一种无碳海绵铁的冶炼装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种无碳海绵铁的冶炼装置，属于海绵铁冶炼技术领域，解决了现有高纯铁制备方法复杂，生产成本高、产能低的问题。该装置包括真空室、真空感应单元、渣包、精炼单元和吹Ar喷粉单元；真空感应单元、渣包和精炼单元均设于真空室内；吹Ar喷粉单元设于真空室外；真空感应单元、精炼单元和吹Ar喷粉单元依次连接；渣包与真空感应单元连接；真空感应单元由上至下依次包括还原烟气容纳层、熔渣容纳层和铁水容纳层；吹Ar喷粉单元用于向精炼单元的铁水层内喷入脱氧剂；精炼单元用于对真空感应单元生成的高氧铁水进行同步脱氧、脱硫和脱气处理。本实用新型专利技术能够缩短海绵铁的冶炼工序，提高了无碳海绵铁的冶炼效率以及提高了纯铁品质。铁品质。铁品质。

【技术实现步骤摘要】
一种无碳海绵铁的冶炼装置


[0001]本技术涉及海绵铁冶炼
，尤其涉及一种无碳海绵铁的冶炼装置。

技术介绍

[0002]为了满足不同行业重大技术装备和重大工程的用钢需求。高端钢铁材料要满足一定的性能，其基础要求是“洁净”。工业生产中通常用钢中的全氧含量(T.O)和S含量来表征钢铁材料的洁净程度。随着炼钢技术的发展，对钢水纯净度提出了更高的要求，一般以S+P+N+O+H总和表征，目前对洁净钢的要求是∑S+P+N+O+H≤50ppm。除了对S、P、N、O、H的含量要求，一般要求Si、Mn含量≤0.02％，Ti、V、Nb含量≤0.01％， C含量≤0.01％，已达到纯铁的碳含量范围(≤0.0218％)。因此，高精端材料制备的关键在于纯铁基材的制备。
[0003]采用传统的铁矿石—烧结(或球团矿)—高炉炼铁—炼钢的长流程进行生产尚可以满足工业纯铁对碳含量的要求，但高纯铁生产需采用特殊精炼工艺和设备，大规模生产仍具有一定难度。目前高纯铁的生产企业主要集中在国外，我国的纯铁产品均为工业纯铁级别，纯度大多低于 99.9％，高纯铁主要依赖进口，成为限制我国高端钢铁材料发展的瓶颈。
[0004]高纯铁制备比较常见的工艺流程为：离子交换法+溶剂萃取法
→
电解精炼
→
冷坩埚熔炼
→
区域熔炼。采用电解法生产纯铁，以待提纯的铁作为阳极，将铁的盐溶液作为电解液，另一种纯金属作为阴极进行电解，在阴极上就可以得到相当纯的铁，纯度最高为99.999％。但是，目前高纯铁生产的主要问题是生产成本高、产能低，短时间内无法满足对市场对高纯铁的需求缺口。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本技术旨在提供一种无碳海绵铁的冶炼装置，用以解决现有高纯铁制备复杂，生产成本高、产能低的问题。
[0006]本技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]本技术提供了一种无碳海绵铁的冶炼装置，包括真空室、真空感应单元、渣包、精炼单元和吹Ar喷粉单元；所述真空感应单元、渣包和精炼单元均设于真空室内；所述渣包与所述真空感应单元连接；
[0008]所述真空感应单元用于对无碳海绵铁进行熔炼；所述精炼单元用于对真空感应单元生成的铁水进行同步脱氧、脱硫和脱气处理；
[0009]所述吹Ar喷粉单元用于向精炼单元内喷粉。
[0010]在一种可能的设计中，所述真空感应单元由上至下依次包括还原烟气容纳层、熔渣容纳层和铁水容纳层；所述熔渣容纳层内为熔渣层；所述铁水容纳层内为铁水层。
[0011]在一种可能的设计中，所述真空感应单元包括真空感应炉，所述真空感应炉上设有出渣口，所述真空感应炉的铁水容纳层的一侧设有与所述真空感应炉相连通的偏心炉；所述偏心炉底部设有出铁口。
[0012]在一种可能的设计中，所述精炼单元包括铁水包，所述铁水包设于偏心炉的出铁口下方且与所述偏心炉连通。
[0013]在一种可能的设计中，所述渣包通过所述出渣口与所述真空感应单元的熔渣容纳层连通无碳海绵铁
[0014]在一种可能的设计中，吹Ar喷粉单元包括脱氧剂料斗和氩气源；氩气源通过第一支管与脱氧剂料斗连通；脱氧剂料斗通过第二支管与铁水包连通；第一支管上设有流量控制阀和通止阀；第二支管上设有下料阀；
[0015]脱氧剂料斗底部设有下料口，第二支管通过下料口与铁水包连通。
[0016]在一种可能的设计中，脱氧剂料斗设于铁水包的上方；铁水包顶部设有氩气喷吹口，第二支管的第一端与脱氧剂料斗连通，第二支管的第二端贯穿氩气喷吹口且延伸至铁水中，第二支管的第二端位于铁水包高度的1/3处。
[0017]在一种可能的设计中，第二支管为可旋转中空圆形棒，氩气及脱氧剂通过可旋转中空圆形棒的中心孔径注入铁水中。
[0018]在一种可能的设计中，可旋转中空圆形棒的底面上设有搅拌部件，搅拌部件用于搅动铁水，进而增大铁水与脱氧剂的接触面积。
[0019]在一种可能的设计中，搅拌部件包括两个平行设置的叶片。
[0020]与现有技术相比，本技术至少可实现如下有益效果之一：
[0021](1)本技术将真空感应炉设于真空室内，且精炼在真空状态下进行，避免了出铁和精炼过程中高氧铁水的氧化情况，由于采用金属钠颗粒取代精炼渣进行脱氧、脱硫，脱氧产物和脱硫产物均以气态形式进入气相中，从而消除了精炼渣的使用。
[0022](2)与现有技术相比，本技术的氩气源通过第一支管与脱氧剂料斗连通；脱氧剂料斗通过第二支管与铁水包连通；脱氧剂料斗底部设有下料口，第二支管通过下料口与铁水包连通。当需要向铁水包喷入脱氧剂时，打开氩气的通止阀，氩气通过第一支管进入脱氧剂料斗内，并利用向氩气将脱氧剂料斗内的脱氧剂(金属钠颗粒)从铁水包底部喷入铁水中，当氩气进入到铁水包底部后会逐渐向铁水包顶部流动，当氩气上浮时，能够使脱氧剂与铁水的接触的更均匀，避免了从铁水包顶部下料时，脱氧剂沾附在熔渣上，导致脱氧效果差的弊端，使进入铁水包的脱氧剂能够完全参与反应，有利于精确控制铁水成分。
[0023]本技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1为无碳海绵铁高纯冶炼流程图；
[0026]图2为无碳海绵铁高纯冶炼装置示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图来具体描述本技术的优选实施例，其中，附图构成本技术的一部分，并与本技术的实施例一起用于阐释本技术的原理，并非用于限定本技术的范围。
[0028]一方面，本技术提供了一种无碳海绵铁的冶炼装置，该包括真空室、真空感应单元、渣包、精炼单元和吹Ar喷粉单元；真空感应单元、渣包、精炼单元均设于真空室内；吹Ar喷粉单元设于真空室外；真空感应单元、精炼单元和吹Ar喷粉单元依次连接；渣包与真空感应单元连接；真空感应单元用于对无碳海绵铁进行熔炼；熔炼产生的铁水进入到所述精炼单元中；精炼单元用于对该铁水进行脱氧、脱硫和脱气；吹Ar喷粉单元用于向精炼单元内喷入脱氧剂。
[0029]具体地，如图2所示，本技术的全冶炼装置包括真空室，真空室内设有真空感应单元和精炼单元，真空感应单元分别与渣包和精炼单元(铁水包)连接，其中，精炼单元设于真空感应单元的下方；另外，设于真空室外的吹Ar喷粉单元通过管道与精炼单元连接；真空感应单元用于对无碳海绵铁进行熔炼；吹Ar喷粉单元用于向精炼单元内的铁水层中喷入脱氧剂，使精炼单元能够对熔炼产生的铁水进行脱氧、脱硫和脱气。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无碳海绵铁的冶炼装置，其特征在于，包括真空室、真空感应单元、渣包、精炼单元和吹Ar喷粉单元；所述真空感应单元、渣包和精炼单元均设于真空室内；所述渣包与所述真空感应单元连接；所述真空感应单元用于对无碳海绵铁进行熔炼；所述精炼单元用于对真空感应单元生成的铁水进行同步脱氧、脱硫和脱气处理；所述吹Ar喷粉单元用于向精炼单元内喷粉。2.根据权利要求1所述的无碳海绵铁的冶炼装置，其特征在于，所述真空感应单元由上至下依次包括还原烟气容纳层、熔渣容纳层和铁水容纳层；所述熔渣容纳层内为熔渣层；所述铁水容纳层内为铁水层。3.根据权利要求2所述的无碳海绵铁的冶炼装置，其特征在于，所述真空感应单元包括真空感应炉，所述真空感应炉上设有出渣口，所述真空感应炉的铁水容纳层的一侧设有与所述真空感应炉相连通的偏心炉；所述偏心炉底部设有出铁口。4.根据权利要求3所述的无碳海绵铁的冶炼装置，其特征在于，所述精炼单元包括铁水包，所述铁水包设于偏心炉的出铁口下方且与所述偏心炉连通。5.根据权利要求4所述的无碳海绵铁的冶炼装置，其特征在于，所述渣包通过所述出渣口与所述真空感应单元的熔渣容纳层连通。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，周和敏，郝晓东，杨光浩，沈朋飞，徐洪军，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：新型
国别省市：