CN102735053A

CN102735053A - Lf炉装置以及用于处理高炉铁水的方法

Info

Publication number: CN102735053A
Application number: CN2012102455375A
Authority: CN
Inventors: 谢毓来; 孙小强; 罗成; 陈惠�; 郭小安
Original assignee: YANBIAN FUCHUAN MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: YANBIAN FUCHUAN MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102735053B

Abstract

本发明公开了一种LF炉装置以及用于处理高炉铁水的方法，便于对高炉铁水的成份进行调整，可稳定铁水成份。装置，包括LF炉，所述LF炉包括盖体、筒体和出料口，所述LF炉的盖体上设置有喷嘴，所述喷嘴的一端伸入筒体内部，所述喷嘴的另一端形成连接端，所述连接端与喷粉装置相连。此外，还设置有用于控制所述喷嘴升降的喷嘴控制装置，以及便于出渣的用于将LF炉的出料口向下翻转的倾翻装置。在LF炉的外侧还设置有喷气装置。该方法主要是通过采用上述装置对铁水脱硫脱磷处理，并控温保碳，脱氧以及铁水成份调节来生产出成份稳定符合要求的铁水。

Description

LF炉装置以及用于处理高炉铁水的方法

技术领域

本发明涉及一种LF炉装置，以及采用该装置处理高炉铁水的方法。

背景技术

传统的铸造生产用铁水，一般是用高炉生铁块采用冲天炉或者感应炉（也可以用电弧炉，少。）进行重熔，并添加部份废钢和适当的合金及溶剂再冶炼工艺生产的。这种工艺方法需要对金属炉料进行再加热重熔，因而需要大量的热能。这两种熔炼炉因为对铁碳合金材料的熔炼提纯性能差，因此铸造铁水的质量都是依耐于原材料的质量来保证的。（一）冲天炉：冲天炉的熔炼过程是燃烧焦炭来获得热量将金属炉料熔化。由于焦炭的燃烧会产生大量的一氧化碳和二氧化碳气体，这种气体在冲天炉中对铁水形成的是还原性气氛。我们知道冶炼铁碳合金，炉内是还原性气氛只能脱硫，而不能脱磷。因此冲天炉对铁碳合金材料的熔炼提纯性能差。（二）感应炉：感应炉的熔炼过程是通过感应电在金属炉料中产生感应电势形成感应电流（涡流）获得热量将其熔化。我们知道，熔炼铁碳合金须要加入氧化钙（石灰）、氟化钙（萤石）等溶剂才能进行冶炼提纯。而这些材料是非导电材料，不能产生感应电势形成感应电流，也就不能主动获得热量，只能依靠铁水的幅射和热传导来获得。因此其温度较低，达不到铁碳合金冶炼提纯的基本要求。所以感应炉对铁碳合金材料的熔炼提纯性能差。（三）电弧炉：电弧炉的熔炼过程是通过电弧放电产生高温电弧光（＞3000℃）加热炉料将其熔化。由于电弧光的温度很高，对生铁块中碳元素的烧损大，因此一般都不采用电弧炉来熔炼铸铁。

机械行业的铸造生产，熔炼是必不可少的主要工序，是材料性能控制和能耗的重点工序。铸造行业为了降低成本，节约能源，当前提出利用冶炼短流程生产铸件产品的思路，得到了社会多数企业的响应。然而在实施过程中，成功者有之，有问题的也不少。分析其原因，有两方面。一是目前都是将高炉铁水出来，再用感应炉调整成份，直接进行浇注铸件。这样确实可以降低大量能耗。但是铁水成份是不稳定的。二是稳定的铁水成份，必须依赖于稳定的原材料供应。然而原材料的好坏有地域性差别。因此提供一种可稳定铁水成份的方法显的尤为重要。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种便于对高炉铁水的成份进行调整的LF炉装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：LF炉装置，包括LF炉，所述LF炉包括盖体、筒体和出料口，所述LF炉的盖体上设置有喷嘴，所述喷嘴的一端伸入筒体内部，所述喷嘴的另一端形成连接端，所述连接端与喷粉装置相连。

进一步的是：所述喷粉装置包括压送罐以及与喷嘴的连接端相连的输送管,所述输送管与压送罐的出口相连，所述压送罐上设置有粉料供给控制阀以及压缩气体控制阀，所述粉料供给控制阀与设置在压送罐上方的粉料供给斗相连，所述压缩气体控制阀与压缩气源相连。

进一步的是：还包括用于控制所述喷嘴升降的喷嘴控制装置。

进一步的是：所述喷嘴控制装置包括支架，所述支架上设置有电机和丝杠，所述电机与丝杠相连，所述丝杠上螺纹连接有螺母，所述螺母与喷嘴提升架相连，所述喷嘴提升架与喷嘴相连。

进一步的是：所述LF炉与用于将LF炉的出料口向下翻转的倾翻装置相连。

进一步的是：所述倾翻装置包括炉体倾动架，所述LF炉与炉体倾动架相连，所述炉体倾动架安装在炉体支撑座上，且炉体倾动架的两个对置侧分别与炉体支撑座铰接，所述LF炉的出料口位于所述两个对置侧的中间；所述炉体倾动架与炉体支撑座之间还安装有用于驱动炉体倾动架相对炉体支撑座翻转的倾动液压缸。

进一步的是：还包括设置在LF炉外侧的喷气装置，所述喷气装置包括至少3个供气管，各个供气管分别连接有对应的供气装置。

本发明还提供了一种采用上述装置的用于处理高炉铁水的方法，具体为：用于处理高炉铁水的方法,包括将高炉铁水送入所述LF炉内，分析铁水的碳、磷和硫的含量，并检测铁水的温度，先对铁水中的硫含量进行调整，当铁水中的硫含量超标时，将喷嘴插入筒体的3/4深处，通过喷嘴向铁水中喷吹脱硫剂，脱硫剂的密相度为45%～85%；再对铁水中的磷含量进行调整，当铁水中的磷含量超标时，将喷嘴插入筒体的3/4深处，通过喷嘴向铁水中喷吹脱磷剂，脱磷剂的密相度为45%～85%，脱磷温度控制在1300～1450℃。

进一步的是：所述脱硫剂按质量百分比包括：CaO 35～55%、CaF₂7～10%、C0～5%、CaC₂35～55%。

进一步的是：所述脱磷剂按质量百分比包括：CaO 24～40%、CaF₂ 2～5%、氧化铁鳞25～45%、烧结矿25～45%。

本发明的有益效果是：

1、通过喷嘴可十分方便的对LF炉内喷吹各种粉料，例如脱硫剂，脱磷剂或其它合金，从而可实现对高炉铁水的成份进行方便快捷调整的目的。

2、通过喷嘴控制装置可实现喷嘴的升降，也就是可控制喷嘴插入铁水的深度。这样可使粉料直接送入铁水内部，可充分利用粉料，较少粉料的烧损。

3、通过设置倾翻装置，可方便出渣和出铁。

4、喷气装置可便于快速适应冶炼中工艺变化调整的要求。

5、该高炉铁水的处理方法，一方面可保证喷粉质量的稳定性，也就是保证铁水调整的稳定性，另一方面可提高各个粉料的利用率，减少烧损。

附图说明

图1为LF炉装置的示意图；

图2为喷嘴控制装置的示意图；

图3为喷粉装置的示意图；

图4为倾翻装置的侧视图；

图5为倾翻装置的俯视图；

图6为倾翻装置的使用状态图。

图中标记为：炉体倾动架1，LF炉2，出料口3，炉体支撑座4，倾动液压缸5，锁紧液压缸6，锁紧液压缸7，粉料供给斗11,粉料供给斗12,粉料供给斗13，压送罐14,压送罐15,粉料供给控制阀16,粉料供给控制阀17,粉料供给控制阀18，粉料供给斗提机19，出口151，支架21，喷嘴提升架22,电机23,盖体24,喷嘴25，筒体26,丝杠27,螺母28。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的LF炉装置，包括LF炉2，所述LF炉2包括盖体24、筒体26和出料口3，所述LF炉2的盖体24上设置有喷嘴25，所述喷嘴25的一端伸入筒体26内部，所述喷嘴25的另一端形成连接端，所述连接端与喷粉装置相连。现有技术中的LF炉一般都包括一个盖体24和筒体26以及出料口3，本发明的区别点在于增加了喷嘴25以及喷粉装置。使用时，开启喷粉装置，各种粉料随气体介质可通过喷嘴25直接喷入LF炉内的铁水内部。由于是由上向下喷射，粉料所受阻力较小，可实现快速喷粉。粉料随气体介质进入铁水内部后，受气流影响，铁水会翻滚，粉料会自然向周围扩散，与铁水充分混合均匀。

上述喷粉装置的实施方式有多种，例如可先将粉料与高压气体混合后储存在容器内。需要时通过连接管将容器与喷嘴相连即可。优选实施方式为：如图3所示，所述喷粉装置包括压送罐15以及与喷嘴25的连接端相连的输送管,所述输送管与压送罐15的出口151相连，所述压送罐15上设置有粉料供给控制阀17以及压缩气体控制阀，所述粉料供给控制阀17与设置在压送罐15上方的粉料供给斗12相连，所述压缩气体控制阀与压缩气源相连。粉料供给斗12内承装有粉料，打开粉料供给控制阀17，粉料可进入压送罐15，然后通过压送罐15可将粉料借助压缩气体喷入LF炉2内的铁水内。上述结构的喷粉装置便于控制粉料的喷入量。此外，压送罐15内还可设置用于测量压送罐内承装粉料的电子计量装置。使用时，排除罐中余气使其失压，开阀加粉料，下料位器得电，一直加料到上料位器得电，上料阀关闭，压缩气体入罐与料混合，使粉料与气体混合后成为流态壮态，从底部出口流出进入输送管，物料流出后，下料位器失电，完成一个循环。这样可十分精确的控制每罐发送的物料，使得每罐发送的物料恒定。设置时，可在LF炉2外侧设置多个喷粉装置，如图3所示，设置有粉料供给斗11、粉料供给斗12和粉料供给斗13，粉料供给斗11通过粉料供给控制阀16与下方的压送罐14相连，粉料供给斗13通过粉料供给控制阀18与下方的压送罐15相连。粉料供给斗11、粉料供给斗12和粉料供给斗13内可分别承装脱硫剂、脱磷剂以及脱氧剂等。这样只需通过输送管将喷嘴25与不同的压送罐相连即可实现对铁水各个成份的调整，快捷方便。此外，还可在粉料供给斗外侧设置粉料供给斗提机19，用于向粉料供给斗内输送粉料。

为了方便喷嘴25的升降操作，使喷嘴25可准确快速的伸入LF炉内的指定位置，在上述基础上，还包括用于控制所述喷嘴25升降的喷嘴控制装置。如图1和图2所示，使用时，可通过上述喷嘴控制装置实现喷嘴25的上升或下降。上述喷嘴控制装置的实施方式有多种，例如可通过气缸来实现。优选实施方式为：如图1和图2所示，所述喷嘴控制装置包括支架21，所述支架21上设置有电机23和丝杠27，所述电机23与丝杠27相连，所述丝杠27上螺纹连接有螺母28，所述螺母28与喷嘴提升架22相连，所述喷嘴提升架22与喷嘴25相连。上述结构使用时，通过电机可带动丝杠27旋转，丝杠27的旋转可促使螺母28沿丝杠27的轴向上升或下降，螺母28通过喷嘴提升架22可带动喷嘴25上升或下降。整个使用快捷方便，可实现自动化精准操作。此外，如图2所示，上述支架21还可做成可活动式，也就是包括立柱以及与立柱铰接的框架，框架可以立柱的轴向为旋转轴进行转动，这样可方便对喷嘴的水平位置进行调整。例如，当铁水处理完毕后，可将喷嘴上升并与LF炉分离，然后将喷嘴通过框架移动至远离LF炉的位置，从而便于对LF炉进行下一步操作，比如出渣或出铁操作。

在上述基础上，为了便于LF炉出渣和出铁，如图4至图6所示，所述LF炉2与用于将LF炉2的出料口3向下翻转的倾翻装置相连。使用时，通过倾翻装置可实现对LF炉2倾转，使其出料口3朝下，从而方便出渣和出铁。上述这种倾翻装置的实施方式有多种，例如LF炉2可安装在基座上，基座底部一端设置液压缸，通过液压缸顶升基座可实现LF炉2的倾翻，也就是使其出料口3朝下。优选实施方式为：如图4至图6所示，所述倾翻装置包括炉体倾动架1，所述LF炉2与炉体倾动架1相连，所述炉体倾动架1安装在炉体支撑座4上，且炉体倾动架1的两个对置侧分别与炉体支撑座4铰接，所述LF炉2的出料口3位于所述两个对置侧的中间；所述炉体倾动架1与炉体支撑座4之间还安装有用于驱动炉体倾动架1相对炉体支撑座4翻转的倾动液压缸5。上述结构的倾翻装置结构紧凑，占地面积小，使用方便快捷。并且，其稳定性较高，可实现LF炉2平稳翻转，安全性较高。此外，为了方便LF炉2与炉体倾动架1的拆装，且使LF炉2与炉体倾动架1连接牢靠，可通过锁紧液压缸实现，例如图4中，在LF炉2的两个对置侧上，每侧设置两个锁紧液压缸6和7，LF炉2与炉体倾动架1之间设置有连接通孔，锁紧液压缸的液压杆伸入通孔后可实现对LF炉2的锁紧。这样，如图6所示，在LF炉2倾翻过程中，LF炉2与炉体倾动架1连接牢靠，保证出渣顺利平稳安全的进行。当需要将LF炉2与炉体倾动架1分离时，可将锁紧液压缸的液压杆收回，这样可实现LF炉2与炉体倾动架1的分离。

为了适应冶炼中工艺变化调整的要求，如图1所示，还包括设置在LF炉外侧的喷气装置，所述喷气装置包括至少3个供气管，各个供气管分别连接有对应的供气装置。例如3个供气管可分别连接有氧气，氩气，氮气等供气装置。使用时，只要将喷嘴的连接端与喷粉装置分离后，再与喷气装置相连，即可实现对铁水喷气。快捷方便，可提高铁水处理效率。

本发明还提供了采用上述LF炉装置对高炉铁水进行处理的方法，包括将高炉铁水送入所述LF炉内，分析铁水的碳、磷和硫的含量，并检测铁水的温度，区别点在于，先对铁水中的硫含量进行调整，这是因为此时铁水处于还原性气氛状态，比较适于脱硫处理。当铁水中的硫含量超标时，将喷嘴25插入筒体的3/4深处，也就是将喷嘴25的下端插入筒体的3/4深处，这个深度基本位于铁水的中下部，有利于粉料与铁水的充分混合。通过喷嘴向铁水中喷吹脱硫剂，脱硫剂的密相度为45%～85%，脱硫剂可通过氮气送入铁水内，氮气压力可控制在0.25-0.45Mpa。此过程约降温20-40℃。脱硫完成后，抬起炉盖，将炉盖旋开，倾动炉体到合适角度，扒出炉渣。扒渣工人一定要穿好防幅射服加强保护。再对铁水中的磷含量进行调整，当铁水中的磷含量超标时，将喷嘴插入筒体的3/4深处，通过喷嘴向铁水中喷吹脱磷剂，脱磷剂也可通过氮气送入铁水内，氮气压力可控制在0.25-0.45Mpa，脱磷剂的密相度为45%～85%，脱磷温度控制在1300～1450℃。此过程可喷吹12-15分钟。脱磷是氧化过程，氧化会产生大量的热量，使炉温升高，过高的炉温会出现大沸腾。大沸腾一是会烧损大量的碳元素，二是不安全，要特别防范。当出现大沸腾时要迅速向炉内投约半公斤铝块会马上得到解决。脱磷完成后，抬起炉盖，将炉盖旋开，倾动炉体到合适角度，扒出炉渣。扒渣工人一定要穿好防幅射服加强保护。上述密相度=粉料体积/气体体积。上述脱硫剂的优选实施方式为：按质量百分比包括：CaO 35～55%、CaF₂ 7～10%、C 0～5%、CaC₂ 35～55%。这是一种复合脱硫剂，有脱硫速度快，脱硫效果较好的特点。原理是CaF₂可破坏CaO表面脱硫产物2CaO.SiO₂R的化学键，使之熔点降低。加入7-10%比加入3-5%快0.5-1分钟左右；C可提度CaC₂的利用率，可提度脱硫效果。一般可脱去60-85%的硫。上述脱磷剂的优选实施方式为：按质量百分比包括：CaO24～40%、CaF₂2～5%、氧化铁鳞25～45%、烧结矿25～45%。上述脱磷剂的脱磷效果较好。一般可脱去70-90%的磷。有价格便宜，环境污染小，渣的粘度低，脱磷剂易熔解，脱磷速度快。其原理是CaF₂能使脱磷剂易熔解，比苏打价格低，不易产生钠蒸气对环境有利，成渣流动性好；铁鳞易熔，形成氧势快脱磷快；烧结矿价格低并易得，好处理。上述烧结矿按质量百分比包括TFe52-55%，且FeO12-16%、CaO11-13%、SiO₂6-8%、MgO1.3-1.6%、Al₂O₃1.1-1.4%，其余为杂质。

控温保碳：生铁中的碳一般在3.8-4.2%之间，在脱硫脱磷过程中将会烧损一部份，这期间去除的碳大约1.2-0.4%之间。当烧损部份正好是多余的碳，这就是铁水处理的最佳效果。要达到这种效果，最重要的环节是在脱磷过程中将炉温控制在1300-1450℃之间。优选控温方法是利用脱磷剂的熔化吸热和向炉中吹氧气加强氧化来实现。这样可实现精确控温，且成本较低，又不会造成铁水的污染。

接着可进行脱氧：铁水脱磷并扒去氧化渣后，加入质量百分数为CaO 95%、CaF2 5%的造渣剂进行造渣。按铁水中锰的下限向炉中加入锰铁合金进行脱氧。

最后对铁水调整成份：铁水脱氧后，对铁水进行分析，检测各元素含量是否符合标准。根椐分析结果补加铁合金，调整成份。此时放下电极，送电对铁水进行升温。当碳不合格可补加废钢或者生铁块调碳含量；补加硅铁合金调硅含量；补加锰铁合金调锰含量；成份和温度均达到要求后，插入喷嘴向炉内吹氮气搅拌铁水一至二分钟，使其均匀即可出铁浇注。

通过上述方法可稳定铁水成份，从而保证产品质量稳定。

实例一

合格铁水成份(质量百分比)：碳3.1%，硅2.0%，锰0.8%，磷0.12%，硫0.06%，钒0.105%，钛0.005%。

生铁成份(质量百分比)：碳3.86%，硅0.50%，锰0.35%，磷0.3%，硫0.07%。

实际喷吹脱磷剂成份(质量百分比)：CaO 24%，CaF₂ 2%，氧化铁鳞35%，烧结矿38%。喷吹15分钟。喷吹后铁水成份(质量百分比)达到碳2.9%，硅0.06%，锰0.15%，磷0.10%，硫0.045%，钒0.107%，钛0.006%。调整成份每100Kg铁水加入锰铁1.1Kg；硅铁2.6Kg；生铁5Kg。其它为残余含量。全部冶炼过程比较顺利，脱磷期间熔渣有外逆现象。说明此设备的改造和熔炼工艺是成功的。

实例二

合格铁水成份(质量百分比)：碳3.2%，硅1.7%，锰1.0%，磷0.1%，硫0.06%，钒0.09%.钛0.004%。

生铁成份(质量百分比)：碳3.95%，硅0.55%，锰0.4%，磷0.4%，硫0.053%。

实际喷吹脱磷剂成份(质量百分比)：CaO28%，CaF₂2%，氧化铁鳞30%，烧结矿40%。喷吹20分钟。喷吹后铁水成份(质量百分比)达到碳2.75%，硅0.04%，锰0.1%，磷0.09%，硫0.04%，钒0.085%，钛0.004%。调整成份每100Kg铁水加入锰铁1.5Kg；硅铁2.2Kg，其中用0.3Kg硅铁用孕育处理，从出铁口冲入包中；生铁11.25Kg。其它为残余含量。全部冶炼过程比较顺利。说明此设备的改造和熔炼工艺是成功的。

实例三

合格铁水成份(质量百分比)：碳3.0%，硅1.4%，锰1.2%，磷1.12%，硫0.06%，钒0.09%，钛0.005%。

生铁成份(质量百分比)：碳4.05%，硅0.6%，锰0.35%，磷0.35%，硫＜0.062%。

实际喷吹脱磷剂成份(质量百分比)：CaO 28%，CaF₂ 2%，氧化铁鳞30%，烧结矿40%。喷吹15分钟。喷吹后铁水成份(质量百分比)达到碳2.9%，硅0.045%，锰0.2%，磷1.05%，硫0.05%，钒0.1%，钛0.006%。调整成份每100Kg铁水加入锰铁1.7Kg；硅铁1.8Kg，其中用0.4Kg硅铁孕育处理，从出铁口冲入包中；生铁2.5Kg。其它为残余含量。全部冶炼过程比较顺利。说明此设备的改造和熔炼工艺是成功的。

Claims

1.LF炉装置，包括LF炉（2），所述LF炉（2）包括盖体（24）、筒体（26）和出料口（3），其特征是：所述LF炉（2）的盖体（24）上设置有喷嘴（25），所述喷嘴（25）的一端伸入筒体（26）内部，所述喷嘴（25）的另一端形成连接端，所述连接端与喷粉装置相连。

2.如权利要求1所述的LF炉装置，其特征是：所述喷粉装置包括压送罐（15）以及与喷嘴（25）的连接端相连的输送管,所述输送管与压送罐（15）的出口（151）相连，所述压送罐（15）上设置有粉料供给控制阀（17）以及压缩气体控制阀，所述粉料供给控制阀（17）与设置在压送罐（15）上方的粉料供给斗（12）相连，所述压缩气体控制阀与压缩气源相连。

3.如权利要求1所述的LF炉装置，其特征是：还包括用于控制所述喷嘴（25）升降的喷嘴控制装置。

4.如权利要求3所述的LF炉装置，其特征是：所述喷嘴控制装置包括支架（21），所述支架（21）上设置有电机（23）和丝杠（27），所述电机（23）与丝杠（27）相连，所述丝杠（27）上螺纹连接有螺母（28），所述螺母（28）与喷嘴提升架（22）相连，所述喷嘴提升架（22）与喷嘴（25）相连。

5.如权利要求1所述的LF炉装置，其特征是：所述LF炉（2）与用于将LF炉（2）的出料口（3）向下翻转的倾翻装置相连。

6.如权利要求5所述的LF炉装置，其特征是：所述倾翻装置包括炉体倾动架（1），所述LF炉（2）与炉体倾动架（1）相连，所述炉体倾动架（1）安装在炉体支撑座（4）上，且炉体倾动架（1）的两个对置侧分别与炉体支撑座（4）铰接，所述LF炉（2）的出料口（3）位于所述两个对置侧的中间；所述炉体倾动架（1）与炉体支撑座（4）之间还安装有用于驱动炉体倾动架（1）相对炉体支撑座（4）翻转的倾动液压缸（5）。

7.如权利要求1所述的LF炉装置，其特征是：还包括设置在LF炉外侧的喷气装置，所述喷气装置包括至少3个供气管，各个供气管分别连接有对应的供气装置。

8.采用权利要求1所述的LF炉装置的用于处理高炉铁水的方法，包括将高炉铁水送入所述LF炉内，分析铁水的碳、磷和硫的含量，并检测铁水的温度，其特征是：先对铁水中的硫含量进行调整，当铁水中的硫含量超标时，将喷嘴插入筒体的3/4深处，通过喷嘴向铁水中喷吹脱硫剂，脱硫剂的密相度为45%～85%；再对铁水中的磷含量进行调整，当铁水中的磷含量超标时，将喷嘴插入筒体的3/4深处，通过喷嘴向铁水中喷吹脱磷剂，脱磷剂的密相度为45%～85%，脱磷温度控制在1300～1450℃。

9.如权利要求8所述的用于处理高炉铁水的方法，其特征是：所述脱硫剂按质量百分比包括：CaO 35～55%、CaF₂ 7～10%、C 0～5%、CaC₂ 35～55%。

10.如权利要求8所述的用于处理高炉铁水的方法，其特征是：所述脱磷剂按质量百分比包括：CaO 24～40%、CaF₂ 2～5%、氧化铁鳞25～45%、烧结矿25～45%。