽，近似於精渣罐模樣的容器，盛裝爐內全部的精煉 渣和合金液。錠模為鑄鋼或球墨鑄鐵材質，由三部分組成錠模蓋、錠模底、活動半圓球。其 出鐵、澆注制錠操作過程如下第一步精煉時，爐內合金液中的矽(Si)、釩(V)含量，處理到接近合格即可出爐。第二步將爐內的精煉渣、合金液一起從出鐵口倒入容器中，但要做到先出精煉 渣，後出鐵，實現爐外脫矽增釩作用(出渣、出鐵時，要求流量大些，更有利於爐外脫矽反 應)。第三步將容器裡的精煉渣熱返回冶煉爐內，進行下一爐冶煉生產。第四步容器內的合金液，經過一定時間的自然冷卻後，將其凝固的合金餅倒出， 破碎，精整成產品。本實用新型與傳統工藝方法比較有如下優點
4[0014]1、精煉期可以減少爐內攪拌次數，縮短精煉時間，有利於保護爐襯，提高爐齡。電矽熱法冶煉FeV50釩鐵過程中，精煉的目的就是在合適的溫度及爐渣鹼度和強 攪拌條件下，利用精煉渣中適當過量的五氧化二釩(V2O5)去脫合金液中多餘的矽(Si)，同 時提高合金液中釩(V)含量，使產品成分滿足標準要求或用戶要求。其原理為 而精煉渣中富含V2O5，返回到下一爐回收利用。攪拌作用就是使爐底的合金液與上面的爐渣(精煉渣)充分接觸反應。所謂強攪 拌條件就是攪拌力度大，攪拌次數多，攪拌時間長。2、減少釩在高溫下的氧化損失本實用新型高溫合金液從爐內倒入至容器在空氣中只暴露一次。而傳統工藝方 法，高溫合金液從爐內倒入鐵水包，再從鐵水包澆注到錠模內，在空氣中要暴露兩次，由於 向錠模澆注時，要控制流量和速度，高溫合金液在空氣中接觸的時間比出鐵要多一倍多，根 據4V+302 A2V203的反應原理，高溫合金液與空氣接觸的時間越長，釩被氧化得越多。傳統 工藝方法一爐要澆注2 3個錠模，合金鐵錠為兩頭小中間大的圓柱形，為了便於精整、破 碎、一般經過15 16個小時的自然冷卻便進行脫模，將紅熱的合金錠放入水中急冷(稱水 碎)。否則，就很難精整破碎。脫模後，紅熱的合金錠表面也會被空氣中的氧氣氧化。而本 發明一爐合金液和精煉渣，只倒入一個容器內，精煉渣熱返回冶煉爐後，上面仍留有一層渣 殼保護著合金液不與空氣接觸，一般經過24小時的自然冷卻後，才從容器倒出，外形為一 塊圓臺形鐵餅，厚度一般小於300mm，適當在表面澆一些水急冷(有時甚至不澆水)，就很容 易精整破碎。根據我們測定，由上述兩個原因所致，傳統工藝方法產生的氧化物及夾渣帶的 金屬碎塊顆粒不能進入產品，一般為出鐵量的3 5%，而本實用新型則小於1%。3、金屬直收率高。4、消耗少，成本低本實用新型只有一個容器，它所消耗的東西就只有內襯的耐火材料和堵出渣口、 出鐵溜槽的鎂砂。它與傳統工藝方法所用的鐵水包、精渣罐的消耗完全可以持平，甚至還會 少一點。但傳統工藝方法中，多了錠模的消耗和用於密封錠模蓋與錠模底連接處的石棉繩 的消耗。根據某鐵合金廠2002年生產FeV5tl釩鈦車間成本數據，錠模(錠模蓋、底和半圓 球)的消耗和石棉繩的消耗金額為每噸釩鈦87元，估計現在可能要達到130元以上。5、產品質量好傳統工藝方法生產出來的合金錠，表面氧化膜厚，一般看起來可能有0. 5mm左右。 特別是表層50 80mm厚的釩鐵都有直徑3 8mm大小的氣孔，外觀質量很差，這部分(大 約為總量的15%左右)很不受看。本實用新型所生產出來的合金錠，由於在容器中自然冷卻時，有一層精煉渣保護 著，表面氧化膜非常薄，一個氣孔也沒有，外觀質量非常好，可以說為全國第一，深受客戶好 評。6、勞動強度低，作業環境好本實用新型集出渣、出鐵、澆注和制錠為一體，簡化了好幾個操作環節，減省了好
5幾臺(個)設備，也就減少了操作人員受高溫熱輻射影響的程度。傳統工藝方法出精煉渣、 出鐵、澆注和澆注完後，要立即趁熱清理鐵水包(若不清理，渣和鐵混合在一起冷卻厚更 難清理)，員工要經受四次高溫操作，而本實用新型就只有一次(即出爐時，員工要在高溫 條件下作業)。 綜上所述，本實用新型操作過程短、使用設備少，但各方面的效果佳，是電矽熱法 生產FeV5tl牌號釩鈦過程中，先進、實用的出鐵、澆注工藝方法。
四
圖1為精渣罐結構圖。圖2為鐵水包結構圖。圖3為錠模結構圖。圖4為錠模蓋結構圖。圖5為錠模底結構圖。圖6為活動半圓球結構圖。圖7為本實用新型總體結構圖。五、實施方式下面參照附圖具體介紹本實用新型實施方式。精渣罐一般為鑄鋼材質。鐵水包鋼製外殼，內襯耐火材料，一般為下部澆注。錠模為鑄鋼或球墨鑄鐵材質，由三部分組成錠模蓋、錠模底、活動半圓球。使用時，半圓球放到錠模底內，上面放一些碎鐵顆粒；錠模蓋放到錠模底上，錠模 蓋與錠模底接縫處用2 3圈石棉繩作為密封。工藝過程第一步精煉時，爐內合金液中的矽(Si)、釩(V)兩元素的含量必須處理到完全合 格。第二步將爐內的精煉渣從出渣口倒於精煉渣罐中。第三步再將爐內的釩鐵合金液倒於鐵水包中。第四步再將鐵水包中的釩鐵合金液澆注於錠模中。第五步將精渣罐中精煉渣熱返於冶煉爐內，進行下一爐的生產。第六步錠模內的合金液經過一定時間冷卻後，脫模精整成產品。
權利要求一種電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄裝置，其特徵在於採用了一個集精煉渣罐、鐵水包、錠模為一體的鋼製外殼，內襯耐火材料，上大下小，半腰有一個出渣口及出渣溜槽，近似於精渣罐模樣的容器。
2.根據權利要求1所述的一種電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄裝置，其特徵在於錠模 為鑄鋼或球墨鑄鐵材質，錠模由三部分組成錠模蓋、錠模底、活動半圓球。
專利摘要本實用新型公開了一種電矽熱法冶煉FeV50出鐵與澆鑄裝置，其特徵在於採用了一個集精煉渣罐、鐵水包、錠模為一體的鋼製外殼、內襯耐火材料，上大下小，半腰有一個出渣口及出渣溜槽，近似於精渣罐模樣的容器；工藝過程為精煉時爐內合金液中的矽(Si)、釩(V)兩元素的含量必須處理到完全合格→將爐內的精煉渣從出渣口倒於精煉渣罐中→再將爐內的釩鐵合金液倒於鐵水包中→將鐵水包中的釩鐵合金液澆注於錠模中→將精渣罐中精煉渣熱返於冶煉爐內，進行下一爐的生產→錠模內的合金液經過一定時間冷卻後，脫模精整成產品。精煉期可以減少爐內攪拌次數，縮短精煉時間，有利於保護爐襯，提高爐齡、減少釩在高溫下的氧化損失、金屬直收率高、消耗少、成本低、產品質量好、勞動強度低、作業環境好等優點。
文檔編號C22B4/06GK201648486SQ20092017717
公開日2010年11月24日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者唐吉貴, 羅發應, 雷在榮 申請人:雷在榮