一种利用重力势能驱动的金属冶炼装置及其方法制造方法及图纸

一种利用重力势能驱动的金属冶炼装置及其方法，属于冶金技术领域，该装置包括注流装置、漏斗型旋流发生器和溢流槽，溢流槽上方设有漏斗型旋流发生器，漏斗型旋流发生器上方设有注流装置；漏斗型旋流发生器由锥形体、混合管和导流板组成；锥形体的圆锥形内面连接导流板，漏斗型旋流发生器的混合管插入溢流槽中。使用方法为：在重力作用下，将金属熔液向漏斗型旋流发生器的各导流板之间注流，金属熔液沿导流板流向混合管，进入溢流槽。本发明专利技术结构简单、操作方便；达到了节省能源和资源及降低成本的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，特别涉及。
技术介绍
现代工业的发展不但要求冶金企业生产高质量、高性能产品，而且为保护地球环境，实 现可持续发展，产品的生产工艺也必须高效率、低成本、节省资源和能源。冶金反应器的工 艺原理就是通过搅拌(机械搅拌、喷气搅拌、电磁搅拌)方法来达到钢液与需要组分(合金 元素及冶炼粉剂)的混合及与有害组分(非金属夹杂物)的分离的目的。优良的冶金反应器 应同时具备高效率混合与高效率分离的双重能力。目前钢铁行业广泛使用的喷吹气体搅拌方法，氩气被喷进钢液精炼反应器中，通过在喷 嘴附近形成的氩气泡上浮作用，驱动反应器内金属液体做循环流动，均匀金属熔液温度和成 分，促进金属液内的化学反应。为了防止高温条件下n体与金属液发生反应，喷入的都是价 格昂贵的惰性气体，即氩气。由于气泡受浮力而单方向向上运动，常造成反应器边角部具有 死区。因此国际冶金界花费大量的人力和物力来提高喷气搅拌效率。另外，有些情况下，还 时常有微小的气泡残存于金属液，造成产品质量的缺陷。在化工领域中，机械搅拌的效率很高。但对于冶金反应器内，对搅拌高温(150(TC以上) 熔体的搅拌器叶轮材料强度要求太高，而且这些易损的叶轮残渣混入钢液中，造成钢液的二 次污染。故冶金反应器内较少使用机械搅拌法。近年来，电磁搅拌法也逐渐在冶金反应器中得到应用，它可以无接触地搅拌钢液，达到 钢液混合、分离的目的。但电磁搅拌法尚有如下的问题①效率低(电效率15%左右)大量 电能转换成热能损失掉。②磁场的穿透深度小。强度不充分。因此，电磁搅拌法的应用仍需 要深入研究。
技术实现思路
针对传统方法中存在的环境负荷大，资源与能源耗费大的问题，本专利技术提供一种利用重 力势能驱动的金属冶炼装置及其方法。本专利技术的利用重力势能驱动的金属冶炼装置包括注流装置、漏斗型旋流发生器和溢流槽， 溢流槽上方设有漏斗型旋流发生器，漏斗型旋流发生器上方设有注流装置；漏斗型旋流发生 器包括锥形体和混合管；锥形体的圆锥形内面为倒锥形，圆锥形内面上端为顶圆，下端为底 圆，顶圆直径大于底圆直径；圆锥形内面的底圆与混合管上端连接，组成漏斗型结构，圆锥 形内面的轴线与混合管的轴线重合；圆锥形内面装配有不少于4个导流板；且漏斗型旋流发生器的混合管插在溢流槽中。导流板为直板型或圆弧板型，每个导流板有两个宽面和四个窄 面。圆锥形内面底圆所在的平面与圆锥形内面之间成15° ~75°夹角。上述的注流装置由注流槽和流量调节板组成，注流槽为凹槽型结构，注流槽底部设有注 流孔；且注流槽底部连接流量调节板，流量调节板上开有流量调节孔；注流孔在圆锥形内面 上的投影位于两个导流板之间。上述的导流板在圆锥形内面上均勾分布，且分布在同一圆锥形内面上的各导流板形状相 同；每个导流板的一个窄面与圆锥形内面连接，其上端与圆锥形内面的顶圆相接，各导流板 的外侧面的下边线与导流面相交并相切，并且下边线的下端头位于导流面上。其中所述的导流面为混合管的外延圆柱面，该导流面的直径为混合管直径的1~2倍；所 述的外侧面为导流板的两个宽面中距离混合管轴线较远的一个宽面。本专利技术的溢流槽由内部圆桶和外部圆桶组成，内部圆桶和外部圆桶均由圆筒型侧壁和底 板组成，且内部圆桶的底板为外部圆桶底板的一部分；混合管底端位于内部圆桶中。本专利技术的利用重力势能驱动的金属冶炼装置实施金属冶炼的方法为将钢包升高到注流 装置上面，将金属熔液利用重力注流到注流槽中，钢包的金属熔液出口处高于注流槽顶端 0.5~1.5m;同时加入冶金粉剂，在外力作用下移动流量调节板，金属溶液通过注流槽中的流 量调节板和注流孔向漏斗型旋流发生器的各导流板之间注流，在重力作用下，各导流板之间 的金属熔液沿导流板流向混合管，金属熔液脱离导流板时沿混合管的外延圆柱面的切线方向 运动，各导流板之间的金属熔液进入混合管内发生旋流，产生强烈的搅拌作用，进行脱硅、 脱硫或脱磷的化学反应。金属熔液通过混合管后，进入溢流槽的内部圆桶，金属熔液中的部分非金属有害夹杂物 在溢流槽内上浮从而被分离出来。金属熔液从溢流槽中放出，完成金属冶炼。上述的注流装置中，在外力作用下移动流量调节板，使流量调节板做水平运动，调节流 量调节孔与注流孔之间的连通面积；同时调节金属熔液的流量。各注流孔与圆锥形内面顶圆最小距离为零时，且各导流板与圆锥形内面连接的最高点在 圆锥形内面顶圆时，能够充分利用锥形体的长度，使搅拌作用的效果更好，化学反应更充分。本专利技术的利用重力势能驱动的金属冶炼装置及方法，仅需要将注流装置升到一定高度和 移动流量调节板，不需要其他动力就可以达到金属熔液的强烈搅拌效果，无疑达到了节省能 源和资源及降低成本的目的。对于保护环境，实现可持续发展具有重要的意义。本专利技术结构 简单、操作方便，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例中的利用重力势能驱动的金属冶炼装置的剖面结构示意图； 图2为本专利技术实施例1中的漏斗型旋流发生器剖面结构示意图； 图3为图2的俯视图4为本专利技术实施例2中的漏斗型旋流发生器剖面结构示意图； 图5为图4的俯视图6为本专利技术实施例3中的漏斗型旋流发生器剖面结构示意图； 图7为图6的俯视图中1、注流槽，2、流量调节板，3、锥形体，4、溢流槽，5、导流板，6、圆锥形内面， 7、混合管。 具体实施例方式本专利技术实施例中采用的设备尺寸比例为溢流槽大圆的直径为1时，锥形体顶圆的直径为1~1.15，混合管的直径为1/4~1/3。本专利技术实施例中采用的注流槽的注流孔为圆形，直径为圆锥形内面顶圆直径的1/4~1/6。 实施例1利用重力势能驱动的金属冶炼装置剖面结构如图1所示，注流槽1为凹槽型结构，底部 均匀设有6个注流孔；注流槽1底部连接流量调节板2，流量调节板2为平板型，流量调节板上均匀设有6个流量调节孔；各流量调节孔与注流孔形状相同，当一个注流孔与一个流量调节孔重合时，其他注流孔也与某个注流孔重合。调节流量调节板2的水平位置，能够使注 流孔与流量调节孔完全连通、部分连通或完全不连通；当注流孔与流量调节孔部分连通时， 各注流孔与相应的流量调节孔之间连通的面积相等。注流槽1下部为漏斗型旋流发生器，漏斗型旋流器由锥形体3、混合管7和导流板5组 成，剖面结构如图2所示，俯视图结构如图3所示，锥形体3的圆锥形内面6为倒锥形，圆 锥形内面6上端为顶圆，下端为底圆，圆锥形内面6底圆所在的平面与圆锥形内面6之间成 45°夹角；混合管7为直筒型。锥形体3的圆锥形内面6与混合管7上端连接，组成漏斗型 结构，圆锥形内面的轴线与混合管的轴线重合。圆锥形内面6连接6个导流板。导流板在圆 锥形内面上均与分布，且各导流板形状相同。导流板5为圆弧板型，每个导流板有两个宽面和吗个窄面，其中一个窄面与圆锥形内面 连接，其上端与圆锥形内面的顶圆相接。导流板的两个宽面中远离混合管轴线的一个宽面为 导流板的外侧面；混合管的外延圆柱面为导流面，导流面的直径为混合管直径的1.5倍；各 导流板的外侧面的下边线与该导流面相交并相切，并且下边线的下端头位于导流面上。漏斗形旋流发生器的俯丰见图如图3所示，导流板为前弯曲线型。各注流孔与圆锥形内面的顶圆连通，并且各注流孔的投影位于两个导流板之间的圆锥形 内面上。混合管底端插入溢流槽4中，溢流槽4由内部圆桶和外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用重力势能驱动的金属冶炼装置，包括注流装置、漏斗型旋流发生器和溢流槽，溢流槽上方设有漏斗型旋流发生器，漏斗型旋流发生器的混合管插在溢流槽中，漏斗型旋流发生器上方设有注流装置；所述的漏斗型旋流发生器包括锥形体和混合管；锥形体的圆锥形内面下端与混合管上端连接，组成漏斗型结构；其特征在于：圆锥形内面至少装配有４个导流板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚刚，刘中秋，王强，李宝宽，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]