CN107488808B

CN107488808B - 气动钒铁冶炼炉

Info

Publication number: CN107488808B
Application number: CN201710611154.8A
Authority: CN
Inventors: 陈炼; 梁彬; 张巍; 戈文荪; 曾建华; 孙朝晖; 李龙; 张�林
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2037-07-25
Also published as: CN107488808A

Abstract

本发明公开了一种冶炼炉，尤其是公开了一种气动钒铁冶炼炉，属于钒铁冶炼工艺装备设计制造技术领域。提供一种能使冶炼熔池的冶炼原料充分混合的气动钒铁冶炼炉。所述的气动钒铁冶炼炉包括冶炼炉本体，所述的气动钒铁冶炼炉还包括气动搅拌系统，在所述气动搅拌系统的搅拌气体输出端设置有三组气喷枪；在三组所述的气喷枪中，一组安装在出渣口旁边500～800mm范围内的炉壁上，另外两组与第一组在俯视角度下分别成120°夹角的布置在炉壁上；冶炼过程中的熔池通过所述的气动搅拌系统在所述气喷枪的配合下喷入惰性气体搅动。

Description

气动钒铁冶炼炉

技术领域

本发明涉及一种冶炼炉，尤其是涉及一种气动钒铁冶炼炉，属于钒铁冶炼工艺装备设计制造技术领域。

背景技术

钒铁合金是重要的炼钢合金添加剂，通常采用V₂O₅电硅热法冶炼工艺冶炼，该冶炼法的生产工艺成熟，装备水平先进，产品质量稳定，国外采用电硅热法的钒回收率为95％以上，国内采用V₂O₅电硅热法工艺生产的钒铁产品质量和钒回收率与国外先进水平尚有一定差距。除此之外，国内外还有许多企业采用电铝热法制备钒铁合金，与电硅热法相比其冶炼时间短，炉况容易控制，工人劳动强度低，产品质量稳定，环境污染小，综合成本低。一般是将V₂O₃或V₂O₅及铁粒、铝粉等材料装入电炉内，通电加热，促进反应进行。用电铝热法冶炼高钒铁能使钒的回收率也能到95％以上，为了达到更高的技术经济指标，各钒铁生产商又作了进一步的技术改进，比如卢森堡的CASA厂和攀钢北海特种铁合金有限公司就在电铝热法的基础上，增加了一套喷吹设备。通过该设备使熔渣中的残钒从2％降低到1.2％以下，从而使钒回收率提高到97％以上。电铝热法冶炼钒铁的工艺流程如附图3所示。

在实际生产中为了将钒氧化物充分还原，一般都加入过量的铝粉，这就会造成合金中铝含量较高；炉渣熔点高、冶炼温度较高，不利于冶炼顺利进行；渣中夹铁等问题。现在为了将合金冶中的铝脱除，一般采用V₂O₅作为氧化剂将铝氧化；同时，为了降低渣的熔点和流动性，常采用CaF₂为调渣剂。这种方法不仅增加了成本，造成渣中钒含量较高，需要将富钒渣返回炉中使用，增加了冶炼操作难度，并且加入CaF₂后炉渣会对炉衬造成侵蚀。因此，需要一种廉价的、易控制、无侵蚀的调渣剂对现有工艺进行改进。

专利“冶炼钒铁的方法CN102115821B”公开的方法：将10wt％～35wt％的石灰、15wt％～35wt％的铝以及余量的V2O3和/或V2O5配成混合料；将混合料加入电炉，同时按照要求加入预定量的铁；通电熔化电炉内的物料，以通过铝来还原V2O3和/或V2O5，待炉渣中全钒含量低于0.2wt％时，出80wt％～95wt％的炉渣；再将由石灰15wt％～35wt％、铁氧化物0wt％～30wt％和余量为V2O5组成的精炼料按照10～80kg/t钒铁加入电炉中，进行精炼，待钒铁合金液中的铝含量和钒含量符合所要生产的钒铁合金产品对铝含量和钒含量的要求时，出合金液和精炼渣；浇铸，得到钒铁合金产品。

专利“生产钒铁的方法CN102206754A”其特征在于包括如下步骤：a、配料：将含钒原料、铁红粉、铝粉、CaO混匀得到混合物料；其中，所述的含钒原料为多钒酸铵、偏钒酸铵中至少一种；含钒原料以钒计、铁红粉以铁计的重量配比为1∶0.16～0.26；配铝系数为1.05～1.15，所述的配铝系数为实际加入的纯铝重量与理论计算需要加入的纯铝重量之比；配CaO系数为0.35～0.47，所述的配CaO系数为实际加入的CaO重量与理论计算需加入的纯铝重量之比；b、造球：所得混合物料造球，球团干燥；c、入炉冶炼：干燥后的球团入炉冶炼至混合物料反应完全；d、出炉，得到钒铁。

专利“生产钒铁的方法CN102206754B”其特征在于包括如下步骤：a、配料：将含钒原料、铁红粉、铝粉、CaO混匀得到混合物料；其中，所述的含钒原料为多钒酸铵、偏钒酸铵中至少一种；含钒原料以钒计、铁红粉以铁计的重量配比为1:0.16～0.26；配铝系数为1.05～1.15，所述的配铝系数为实际加入的纯铝重量与理论计算需要加入的纯铝重量之比；配CaO系数为0.35～0.47，所述的配CaO系数为实际加入的CaO重量与理论计算需加入的纯铝重量之比；其中，所述含钒原料的粒度为0.040～0.300mm，所述铁红粉的粒度为0.090～0.250mm，所述铝粉的粒度为0.063～0.250mm，所述CaO的粒度为0.09～10.00mm；所述的多钒酸铵的V2O5含量为80.00～91.00wt％，铁红粉以Fe2O3计其Fe2O3含量≥97.0wt％，铝粉Al含量≥99.0wt％；所述的CaO为CaO含量为66.45～90.00wt％的生石灰或熟石灰；b、造球：所得混合物料造球，球团干燥；c、入炉冶炼：干燥后的球团入炉冶炼至混合物料反应完全；d、出炉，得到钒铁。

专利“中钒铁的冶炼方法CN 101724752B”步骤如下：A、配制底料和主料；B、冶炼初期，首先加入底料进行冶炼；C、当底料反应平稳后，再加入主料；D、精炼。其中，底料为铝、V2O5、铁、石灰；主料为V₂O₃、铝、V₂O₅、铁、石灰、莹石。本发明方法既充分利用了反应热，又简化了工艺过程，降低了炉渣的粘度，钒铁冶炼回收率稳步提高达96％以上。

专利“一种电铝热法生产钒铁的方法CN103045929A”其特征在于，所述方法包括：a)配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；c)向钒铁合金液中加入铁基氧化物以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％。

专利“一种电铝热法生产钒铁的方法CN103045929B”其特征在于，所述方法包括：a)配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；c)精炼阶段，包括出钒铁合金液至铁水包，在出钒铁合金液至铁水包的过程中将铁基氧化物加入铁水包中以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％；在步骤b)中，将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％～6.0％，在冶炼渣中的V含量不大于1％时出渣。

专利“一种高钒铁的冶炼方法CN103757171B”其特征在于，所述方法包括以下步骤：a、将冷态含钒富渣和石灰加入电弧炉垫底，再加入由五氧化二钒、铝粒、石灰、钢屑组成的一期混合料进行冶炼，随即将上一炉的热态含钒富渣返回电弧炉中，在冶炼渣中的钒含量小于0.5％时出渣，其中，所述返回至电弧炉中的热态含钒富渣实现了引弧点火的目的；b、加入由三氧化二钒、铝粒、石灰、钢屑组成的二期混合料进行冶炼，在冶炼渣中的钒含量小于0.5％时出渣，并且在出渣前加入铝或铝镁合金进行还原处理；c、加入由五氧化二钒与石灰或由铁鳞与石灰组成的精炼混合料进行冶炼，控制炉内钒铁合金液的温度为1900℃以上，并在钒铁合金液中的钒含量为78～82％且铝含量低于1.5％时出钒铁合金液和含钒富渣，将钒铁合金液浇注至预热达500℃以上的锭模中，冷却、脱模、破碎后得到钒含量在80％以上的高钒铁。

以上现有的专利技术并没有解决现有技术中存在的上述技术问题，更没有提出用于解决上述的技术问题的，适用于新工艺方法的工艺装备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能使冶炼熔池的冶炼原料充分混合的气动钒铁冶炼炉。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种气动钒铁冶炼炉，包括冶炼炉本体，所述的气动钒铁冶炼炉还包括气动搅拌系统，在所述气动搅拌系统的搅拌气体输出端设置有三组气喷枪；在三组所述的气喷枪中，一组安装在出渣口旁边500～800mm范围内的炉壁上，另外两组与第一组在俯视角度下分别成120°夹角的布置在炉壁上；冶炼过程中的熔池通过所述的气动搅拌系统在所述气喷枪的配合下喷入惰性气体搅动。

本发明的有益效果是：本申请通过在现有冶炼炉本体的基础上增加气动搅拌系统，并在所述气动搅拌系统的搅拌气体输出端设置三组气喷枪，然后使该三组所述气喷枪中的一组安装在出渣口旁边500～800mm范围内的炉壁上，另外两组与第一组在俯视角度下分别成120°夹角的布置在炉壁上。在使用时，使冶炼过程中的熔池通过所述的气动搅拌系统在所述气喷枪的配合下喷入惰性气体搅动。这样，由于处于冶炼熔池中的冶炼原料可以通过所述气动搅拌系统输入的惰性搅拌气体实现有效的搅动，达到使冶炼熔池的冶炼原料充分混合的目的。进而还可以使冶炼反应更加充分、快速，达到提高冶炼效率，提高冶炼钒铁收率的目的。

进一步的是，各组所述气喷枪的轴向中心线与相应位置处的炉壁的夹角在75～90°之间。

进一步的是，各组所述气喷枪的轴向中心线与竖直方向的夹角在30～60°之间。

进一步的是，各组所述气喷枪的喷出口距液面的距离在100～600mm之间。

上述方案的优选方式是，各组所述气喷枪的喷出口的直径在5～20mm之间。

进一步的是，所述的气动搅拌系统还包括惰性气体输送管路，各组所述的气喷枪分别与所述惰性气体输送管路的输出末端连接，所述惰性气体输送管路的输入端与外部的惰性气储存装连接。

进一步的是，所述惰性气体输送管路中输送的惰性气体的参数为压力0.3～1.2MPa；流量300～1200Nm³/h。

附图说明

图1为本发明钒铁冶炼炉的主视示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明背景技术中涉及到的电铝热法冶炼钒铁的工艺流程图。

图中标记为：冶炼炉本体1、气动搅拌系统2、气喷枪3、出渣口4、惰性气体输送管路5。

具体实施方式

如图1、图2所示是本发明提供的一种能使冶炼熔池的冶炼原料充分混合的气动钒铁冶炼炉。一种气动钒铁冶炼炉，包括冶炼炉本体1，所述的气动钒铁冶炼炉还包括气动搅拌系统2，在所述气动搅拌系统2的搅拌气体输出端设置有三组气喷枪3；在三组所述的气喷枪3中，一组安装在出渣口4旁边500～800mm范围内的炉壁上，另外两组与第一组在俯视角度下分别成120°夹角的布置在炉壁上；冶炼过程中的熔池通过所述的气动搅拌系统2在所述气喷枪3的配合下喷入惰性气体搅动。本申请通过在现有冶炼炉本体1的基础上增加气动搅拌系统2，并在所述气动搅拌系统2的搅拌气体输出端设置三组气喷枪3，然后使该三组所述气喷枪3中的一组安装在出渣口4旁边500～800mm范围内的炉壁上，另外两组与第一组在俯视角度下分别成120°夹角的布置在炉壁上。在使用时，使冶炼过程中的熔池通过所述的气动搅拌系统2在所述气喷枪3的配合下喷入惰性气体搅动。这样，由于处于冶炼熔池中的冶炼原料可以通过所述气动搅拌系统2输入的惰性搅拌气体实现有效的搅动，达到使冶炼熔池的冶炼原料充分混合的目的。进而还可以使冶炼反应更加充分、快速，达到提高冶炼效率，提高冶炼钒铁收率的目的。

上述实施方式中，为了既保证搅拌气体对熔池内冶炼原料的充分搅拌，又保证在搅拌过程中不会出现熔渣喷溅的危险状况，本申请对所述气喷枪3在的冶炼炉本体1上安装做了下述的具体规定，即各组所述气喷枪3的轴向中心线与相应位置处的炉壁的夹角在75～90°之间；各组所述气喷枪3的轴向中心线与竖直方向的夹角在30～60°之间；各组所述气喷枪3的喷出口距液面的距离在100～600mm之间；各组所述气喷枪3的喷出口的直径在5～20mm之间。其中将气喷枪3的轴向中心线与相应位置处的炉壁的夹角设置在75～90°之间，而不采用垂直炉壁的方式布置是为了使熔池在搅拌气体作用下沿炉壁呈旋涡式的转动混合，再与气喷枪3的轴向中心线与竖直方向呈30～60°之间夹角的结构相结合，保证熔渣不会出现喷溅。而气喷枪3的喷出口距液面的距离在100～600mm之间，以及气喷枪3的喷出口的直径在5～20mm之间，既可以进一步的保证熔渣不喷溅外，还可以保护气喷枪3自身在高温环境下的安全。

再结合所述的气动搅拌系统2还需要包括惰性气体输送管路5的结构特点，各组所述的气喷枪3分别与所述惰性气体输送管路5的输出末端连接，所述惰性气体输送管路5的输入端与外部的惰性气储存装连接；同样，为了保证搅拌的充分，但又不会出现熔渣喷溅的状况，同时又适现有通用工业用压缩气体的参数要求，所述惰性气体输送管路6中输送的惰性气体的参数为压力0.3～1.2MPa；流量300～1200Nm³/h。

Claims

1.一种气动钒铁冶炼炉，包括冶炼炉本体(1)，其特征在于：所述的气动钒铁冶炼炉还包括气动搅拌系统(2)，在所述气动搅拌系统(2)的搅拌气体输出端设置有三组气喷枪(3)；在三组所述的气喷枪(3)中，一组安装在出渣口(4)旁边500～800mm范围内的炉壁上，另外两组与第一组在俯视角度下分别成120°夹角的布置在炉壁上；冶炼过程中的熔池通过所述的气动搅拌系统(2)在所述气喷枪(3)的配合下喷入惰性气体搅动，

所述的气动搅拌系统(2)还包括惰性气体输送管路(5)，各组所述的气喷枪(3)分别与所述惰性气体输送管路(5)的输出末端连接，所述惰性气体输送管路(5)的输入端与外部的惰性气储存装连接，

所述惰性气体输送管路(5)中输送的惰性气体的参数为压力0.3～1.2MPa；流量300～1200Nm³/h，

各组所述气喷枪(3)的轴向中心线与相应位置处的炉壁的夹角在75～90°之间，

各组所述气喷枪(3)的轴向中心线与竖直方向的夹角在30～60°之间。

2.根据权利要求1所述的气动钒铁冶炼炉，其特征在于：各组所述气喷枪(3)的喷出口距液面的距离在100～600mm之间。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的气动钒铁冶炼炉，其特征在于：各组所述气喷枪(3)的喷出口的直径在5～20mm之间。