CN106756026B - 一种生产锰铁合金的机械搅拌装置 - Google Patents

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Abstract

一种生产锰铁合金的机械搅拌装置，属于铁合金和铸造生产技术领域。包括升降电机、升降导杆、电控箱、导轨立柱、升降轮组、升降横臂架、旋转电机、旋转导轮、旋转框架、搅拌桨。升降横臂架在导轨立柱上，由升降电机、升降导杆、电控箱、升降轮组、升降横臂架等组成的升降系统可以完成横臂架的升降，从而带动搅拌桨在合金液和渣液中的升降。由电控箱、旋转电机、旋转导轮、旋转框架、搅拌桨等组成旋转系统，可以完成搅拌桨在合金液和渣液内的旋转。优点在于，搅拌桨可以精确落在合金液和渣液的交界面，直接完成溶液的搅拌，实现比摇包更高的反应效率，节约了动力消耗。合金锰回收率高，终渣氧化锰质量分数远低于摇包法的水平。

Description

一种生产锰铁合金的机械搅拌装置
技术领域
本发明属于铁合金和铸造生产技术领域，特别是涉及一种生产锰铁合金的机械搅拌装置，可以替代摇包法的摇包装置，适用于生产中低碳锰铁，或者生产其他的使用摇包法得到的锰铁合金。
背景技术
目前，铁合金厂主要采用电硅热法和摇包法双联生产中低碳锰铁或者高硅锰铁等铁合金。电硅热法是把锰矿、锰硅合金和白灰加入电炉中，依靠电热熔化炉料，并通过硅还原锰矿中锰的氧化物，生产出中低碳锰铁。摇包法是把预热的锰矿、白灰和液态的锰硅合金加入到摇包中，然后进行摇动，借炉料的显热和潜热使炉料熔化并进行精炼反应，从而得到中低碳锰铁。电硅热法生产后也还需要用摇包法，将高氧化锰含量的渣还原出来锰硅合金溶液，因此摇包法得到广泛采用。
摇包法在有的地方也被称为摇炉法，就是将液态锰硅合金和液态中锰渣对入摇包，在摇包中进行强烈的混合、搅拌，使锰硅合金中的硅与渣中的MnO发生反应，进行脱硅和锰的还原，然后将脱掉部分硅后的液态锰硅合金形成产品；或者再兑入精炼炉中与预热的锰矿、石灰一起冶炼生产中低碳锰铁。经过摇包处理的炉渣锰含量大大降低，变成贫渣，可用于锰硅合金冶炼，全部代替白云石、部分代替硅石，或者水淬后用于生产建筑材料。国内一些合金生产厂家利用摇包法处理中锰渣，摇包时间15-25min，锰回收率一般，终渣含氧化锰5-8％左右。
摇包法的整个摇动设备主要由摇包、摇架、偏心摇动装置、传动装置、倾翻装置、润滑系统、控制系统等组成，相对复杂。虽然摇包法为冶金反应的进行创造了很好的动力学条件，具有良好的搅拌效果。但是冶金熔体的运动只需要就流体的动力学就可以实现，无需整个包体容器的强迫运动。如果有一种机械搅拌装置能够实现熔体的运动，就不需要包体本身的晃动来带动熔体的运动，从而大大节约了摇包设备和装置的能量消耗和费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产锰铁合金的机械搅拌装置，克服了摇包法中的摇包装置的设备体积大、电能动力消耗大、搅拌较弱、纯处理时间长等缺点，取代摇包装置，生产中低碳锰铁、高硅硅锰合金等锰铁合金。搅拌桨可以精确落在合金液和渣液的交界面，直接完成溶液的搅拌，实现比摇包更高的反应效率，节约了动力消耗。合金锰回收率高，终渣氧化锰质量分数远低于摇包法的水平。
机械搅拌装置的作用是将浇注耐火材料并经过烘烤的搅拌桨(或称搅拌头)，浸入合金液包即原来的摇包的熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，使硅与氧化锰充分接触反应，达到回收氧化锰中的锰的目的。装置的优点是动力学条件优越，比摇包法搅拌强烈，搅拌时间短，脱锰效果效率高(渣中氧化锰≤2％)。
本发明包括：升降电机1、升降导杆2、电控箱3、导轨立柱4、升降轮组5、升降横臂架6、旋转电机7、旋转导轮8、旋转框架9、搅拌桨10、合金液包11等组成。
升降横臂架6在导轨立柱4上，由升降电机1、升降导杆2、电控箱3、升降轮组5、升降横臂架6等组成升降系统，在导轨立柱4里面从下到上依次布置着升降电机1、升降导杆2、升降轮组5，在导轨立柱4外面中部安装着电控箱3，电控箱3控制升降电机1动作，从而带动升降导杆2、升降轮组5和升降横臂架6动作，最终带动搅拌桨10在合金液和渣液中的升降。
由电控箱3、旋转电机7、旋转导轮8、旋转框架9、搅拌桨10等组成旋转系统，在升降横臂架6的前端依次布置着旋转电机7、旋转导轮8和旋转框架9，搅拌桨10在旋转框架9的下面，在导轨立柱4外面中部安装着电控箱3，电控箱3控制旋转电机7动作，从而依次带动旋转导轮8、旋转框架9和搅拌桨10的动作，最终完成搅拌桨在合金液和渣液内的旋转，实现搅拌的动力学效果。
所述的电控箱3可以控制横臂架6的升降，也可以控制搅拌桨10的转速、正转和反转状态，还可以与计算机系统匹配，实现搅拌的自动控制。
本发明对比现有技术具有以下优点:
(1)、合金液和渣液的交界面是化学反应最强烈的区域，搅拌桨可以精确落在这一位置，从而实现比摇包更高的反应效率。机械搅拌法是所有搅拌方法中动力学条件最好的，替代摇包法完成搅拌功能完全没有问题。生产中低碳锰铁，锰回收率高，终渣中(MnO)质量分数可低于2％，远低于摇包法(MnO)5-8％的水平。
(2)、由于直接由搅拌桨带动搅拌的是合金液和渣液，无需带动整个容器摇包再产生溶液的搅拌，大大节约了动力消耗。
(3)、机械搅拌采用常规的机械提升和传动，在系统的机电和仪表等方面的技术应用都十分成熟，设备小巧简单，搅拌头的使用寿命、搅拌法的成本问题、投资问题、运行费用问题都得到解决，一般在很短时间内可回收投资。
(4)、设备操作简单，实用性强，非常适合在国内各种规模铁合金和铸造企业中推广。
附图说明
图1为本发明的装置图。其中，升降电机1、升降导杆2、电控箱3、导轨立柱4、升降轮组5、升降横臂架6、旋转电机7、旋转导轮8、旋转框架9、搅拌桨10、合金液包11。
具体实施方式
本发明包括：升降电机1、升降导杆2、电控箱3、导轨立柱4、升降轮组5、升降横臂架6、旋转电机7、旋转导轮8、旋转框架9、搅拌桨10、合金液包11等组成。
升降横臂架6在导轨立柱4上，由升降电机1、升降导杆2、电控箱3、升降轮组5、升降横臂架6等组成升降系统，在导轨立柱4里面从下到上依次布置着升降电机1、升降导杆2、升降轮组5，在导轨立柱4外面中部安装着电控箱3，电控箱3控制升降电机1动作，从而带动升降导杆2、升降轮组5和升降横臂架6动作，最终带动搅拌桨10在合金液和渣液中的升降。
由电控箱3、旋转电机7、旋转导轮8、旋转框架9、搅拌桨10等组成旋转系统，在升降横臂架6的前端依次布置着旋转电机7、旋转导轮8和旋转框架9，搅拌桨10在旋转框架9的下面，在导轨立柱4外面中部安装着电控箱3，电控箱3控制旋转电机7动作，从而依次带动旋转导轮8、旋转框架9和搅拌桨10的动作，最终完成搅拌桨在合金液和渣液内的旋转，实现搅拌的动力学效果。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
本例采用电硅热法和机械搅拌法双联生产低碳锰铁。机械搅拌法执行的工艺路线如下：电炉出锰渣→行车吊运摇包至运输车上→开到搅拌工位→加硅铁料→液面高度确定→取渣样→下桨搅拌锰液和渣液反应→取渣样→从搅拌工位开出→吊运至倒渣工位倒渣→吊运至浇锭台架→锰液铸锭。
锰铁处理罐的内高度为1700mm，包口直径1600mm。中锰电炉出完锰液后，将4.5t液态中锰渣缓慢、匀速倒入锰渣处理罐内，罐净空高度0.5m。初始渣成分见表1。在搅拌工位，将180kg粒度0-5mm的75硅铁粉和200kg粒度5-15mm的石灰粒同时通过加料斗加入处理罐内，硅铁和石灰成分见表2和表3。测量渣厚，降低升降横臂架，搅拌桨进入处理罐内，降至合金液和渣液的交界面处。启动机械搅拌桨，搅拌桨在固定深度旋转搅拌。搅拌桨为双叶桨，高200mm，厚60mm，总宽度500mm，插入深度是搅拌桨下端面距罐底300～400mm，转速80转/min，搅拌方式为一直旋转，搅拌时间6min(从插入完毕开始至搅拌桨降速停止)。提升搅拌桨，停止旋转，渣液镇静10min。取终渣样2和低碳锰铁样，成分见表4和表5。倒渣，浇铸。
表1初始渣成分/％
成分 MnO/Mn FeO/Fe MgO A12O3
数值 15.86/12.30 0.96/0.75 1.60 7.12
表2 75硅铁成分
成分 Si Fe Al Ca
数值 74 24 1.5 0.5
表3石灰粉成分
成分 CaO SiO2 MgO
数值 84.38 1.56 3.56
表4终渣成分/％
成分 MnO/Mn FeO/Fe MgO A12O3
数值 1.80/1.40 0.5/0.39 1.95 7.98
表5低碳锰铁成品样成分/％
成分 Mn Si C P
数值 88.24 0.76 0.092 0.057

Claims (1)

1.一种生产锰铁合金的机械搅拌装置，其特征在于，包括：升降电机(1)、升降导杆(2)、电控箱(3)、导轨立柱(4)、升降轮组(5)、升降横臂架(6)、旋转电机(7)、旋转导轮(8)、旋转框架(9)、搅拌桨(10)；升降横臂架(6)在导轨立柱(4)上，由升降电机(1)、升降导杆(2)、电控箱(3)、升降轮组(5)、升降横臂架(6)组成升降系统，在导轨立柱(4)里面从下到上依次布置着升降电机(1)、升降导杆(2)、升降轮组(5)，在导轨立柱(4)外面中部安装着电控箱(3)，电控箱(3)控制升降电机(1)动作，从而带动升降导杆(2)、升降轮组(5)和升降横臂架(6)动作，最终带动搅拌桨(10)在合金液和渣液中的升降；
由电控箱(3)、旋转电机(7)、旋转导轮(8)、旋转框架(9)、搅拌桨(10)组成旋转系统，在升降横臂架(6)的前端依次布置着旋转电机(7)、旋转导轮(8)和旋转框架(9)，搅拌桨(10)在旋转框架(9)的下面，在导轨立柱(4)外面中部安装着电控箱(3)，电控箱(3)控制旋转电机(7)动作，从而依次带动旋转导轮(8)、旋转框架(9)和搅拌桨(10)的动作，最终完成搅拌桨在合金液和渣液内的旋转；
电控箱(3)控制升降横臂架(6)的升降，以及控制搅拌桨(10)的转速、正转和反转状态，还与计算机系统匹配，实现搅拌的自动控制。
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