CN113600821A - 金属及其合金定尺球化成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属及其合金定尺球化成型方法，涉及合金生产技术领域，解决了现有技术金属合金成型性问题。该金属及其合金定尺球化成型方法应用于包括中频炉、分料器、螺旋滚动成型器、静置仓的结构中，其特征在于，包括以下步骤：(1)、中频炉向分料器提供熔融金属流；(2)、分料器将熔融金属流切断成熔融切块，并进入螺旋滚动成型器；(3)、熔融切块沿螺旋滚动成型器的管道或者槽体内壁滚动，实现球化成型；(4)、经滚动成型的熔融切块进入静置仓，冷却降温。本发明用于实现金属合金的球化成型。

Description

金属及其合金定尺球化成型方法

技术领域

本发明涉及合金生产技术领域，尤其是涉及一种金属及其合金定尺球化成型方法。

背景技术

以铁合金为例。铁合金是铁与一种或几种元素组成的中间合金，做为钢铁冶金中的脱氧剂、脱硫剂、合金剂及铸造晶核的孕育剂。目前，我国已成为世界第一大铁合金生产、消费和出口大国，居世界第一，产量、消费量和出口量分别占世界的40％、30％和30％左右。2016年全国铁合金产量3558.8万吨。因为钢铁冶炼需要，对铁合金粒度有严格的要求，一般在10-70mm左右。目前国内普遍采用模铸+机械破碎(+人工破碎)的方法来获得用户所需粒度。其工艺流程大致为：浇铸-人工清渣-初破-两次机械破碎-筛分-成品。

现有技术公开的这种工艺，对于中低碳铬铁等铁合金品种极难破碎，中低碳铬铁、镍铁等铁合金品种硬度大、韧性高，用破碎机+人工的方式极难破碎，同时对破碎机衬板的损坏非常大；破碎的粉化率较高，导致生产成本大幅提高，在浇铸过程中，铁合金液体飞溅损失和破碎过程产品变粉损失均达4％以上，个别锰铁厂的碳锰铁粉化率甚至达到16％～17％；铁合金静置冷却速度慢，合金成分偏析大、品质不均匀；劳动生产率低，例如年产10万t铬铁生产线，需要浇铸和破碎工人过百；噪音和粉尘污染严重，一些强还原剂粉尘还存在粉爆隐患；熔融态铁合金温度在1400-1600℃左右，开放式冷却方式，造成能源巨大浪费；铁合金作为炼钢炉料产品，一般要求在一定粒度范围之内，其中的小粒度和过大比表面积的形状难以穿过钢渣进入钢铁熔池，造成收得率损失。

本申请人发现：要解决铁合金上述问题，需要重点解决成型性等方面问题。一是要消除铁合金存在成分和微观组织偏析；二是要实现定尺和球化，定尺和球化都有助于消除粒度不同对炼钢收得率的影响。

发明内容

本发明的目的是提出一种金属及其合金定尺球化成型方法，解决了现有技术金属合金成型性问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供实施例的金属及其合金定尺球化成型方法，应用于包括中频炉、分料器、螺旋滚动成型器、静置仓的结构中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、中频炉向分料器提供熔融金属流；

(2)、分料器将熔融金属流切断成熔融切块，并移至螺旋滚动成型器；

(3)、熔融切块沿螺旋滚动成型器的管道或者槽体内壁滚动，实现球化成型；

(4)、经滚动成型的熔融切块进入静置仓，冷却降温。

其中，中频炉也可以替换为电阻炉。

在可选地实施例中，中频炉为底下料式中频炉。

在可选地实施例中，分料器为横式螺旋分料器。

分料器也可以是圆柱形分仓分料器，通过圆柱形分仓分料器的仓室体积及旋转速度控制分割量。

在可选地实施例中，分料器连接在中频炉底部的出料口，分料器对熔融金属流进行定量化切割，通过调节螺旋分料器的螺旋间距、直径和螺旋转速能控制切割量。也可通过圆柱形分仓分料器的仓室体积及旋转速度控制分割量。

在可选地实施例中，螺旋滚动成型器连接在分料器的出料口，螺旋滚动成型器的管道或者槽体的直径为熔融切块直径的2-3倍。

在可选地实施例中，螺旋滚动成型器包括连通的立管与螺旋管道或者槽体，立管连接在分料器的出料口，立管的水平角为60-85°。

在可选地实施例中，熔融切块沿螺旋管道或者槽体的内壁滚动，通过滚动过程中不断改变受力方向和冷却梯度实现熔融切块的快速球化和固化。

在可选地实施例中，立管和螺旋管道或者槽体的外壁装配有冷却管。

在可选地实施例中，静置仓设置于螺旋滚动成型器的下方，静置仓内充有惰性气体，且静置仓内设置有多层交替布置的冷却管。

在可选地实施例中，金属合金为铁合金，熔融金属流为铁水。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

通过现有技术制备铁合金的方法得到的铁合金，存在成分和微观组织偏析，铁合金的粒度不同对炼钢收得率产生不利影响。

相对现有技术而言，本发明利用分料器将熔融金属流切断成熔融切块，并移至螺旋滚动成型器，切割量是可控的；然后熔融切块沿螺旋滚动成型器的管道或者槽体内壁滚动，实现球化成型，得到粒度相同的铁合金颗粒，所以解决了现有技术金属合金成型性问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例涉及结构的示意图；

图2是本发明实施例涉及结构中螺旋滚动成型器的局部示意图。

附图标记：1、中频炉；2、分料器；3、螺旋滚动成型器；31、立管；32、螺旋管道；4、静置仓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明实施例之一，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本技术领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例提供了一种金属及其合金定尺球化成型方法。

下面结合图1～图2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例1：

如图1～图2所示，本发明实施例所提供的金属及其合金定尺球化成型方法应用于包括中频炉1、分料器2、螺旋滚动成型器3、静置仓4的结构中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、中频炉1向分料器2提供熔融金属流；

(2)、分料器2将熔融金属流切断成熔融切块，并移至螺旋滚动成型器3；

(3)、熔融切块沿螺旋滚动成型器3的管道或者槽体内壁滚动，实现球化成型；

(4)、经滚动成型的熔融切块进入静置仓4，冷却降温。

通过现有技术制备铁合金的方法得到的铁合金，存在成分和微观组织偏析，铁合金的粒度不同对炼钢收得率产生不利影响。

相对现有技术而言，本发明利用分料器2将熔融金属流切断成熔融切块，并移至螺旋滚动成型器3，切割量是可控的；然后熔融切块沿螺旋滚动成型器3的管道内壁滚动，实现球化成型，得到粒度相同的铁合金颗粒，所以解决了现有技术金属合金成型性问题。

其中，中频炉1也可以替换为电阻炉。

实施例2：

如图1～图2所示，本发明实施例所提供的金属及其合金定尺球化成型方法应用于包括中频炉1、分料器2、螺旋滚动成型器3、静置仓4的结构中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、中频炉1向分料器2提供熔融金属流；

(2)、分料器2将熔融金属流切断成熔融切块，并移至螺旋滚动成型器3；

(3)、熔融切块沿螺旋滚动成型器3的管道内壁滚动，实现球化成型；

(4)、经滚动成型的熔融切块进入静置仓4，冷却降温。

通过现有技术制备铁合金的方法得到的铁合金，存在成分和微观组织偏析，铁合金的粒度不同对炼钢收得率产生不利影响。

相对现有技术而言，本发明利用分料器2将熔融金属流切断成熔融切块，并移至螺旋滚动成型器3，切割量是可控的；然后熔融切块沿螺旋滚动成型器3的管道内壁滚动，实现球化成型，得到粒度相同的铁合金颗粒，所以解决了现有技术金属合金成型性问题。

其中，中频炉1也可以替换为电阻炉。

作为可选地实施方式，中频炉1为底下料式中频炉。底下料式中频炉作为矿热炉和电热炉的中间包和浇铸包，也可作为炉外法的熔炼炉。

分料器2为横式螺旋分料器，分料器2连接在中频炉1底部的出料口，分料器2对熔融金属流进行定量化切割，通过调节分料器2的螺旋间距、直径和螺旋转速能控制切割量。可以通过转速调整实现柔性化定尺化切割，将合金在下流过程中熔融状态下进行切断，形成一定的体积或者重量。

分料器2也可以是圆柱形分仓分料器，通过圆柱形分仓分料器的仓室体积及旋转速度控制分割量。

螺旋滚动成型器3连接在分料器2的出料口，螺旋滚动成型器3的管道直径为熔融切块直径的2-3倍，螺旋滚动成型器3包括连通的立管31与螺旋管道32或者槽体，立管31连接在分料器2的出料口，立管31的水平角为60-85°，熔融切块沿螺旋管道32或者槽体的内壁滚动，通过滚动过程中不断改变受力方向实现熔融切块的球化，立管31和螺旋管道32或者槽体的外壁装配有冷却管。熔融切块在螺旋管道32或者槽体的管道中不断改变受力方向，既降低了螺旋管道32或者槽体材的热强度，实现了熔融切块的球化，更重要的是由于温场和力场梯度不断转换，金属合金的成分和组织偏析等到有效遏制。

静置仓4设置于螺旋滚动成型器3的下方，静置仓4内充有惰性气体，且静置仓4内设置有多层交替布置的冷却管。惰性气体可以为氩气/氮气/氦气等；熔融切块经过螺旋管道32或者槽体滚动成型后，还有一定的温度，通过冷却管的热交换，实现对金属合金球料的冷却和能量回收；静置仓4内可安装测温器，用于监控静置仓4内的温度；静置仓4底部可设置出料口，用于球料的排出。

具体地，本实施例中，金属合金为铁合金，熔融金属流为铁水。

现有铁合金成型方法中，无论是辊压、转鼓、链带还是连铸连破，都需要在模具中先成型，再冷却，最后脱模，因此效率低，难以大规模使用。国外使用的水淬法或者风淬法，效率高，但是设备复杂，加之一些铁合金品种对水和空气敏感，在成型过程中存在安全隐患，应用领域受限。本发明提供的金属及其合金定尺球化成型方法，可以与矿热炉、电热炉和炉外法熔炼相结合。

本发明的主要优点包括：无需铁合金/金属球化成型模具；利用重力和螺旋管道32或者槽体道滚动成型；消除铁合金/金属的成分和组织偏析问题；免除铁合金破碎环节，消除噪音、粉尘及尘爆隐患；能够实现铁合金/金属封闭化成型，能源最大限度回收；可供大规模生产使用。

另外，除了成型性问题，铁合金还存在规模性和能源回收两方面问题。

规模性方面，铁合金产量大，成型效率要高，成型要快；国内现有的带式造粒机、连铸连破机以及辊压和转鼓等工艺，都不能满足此项要求。能源回收方面，即低碳、节能和环保方面，一是铁合金在高温下易与氧气和水反应，存在安全隐患；二是铁合金生产如能免破碎和封闭化制备，就没有废气、粉尘和噪音产生，更不会有尘爆隐患；三是现有的铁水粒化和开放式造粒方式，能源回收低。本发明提供的金属及其合金定尺球化成型方法，具有成型效率高、成本低，球化率好，能源可回收等优点。可以有效解决上述问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种金属及其合金定尺球化成型方法，应用于包括中频炉、分料器、螺旋滚动成型器、静置仓的结构中，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、所述中频炉向所述分料器提供熔融金属流；

(2)、所述分料器将熔融金属流切断成熔融切块，并移至所述螺旋滚动成型器；

(3)、熔融切块沿所述螺旋滚动成型器的管道或者槽体内壁滚动，实现球化成型；

(4)、经滚动成型的熔融切块进入所述静置仓，冷却降温。

2.根据权利要求1所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述中频炉为底下料式中频炉。

3.根据权利要求2所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述分料器为横式分料器。

4.根据权利要求1所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述分料器连接在中频炉底部的出料口，所述分料器对熔融金属流进行定量化切割，通过调节所述分料器的螺旋间距、直径和螺旋转速能控制切割量。

5.根据权利要求1所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述螺旋滚动成型器连接在所述分料器的出料口，所述螺旋滚动成型器的管道或者槽体直径为熔融切块直径的2-3倍。

6.根据权利要求1所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述螺旋滚动成型器包括连通的立管与螺旋管道或者槽体，所述立管连接在所述分料器的出料口，所述立管的水平角为60-85°。

7.根据权利要求6所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，熔融切块沿所述螺旋管道或者槽体的内壁滚动，通过滚动过程中不断改变受力方向实现熔融切块的球化。

8.根据权利要求6所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述立管和所述螺旋管道或者槽体的外壁装配有冷却管。

9.根据权利要求1所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述静置仓设置于所述螺旋滚动成型器的下方，所述静置仓内充有惰性气体，且所述所述静置仓内设置有多层交替布置的冷却管。

10.根据权利要求1所述的金属及其合金定尺球化成型方法，其特征在于，所述金属及其合金为铁合金或其他采用熔铸法制备的有色金属及其合金，所述熔融金属流为铁水或其他采用熔铸法制备的有色金属及其合金熔液。

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