一种新的特种冶炼方法-电渣感应精炼法技术

本发明专利技术提供一种电渣感应精炼生铁、钢、有色金属和合金的方法，其特征为采用电渣感应精炼装置，在感应炉中熔化金属炉料和渣，依靠同时进行的感应及电渣过程精炼和合金化金属，并实现对金属液控温和均匀成分。本发明专利技术的优点在于克服了感应炉熔渣精炼效果差和有衬电渣炉金属液温度控制和成分均匀困难，且要使用金属自耗电极的缺点，用此方法可制得纯净的成分均匀的并且有一定温度的金属液。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于金属精炼或重熔。本专利技术提供一种电渣感应精炼生铁、钢、有色金属和合金的方法。目前，一般的感应炉具有加热速度快、熔炼温度高、杂质污染少、合金成分均匀、劳动条件较好等优点，但由于熔渣靠金属液加热，表面温度低，不利于精炼，常用于特种钢、铸铁、有色金属及其合金的熔炼和保温。对于电渣冶金，包括在水冷结晶器中进行的电渣重熔和电渣熔铸以及在耐火材料坩埚中进行构有衬电渣熔炼。前者重熔金属纯度高，铸态组织好，但不能提供浇铸复杂形状铸件用的液态金属;后者能精炼并获得液态金属，但钢液温度及成分均匀(特别在容量较大的炉上)较困难，且要使用金属自耗电极，在自耗电极制备过程中增加了能耗和生产成本。本专利技术的目的在于克服感应炉熔炼过程的渣温低、金属精炼效果差，以及电渣冶炼金属液温度及成分均匀难以控制的缺点，综合利用感应加热和电渣精炼的特点，提出电渣感应精炼方法(简称ESIR)是精炼高质量生铁、钢、有色金属和合金，并可实现氧化物直接合金化的新方法。本专利技术是采用电渣感应加热熔化金属炉料和渣，并对金属液进行控温、搅拌和精炼。电渣感应精炼系统原理示于附图说明图1，电渣感应炉结构示于图2，包括感应电源(1)、感应本体的感应炉及感应圈(2)、金属(3)、熔渣(4)、电极(5)和电渣变压器(6)。在高频、中频或其它频率的感应炉(2)中加入金属料(3)及部分渣料(4)，由于精炼过程中一般不取样分析，在配料时应根据元素烧损情况严格控制合金含量。然后送电熔化，待金属料全部熔清后补加合适成分的渣料，控制熔渣成分为20-55% CaO、30-70% Al2O3、0-15% SiO2、0-30% CaF2、5-15% MgO，使熔渣具有良好的精炼能力和电特性，同时具有吸附夹杂和保护炉衬能力。当渣料熔化后，将可旋转升降的单相双极串联的两根电极(5)调整到感应炉口上方，此时降低感应炉的功率。当电极进入渣中时，电渣变压器(6)供电，由于熔渣具有一定的电阻，电极送电后发热。此时感应炉只起到搅拌和保温作用。由于渣温度高，脱硫能力强，在很短的时间内，能使金属中硫脱去80%以上。对于有些需要合金化的金属，可在电极下降后，加入这些合金元素的氧化物或矿物(铬矿、钒渣、铌渣、白钨矿、氧化镍块、氧化钼等)，依靠渣的高温和渣金界面反应，靠金属液中的某些活性元素(碳和硅)还原，进行直接合金化，从而得到一定成分的金属液，也可以取样补加合金调整到合格成分。切断电渣过程电源(6)，电极升起移到非工作状态，然后用感应炉调节金属液温度到要求值，停电，出炉。在感应炉中由于旁开出金属口，根据需要可以部分或全部留渣。坩埚材料根据精炼金属成分，可以是石墨也可以是镁砂等其它耐火材料。感应炉功率与电渣变压器容量的比例为0.2-5KW/KVA。下面用本方法冶炼(低铬)硬镍白口铸铁实例对本专利技术进行详细说明。在高频感应炉的坩埚中加入1公斤生铁，熔清后加入渣料，其成分为20-55% CaO、30-70% Al2O3、0-15% SiO2、0-30%CaF2、5-15%MgO，亦可在加料同时加入，但对于碱性炉衬最好将酸性渣料和萤石最后加入，以减轻炉衬的侵蚀。渣料熔化后，将直径17.5mm的石墨电极插入渣中，同时将感应炉输入功率调至熔清后的1/2-1/4，使其温度稳定并具有一定搅拌能力。然后，电极送电，调节变压器使其炉口电压为30-60V，电极电流在100-200A。待电渣过程稳定后，加入铬矿进行直接还原合金化。加入的铬矿成分如表1所示。精炼前后的铁水成分如表2所示，工艺参数如表3所示。电极送电约10分钟后，电极停电提出，再加入适量镍铁，感应炉调温至铸造温度，出铁。铸造后的材料经热处理取金相样检验为白口铁，其硬度HRC为56.8。表1 铬矿成分 %<tables id="table1" num="001"><table align="center">Cr2O3MgOCaOFeOSiO2P2O558.3417.120.1522.560.200.08</table></tables>表2 精炼前后的铁水成分 %<tables id="table2" num="002"><table align="center">CSiMnCrNiPS精炼前4.220.690.620.010.010.0760.058精炼后2.940.500.602.324.260.0780.005</table></tables>(表3见下页)表3 冶炼工艺参数及技术指标 </tables>权利要求1.一种新的特种冶炼方法-电渣感应精炼法，其特征在于在感应炉上附加电渣加热精炼装置，感应炉功率与电渣变压器容量的比例为0.2-5KW/KVA。用感应加热熔化金属料及炉渣，控制渣成分为20-55%CaO、30-70%Al2O3、0-15%SiO2、0-30%CaF2、5-15%MgO，再将可旋转升降的单相双极串联的两根电极调整到感应炉口上方，插如熔渣，建立电渣感应过程，有效地控制金属溶液的温度，精炼出成分均匀纯净的生铁、钢、有色金属和合金。2.权利要求1所述的电渣感应精炼法，其特征为在电渣感应精炼过程中向熔渣内添加一定量氧化物或矿物，包括铬矿、钒渣、铌渣、白钨矿、氧化镍块、氧化钼等，依靠熔渣精炼直接合金化金属。3.根据权利要求1和2所述电渣感应精炼法，其特征在于感应加热熔化1公斤生铁，熔清后加入渣料，控制炉渣成分。当炉渣熔化后，将直径17.5mm的石墨电极插入渣中。炉口电压30-60V，电流100-200A。感应加热功率调至熔化金属功率的1/2-1/4，再加入铬矿直接合金化。电渣过程运行10分钟，中断电渣过程，继续感应加热，调正温度至铸造温度，出铁。全文摘要本专利技术提供一种电渣感应精炼生铁、钢、有色金属和合金的方法，其特征为采用电渣感应精炼装置，在感应炉中熔化金属炉料和渣，依靠同时进行的感应及电渣过程精炼和合金化金属，并实现对金属液控温和均匀成分。本专利技术的优点在于克服了感应炉熔渣精炼效果差和有衬电渣炉金属液温度控制和成分均匀困难，且要使用金属自耗电极的缺点，用此方法可制得纯净的成分均匀的并且有一定温度的金属液。文档编号C21C7/076GK1052510SQ8910914公开日1991年6月26日 申请日期1989年12月11日 优先权日1989年12月11日专利技术者苗治民, 黄务涤, 傅杰 申请人:北京科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新的特种冶炼方法——电渣感应精炼法，其特征在于在感应炉上附加电渣加热精炼装置，感应炉功率与电渣变压器容量的比例为０．２－５ＫＷ／ＫＶＡ。用感应加热熔化金属料及炉渣，控制渣成分为２０－５５％ＣａＯ、３０－７０％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、０－１５％ＳｉＯ↓［２］、０－３０％ＣａＦ↓［２］、５－１５％ＭｇＯ，再将可旋转升降的单相双极串联的两根电极调整到感应炉口上方，插如熔渣，建立电渣感应过程，有效地控制金属溶液的温度，精炼出成分均匀纯净的生铁、钢、有色金属和合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗治民，黄务涤，傅杰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]