CN210176889U - 一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，通过在熔炼结构本体的真空室中设置有感应熔炼坩埚，且感应熔炼坩埚的底端竖直贯穿密封连接有结晶器，结晶器的底部设置有拉坯机构和压下机构，拉坯机构和压下机构均设置在熔炼结构本体的真空室中，且压下机构设置在拉坯机构的下部，压下机构的下部设置有切割机构，且切割机构设置在熔炼结构本体的真空室的外部，本实用新型能够利用低真空感应熔炼技术配合高纯直接还原铁，在低真空下用高纯直接还原铁生产熔炼纯铁棒坯，不存在常规熔炼的合金化问题，便于高效的连续性生产，进而有效提升熔炼纯铁的纯净度，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统

技术领域

本实用新型涉及真空熔炼和真空铸造技术领域，尤其涉及一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统。

背景技术

人类社会的不断进步，新型工业，尖端工业，雨后春笋般不断涌现，高温合金、高熵合金、非晶合金、稀土永磁等行业的发展更是日新月异，这些行业有一个共性，那就是需要一种基础性工业原料---熔炼纯铁，这种熔炼纯铁目前只能依靠极少数具备先进大钢铁工业流程的企业来生产，而大钢铁长流程生产熔炼纯铁实属小众，大工业钢铁流程产能大，产品外形尺寸大，为了适应熔炼纯铁的要求，必须进行大量的切割加工后方可进行棒材轧制，这肯定是既不经济也不合理的一种流程。另外，传统的连续铸造模式里有导流槽，滤渣器，中间包等环节，环节越多金属液体和耐火材料的接触就越多，非金属夹杂物也会相应增加，而熔炼纯铁的纯净度随着工业化的进程在不断提升，这就迫切需要一种短流程，低成本，高纯度，专业化熔炼纯铁的工业化新型体系。一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁的系统，能够利用低真空感应熔炼技术配合高纯直接还原铁，在低真空下用高纯直接还原铁生产熔炼纯铁棒坯，不存在常规熔炼的合金化问题，便于高效的连续性生产，进而有效提升熔炼纯铁的纯净度，降低生产成本，提高生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，旨在改善现有工业化熔炼纯铁的生产体系中存在流程较长，生产成本高，纯度低和生产效率低下的问题。

本实用新型是这样实现的：一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，包括熔炼结构本体，熔炼结构本体的内部设置有真空室，且熔炼结构本体顶面密封贯穿安装有炉盖，且炉盖开设有连接给料机的真空布料接口，熔炼结构本体的真空室中设置有感应熔炼坩埚，且感应熔炼坩埚的底端竖直贯穿密封连接有结晶器，结晶器的底部设置有拉坯机构和压下机构，拉坯机构和压下机构均设置在熔炼结构本体的真空室中，且压下机构设置在拉坯机构的下部，压下机构的下部设置有切割机构，且切割机构设置在熔炼结构本体的真空室的外部。

进一步的，感应熔炼坩埚的内部均匀分布有感应线圈，且感应熔炼坩埚的顶端一侧开设有溜渣槽。

进而通过在感应熔炼坩埚中设置感应线圈，通过感应熔炼坩埚中的感应线圈通过电流时产生电磁涡流对熔炼坩埚中的高纯直接还原铁进行熔炼，具有加热速率高热量利用率高的优点，同时感应熔炼坩埚较高的高度方便为开设溜渣槽留出空间，同时较高的坩埚高度利于熔炼时产生的非金属夹杂物的上浮，并且溜渣槽的设置方便清理废渣。

进一步的，结晶器的顶端通过密封装置与感应熔炼坩埚的底部贯通连接，且结晶器采用多级结构设置有阻热板、分离环和铜模，结晶器的内壁上固定有铜模，且铜模的顶端安装有分离环，结晶器外部水平固定有阻热板。

进一步的，进而通过结晶器与感应熔炼坩埚之间贯通连接，进而通过熔炼后的金属液体直接进行冷却垂直铸造，相比传统的连续铸造模式里有导流槽，滤渣器，中间包等环节，环节越多金属液体和耐火材料的接触就越多，非金属夹杂物也多，从而减少了杂质，提高了金属液体的纯净度，同时结晶器的内部固定有铜模方便对熔炼的金属液体进行塑形，同时铜模的顶端安装有分离环，方便安装拆卸，方便开浇控制。

进一步的，拉坯机构与结晶器底端之间设置有牵引装置、导杆、导向轮和导轨。

进而通过拉坯机构与结晶器底端之间设置有牵引装置、导杆、导向轮和导轨，方便对铸坯进行导向。

进一步的，压下机构采用液压轮组进行自动调节。

进而通过压下机构中设置相对的液压轮组通过控制系统调节液压轮组之间的距离，方便挤压铸坯，进而方便保证铸坯的表面粗糙度。

进一步的，切割机构的下部一侧设置有红外定尺，且切割机构的正下方设置有坯罐坯车。

进而通过红外定尺及等离子自动切割保证铸坯长度的精确切割，考虑到熔炼纯铁的实际要求，定尺长度不超过1.5米，线下可根据用户要求另行切割，同时切割结构的正下方设置有坯罐坯车方便收集铸坯。

进一步的，牵引装置和拉坯机构中的驱动结构均采用直流伺服电机驱动。

进而通过采用伺服电机，利用伺服电机便于控制速度，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中应用可实现无极调速。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)、本实用新型通过在真空式给料机熔炼结构本体加入高纯直接还原铁，同时真空式给料机采用间隙式，低真空下用高纯直接还原铁生产熔炼纯铁棒坯，不存在常规熔炼的合金化问题，同时高纯直接还原铁采用超纯磁性铁精粉，经过固定碳、氢气两步直接还原生产的直接还原铁，金属化率99％以上，纯铁的洁净度较高，化学成分均可达到熔炼纯铁的技术要求，这就为本实用新型项目提供了良好的铁基原料，含铁量较高，含铁的纯度较高，从而降低了原料的成本，并且真空铸造采用垂直连铸工艺，铸坯品质及纯净度更高。

(2)、本实用新型通过结晶器采用多级结构，通过结晶器外部设置的阻热板用于分隔上下真空室，将大的真空室分隔成两个小的真空空间，在完成既定工艺任务的前提下，真空室越小，生产成本越低，生产效率就越高，同时结晶器与感应熔炼坩埚之间贯通连接，进而通过熔炼后的金属液体直接进行冷却垂直铸造，相比传统的连续铸造模式里有导流槽，滤渣器，中间包等环节，环节越多金属液体和耐火材料的接触就越多，非金属夹杂物也多，从而减少了杂质，提高了金属液体的纯净度。

(3)、本实用新型通过控制系统调控驱动结构的驱动速度从而控制拉坯的速度，然后拉坯成型的金属铸坯进入压下机构中进行压下，压下后的金属铸坯进入切割机构中，控制系统通过控制拉坯机构和牵引装置中伺服电机的转速，从而控制铸坯进入拉坯机构的时长与拉坯机构的拉批速率，同时控制系统控制真空式给料机的给料间隔，通过控制系统保证生产的适应性和生产稳定后的智能化生产，便于保证感应熔炼坩埚中高纯直接还原铁的质量在一定范围的连续作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型生产熔炼纯铁的整体流程结构示意图；

图2是本实用新型生产熔炼纯铁中熔炼与铸造的连接结构示意图；

图3是本实用新型中垂直连铸的流程结构示意图；

图4是本实用新型实施例中结晶器的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中拉坯机构的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中压下机构的结构示意图；

图7是本实用新型实施例中感应熔炼坩埚的结构示意图。

图中：1、炉盖；11、真空布料接口；2、真空室；3、感应熔炼坩埚；31、溜渣槽；4、结晶器；41、分离环；42、铜模；5、拉坯机构；6、压下机构；61、液压轮组；51、伺服电机；7、切割机构；8、坯罐坯车。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，包括熔炼结构本体，熔炼结构本体的内部设置有真空室2，且熔炼结构本体顶面密封贯穿安装有炉盖1，且炉盖1开设有连接给料机的真空布料接口11，熔炼结构本体的真空室2中设置有感应熔炼坩埚3，且感应熔炼坩埚3的底端竖直贯穿密封连接有结晶器4，结晶器4的底部设置有拉坯机构5和压下机构6，拉坯机构5和压下机构6均设置在熔炼结构本体的真空室2中，且压下机构6设置在拉坯机构5的下部，压下机构6的下部设置有切割机构7，且切割机构7设置在熔炼结构本体的真空室2的外部。

进而通过真空式给料机将高纯直接还原铁从熔炼结构本体上的炉盖1的真空布料接口11中加入熔炼炉中的真空室2中，进入真空室2中的高纯直接还原铁落入真空室2中的感应熔炼坩埚3中，通过感应熔炼坩埚3中的感应线圈加热熔炼，加热熔炼后的金属液体采用垂直连续铸造工艺铸造成型，垂直连铸由结晶器4、电磁搅拌、密封装置、牵引装置、引杆、导向轮、导轨组成，结晶器4的顶端与感应熔炼坩埚3的底部通过密封装置贯通连接，金属液体流入结晶器4，在结晶器4外部设置的电磁搅拌装置的作用下对液体进行搅拌，金属液体在结晶器4中经过冷却水流过结晶器4冷却结晶，冷却后的铸坯经过牵引装置、导杆和导向轮与导轨进入拉坯机构5，进入拉坯机构5中的铸坯，在控制系统调控驱动结构的驱动速度从而控制拉坯的速度，然后拉坯成型的金属铸坯进入压下机构6中进行压下，压下后的金属铸坯进入切割结构7中，切割结构7采用等离子自动切割装置在红外定尺71的辅助下保证铸坯长度的精确切割，切割完成的铸坯在重力作用下落入切割机构7底部的坯罐坯车8中进行收集，通过在真空式给料机熔炼结构本体加入高纯直接还原铁，同时真空式给料机采用间隙式，低真空下用高纯直接还原铁生产熔炼纯铁棒坯，不存在常规熔炼的合金化问题，同时高纯直接还原铁采用超纯磁性铁精粉，经过固定碳、氢气两步直接还原生产的直接还原铁，金属化率99％以上，纯铁的洁净度较高，化学成分均可达到熔炼纯铁的技术要求，这就为本实用新型项目提供了良好的铁基原料，含铁量较高，含铁的纯度较高，从而降低了原料的成本，并且真空铸造采用垂直连铸工艺，铸坯品质及纯净度更高。同时结晶器4采用多级结构，通过结晶器4外部设置的阻热板用于分隔上下真空室4，将大的真空室4分隔成两个小的真空空间，在完成既定工艺任务的前提下，真空室越小，生产成本越低，生产效率就越高，同时结晶器4与感应熔炼坩埚3之间贯通连接，进而通过熔炼后的金属液体直接进行冷却垂直铸造，相比传统的连续铸造模式里有导流槽，滤渣器，中间包等环节，环节越多金属液体和耐火材料的接触就越多，非金属夹杂物也多，从而减少了杂质，提高了金属液体的纯净度。控制系统调控驱动结构的驱动速度从而控制拉坯的速度，然后拉坯成型的金属铸坯进入压下机构6中进行压下，压下后的金属铸坯进入切割机构7中，控制系统通过控制拉坯机构5和牵引装置中伺服电机51的转速，从而控制铸坯进入拉坯机构5的时长与拉坯机构5的拉坯速率，同时控制系统控制真空式给料机的给料间隔，通过控制系统保证生产的适应性和生产稳定后的智能化生产，便于保证感应熔炼坩埚3中高纯直接还原铁的质量在一定范围的连续作业。

请参阅图2和图7，感应熔炼坩埚3的内部均匀分布有感应线圈，且感应熔炼坩埚3的顶端一侧开设有溜渣槽31。

进而通过在感应熔炼坩埚3中设置感应线圈，通过感应熔炼坩埚3中的感应线圈通过电流时产生电磁涡流对熔炼坩埚3中的高纯直接还原铁进行熔炼，具有加热速率高热量利用率高的优点，同时感应熔炼坩埚3较高的高度方便为开设溜渣槽留出空间，同时较高的坩埚高度有利于熔炼时产生的非金属夹杂物的上浮，并且溜渣槽31的设置方便清理废渣。

请参阅图1和图2，结晶器4的顶端通过密封装置与感应熔炼坩埚3的底部贯通连接，且结晶器4采用多级结构设置有阻热板、分离环41和铜模42，结晶器4的内壁上固定有铜模42，且铜模42的顶端安装有分离环41，结晶器4外部水平固定有阻热板。

进而通过结晶器4与感应熔炼坩埚3之间贯通连接，进而通过熔炼后的金属液体直接进行冷却垂直铸造，相比传统的连续铸造模式里有导流槽，滤渣器，中间包等环节，环节越多金属液体和耐火材料的接触就越多，非金属夹杂物也多，从而减少了杂质，提高了金属液体的纯净度，同时结晶器4的内部固定有铜模42方便对熔炼的金属液体进行塑形，同时铜模42的顶端安装有分离环41，方便安装拆卸，方便开浇控制。

请参阅图1，拉坯机构5与结晶器4底端之间设置有牵引装置、导杆、导向轮和导轨。

进而通过拉坯机构5与结晶器4底端之间设置有牵引装置、导杆、导向轮和导轨，方便对铸坯进行导向。

请参阅图6，压下机构6采用液压轮组61进行自动调节。

进而通过压下机构6中设置相对的液压轮组61通过控制系统9调节液压轮组61之间的距离，方便挤压铸坯，进而方便保证铸坯的表面粗糙度。

请参阅图1，切割机构7的下部一侧设置有红外定尺71，且切割机构7的正下方设置有坯罐坯车8。

进而通过红外定尺及等离子自动切割保证铸坯长度的精确切割，考虑到熔炼纯铁的实际要求，定尺长度不超过1.5米，线下可根据用户要求另行切割，同时切割机构7的正下方设置有坯罐坯车8方便收集铸坯。

请参阅图1和图5，牵引装置和拉坯机构5中的驱动结构均采用直流伺服电机51驱动。

进而通过采用伺服电机51，利用伺服电机51便于控制速度，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机51转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中应用可实现无极调速。

工作原理：在使用时首先使用真空间隙式给料机将高纯直接还原铁从炉盖1中加入真空室2中，通过高纯直接还原铁进入真空室2中落入感应熔炼坩埚3中进行熔炼，熔炼后的金属液体经过感应熔炼坩埚3底部的结晶器4冷却形成铸坯，冷却后的铸坯经过牵引装置、导杆和导向轮与导轨进入拉坯机构5，拉坯机构5和牵引装置中的伺服电机51受到控制系统9的调节，根据生产需求进行拉坯速率的调节和牵引速率的调节，同时拉坯机构5中的铸坯拉速和真空间隙式给料机的给料速度之间相互配合，通过真空间隙式给料机上设置加料间隔时需保证上批次进入感应熔炼坩埚3的直接还原铁熔于金属液体后再进行加注，防止直接还原铁在液体表面上堆积，保证正常的连续作业，拉坯完成的铸坯在压下机构6上相对设置的液压轮组61的作用下压下铸坯的表面，保证铸坯的表面粗糙度，然后经过切割机构7中等离子自动切割装置在红外定尺71的辅助下保证铸坯长度的精确切割后落入坯罐坯车8中进行收集转运。

通过上述设计得到的装置已基本能满足一种能够利用低真空感应熔炼技术配合高纯直接还原铁，在低真空下用高纯直接还原铁生产熔炼纯铁棒坯，不存在常规熔炼的合金化问题，便于高效的连续性生产，进而有效提升熔炼纯铁的纯净度，降低生产成本，提高生产效率。

高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统的使用，本着进一步完善其功能的宗旨，设计者对该装置进行了进一步的改良。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，包括熔炼结构本体，其特征在于：所述熔炼结构本体的内部设置有真空室(2)，且熔炼结构本体顶面密封贯穿安装有炉盖(1)，且炉盖(1)开设有连接给料机的真空布料接口(11)，所述熔炼结构本体的真空室(2)中设置有感应熔炼坩埚(3)，且感应熔炼坩埚(3)的底端竖直贯穿密封连接有结晶器(4)，所述结晶器(4)的底部设置有拉坯机构(5)和压下机构(6)，所述拉坯机构(5)和压下机构(6)均设置在熔炼结构本体的真空室(2)中，且压下机构(6)设置在拉坯机构(5)的下部，所述压下机构(6)的下部设置有切割机构(7)，且切割机构(7)设置在熔炼结构本体的真空室(2)的外部。

2.根据权利要求1所述的一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，其特征在于，所述感应熔炼坩埚(3)的内部均匀分布有感应线圈，且感应熔炼坩埚(3)的顶端一侧开设有溜渣槽(31)。

3.根据权利要求2所述的一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，其特征在于，所述结晶器(4)的顶端通过密封装置与感应熔炼坩埚(3)的底部贯通连接，且结晶器(4)采用多级结构设置有阻热板、分离环(41)和铜模(42)，所述结晶器(4)的内壁上固定有铜模(42)，且铜模(42)的顶端安装有分离环(41)，所述结晶器(4)外部水平固定有阻热板。

4.根据权利要求3所述的一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，其特征在于，所述拉坯机构(5)与结晶器(4)底端之间设置有牵引装置、导杆、导向轮和导轨。

5.根据权利要求4所述的一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，其特征在于，所述压下机构(6)采用液压轮组(61)进行自动调节。

6.根据权利要求5所述的一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，其特征在于，所述切割机构(7)的下部一侧设置有红外定尺(71)，且切割机构(7)的正下方设置有坯罐坯车(8)。

7.根据权利要求6所述的一种高纯还原铁真空熔炼垂直连铸生产熔炼纯铁系统，其特征在于，所述牵引装置和拉坯机构(5)中的驱动结构均采用直流伺服电机(51)驱动。

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