CN108455973B - 一种冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其工艺为：首先在直筒炉的炉体内采用镁铝砖砌筑炉衬底，其上放入刚玉渣，耙平，将直筒炉置于振动平台上震动处理，之后刮平刚玉渣，放入套有两层铁皮圈的铁质模具，在两层铁皮圈之间加入镁砂，捣实，然后在两层铁皮圈以及铁皮圈与炉壁之间的空隙加入刚玉渣，再次置于振动平台上震动处理，拆掉铁质模具，在炉衬底部铺一层镁砂，捣实，在砌筑好的炉衬上，坐上中圈即可。本发明可以大幅度降低镁砂的使用量，释放钒铁合金的生产能力，提高企业的经济效益和资源利用率，具有制作周期较短、制作效率高、炉衬质量好、制作成本低的特点。

Description

一种冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法
技术领域
本发明涉及铁合金冶炼技术领域，特别是涉及一种冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法。
背景技术
目前全球生产的钒绝大部分以钒铁形式应用于钢铁工业。钒在钢中所起的作用主要是细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。钒铁合金因具有合金化程度高，钒收率高，杂质含量低等优点而成为冶炼含钒钢种的主要合金添加剂。
冶炼钒铁的制备方法一般包括碳热还原法、炉外法、电硅热还原法和电铝热还原法。由于电铝热还原法具有生产工艺相对成熟、装备水平比较先进、产品质量相对稳定等优点，所以目前一般采用电铝热还原法来生产钒铁。
目前，电铝热还原法冶炼钒铁合金可以采用倾翻炉也可以采用直筒炉，其中直筒炉一般为打结炉衬，打结炉衬是以镁砂为原料，并且直筒炉炉衬为一次打结后使用一次，不可重复使用，成本较高，因此，直筒炉炉衬会增大冶炼成本。
公开号为CN103553659的中国专利《一种钒铁合金冶炼用直筒炉炉衬的打结方法》（公布日为2014年2月5日，）公开了采用刚玉渣和镁砂做原料，将75～85%的镁砂、10～20%的刚玉渣、3～5%的MgCl2和2～5%的水混合均匀制成的打结料分批次放入炉衬内坩埚模具中，捣打结实形成炉衬壁，打结完成后在500~800℃的温度下烘烤24h形成炉衬。然而，该方法会使用大量的镁砂，且必须烘烤24h才可以使用，因此，该方法会严重制约生产进度并耗用大量的镁砂使冶炼成本提高。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效降低炉衬制作成本，缩短生产周期，提高生产效率，且质量可靠的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法。
为实现上述发明目的所采取的技术方案为：
一种冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于其制造工艺为：首先在直筒炉的炉体内采用镁铝砖砌筑炉衬底，其上放入刚玉渣，耙平，将直筒炉置于振动平台上震动处理，之后刮平刚玉渣，放入套有两层铁皮圈的铁质模具，在两层铁皮圈之间加入镁砂，捣实，然后在两层铁皮圈以及铁皮圈与炉壁之间的空隙加入刚玉渣，再次置于振动平台上震动处理，拆掉铁质模具，在炉衬底部铺一层镁砂，捣实，在砌筑好的炉衬上，坐上中圈即可。
所述刚玉渣和镁砂的用量比为70%～80%：20%～30%，其中衬底上刚玉渣的铺设厚度为150～200mm，两层铁皮圈之间的镁砂厚度为300～500mm，炉衬底部铺设镁砂厚度为50～70mm。
第一次振动处理5～10分钟，第二次振动处理20～30分钟。
所述刚玉渣为冶炼钒铁合金后所得的钒铁渣，其中含有85～90%的AL2O3，6～8%的CaO和5～6%的MgO。
所述镁砂中MgO含量大于92%，镁砂粒度控制小于3mm，其中小于1mm的镁砂占总量的60～70%。
所述镁砂水分含量小于0.2%。
所述刚玉渣粒度小于5mm，其中粒度小于3mm的刚玉渣占总量的55～65%。
所述两个铁皮圈之间间隙控制在80～120mm之间。
所述外侧铁皮圈与炉体内侧间隙控制在150～200mm之间。
所述铁皮圈厚度控制在1～1.5mm之间。
所述中圈使用镁铝砖砌筑。
本发明采用镁砂和刚玉渣作为原料，在两个铁皮圈的支撑下形成结实的炉衬壁，在炉体底部铺少量的镁砂，形成一个完整的盛放钒铁合金液的镁砂坩埚。利用V205与还原剂铝反应的这一特性在反应时快速烧结耐火材料，使之在与钒铁合金液接触面急速融化又急速冷却，最终在接触面形成一层很薄的致密耐火层，这一耐火层气孔率很低，有效的阻止了钒铁液滴的渗透，减少了钒损失。相比现有的炉衬制作方法节省了制作炉衬的成本并提高了炉衬的制作效率，从而降低了钒铁合金的生产成本。本发明可以大幅度降低镁砂的使用量，释放钒铁合金的生产能力，提高企业的经济效益和资源利用率，具有制作周期较短、制作效率高、炉衬质量好、制作成本低的特点。
附图说明
图1为本发明冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的结构示意图。
具体实施方式
下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
结合图1，在钒铁合金冶炼炉内采用镁铝砖砌筑炉衬底1，再放入刚玉渣2，将150～200mm厚的刚玉渣耙平后，放置在振动平台上震动5～10分钟，将炉体吊离振动平台，刮平刚玉渣2并保证一定的高度，然后放入套有两层铁皮圈3的铁质模具，然后在两层铁皮圈之间加入300～500mm厚的镁砂4，将镁砂4用10～20MPa压力的气动捣鼓工具捣实，然后在两层铁皮圈以及铁皮圈与炉壁之间的空隙加入刚玉渣2，再次放置在振动平台上震动20～30分钟，将炉体吊离振动平台，拆掉铁质模具，在炉衬底部铺一层50～70mm的镁砂4，使用专门的气动捣鼓工具将炉衬底部的镁砂捣实,在砌筑好的炉衬上，坐上中圈5。在炉衬内部形成一个盛放钒铁合金液的镁砂坩埚，镁砂坩埚上面使用刚玉渣阻挡钒铁渣（刚玉渣）的侵蚀，镁砂坩埚后面用刚玉渣形成强有力的支撑。
上述炉衬具体来说是由20～30%的镁砂，70～80%的刚玉渣和两个铁皮圈组成（重量比）。选择镁砂作为主料主要是利用镁砂的抗高温、耐侵蚀的作用，选择刚玉渣主要是由于其熔点较高、强度高,抗渣侵蚀性和抗热震性优异。
刚玉渣为冶炼钒铁合金后所得的钒铁渣，其中含有85～90%的AL2O3，6～8%的CaO和5～6%的MgO。将刚玉渣破碎至5mm以下使用，其中粒径小于3mm的刚玉渣占总量的55～65%，以提高刚玉渣的在炉衬中的致密性，所用自产的刚玉渣必须干燥。
镁砂中MgO含量大于92%，镁砂粒度控制在3mm以下，其中1mm以下的镁砂占总量的60～70%，所用镁砂必须采用放潮措施包装，水分含量小于0.2%。
两个铁皮圈之间间隙控制在80～120mm之间，外侧铁皮圈与炉体内侧间隙控制在150～200mm之间。铁皮圈厚度控制在1～1.5mm之间。
下面结合具体示例对本发明的具体实施方式做经一步的描述，
实施例1：
先在钒铁合金冶炼炉中采用镁铝砖砌筑炉衬底，再放入150mm刚玉渣，将刚玉渣耙平后，放置在振动平台上震动5分钟，将炉体吊离振动平台，刮平刚玉渣并保证一定的高度，放入套有两层铁皮圈（铁皮厚度为1mm、铁皮圈的间隙控制在80mm）的铁质模具，外侧铁皮圈距离炉体内壁150mm，然后在两层铁皮圈之间加入300mm厚的镁砂，将镁砂用10MPa压力的气动捣鼓工具捣实，然后在两层铁皮圈以及铁皮圈与炉壁之间的空隙加入刚玉渣，再次放置在振动平台上震动20分钟，将炉体吊离振动平台，拆掉铁质模具，在炉衬底部铺一层50mm的镁砂，使用专门的气动捣鼓工具将炉衬底部的镁砂捣实，坐上中圈，中圈使用镁铝砖砌筑，即形成炉衬。
实施例2：
先在钒铁合金冶炼炉中采用镁铝砖砌筑炉衬底，再放入200mm刚玉渣，将刚玉渣耙平后，放置在振动平台上震动10分钟，将炉体吊离振动平台，刮平刚玉渣并保证一定的高度，放入套有两层铁皮圈（铁皮厚度为1.5mm、铁皮圈的间隙控制在120mm）的铁质模具，外侧铁皮圈距离炉体内壁200mm，然后在两层铁皮圈之间加入500mm厚的镁砂，将镁砂用20MPa压力的气动捣鼓工具捣实，然后在两层铁皮圈以及铁皮圈与炉壁之间的空隙加入刚玉渣，再次放置在振动平台上震动30分钟，将炉体吊离振动平台，拆掉铁质模具，在炉衬底部铺一层70mm的镁砂，使用专门的气动捣鼓工具将炉衬底部的镁砂捣实，坐上中圈，中圈使用镁铝砖砌筑，即形成炉衬。

Claims (8)

1.一种冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于其制造工艺为：首先在直筒炉的炉体内采用镁铝砖砌筑炉衬底，其上放入刚玉渣，耙平，将直筒炉置于振动平台上振动处理，之后刮平刚玉渣，放入套有两层铁皮圈的铁质模具，在两层铁皮圈之间加入镁砂，捣实，然后在两层铁皮圈以及铁皮圈与炉壁之间的空隙加入刚玉渣，再次置于振动平台上振动处理，拆掉铁质模具，在炉衬底部铺一层镁砂，捣实，在砌筑好的炉衬上，坐上中圈即可；
所述刚玉渣和镁砂的用量比为70%～80%：20%～30%，其中衬底上刚玉渣的铺设厚度为150～200mm，两层铁皮圈之间的镁砂厚度为300～500mm，炉衬底部铺设镁砂厚度为50～70mm；所述镁砂水分含量小于0.2%。
2.按照权利要求1所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于，第一次振动处理5～10分钟，第二次振动处理20～30分钟。
3.按照权利要求1所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于所述刚玉渣为冶炼钒铁合金后所得的钒铁渣，其中含有85～90%的AL2O3，6～8%的CaO和5～6%的MgO。
4.按照权利要求1所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于所述镁砂中MgO含量大于92%，镁砂粒度控制小于3mm，其中小于1mm的镁砂占总量的60～70%。
5.按照权利要求1所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于所述刚玉渣粒度小于5mm，其中粒度小于3mm的刚玉渣占总量的55～65%。
6.按照权利要求1所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于所述两个铁皮圈之间间隙控制在80～120mm之间。
7.按照权利要求1所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于所述外侧铁皮圈与炉体内侧间隙控制在150～200mm之间。
8.按照权利要求1、6或7所述的冶炼钒铁合金的直筒炉炉衬的制造方法，其特征在于所述铁皮圈厚度控制在1～1.5mm之间。
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