一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法，包括打结坩埚、准备材料、加料熔炼、调整化学成份、炉内镇静、控温出铁步骤。本发明专利技术通过注入氩气，有助于高铬铸铁水中的渣、氧化物等杂质迅速上浮，净化充分且有效避免高铬铸铁水成分氧化和损失，有助于节能增效，安全实用。

【技术实现步骤摘要】
一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法
本专利技术属于精炼净化
，具体涉及一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法。
技术介绍
高铬铸铁广泛用于冶金、矿山、建材、水泥、铁路、电力、石油化工、军工等行业的机械装备构件中。高铬铸铁铸件的抗磨性能和使用寿命与冶金质量有着十分重要的关系。提高高铬铸铁铸件的抗磨性，延长使用寿命，对持续生产、减少经济损失、增加经济效益，以及创造耐磨铸件精品和品牌，参与国际市场竞争，具有重大意义。高铬铸铁液纯净程度直接影响铸件质量，高铬铸铁液中氧化物、夹杂物、气体含量等杂质的多少直接影响材质性能。而在高铬铸铁液熔炼过程中因吸气、氧化等作用，致使高铬铸铁液中存在一定数量的氧化物、非金属夹杂物、有害气体等，为保证高铬铸铁液以纯净状态形成铸件，需对熔融高铬铸铁液进行精炼净化处理，达到净化效果。目前国内外纯净钢的制作工艺主要有三条：1)高炉—铁液预处理—转炉—炉外精炼(LF、RH)。这种工艺方法需配置炉外精炼设备，且过程繁琐，操作复杂；2)超高功率、高功率电弧炉(EAF)---炉外精炼(LF、RH)。这种工艺方法也需要配置炉外精炼设备，且对原材料要求较高；3)真空感应电炉(VIF)和电渣重熔(ESR)。这种工艺方法使用的真空熔炼设备投入大，且重熔需耗用电量大。目前国内生产耐磨铸件仍以ZGMn13为主，熔炼设备及工艺多数采用不氧化法熔炼工艺，但目前精炼高铬铸铁的系统存在以下缺点：一是不能检测高铬铸铁液纯净化处理过程中氩气给炉衬的冲刷程度，选择较佳的氩气压力和流量，造成成本较高；二是当熔化的高铬铸铁水渗出炉衬与炉壳导通时，不能很好地避免穿炉事故发生。因此针对以上存在的缺陷，急需对现有的中频感应炉进行改进。透气砖作为炉外精炼底吹氩工艺中关键的功能元件，它的使用性能对保证炉外精炼工艺的可靠性和安全性起着至关重要的作用。由于特殊的使用条件和功能要求，透气砖作业条件十分苛刻主要包括：转炉或电炉出钢时，于烘烤温度(1000℃左右)瞬间接钢(1600℃左右)受到的热震冲击作用；精炼吹气时须承受高速气流造成的冲刷和热震作用；中频感应炉维护吹氧时的熔蚀和反吹气体所引起的热震作用；中频感应炉在接钢—精炼—浇铸—维护的循环操作使用过程中温度的周期性变化引起的热震作用等。所以，热震破坏是引起透气砖损毁的主要原因之一。目前，由于中频感应炉趋于大型化的发展，熔炼温度和熔炼时间都相继有所提高，使耐火材料在使用过程中所承受的环境越来越苛刻，因此需要进一步改善透气砖的性能，以满足当代炼钢工艺和炼钢技术对透气砖的要求。因此，如何改善传统透气砖抗渣侵蚀和抗热震性差，以及力学性能和透气性不佳的缺点，以获取更高综合性能的透气砖，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法，以解决现有技术中精炼高铬铸铁的系统存在的以上问题。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法，包括中频感应炉冶炼工艺过程，即打结坩埚、准备材料、加料熔炼、调整化学成份、炉内镇静、控温出铁步骤，其特征是：冶炼中，在精炼高铬铸铁的系统内全程吹氩气；所述精炼高铬铸铁的系统，包括：炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线、炉盖、流量调节器、减压阀、氩气瓶，其中炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线、炉盖组成中频感应电炉，所述炉壳包裹着炉衬，所述炉衬外表面设置有炉壁层，所述炉壳的底部设置有底座，所述底座上方设置有气体扩散器和透气砖，所述透气砖包裹着气体扩散器，所述进气管与气体扩散器连接，所述活接头与进气管衔接并固定于底座上，所述炉体保护触头镶嵌于炉衬内，所述触头保护器与炉体保护触头通过导线相连，所述炉盖设置于精炼高铬铸铁的系统的顶部，所述进气管连接流量调节器，所述流量调节器连接减压阀，所述减压阀连接氩气瓶；所述的透气砖，包括以下原料：镁白云石砂46-82份、锰渣23-34份、氢氧化铝35-68份、硝酸锌12-18份、纳米活性白土10-14份、玉米杆碎物6-10份、碳酸氢钾粉末5-8份、碳酸钙粉末9-16份。具体精炼高铬铸铁的方法，包括以下步骤：(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在系统底部，然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；(2)准备材料：按铁水的化学成份要求，称量好熔炼铁水的各种材料，备用；(3)加料熔炼：将准备好的材料逐步投入炉中熔炼，当炉料熔化形成熔池时，即铁水覆过炉底29-31cm时，开始打开流量调节器吹注氩气，参与铁水熔炼过程，随着熔炼继续，吹氩气的压力和流量随着铁水的增加而增加，该过程控制氩气压力为2-6个大气压，流量为5-10L/min，直至炉料熔清，取样分析炉内成份；(4)调整化学成份：根据取样分析结果，计算和加入调整材料至全部熔化；(5)炉内镇静：炉内铁液达到要求温度后停电镇静，继续吹氩气，使铁液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面炉渣结合；(6)控温出铁：控制温度，出铁浇注，制得高铬铸铁。进一步地，所述炉壁层为耐高温的合成材料层。进一步地，所述耐高温的合成材料层由碳化硅、氧化铝金刚砂及硅铁材料制成。进一步地，所述耐高温的合成材料层厚度为0.5-2cm。进一步地，所述进气管为耐压橡胶管。进一步地，所述耐压橡胶管的内径为0.2-0.5cm。进一步地，所述炉体保护触头采用无磁钢材料制成。进一步地，所述炉体保护触头设置有6个。进一步地，所述透气砖的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳酸钙粉末、玉米杆碎物、碳酸氢钾粉末混合球磨后，过筛，得添加料；(2)将镁白云石砂、锰渣、氢氧化铝、硝酸锌混合球磨后，过筛，得混合料a，向混合物中加入105-185份水和步骤(1)制得的添加料，搅拌混合后，在加入纳米活性白土混合均匀，得混合料b，将混合料b移入模具中，振动成型，得坯料；(3)将坯料恒温避光养护后，脱模，将脱模后的坯料移入煅烧炉煅烧，冷却至室温后，得透气砖坯料；(4)将透气砖坯料移入烧结炉中于氩气保护状态下烧结，冷却至室温后，出料，得一次烧结透气砖；(5)将一次烧结透气砖与处理液按质量比1-8：1-12混合，浸泡，过滤，干燥，得预处理一次烧结透气砖，将预处理一次烧结透气砖移入烧结炉中，先于氮气保护状态下低温炭化，再于高温下，高温烧结，得二次烧结透气砖；(6)将二次烧结砖与水按质量比1-7：1-13混合，并向水中通入二氧化碳，浸泡，过滤，干燥，得透气砖成品。进一步地，步骤(5)中所述处理液的制备方法，包括以下步骤：(a)将桃胶与60℃的水按质量比1-13：1-18混合，并加入氢氧化钙，直至有晶体析出，过滤，得滤液；(b)将滤液与氟化钠按质量比1-12：1-3混合，并加入滤液质量0.1-0.2倍的纳米铁粉，超声振荡，制得处理液。本专利技术具有以下有益效果：(1)与现有技术对比，本专利技术通过增加设置炉衬保护装置，可以达到如下效果：1)可以检测高铬铸铁液纯净化处理过程中惰性气体给炉衬的冲刷程度，从而选择较佳的惰性气体压力和流量，节约成本；2)可以精准控制炉衬的使用寿命，当炉底由于高温高铬铸铁水造成的熔蚀点触碰到感应触头时，预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法，包括中频感应炉冶炼工艺过程，即打结坩埚、准备材料、加料熔炼、调整化学成份、炉内镇静、控温出铁步骤，其特征是：冶炼中，在精炼高铬铸铁的系统内全程吹氩气；所述精炼高铬铸铁的系统，包括：炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线、炉盖、流量调节器、减压阀、氩气瓶，其中炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线、炉盖组成中频感应电炉，所述炉壳包裹着炉衬，所述炉衬外表面设置有炉壁层，所述炉壳的底部设置有底座，所述底座上方设置有气体扩散器和透气砖，所述透气砖包裹着气体扩散器，所述进气管与气体扩散器连接，所述活接头与进气管衔接并固定于底座上，所述炉体保护触头镶嵌于炉衬内，所述触头保护器与炉体保护触头通过导线相连，所述炉盖设置于精炼高铬铸铁的系统的顶部，所述进气管连接流量调节器，所述流量调节器连接减压阀，所述减压阀连接氩气瓶；所述的透气砖，包括以下原料：镁白云石砂46‑82份、锰渣23‑34份、氢氧化铝35‑68份、硝酸锌12‑18份、纳米活性白土10‑14份、玉米杆碎物6‑10份、碳酸氢钾粉末5‑8份、碳酸钙粉末9‑16份；具体精炼高铬铸铁的方法，包括以下步骤：(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在系统底部，然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；(2)准备材料：按铁水的化学成份要求，称量好熔炼铁水的各种材料，备用；(3)加料熔炼：将准备好的材料逐步投入炉中熔炼，当炉料熔化形成熔池时，即铁水覆过炉底29‑31cm时，开始打开流量调节器吹注氩气，参与铁水熔炼过程，随着熔炼继续，吹氩气的压力和流量随着铁水的增加而增加，该过程控制氩气压力为2‑6个大气压，流量为5‑10L/min，直至炉料熔清，取样分析炉内成份；(4)调整化学成份：根据取样分析结果，计算和加入调整材料至全部熔化；(5)炉内镇静：炉内铁液达到要求温度后停电镇静，继续吹氩气，使铁液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面炉渣结合；(6)控温出铁：控制温度，出铁浇注，制得高铬铸铁。...

【技术特征摘要】
1.一种中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法，包括中频感应炉冶炼工艺过程，即打结坩埚、准备材料、加料熔炼、调整化学成份、炉内镇静、控温出铁步骤，其特征是：冶炼中，在精炼高铬铸铁的系统内全程吹氩气；所述精炼高铬铸铁的系统，包括：炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线、炉盖、流量调节器、减压阀、氩气瓶，其中炉壳、炉衬、炉壁层、底座、气体扩散器、透气砖、进气管、活接头、炉体保护触头、触头保护器、导线、炉盖组成中频感应电炉，所述炉壳包裹着炉衬，所述炉衬外表面设置有炉壁层，所述炉壳的底部设置有底座，所述底座上方设置有气体扩散器和透气砖，所述透气砖包裹着气体扩散器，所述进气管与气体扩散器连接，所述活接头与进气管衔接并固定于底座上，所述炉体保护触头镶嵌于炉衬内，所述触头保护器与炉体保护触头通过导线相连，所述炉盖设置于精炼高铬铸铁的系统的顶部，所述进气管连接流量调节器，所述流量调节器连接减压阀，所述减压阀连接氩气瓶；所述的透气砖，包括以下原料：镁白云石砂46-82份、锰渣23-34份、氢氧化铝35-68份、硝酸锌12-18份、纳米活性白土10-14份、玉米杆碎物6-10份、碳酸氢钾粉末5-8份、碳酸钙粉末9-16份；具体精炼高铬铸铁的方法，包括以下步骤：(1)打结坩埚：将透气砖按要求安装在系统底部，然后使用炉衬材料和模具打结坩埚，干燥烧结；(2)准备材料：按铁水的化学成份要求，称量好熔炼铁水的各种材料，备用；(3)加料熔炼：将准备好的材料逐步投入炉中熔炼，当炉料熔化形成熔池时，即铁水覆过炉底29-31cm时，开始打开流量调节器吹注氩气，参与铁水熔炼过程，随着熔炼继续，吹氩气的压力和流量随着铁水的增加而增加，该过程控制氩气压力为2-6个大气压，流量为5-10L/min，直至炉料熔清，取样分析炉内成份；(4)调整化学成份：根据取样分析结果，计算和加入调整材料至全部熔化；(5)炉内镇静：炉内铁液达到要求温度后停电镇静，继续吹氩气，使铁液均温均质，杂质、气体充分上浮，与液面炉渣结合；(6)控温出铁：控制温度，出铁浇注，制得高铬铸铁。2.根据权利要求1所述的中频感应电炉炉内吹氩气精炼高铬铸铁的方法，其特征在于，所述炉壁层为耐高温的合成材料层。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵四勇，廖钊，康建，田辉，周正，
申请(专利权)人：广西长城机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45