CN112176149A - 液态金属精炼装置、液态金属冶炼系统及精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液态金属精炼装置、液态金属冶炼系统及精炼方法，其涉及冶金技术领域，液态金属精炼装置包括：底座；设置在底座上方的支撑框架，底座和支撑框架之间通过翻转机构连接，翻转机构使得支撑框架能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻；设置在支撑框架上的炉体，炉体开设有出渣口和出钢口，出渣口的高度高于出钢口的高度，炉体上安装有引流机构，引流机构用于承接钢水并将钢水引流入炉体中。本申请能够从初炼炉无钢包出钢，直接出钢到精炼炉内，从而有效减少钢液的温降；同时，该装置可以实现无渣出钢，一方面钢包内不再有铸余渣以提高金属收得率和钢水质量，另外一方面精炼渣可重复利用以降低精炼过程的渣料消耗和电耗。

Description

液态金属精炼装置、液态金属冶炼系统及精炼方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种液态金属精炼装置、液态金属冶炼系统及精炼方法。

背景技术

各种精炼技术的出现，都是为了解决发明厂家所要求解决的具体问题，同时又密切结合着该厂的厂房、设备、工艺等具体条件。虽然各种炉外精炼方法各不相同，但是无论哪种方法都力争创造完成某种精炼任务的最佳热力学和动力学条件，使得现有的各种精炼方法在采用的精炼手段方面有共同之处。到目前为止所采用的炉外精炼手段有：渣洗、真空、搅拌、喷吹和加热五种。此外还有连铸中间包的过滤。当今，名目繁多的炉外精炼方法都是这五种精炼手段的不同组合，采用一种或几种手段组成一种炉外精炼方法，如图1所示。渣洗：获得洁净钢液并能适当进行脱氧、脱硫和去除夹杂物的最简便的精炼手段。将事先配好的合成渣(在专门炼渣炉中熔炼)倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。真空：将钢液置于真空室内，由于真空作用使反应向生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、脱碳等目的。真空是炉外精炼中广泛应用的一种手段。搅拌：通过搅拌扩大反应界面，加速反应物质的传递过程，提高反应速度。搅拌方法有吹气搅拌和电磁搅拌。加热：调节钢液温度的一项重要手段，使炼钢与连铸更好地衔接。加热方法有电弧加热法和化学加热法。喷吹：用气体作载体将反应剂加入金属液内的一种手段。喷吹的冶金功能取决于精炼剂的种类，它能完成不同程度的脱硫、脱氧、合金化和控制夹杂物形态等精炼任务。

目前的炼钢厂一般都采用初炼炉(转炉或者电弧炉)+LF炉(钢包精炼炉)+(真空精炼)+连铸机(或者模铸)的生产模式，某些钢厂还配备了VD(Vacuum Degassing精炼法)或者RH真空循环脱气精炼法等真空精炼装置。其中，LF炉的主要任务就是合金化、脱硫、去除夹杂物以及钢液升温，并缓冲生产节奏。随着炉外精炼技术广泛采用，钢包不仅仅是运输和浇铸钢水的容器，同时也是炉外精炼的钢渣反应器，这就延长了钢水在钢包内的滞留时间。因此要求初炼炉或者LF炉采用更高的出钢温度出钢。钢水的温度提高，钢包耐材侵蚀增加，也增加了钢包的热损失。连铸过程中钢水的温度高低对连铸机铸坯的质量有很大的影响。钢水温度偏高，使铸坯坯壳减薄和厚度不均，造成漏钢或者被迫降低拉速，同时也会加剧钢水的二次氧化及包衬耐火材料的侵蚀，还会产生鼓肚、内裂等多种缺陷的产生。反之，若浇注温度偏低，还将引起中间包水口凝结，使结晶器内钢液面处形成冷壳，恶化铸坯的表面质量。由此可见钢液的温度控制是炉外精炼的重要任务之一。

针对钢水温度在生产过程中波动较大，影响过程温度控制，一般采用强化钢包烘烤、提高钢包热周转、优化钢包包衬结构和成分、钢水运转过程加保温剂和浇注过程钢包加盖以及钢包全程加盖等技术来减少钢水温降。

LF炉精炼顶渣在钢水浇注结束后，连同钢包余钢倒进渣盘，转运到钢渣处理厂处理，处理过程主要回收废钢，炉渣进行其他综合利用。而经过LF精炼后的钢包顶渣具有高碱度、低氧化性、低熔点的特征，同时温度也比较高，流动性较好，重复利用可减少石灰、萤石等造渣材料的用量，提高成渣速度，减少耐材侵蚀，降低电耗，同时可以实现浇注后钢包余钢回收利用，提高金属收得率。

发明内容

申请人发现现有炼钢厂一般采用初炼炉(转炉或者电炉)+LF炉+(真空精炼)的方式冶炼合格钢水，而钢包作为精炼炉的一部分，包括LF炉处理和真空处理都是在钢包内进行。初炼炉冶炼温度和成分合格以后，出钢到钢包内，通过铸造起重机或者钢包车运往LF炉工位进行精炼处理。当钢包到达LF炉处理位以后，降低炉盖和电极，进行送电和吹氩(氮气)搅拌操作，送电过程中，向钢包内加入石灰、萤石进行造渣，升温到指定温度以后，进行取样分析，计算需要加入的合金量。当温度和成分都合格以后，用铸造起重机将钢包吊运到连铸机回转台进行连铸作业或者吊运到真空处理工作进行真空处理，真空处理可以采用RH、单嘴精炼炉或者VD(VOD)等。在真空精炼的过程中，由于钢液的循环流动，使得钢液的温度下降比较明显，在这个过程中必须需要对钢液进行保温处理。同时考虑到精炼后的温降，所以在初炼炉和LF炉过程结束的钢液温度必须都要高于钢液连铸需要的温度。

而且，LF炉精炼主要采用高碱度的渣系来提高钢水的内在质量，渣系的主要成分为40％-50％质量比例的CaO，CaO在精炼温度下与钢包内衬中的Al₂O₃形成低熔点物质C₂AS等物质，导致钢包内衬侵蚀严重，侵蚀后的产物进入钢液，由于密度比钢液轻，经过一段时间以后会，大颗粒物质会上浮到钢液表面，形成炉渣。当精炼完成以后，在精炼过程中加入的渣料熔化为炉渣在浮在钢液的表面。在连铸浇注的过程末期，会发生旋涡流动现象，严重的情况下会产生贯通式的吸气旋涡，将钢水表面的顶渣卷入中间包，破碎的渣粒有的会上浮去除，有的留在钢中形成夹杂物。

采用钢包为精炼炉，钢包耐材容易脱落，粒度较大的经过软吹以后上浮到钢液表面，粒度较小的形成夹杂物留在钢液中，污染钢液。考虑到真空精炼和连铸等待时间，一般都会提高LF精炼的温度，高温又会进一步的增加钢包耐材的侵蚀。在初炼炉冶炼完成以后出钢，钢液进入钢包精炼，在出钢、钢包倒运以及等待过程中，不可避免的发生温降，除了保温以外，就要提高初炼炉的出钢温度。而如果初炼温度过高，既会降低初炼炉的耐材寿命也会降低钢包的耐材寿命。到了连铸工序，为了尽可能提高金属收得率，总是希望钢液尽可能多的进入连铸机，减少留钢的量，因此不可避免的会发生卷渣，污染钢液，影响连铸坯的质量。留钢量过多，虽然可以减少卷渣，提高连铸坯的质量，但是会降低钢水的收得率。在连铸机上的钢包内要尽可能的减少精炼渣的数量，就需要少渣精炼甚至无渣精炼，从而减少连铸环节的卷渣。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种液态金属精炼装置、液态金属冶炼系统及精炼方法，其能够从初炼炉无钢包出钢，直接出钢到精炼炉内，从而有效减少钢液的温降；同时，可以实现无渣出钢，一方面钢包内不再有铸余渣以提高金属收得率和钢水质量，另外一方面精炼渣可重复利用以降低精炼过程的渣料消耗和电耗。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种液态金属精炼装置，所述液态金属精炼装置包括：

底座；

设置在所述底座上方的支撑框架，所述底座和所述支撑框架之间通过翻转机构连接，所述翻转机构使得支撑框架能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻；

设置在所述支撑框架上的炉体，所述炉体在第一方向的一侧开设有出渣口，所述炉体在第二方向的一侧开设有出钢口，所述出渣口的高度高于所述出钢口的高度，所述炉体上安装有引流机构，所述引流机构用于承接钢水并将钢水引流入炉体中；

能够进行升降的炉盖，所述炉盖能与所述炉体相配合以使炉体内密封。

优选地，所述翻转机构包括：导向柱，所述导向柱的上端与所述支撑框架之间相铰链连接；控制所述支撑框架向所述第一方向的一侧翻转的第一侧翻转控制机构，所述第一侧翻转控制机构包括:

固定设置在所述底座上的第一基座、第一支撑件，所述第一支撑件的下端

与所述第一基座相铰链连接，所述第一支撑件的上端用于抵住所述支撑框

架；连接在所述第一支撑件上的能够伸缩的第一液压单元，所述第一液压

单元在伸缩时能使得所述第一支撑件发生转动；

控制所述支撑框架向所述第二方向的一侧翻转的第二侧翻转控制机构，所述第二侧翻转控制机构包括:

固定设置在所述底座上的第二基座、第二支撑件，所述第二支撑件的下端与所述第二基座相铰链连接，所述第二支撑件的上端用于抵住所述支撑框架；连接在所述第二支撑件上的能够伸缩的第二液压单元，所述第二液压单元在伸缩时能使得所述第一支撑件发生转动。

优选地，所述第一侧翻转控制机构还包括:

固定设置在所述底座上的第三基座、第三支撑件，所述第三支撑件的下端与所述第三基座相铰链连接，所述第三支撑件上端的高度低于所述第一支撑件上端的高度；连接在所述第三支撑件上的能够伸缩的第三液压单元，所述第三液压单元在伸缩时能使得所述第三支撑件发生转动；

所述第二侧翻转控制机构还包括:

固定设置在所述底座上的第四基座、第四支撑件，所述第四支撑件的下端与所述第四基座相铰链连接，所述第四支撑件上端的高度低于所述第二支撑件上端的高度；连接在所述第四支撑件上的能够伸缩的第四液压单元，所述第四液压单元在伸缩时能使得所述第四支撑件发生转动。

优选地，所述液态金属精炼装置还包括：抽真空装置；用于对所述炉体进行密封的炉盖，所述抽真空装置通过管道与所述炉盖相连接。

优选地，所述液态金属精炼装置还包括：电极机构，所述电极机构穿设过所述炉盖，所述电极机构用于对钢水进行加热；与所述电极机构相连接的导电横臂机构，所述导电横臂机构用于对电极进行升降。

优选地，所述炉体的底部呈偏心设置，其具有凸出部，所述出钢口位于所述炉体底部的所述凸出部处。

优选地，所述出渣口设置在所述炉体的侧壁上。

优选地，所述液态金属精炼装置还包括：喷粉机构，所述喷粉机构用于向炉体内部喷射粉状熔剂，所述喷粉机构安装在所述炉体的侧壁上；除尘机构，所述除尘机构与所述炉盖相连接，所述除尘机构用于将烟气进行净化处理。

优选地，所述底座能够在轨道上以滑动的方式进行移动。

优选地，所述液态金属精炼装置还包括：能够进行升降的炉盖，所述炉盖能与所述炉体相配合以使炉体内密封。

一种液态金属冶炼系统，所述液态金属冶炼系统包括：如上述任一所述的液态金属精炼装置以及熔炼装置；

所述熔炼装置包括：熔炼装置炉体，所述熔炼装置炉体的底部设置有能够进行开闭的开口；

所述液态金属精炼装置与所述熔炼装置之间具有出钢状态，在所述出钢状态下：所述液态金属精炼装置的引流机构位于所述熔炼装置的下方，所述熔炼装置炉体的开口打开，以使所述熔炼装置炉体中的钢水自所述开口流出通过所述引流机构流至所述液态金属精炼装置的炉体内。

一种采用上述任一所述的液态金属精炼装置的液态金属精炼方法，包括以下步骤：

当初炼炉内的钢水符合要求后，将底座移动至所述初炼炉的出钢位置，随后将所述初炼炉的钢水倒入至引流机构中；

将所述底座移动到精炼工作位置，并将炉盖下降以使所述炉盖与所述炉体相配合密封，对所述炉体内的钢水进行精炼操作；

当精炼后的钢水符合要求后，通过翻转机构将所述炉体向出钢口倾斜以使炉体内的钢水倒出至钢包内；

当所述钢包内的钢水达到指定容量，在倒出钢水以后，通过翻转机构将所述炉体恢复至水平位置；

待所述炉体恢复至水平位置以后，将所述底座移动至所述初炼炉的出钢位置等待接收钢水。

优选地，该方法还包括以下步骤：当钢水进行精炼操作之后，将所述底座移动至真空精炼工作位置，从而对炉体内的钢水进行真空处理。

优选地，将第一液压单元缩短，所述炉体向第一方向的一侧倾斜以使所述炉体内的部分精炼渣倒出，第三支撑件的上端抵住所述支撑框架；

将第二液压单元缩短时，所述炉体向第二方向的一侧倾斜以使所述炉体向出钢口倾斜，第四支撑件的上端抵住所述支撑框架。

优选地，在所述钢包内加入保温覆盖剂，将装载有钢包的钢包车开至起吊位进而吊往连铸机进行浇铸。

优选地，所述底座采用在轨道进行滑动的方式进行移动。

优选地，该方法还包括以下步骤：待所述炉体恢复至水平位置以后，通过翻转机构将所述炉体向出渣口倾斜以使所述炉体内的部分精炼渣倒出。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请中的液态金属精炼装置能够通过轨道在不同的工作位置之间进行切换，并能够直接对钢水进行精炼操作，如此替代传统钢包盛装钢水进行精炼的工艺理念。同时，翻转机构能使得支撑框架能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻，且位于第一方向一侧的所述出渣口的高度高于位于第二方向一侧的所述出钢口的高度，且出钢口布置在下炉体底部的凸出部位上，如此，保证了炉体出钢水时可实现留钢留渣目的的操作和无渣出钢精炼工艺目的，这样以后可以重复利用精炼后炉体内的炉渣，节约渣料和电能消耗。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为各种炉外精炼法示意图；

图2为本申请实施例中液态金属精炼装置的正视图；

图3为本申请实施例中液态金属精炼装置的侧视图；

图4为本申请实施例中液态金属精炼装置的第一侧翻转控制机构的正视图；

图5为本申请实施例中液态金属精炼装置的第一侧翻转控制机构的侧视图；

图6为本申请实施例中液态金属精炼装置向第一方向一侧翻转的示意图；

图7为本申请实施例中液态金属精炼装置向第二方向一侧翻转的示意图；

图8为本申请实施例中液态金属精炼装置在不同工作位置下滑动的示意图；

图9为本申请实施例中液态金属冶炼系统的示意图。

以上附图的附图标记：

1、底座；2、支撑框架；3、翻转机构；31、导向柱；32、第一侧翻转控制机构；321、第一基座；322、第一支撑件；323、第一液压单元；324、第三基座；325、第三支撑件；326、第三液压单元；327、第一液压缸单元；33、第二侧翻转控制机构；331、第二液压缸单元；34、液压站；4、炉体；41、出渣口；42、出钢口；43、凸出部；5、引流机构；6、炉盖；7、抽真空装置；8、电极机构；9、导电横臂机构；10、变压器；11、喷粉机构；13、轨道；14、初炼炉；141、初炼炉炉体；142、开口；15、液态金属精炼装置。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够从初炼炉无钢包出钢，直接出钢到精炼炉内，从而有效减少钢液的温降；同时，可以实现无渣出钢，一方面钢包内不再有铸余渣以提高金属收得率和钢水质量，另外一方面精炼渣可重复利用以降低精炼过程的渣料消耗和电耗，在本申请中提出了一种液态金属精炼装置，图2为本申请实施例中液态金属精炼装置的正视图，图3为本申请实施例中液态金属精炼装置的侧视图，如图2和图3所示，液态金属精炼装置15可以包括：底座1；设置在底座1上方的支撑框架2，底座1和支撑框架2之间通过翻转机构3连接，翻转机构3使得支撑框架2能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻；设置在支撑框架2上的炉体4，炉体4在第一方向的一侧开设有出渣口41，炉体4在第二方向的一侧开设有出钢口42，出渣口41的高度高于出钢口42的高度，炉体4上安装有引流机构5，引流机构5用于承接钢水并将钢水引流入炉体4中。

本申请液态金属精炼装置15中的翻转机构3能使得支撑框架2能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻，且位于第一方向一侧的出渣口41的高度高于位于第二方向一侧的出钢口42的高度，如此，炉体4出钢水时可实现留钢留渣目的的操作和无渣出钢精炼工艺目的，这样以后可以重复利用精炼后炉体内的炉渣，节约渣料和电能消耗。

为了能够更好的了解本申请中的液态金属精炼装置，下面将对其做进一步解释和说明。图8为本申请实施例中液态金属精炼装置在不同工作位置下滑动的示意图，如图3和图8所示，液态金属精炼装置15可以采用各种方式在不同的工作位置下进行移动，例如机械搬运。在一种优选的实施方式中，底座1上具有与轨道13相配合的滚轮，滚轮可以为多个，其可以呈两排，分别位于底座1的两侧。轨道13可以铺设在液态金属精炼装置15的不同工作位置之间，从而通过液态金属精炼装置15在轨道13上滑动达到快速、高效、安全的移动液态金属精炼装置15。底座1大致可以沿水平方向延伸，其能够承受较大的载荷，一般而言其可以采用钢板制成。本申请中的液态金属精炼装置15能够通过轨道13在不同的工作位置之间进行切换，并能够直接对钢水进行精炼操作，如此替代传统钢包盛装钢水进行精炼的工艺理念。

如图2和图3所示，支撑框架2可以设置在底座1的上方，支撑框架2上用于承托炉体4。底座1和支撑框架2之间通过翻转机构3连接。翻转机构3可以使得支撑框架2能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻，从而使得支撑框架2上的炉体4能够向第一方向或第二方向进行倾斜，以倒出炉体4内的钢水或精炼渣。

如图2和图3所示，翻转机构3可以包括：导向柱31，导向柱31的上端与支撑框架2之间相铰链连接；控制支撑框架2向第一方向的一侧翻转的第一侧翻转控制机构32；控制支撑框架2向第二方向的一侧翻转的第二侧翻转控制机构33。

其中，导向柱31承受支撑框架2以及炉体4的大部分重量，导向柱31的下端与底座1相固定连接，导向柱31的上端与支撑框架2之间相铰链连接以使支撑框架2能绕导向柱31向第一方向和第二方向倾斜或转动。

图4为本申请实施例中液态金属精炼装置的第一侧翻转控制机构的正视图，图5为本申请实施例中液态金属精炼装置的第一侧翻转控制机构的侧视图，如图4和图5所示，第一侧翻转控制机构32可以包括:固定设置在底座1上的第一基座321，第一支撑件322，第一支撑件322的下端与第一基座321相铰链连接，第一支撑件322的上端用于抵住支撑框架2；连接在第一支撑件322上的能够伸缩的第一液压单元323，第一液压单元323在伸缩时能使得第一支撑件322发生转动。第一液压单元323的下端与底座1相铰链连接。图6为本申请实施例中液态金属精炼装置向第一方向一侧翻转的示意图，如图6所示，当第一液压单元323伸出时，第一支撑件322绕第一基座321转动直至转动至竖直状态，此时，第一支撑件322的上端抵住支撑框架2，支撑框架2基本处于水平位置。当第一液压单元323收缩时，第一支撑件322绕第一基座321转动直至转动至与竖直方向具有一定夹角，此时，第一支撑件322的上端高度下降，支撑框架2绕导向柱31转动，向第一方向侧倾斜。

第二侧翻转控制机构33可以包括:固定设置在底座1上的第二基座；第二支撑件，第二支撑件的下端与第二基座相铰链连接，第二支撑件的上端用于抵住支撑框架2；连接在第二支撑件上的能够伸缩的第二液压单元，第二液压单元在伸缩时能使得第一支撑件322发生转动。第二液压单元的下端与底座1相铰链连接。图7为本申请实施例中液态金属精炼装置向第二方向一侧翻转的示意图，如图7所示，第二侧翻转控制机构33的运行机理与第一侧翻转控制机构32的运行机理相类似，在此不再赘述。

为了使得支撑框架2倾斜以后能够保持在一定的倾斜角度上，如图4所示，第一侧翻转控制机构32可以包括:固定设置在底座1上的第三基座324；第三支撑件325，第三支撑件325的下端与第三基座324相铰链连接，第三支撑件325上端的高度低于第一支撑件322上端的高度；连接在第三支撑件325上的能够伸缩的第三液压单元326，第三液压单元326在伸缩时能使得第三支撑件325发生转动。第三液压单元326的下端与底座1相铰链连接。当第一支撑件322和第三支撑件325均处于竖直状态时，第三支撑件325上端的高度低于第一支撑件322上端的高度，如此，当支撑框架2倾斜达到一定倾斜角度时，第三支撑件325均处于竖直状态，第三支撑件325便抵住了支撑框架2，此时第三支撑件325可以承载支撑框架2和炉体4的重量。当第三液压单元326保持伸长状态时，第三支撑件325便可以稳定的保持在竖直状态，不会出现支撑不牢的问题，从而保证支撑框架2倾斜时的安全性和可靠性。第二侧翻转控制机构33则可以包括:固定设置在底座1上的第四基座；第四支撑件，第四支撑件的下端与第四基座相铰链连接，第四支撑件上端的高度低于第二支撑件上端的高度；连接在第四支撑件上的能够伸缩的第四液压单元，第四液压单元在伸缩时能使得第四支撑件发生转动。第四液压单元的下端与底座1相铰链连接。第二侧翻转控制机构33的运行原理与第一侧翻转控制机构32的运行原理相类似，在此不再赘述。与液压单元相连通的液压站34可以设置在底座1上，液压站34为各个液压单元提供液压。

如图3所示，第一侧翻转控制机构32可以包括：第一液压缸单元327，其上端与支撑框架2相铰链连接，其下端与底座1相铰链连接。第一液压缸单元327设置在偏向第一方向的一侧，第二液压缸单元331设置在偏向第二方向的一侧。当需要使得支撑框架2恢复至水平状态时，可以通过调节第一液压缸单元327和第二液压缸单元331的长度从而将支撑框架2的一侧撑起，进而再通过第一支撑件322或第二支撑件将支撑框架2抵住，以使支撑框架2保持在水平状态。第二侧翻转控制机构33可以包括:第二液压缸单元331，其上端与支撑框架2相铰链连接，其下端与底座1相铰链连接。

各个液压单元的上部可以采用盖板进行遮挡保护，盖板上表面可以喷设有耐火浇注料。

炉体4设置在支撑框架2内，炉体4与支撑框架2之间可以通过四个角的销轴进行固定。炉体4采用圆形水冷结构或者采用耐火材料结构。炉体4内部用于承装钢水，如图6和图7所示，炉体4在第一方向的一侧开设有出渣口41，炉体4在第二方向的一侧开设有出钢口42，出渣口41的高度高于出钢口42的高度。具体而言，出渣口41设置在炉体4的侧壁上。炉体4的底部则可以呈偏心设置，其具有朝向第二方向的凸出部43，出钢口42位于炉体4底部的凸出部43处。通过上述结构，炉体4内底部的钢水可以快捷方便的直接从底部的出钢口42排出至钢包内，炉体4内位于钢水上层的精炼渣不会混合进来从而被倒出，如此，可以达到无渣出钢目的。而且，出钢口42位于炉体4的第二方向一侧，如此可以便于钢包的放置，从而使得炉体4在倾斜时，炉体4的钢水直接通过出钢口42倒向第二方向一侧，直接进入放置在第二方向一侧的钢包。出渣口41设置在炉体4第一方向一侧的侧壁上，这样也可以使得炉体4在倾斜时，炉体4的钢水直接通过出渣口41倒向第一方向一侧。

当炉体4采用水冷结构时，水冷管道与炉体4之间可以采用快速接头连接。

如图2所示，炉体4上可以安装有引流机构5，引流机构5用于承接钢水并将钢水引流入炉体4中。引流机构5可以布置于炉体4的侧方，即与第一方向或第二方向呈90度左右的一侧。引流机构5内部砌筑高温耐火浇注料。引流机构5与炉体4之间可以通过螺栓连接，如此可以实现快速更换引流机构5。当引流机构5上耐火浇注料需要重新浇注时，可以把连接螺栓拆下，整体拆下引流机构5，然后更换上新的已经浇注烘烤好的引流机构5，最后再在引流机构5与炉体4之间的缝隙用耐火泥进行封堵。

如图2所示，液态金属精炼装置可以包括：能够进行升降的炉盖6，炉盖6能与炉体4相配合以使炉体4内密封。炉盖6在竖直方向上能够进行升降，当需要将炉体4进行密封时，将炉盖6降下，从而盖住炉体4上部。炉盖6可以与炉盖升降旋转系统相连接，通过炉盖升降旋转系统可以使得炉盖6进行升降还可以进行旋转，从而使得炉盖6以旋转的方式与炉体4进行密封配合。

如图2所示，液态金属精炼装置15可以包括：电极机构8，电极机构8穿设过炉盖6，电极机构8用于对钢水进行加热；与电极机构8相连接的导电横臂机构9，导电横臂机构9用于对电极进行升降。通过对电极的升降，也可以实现对炉盖6的升降。电极机构8与变压器10相电性连通，变压器10为电极机构8提供所需的电压。

如图8所示，液态金属精炼装置15可以包括：抽真空装置7，抽真空装置7通过管道与炉盖6相连接。当需要对炉体4内的钢水进行真空精炼操作时，底座1可以运载炉体4开往真空精炼工作位置，将炉盖6下降与炉体4相密封，通过抽真空装置7将炉体4与炉盖6之间进行抽真空，从而可以进行真空精炼操作。在进行真空精炼操作时，既可以通过RH或者单嘴真空精炼炉的浸渍管直接插入钢水液面以下进行处理，也可以通过特制的炉盖6盖在精炼炉炉体4上，进行真空精炼。

如图2所示，液态金属精炼装置15可以包括：喷粉机构11，喷粉机构11用于向炉体4内部喷射粉状熔剂，喷粉机构11安装在炉体4的侧壁上。粉状熔剂可以是脱硫剂，通过脱硫剂对钢水进行深脱硫处理。

液态金属精炼装置15可以包括除尘机构，除尘机构与炉盖6相连接，除尘机构用于将炉体4内产生的烟气进行净化处理。除尘机构可以包括布袋除尘器，炉体4内产生的烟气进行混风后进入布袋除尘器进行净化处理。

如图3所示，液态金属精炼装置15的炉体4的底部可以通过透气砖进行底吹惰性气体(氮气或者氩气)处理，同时还可以配备电磁搅拌系统，这样有利于钢液成分和温度的快速均匀，促进夹杂物的上浮。炉底电磁搅拌系统可以通过插电接头送电，当液态金属精炼装置15离开精炼工位时可以拔下插电接头。

在本申请中还提出了一种液态金属冶炼系统，图9为本申请实施例中液态金属冶炼系统的示意图，如图9所示，该液态金属冶炼系统可以包括：如上述任一的液态金属精炼装置15以及初炼炉14。初炼炉14用于金属的熔化。初炼炉14可以包括：初炼炉炉体141，初炼炉炉体141的底部设置有能够进行开闭的开口142；液态金属精炼装置15与初炼炉14之间具有出钢状态，在出钢状态下：液态金属精炼装置15的引流机构5位于初炼炉14的开口142下方，初炼炉炉体141的开口142打开，以使初炼炉炉体141中的钢水能自开口142流出通过引流机构5流至液态金属精炼装置15的炉体4内。

在上述液态金属冶炼系统中，液态金属精炼装置和初炼炉之间可以直接进行出钢水，两者之间排除了钢包的使用，其具有以下优点：压缩了初炼炉与液态金属精炼装置之间转移钢水的间隔时间，可降低初炼炉的出钢温度，有利于节约能源；可提高初炼炉和液态金属精炼装置之间转移钢水时的密封程度，减少出钢过程中钢水的二次氧化和吸氮；加快了电炉炼钢厂的运行节奏，有利于连铸机多炉连浇或高拉速连浇。

本申请还提供了一种液态金属精炼方法，该液态金属精炼方法可以包括以下步骤：

S101：当初炼炉14内的钢水符合要求后，将底座1移动至初炼炉14的出钢位置，随后将初炼炉14的钢水倒入至引流机构5中。

如图8所示，在本步骤中，可以将初炼炉14和液态金属精炼装置15紧邻布置或相近布置，液态金属精炼装置15可以位于铺设的轨道13上，废钢、铁水或者生铁等在初炼炉14中冶炼，进行脱磷、脱碳等操作，当初炼炉14内的钢水的温度和成分合格以后，准备出钢。将底座1在轨道13上滑动至初炼炉14的出钢位置，液态金属精炼装置15的引流机构5朝向初炼炉14，并位于初炼炉14出口的下方。初炼炉14打开出钢装置，钢水通过引流机构5流入液态金属精炼装置15的炉体4中。

S102：将底座1移动到精炼工作位置，并将炉盖6下降以使炉盖6与炉体4相配合密封，对炉体4内的钢水进行精炼操作。

在本步骤中，出钢完毕后，如图8所示，底座1可以在轨道13上通过滑动的方式开到精炼工作位置准备进行精炼处理。将炉盖6下降以使炉盖6与炉体4相配合密封，同时将插设在炉盖6上的电极机构8进行通电升温。液态金属精炼装置15中的钢水可以在还原性气氛下进行精炼操作，全程不开盖精炼。还可以加入熔剂造渣，以进行钢液精炼操作。随着精炼的进程，还可以加入铁合金，全程进行底吹操作，根据钢种可以将氮气和氩气切换进行底吹操作。当钢水需要进行深脱硫作业时，还可以通过炉壁喷粉机构11进行脱硫作业。例如具体而言，可以加入脱氧合金进行脱氧操作，然后加入石灰和萤石等造高碱度、高流动性的还原渣，还原渣的加入量为吨钢约15kg-20kg左右，进行埋弧精炼操作，在精炼过程中全程底吹惰性气体，去除夹杂物。升温到约1550℃以后，对钢水进行取样分析，计算需要补加入的合金量，在精炼的后期，加入约5kg的钢渣改质渣料。钢水的温度和成分的测量则可以通过炉盖6上方的自动测温取样枪进行，倾动炉体4或者打开炉盖6也均可行。

S103：若需要进行真空精炼操作，则当钢水进行精炼操作之后，将底座1滑动至真空精炼工作位置，从而对炉体4内的钢水进行真空处理。

在本步骤中，若需要进行真空精炼操作，则当钢水进行精炼操作之后，将精炼工作位置的炉盖6上升，如图8所示，将底座1滑动至真空精炼工作位置，再将真空精炼工作位置处的炉盖6下降与炉体4相配合，然后启动与炉盖6相连接的抽真空装置7将炉体4与炉盖6之间进行抽真空。当然，对炉体4内的钢水进行真空处理也可以采用RH或者单嘴精炼炉。

S104：当精炼后的钢水符合要求后，通过翻转机构3将炉体4向出钢口42倾斜以使炉体4内的钢水倒出至钢包内。

在本步骤中，精炼后的钢水或真空处理后的钢水符合要求后，准备出钢，钢包车载着钢包运行到液态金属精炼装置15的出钢位置，即出钢口42处。将第二液压单元缩短，炉体4向第二方向的一侧倾斜以使炉体4向出钢口42倾斜，第四支撑件的上端抵住支撑框架2。打开出钢口42，通过炉体4底部凸出部43处的出钢口42将钢水排放至钢包内，由于出钢口42位于炉体4底部，在出钢过程中实现了无渣出钢。尽量出净钢水，同时控制下渣量，尽可能的避免精炼渣自出钢口42倒出。在钢包内可以加入保温覆盖剂，吨钢不大于10kg。将装载有钢包的钢包车开至起吊位进而吊往连铸机进行浇铸。

本液态金属精炼装置15可以采用留钢和留渣操作，即炉内的钢水总量大于钢包的容量，当钢包内钢水达到指定容量后，本液态金属精炼装置15通过翻转机构将炉体4恢复至水平位置，多余的钢水和精炼渣可以留在炉内进行下一炉的精炼。

在出钢完成以后，通过第二液压缸单元331使得支撑框架2恢复至水平状态，进再通过第二支撑件将支撑框架2抵住，以使支撑框架2保持在水平状态。

S105：如果炉体4中的钢水上层的精炼渣较多，需要处理，则在倒出钢水以后，通过翻转机构3将炉体4向出渣口41倾斜以使炉体4内的部分精炼渣倒出。

在本步骤中，将第一液压单元323缩短，炉体4向第一方向的一侧倾斜以使炉体4向出渣口41倾斜，第三支撑件325的上端抵住支撑框架2。打开出钢口42出渣口41，炉体4出渣到炉体4下的渣罐内。出钢完成后为了保证下一炉的精炼效果，每炉出掉炉渣的1/3左右，留2/3精炼渣在炉体4内，下炉精炼继续使用，从而保证精炼渣的硫容量满足脱硫要求。若下一炉精炼时对精炼渣的量没有要求，则可以省略该步骤。

在出渣完成以后，通过第一液压缸单元327使得支撑框架2恢复至水平状态，进再通过第一支撑件322将支撑框架2抵住，以使支撑框架2保持在水平状态。

S106：待倒出精炼渣或倒出钢水以后，待所述炉体恢复至水平位置，将底座1移动至初炼炉14的出钢位置从而等待接收钢水。

在本步骤中，底座1可以在轨道13上滑动至初炼炉14的出钢位置。为了提高精炼渣的硫容量，下一炉精炼时可以补加部分石灰及其他渣料，例如吨钢再补加约5kg的渣料。

在上述液态金属精炼方法中，通过将初炼炉14和液态金属精炼装置15紧凑的布置从而使得钢水能够在液态金属精炼装置15内直接进行精炼，从而在初炼炉14和液态金属精炼装置15之间转运钢水时无需钢包的周转，降低了钢水的热量损失，实现了初炼炉的低温出钢。另外，采用液态金属精炼装置可以实现无渣出钢，这样以后提高了钢水的洁净度，通过后期的部分出渣操作还可以提高精炼渣的循环再利用水平，精炼渣直接在炉体内循环利用，减少了炼钢厂精炼渣处理的量，节约了场地和运行费用，而且减少了渣料及电能消耗，精炼渣的重复利用可减少石灰、萤石等造渣材料，吨钢节约用量约10kg，另外可以提高成渣速度，从而降低液态金属精炼装置的冶炼周期，进而减少了耐材侵蚀，吨钢降低电耗约5度。

本申请中采用带有出钢口42的底部为偏心圆的炉体4，通过该炉体4代替传统钢包盛装钢水进行精炼操作的工艺理念，如此，替代了钢包的精炼功能，减少了钢包耐材的消耗，也减少了进入钢液的夹杂物，而且降低了液态金属精炼装置的电耗也降低了精炼环节的综合耐材消耗。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种液态金属精炼装置，其特征在于，所述液态金属精炼装置包括：

底座；

设置在所述底座上方的支撑框架，所述底座和所述支撑框架之间通过翻转机构连接，所述翻转机构使得支撑框架能朝呈相反的第一方向和第二方向进行侧翻；

设置在所述支撑框架上的炉体，所述炉体在第一方向的一侧开设有出渣口，所述炉体在第二方向的一侧开设有出钢口，所述出渣口的高度高于所述出钢口的高度，所述炉体上安装有引流机构，所述引流机构用于承接钢水并将钢水引流入炉体中。

2.根据权利要求1所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述翻转机构包括：导向柱，所述导向柱的上端与所述支撑框架之间相铰链连接；控制所述支撑框架向所述第一方向的一侧翻转的第一侧翻转控制机构，所述第一侧翻转控制机构包括:

固定设置在所述底座上的第一基座、第一支撑件，所述第一支撑件的下端与所述第一基座相铰链连接，所述第一支撑件的上端用于抵住所述支撑框架；连接在所述第一支撑件上的能够伸缩的第一液压单元，所述第一液压单元在伸缩时能使得所述第一支撑件发生转动；

控制所述支撑框架向所述第二方向的一侧翻转的第二侧翻转控制机构，所述第二侧翻转控制机构包括:

固定设置在所述底座上的第二基座、第二支撑件，所述第二支撑件的下端与所述第二基座相铰链连接，所述第二支撑件的上端用于抵住所述支撑框架；连接在所述第二支撑件上的能够伸缩的第二液压单元，所述第二液压单元在伸缩时能使得所述第一支撑件发生转动。

3.根据权利要求2所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述第一侧翻转控制机构还包括:

固定设置在所述底座上的第三基座、第三支撑件，所述第三支撑件的下端与所述第三基座相铰链连接，所述第三支撑件上端的高度低于所述第一支撑件上端的高度；连接在所述第三支撑件上的能够伸缩的第三液压单元，所述第三液压单元在伸缩时能使得所述第三支撑件发生转动；

所述第二侧翻转控制机构还包括:

固定设置在所述底座上的第四基座、第四支撑件，所述第四支撑件的下端与所述第四基座相铰链连接，所述第四支撑件上端的高度低于所述第二支撑件上端的高度；连接在所述第四支撑件上的能够伸缩的第四液压单元，所述第四液压单元在伸缩时能使得所述第四支撑件发生转动。

4.根据权利要求1所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述液态金属精炼装置还包括：抽真空装置；用于对所述炉体进行密封的炉盖，所述抽真空装置通过管道与所述炉盖相连接。

5.根据权利要求4所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述液态金属精炼装置还包括：电极机构，所述电极机构穿设过所述炉盖，所述电极机构用于对钢水进行加热；与所述电极机构相连接的导电横臂机构，所述导电横臂机构用于对电极进行升降。

6.根据权利要求1所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述炉体的底部呈偏心设置，其具有凸出部，所述出钢口位于所述炉体底部的所述凸出部处。

7.根据权利要求6所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述出渣口设置在所述炉体的侧壁上。

8.根据权利要求4所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述液态金属精炼装置还包括：喷粉机构，所述喷粉机构用于向炉体内部喷射粉状熔剂，所述喷粉机构安装在所述炉体的侧壁上；除尘机构，所述除尘机构与所述炉盖相连接，所述除尘机构用于将烟气进行净化处理。

9.根据权利要求1所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述底座能够在轨道上以滑动的方式进行移动。

10.根据权利要求1所述的液态金属精炼装置，其特征在于，所述液态金属精炼装置还包括：能够进行升降的炉盖，所述炉盖能与所述炉体相配合以使炉体内密封。

11.一种液态金属冶炼系统，其特征在于，所述液态金属冶炼系统包括：如权利要求1至10中任一所述的液态金属精炼装置以及初炼炉；

所述初炼炉包括：初炼炉炉体，所述初炼炉炉体的底部设置有能够进行开闭的开口；

所述液态金属精炼装置与所述初炼炉之间具有出钢状态，在所述出钢状态下：所述液态金属精炼装置的引流机构位于所述初炼炉的开口下方，所述初炼炉炉体的开口打开，以使所述初炼炉炉体中的钢水能自所述开口流出通过所述引流机构流至所述液态金属精炼装置的炉体内。

12.一种采用权利要求1至10中任一所述的液态金属精炼装置的液态金属精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

当初炼炉内的钢水符合要求后，将底座移动至所述初炼炉的出钢位置，随后将所述初炼炉的钢水倒入至引流机构中；

将所述底座移动到精炼工作位置，并将炉盖下降以使所述炉盖与所述炉体相配合密封，对所述炉体内的钢水进行精炼操作；

当精炼后的钢水符合要求后，通过翻转机构将所述炉体向出钢口倾斜以使炉体内的钢水倒出至钢包内；

当所述钢包内的钢水达到指定容量，在倒出钢水以后，通过翻转机构将所述炉体恢复至水平位置；

待所述炉体恢复至水平位置以后，将所述底座移动至所述初炼炉的出钢位置等待接收钢水。

13.根据权利要求12所述的液态金属精炼方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：当钢水进行精炼操作之后，将所述底座移动至真空精炼工作位置，从而对炉体内的钢水进行真空处理。

14.根据权利要求12所述的液态金属精炼方法，其特征在于，将第一液压单元缩短，所述炉体向第一方向的一侧倾斜以使所述炉体内的部分精炼渣倒出，第三支撑件的上端抵住所述支撑框架；

将第二液压单元缩短时，所述炉体向第二方向的一侧倾斜以使所述炉体向出钢口倾斜，第四支撑件的上端抵住所述支撑框架。

15.根据权利要求12所述的液态金属精炼方法，其特征在于，在所述钢包内加入保温覆盖剂，将装载有钢包的钢包车开至起吊位进而吊往连铸机进行浇铸。

16.根据权利要求12所述的液态金属精炼方法，其特征在于，所述底座采用在轨道进行滑动的方式进行移动。

17.根据权利要求12所述的液态金属精炼方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：待所述炉体恢复至水平位置以后，通过翻转机构将所述炉体向出渣口倾斜以使所述炉体内的部分精炼渣倒出。

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