CN104089476A - 一种用感应炉冶炼铁合金的方法及专用感应炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用感应炉冶炼铁合金的方法及专用感应炉，属于通过感应炉全部用金属氧化物还原冶炼铁合金技术领域。技术方案：包含不锈钢板炉壳（51）、绝缘层（52）、环绕感应线圈（54）、阻热耐火材料（55）、石墨炉胆（56）和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57），不锈钢板炉壳内设置绝缘层，绝缘层内设有环绕感应线圈，环绕感应线圈内设有阻热耐火材料，阻热耐火材料内设有石墨炉胆，石墨炉胆内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层。本发明降低成本、投资少，冶炼成分稳定、成品成分稳定，减少环境污染，封闭性冶炼，粉尘和排放气体容易收集处理，综合能耗较传统工艺降低幅度可达20%-30%，且CO2、SO2排放较以焦炭为燃料的高炉冲天炉等低许多。
Description
技术领域
本发明涉及一种用感应炉冶炼铁合金的方法及专用感应炉，属于通过感应炉全部用金属氧化物还原冶炼铁合金技术领域。
背景技术
铁合金还原性冶炼，一般传统工艺都是使用高炉、冲天炉、电弧炉、矿热炉等进行，存在问题是：成本高、投资大，高耗能、高污染，CO2排放量大，也是国家产业政策严格控制的冶炼方式。感应炉由于是通过电磁感应加热，一般选用导电率高的金属物冶炼，不能全部选用导电率低的金属氧化物进行冶炼，全部采用金属氧化物通过感应炉冶炼铁合金可以解决背景技术存在的问题。
发明内容
本发明提供一种用感应炉冶炼铁合金的方法及专用感应炉，通过感应炉全部用金属氧化物还原冶炼铁合金，加热速度快、生产效率高、无污染、低耗能，解决背景技术存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种用感应炉冶炼铁合金的专用感应炉，包含不锈钢板炉壳、绝缘层、环绕感应线圈、阻热耐火材料、石墨炉胆和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层，不锈钢板炉壳内设置绝缘层，绝缘层内设有环绕感应线圈，环绕感应线圈内设有阻热耐火材料，阻热耐火材料内设有石墨炉胆，石墨炉胆内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层。
所述不锈钢板炉壳外侧设有炉体耳轴。
所述石墨炉胆有两种结构，①分体结构，多块石墨板拼接成坩埚形状，石墨板内表面为凹凸不平形状，以便悬挂粘接打结耐火材料，例如：在石墨板内表面设有横竖条纹等；②石墨砖整体砌筑结构，石墨砖砌筑成坩埚形状，内表面凹凸不平，以便悬挂粘接打结耐火材料。石墨砖砌筑，可以克服板状石墨应力集中、断裂问题，降低石墨成本。
所述石墨炉胆的截面为矩形，长宽比的范围是：4比1至6比1，通过实验证明，上述长宽比的矩形截面，热传导（热对流）距离最佳，升温快、能耗低，热能利用系数高。
一种用感应炉冶炼铁合金的方法，包含如下工艺步骤：
①原料选用，全部选用金属氧化物为原料，例如锰矿、铬矿等；加入白灰、萤石、兰炭粉末、粘结剂制成造球原料；
②原料成型：造球原料滚动造球，成为球团；然后自然风化，提高球团强度，风化时间24小时以上；
③球团进回转窑焙烧，窑体温度控制在1100-1250℃、焙烧到球团预熔状态；
④球团进入专用感应炉熔融还原，全部用球团作为熔融原料，该专用感应炉包含不锈钢板炉壳、绝缘层、环绕感应线圈、阻热耐火材料、石墨炉胆和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层，不锈钢板炉壳内设置绝缘层，绝缘层内设有环绕感应线圈，环绕感应线圈内设有阻热耐火材料，阻热耐火材料内设有石墨炉胆，石墨炉胆内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层；
⑤熔融还原，炉内温度自动控制1450℃，上升到1450℃，保持15-20分钟，完成铁合金冶炼。
熔融完成以后，将熔融液体倒入合金包一，镇静10-15分钟，然后入模成型。
一种用感应炉冶炼铁合金的方法，包含如下工艺步骤：
①原料选用，全部选用金属氧化物为原料，例如锰矿、铬矿等；加入白灰、萤石、兰炭粉末、粘结剂混合为成型原料；
②原料成型：成型原料压缩成蜂窝孔状原料块；然后自然风化，提高强度，风化时间24小时以上；
③全部用原料块作为熔融原料，通过专用感应炉进行熔融还原，该专用感应炉包含不锈钢板炉壳、绝缘层、环绕感应线圈、阻热耐火材料、石墨炉胆和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层，不锈钢板炉壳内设置绝缘层，绝缘层内设有环绕感应线圈，环绕感应线圈内设有阻热耐火材料，阻热耐火材料内设有石墨炉胆，石墨炉胆内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层；
④设有环形轨道上，环形轨道上设置平车，专用感应炉设置在平车上，在环形轨道上设有装料平台、预热工位、冶炼工位和浇注工位；
⑤在装料平台，原料块孔对孔装入专用感应炉中，原料块的蜂窝孔上下相通；装好料的专用感应炉沿环形轨道移动至预热工位通过热风进行预热；预热后的专用感应炉沿环形轨道移动至冶炼工位，进行熔融还原，炉内温度自动控制1450℃，上升到1450℃，保持15-20分钟，完成铁合金冶炼，最后移动至浇注工位，将熔融液体浇注到合金包；专用感应炉再沿环形轨道移动至装料平台，进行下一循环。
为提高效率，所述的专用感应炉数量为多个，环形轨道上设置多台平车，每个专用感应炉设置在一台平车上，一个专用感应炉在装料平台装料，同时几个专用感应炉在预热工位预热、1个专用感应炉在冶炼工位冶炼、1个专用感应炉在浇注工位浇注。
为提高预热效率，几个专用感应炉在预热工位同时进行预热，环形轨道上排在最前面的第一个专用感应炉上设置煤球燃烧器，通过鼓风机将热风从上向下吹过第一个专用感应炉内的炉料，进行预热；然后热风进入第二个专用感应炉，对第二个专用感应炉内的炉料进行预热，以此类推，对排在预热工位的所有专用感应炉进行预热；对炉料预热后的气体进入煤气柜回收利用。从第一个专用感应炉到最后一个专用感应炉，温度是递减的，就是为了充分利用热能。当第一个专用感应炉达到预热温度后，将其上部的煤球燃烧器抬起，第一个专用感应炉移出预热工位，进入冶炼工位，第二个专用感应炉移动到原来第一个专用感应炉位置，煤球燃烧器落在第二个专用感应炉上面，预热工位上所有的专用感应炉都向前移动一个炉位，最后一个专用感应炉位置空出，从装料平台装好料的专用感应炉进入预热工位，填补最后一个专用感应炉空出的位置，再进行新的预热，如此循环。第二个专用感应进入第一个专用感应炉空出的位置前，已经预热至相当高的温度，其在第一个专用感应炉空出的位置需要较短时间就可以达到需要的温度，这样可以加快专用感应炉的运转速度，提高生产效率，保证连续生产。
由于预热工位是多个专用感应炉同时进行预热，并且是一个接一个递进，需要不断地切换热风管道，而专用感应炉内的环绕感应线圈的水冷铜导线和进出水管会阻碍操作。故此，专用感应炉内的环绕感应线圈为活动结构，可与专用感应炉的不锈钢板炉壳和石墨炉胆分离；将环绕感应线圈悬挂在冶炼工位上方，没有环绕感应线圈的专用感应炉称为整体炉腔，在装料平台装料，进入预热工位预热，然后进入冶炼工位，操纵悬挂的环绕感应线圈落入整体炉腔，成为专用感应炉，进行熔融还原。
熔融液体倒入合金包后，镇静10-15分钟，然后入模成型。
本发明的有益效果是：通过石墨炉胆的使用，解决了金属氧化物感应加热的问题，通过石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层解决了石墨炉胆的寿命问题，实现了通过感应炉全部用金属氧化物还原冶炼铁合金，降低成本、投资少，冶炼成分稳定、成品成分稳定，用工少；本发明与矿热炉比较，减少环境污染，封闭性冶炼，粉尘和排放气体容易收集处理，综合能耗较传统工艺降低幅度可达20%-30%，且CO2、SO2排放较以焦炭为燃料的高炉冲天炉等低许多。
附图说明
图1是本发明实施例一示意图；
图2是本发明实施例二示意图；
图3是本发明实施例专用感应炉示意图；
图中：1.起降电葫芦；2.吊索；3.线圈束；4.熔融液体；5.合金包；6.平车；7.装料平台；8.环形轨道；9.煤气柜；10.整体炉腔；11.上联管；12.鼓风机；13.炉料；14.下联管；15.鼓风管路；16.冷温气流管；17.上盖；18.水冷铜导线；19.进出水管；20.煤球燃烧器；21.炉体；22.环抱形把持器；31.回转窑；32.滚动齿圈；33.滚动托辊；34.喷煤机；35.尾气收集室；36.斜形入料管；37.锥形盛料斗；38.振动给料机；39.静电除尘器；40.长方形感应炉；41.感应炉运行轨道；42.合金包一；43.合金成型模具；44.热态原料；45.冷态原料；51.不锈钢板炉壳；52.绝缘层；53.炉体耳轴；54.环绕感应线圈；55.阻热耐火材料；56.石墨炉胆；57. 石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层。
具体实施方式
以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。
参照附图1，一种用感应炉冶炼铁合金的专用感应炉，包含不锈钢板炉壳51、绝缘层52、环绕感应线圈54、阻热耐火材料55、石墨炉胆56和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层57，不锈钢板炉壳51内设置绝缘层52，绝缘层52内设有环绕感应线圈54，环绕感应线圈54内设有阻热耐火材料55，阻热耐火材料55内设有石墨炉胆56，石墨炉胆56内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层57。
所述不锈钢板炉壳51外侧设有炉体耳轴53。
所述石墨炉胆56有两种结构，①分体结构，多块石墨板拼接成坩埚形状，石墨板内表面为凹凸不平形状，以便悬挂粘接打结耐火材料，例如：在石墨板内表面设有横竖条纹等；②石墨砖整体砌筑结构，石墨砖砌筑成坩埚形状，内表面凹凸不平，以便悬挂粘接打结耐火材料。石墨砖砌筑，可以克服板状石墨应力集中、断裂问题，降低石墨成本。
所述石墨炉胆的截面为矩形，长宽比的范围是：4比1至6比1，通过实验证明，上述长宽比的矩形截面，热传导（热对流）距离最佳，升温快、能耗低，热能利用系数高。
本实施例中，石墨炉胆内部净空，长1200-1500mm米、宽250-300mm。
实施例一，参照附图1、3。
一种用感应炉冶炼铁合金的方法，包含如下工艺步骤：
①原料选用，全部选用金属氧化物为原料，例如锰矿、铬矿等；加入白灰、萤石、兰炭粉末、粘结剂制成造球原料；
②原料成型：造球原料滚动造球，成为球团；然后自然风化，提高球团强度，风化时间24小时以上；
③球团进回转窑31焙烧，窑体温度控制在1100-1250℃、焙烧到球团预熔状态；
④球团进入专用感应炉熔融还原，全部用球团作为熔融原料，该专用感应炉包含不锈钢板炉壳51、绝缘层52、环绕感应线圈54、阻热耐火材料55、石墨炉胆56和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层57，不锈钢板炉壳51内设置绝缘层52，绝缘层52内设有环绕感应线圈54，环绕感应线圈54内设有阻热耐火材料55，阻热耐火材料55内设有石墨炉胆56，石墨炉胆56内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层57；
⑤熔融还原，炉内温度自动控制1450℃，上升到1450℃，保持15-20分钟，完成铁合金冶炼。
熔融完成以后，将熔融液体倒入合金包一，镇静10-15分钟，然后入模成型。
更具体的实施方式：
回转窑31设置在滚动托辊33上，回转窑31上设有滚动齿圈32，回转窑31一端设有喷煤机34，另一端是尾气收集室35，尾气收集室35与静电除尘器39连接。
冷态原料45（球团）通过振动给料机38进入锥形盛料斗37，然后通过斜形入料管36 进入回转窑31。
回转窑31焙烧后的热态原料44（球团）进入专用感应炉，专用感应炉为长方形感应炉40，长方形感应炉40设置在感应炉运行轨道41上，熔融还原后的熔融液体进入合金包一42，然后进入合金成型模具43。
实施例二，参照附图2、3。
一种用感应炉冶炼铁合金的方法，包含如下工艺步骤：
①原料选用，全部选用金属氧化物为原料，例如锰矿、铬矿等；加入白灰、萤石、兰炭粉末、粘结剂混合为成型原料；
②原料成型：成型原料压缩成蜂窝孔状原料块；然后自然风化，提高强度，风化时间24小时以上；
③全部用原料块作为熔融原料，通过专用感应炉进行熔融还原，该专用感应炉包含不锈钢板炉壳51、绝缘层52、环绕感应线圈54、阻热耐火材料55、石墨炉胆56和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层57，不锈钢板炉壳51内设置绝缘层52，绝缘层52内设有环绕感应线圈54，环绕感应线圈54内设有阻热耐火材料55，阻热耐火材料55内设有石墨炉胆56，石墨炉胆56内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层57；
④设有环形轨道8上，环形轨道8上设置平车6，专用感应炉设置在平车上，在环形轨道上设有装料平台7、预热工位、冶炼工位和浇注工位；
⑤在装料平台7，原料块孔对孔装入专用感应炉中，原料块的蜂窝孔上下相通；装好料的专用感应炉沿环形轨道移动至预热工位通过热风进行预热；预热后的专用感应炉沿环形轨道移动至冶炼工位，进行熔融还原，炉内温度自动控制1450℃，上升到1450℃，保持15-20分钟，完成铁合金冶炼，最后移动至浇注工位，将熔融液体4浇注到合金包5；专用感应炉再沿环形轨道移动至装料平台7，进行下一循环。
为提高效率，所述的专用感应炉数量为多个，环形轨道8上设置多台平车6，每个专用感应炉设置在一台平车上，一个专用感应炉在装料平台装料，同时几个专用感应炉在预热工位预热、1个专用感应炉在冶炼工位冶炼、1个专用感应炉在浇注工位浇注。
为提高预热效率，几个专用感应炉在预热工位同时进行预热，环形轨道上排在最前面的第一个专用感应炉上设置煤球燃烧器20，通过鼓风机12将热风从上向下吹过第一个专用感应炉内的炉料，进行预热；然后热风进入第二个专用感应炉，对第二个专用感应炉内的炉料进行预热，以此类推，对排在预热工位的所有专用感应炉进行预热；对炉料预热后的气体进入煤气柜9回收利用。从第一个专用感应炉到最后一个专用感应炉，温度是递减的，就是为了充分利用热能。当第一个专用感应炉达到预热温度后，将其上部的煤球燃烧器20抬起，第一个专用感应炉移出预热工位，进入冶炼工位，第二个专用感应炉移动到原来第一个专用感应炉位置，煤球燃烧器20落在第二个专用感应炉上面，预热工位上所有的专用感应炉都向前移动一个炉位，最后一个专用感应炉位置空出，从装料平台装好料的专用感应炉进入预热工位，填补最后一个专用感应炉空出的位置，再进行新的预热，如此循环。第二个专用感应进入第一个专用感应炉空出的位置前，已经预热至相当高的温度，其在第一个专用感应炉空出的位置需要较短时间就可以达到需要的温度，这样可以加快专用感应炉的运转速度，提高生产效率，保证连续生产。
由于预热工位是多个专用感应炉同时进行预热，并且是一个接一个递进，需要不断地切换热风管道，而专用感应炉内的环绕感应线圈54的水冷铜导线18和进出水管19会阻碍操作。故此，专用感应炉内的环绕感应线圈54为活动结构，可与专用感应炉的不锈钢板炉壳51和石墨炉胆56分离；将环绕感应线圈悬挂在冶炼工位上方，没有环绕感应线圈54的专用感应炉称为整体炉腔10，在装料平台装料，进入预热工位预热，然后进入冶炼工位，操纵悬挂的环绕感应线圈落入整体炉腔10，成为专用感应炉，进行熔融还原。
熔融液体倒入合金包后，镇静10-15分钟，然后入模成型。
更具体的实施方式：
环形轨道上排在最前面的第一个专用感应炉上设置煤球燃烧器20，通过鼓风机12、鼓风管路15将热风从上向下吹过第一个专用感应炉内的炉料，进行预热；然后热风通过下联管14从下面进入第二个专用感应炉，从下向上对第二个专用感应炉内的炉料进行预热，第二个专用感应炉的炉顶设有上盖17，并通过上联管11进入第三个专用感应炉的顶部，从上向下吹过第三个专用感应炉内的炉料，进行预热；以此类推，对排在预热工位的所有专用感应炉进行预热；对炉料预热后的气体通过冷温气流管16进入煤气柜9回收利用。
将环绕感应线圈的悬挂在冶炼工位上方，环绕感应线圈由水冷铜导线18、进出水管19和线圈束3构成，水冷铜导线18和进出水管19设置在线圈束上，形成一个整体，可以放置在专用感应炉的不锈钢板炉壳51和石墨炉胆56之间。环绕感应线圈通过吊索2、起降电葫芦1悬挂在冶炼工位上方。
完成熔融还原后，环抱形把持器22夹持专用感应炉的炉体21，翻转，将熔融液体4倒入合金包5，镇静10-15分钟，然后入模成型。
Claims (10)
1.一种用感应炉冶炼铁合金的专用感应炉，其特征在于：包含不锈钢板炉壳（51）、绝缘层（52）、环绕感应线圈（54）、阻热耐火材料（55）、石墨炉胆（56）和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57），不锈钢板炉壳（51）内设置绝缘层（52），绝缘层（52）内设有环绕感应线圈（54），环绕感应线圈（54）内设有阻热耐火材料（55），阻热耐火材料（55）内设有石墨炉胆（56），石墨炉胆（56）内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57）。
2.根据权利要求1所述的一种用感应炉冶炼铁合金的专用感应炉，其特征在于：所述石墨炉胆为分体结构，多块石墨板拼接成坩埚形状，石墨板内表面为凹凸不平形状，以便悬挂粘接打结耐火材料；或者，所述石墨炉胆为石墨砖整体砌筑结构，石墨砖砌筑成坩埚形状，内表面凹凸不平，以便悬挂粘接打结耐火材料。
3.根据权利要求2所述的一种用感应炉冶炼铁合金的专用感应炉，其特征在于：所述石墨炉胆的截面为矩形，长宽比的范围是：4比1至6比1。
4.一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于包含如下工艺步骤：
①原料选用，全部选用金属氧化物为原料，加入白灰、萤石、兰炭粉末、粘结剂制成造球原料；
②原料成型：造球原料滚动造球，成为球团；然后自然风化，提高球团强度，风化时间24小时以上；
③球团进回转窑（31）焙烧，窑体温度控制在1100-1250℃、焙烧到球团预熔状态；
④球团进入专用感应炉熔融还原，全部用球团作为熔融原料，该专用感应炉包含不锈钢板炉壳（51）、绝缘层（52）、环绕感应线圈（54）、阻热耐火材料（55）、石墨炉胆（56）和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57），不锈钢板炉壳（51）内设置绝缘层（52），绝缘层（52）内设有环绕感应线圈（54），环绕感应线圈（54）内设有阻热耐火材料（55），阻热耐火材料（55）内设有石墨炉胆（56），石墨炉胆（56）内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57）；
⑤熔融还原，炉内温度自动控制1450℃，上升到1450℃，保持15-20分钟，完成铁合金冶炼。
5.根据权利要求4所述的一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于：熔融完成以后，将熔融液体倒入合金包一，镇静10-15分钟，然后入模成型。
6.一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于包含如下工艺步骤：
①原料选用，全部选用金属氧化物为原料，加入白灰、萤石、兰炭粉末、粘结剂混合为成型原料；
②原料成型：成型原料压缩成蜂窝孔状原料块；然后自然风化，提高强度，风化时间24小时以上；
③全部用原料块作为熔融原料，通过专用感应炉进行熔融还原，该专用感应炉包含不锈钢板炉壳（51）、绝缘层（52）、环绕感应线圈（54）、阻热耐火材料（55）、石墨炉胆（56）和石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57），不锈钢板炉壳（51）内设置绝缘层（52），绝缘层（52）内设有环绕感应线圈（54），环绕感应线圈（54）内设有阻热耐火材料（55），阻热耐火材料（55）内设有石墨炉胆（56），石墨炉胆（56）内设有石墨炉胆内打结抗高温抗氧化打结层（57）；
④设有环形轨道（8）上，环形轨道（8）上设置平车（6），专用感应炉设置在平车上，在环形轨道上设有装料平台（7）、预热工位、冶炼工位和浇注工位；
⑤在装料平台（7），原料块孔对孔装入专用感应炉中，原料块的蜂窝孔上下相通；装好料的专用感应炉沿环形轨道移动至预热工位通过热风进行预热；预热后的专用感应炉沿环形轨道移动至冶炼工位，进行熔融还原，炉内温度自动控制1450℃，上升到1450℃，保持15-20分钟，完成铁合金冶炼，最后移动至浇注工位，将熔融液体（4）浇注到合金包（5）；专用感应炉再沿环形轨道移动至装料平台（7），进行下一循环。
7.根据权利要求6所述的一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于：所述的专用感应炉数量为多个，环形轨道（8）上设置多台平车（6），每个专用感应炉设置在一台平车上，一个专用感应炉在装料平台装料，同时几个专用感应炉在预热工位预热、1个专用感应炉在冶炼工位冶炼、1个专用感应炉在浇注工位浇注。
8.根据权利要求7所述的一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于：几个专用感应炉在预热工位同时进行预热，环形轨道上排在最前面的第一个专用感应炉上设置煤球燃烧器（20），通过鼓风机（12）将热风从上向下吹过第一个专用感应炉内的炉料，进行预热；然后热风进入第二个专用感应炉，对第二个专用感应炉内的炉料进行预热，以此类推，对排在预热工位的所有专用感应炉进行预热。
9.根据权利要求8所述的一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于：当第一个专用感应炉达到预热温度后，将其上部的煤球燃烧器（20）抬起，第一个专用感应炉移出预热工位，进入冶炼工位，第二个专用感应炉移动到原来第一个专用感应炉位置，煤球燃烧器（20）落在第二个专用感应炉上面，预热工位上所有的专用感应炉都向前移动一个炉位，最后一个专用感应炉位置空出，从装料平台装好料的专用感应炉进入预热工位，填补最后一个专用感应炉空出的位置，再进行新的预热，如此循环。
10.根据权利要求7或8所述的一种用感应炉冶炼铁合金的方法，其特征在于：专用感应炉内的环绕感应线圈（54）为活动结构，可与专用感应炉的不锈钢板炉壳（51）和石墨炉胆（56）分离；将环绕感应线圈悬挂在冶炼工位上方，没有环绕感应线圈（54）的专用感应炉称为整体炉腔（10），在装料平台装料，进入预热工位预热，然后进入冶炼工位，操纵悬挂的环绕感应线圈落入整体炉腔（10），成为专用感应炉，进行熔融还原。
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