钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法技术

本发明专利技术公开了钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，属于冶金领域。该浇铸锭模打结方法中以粒度区间0～5mm和5～10mm的镁砂和镁火泥为打结主料、粒度区间0～10mm钒铁冶炼刚玉渣为打结辅料，与卤水混合得打结混配料，再将打结混配料按配比要求进行内外层打结。该方法不仅降低了钒铁浇铸过程钒的损失量，也可使钒铁冶炼刚玉渣得到回收利用；用该方法打结的锭模，钒铁合金渗透厚度低至17.6mm，实际渗合金中钒损失低至3.82kg，单炉浇铸钒损失约为0.23％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金领域，涉及一种打结方法，具体涉及一种钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法。
技术介绍
钒铁合金作为钢铁冶炼过程中应用最为广泛的钒微合金化中间合金，钒能与钢中的碳、氮反应，生成小而硬的难熔金属碳化物和氮化物，并起到细晶强化和沉淀强化的作用，从而提高钢材综合性能。目前世界范围内主要采用铝热还原工艺进行钒铁合金的制备，采用直筒炉一步法或倾翻电炉多期法的方式冶炼。但是由于生产过程中冶炼系统温度高、渣量大、合金产物高温条件易氧化等特性，导致钒铁冶炼结束后出铁操作不能形成连续冶炼及浇铸成块的钒铁冶炼高效生产工艺。对于单炉次间断式的钒铁合金制备过程，无论是电炉多期冶炼或是直筒炉一步冶炼，锭模承担的主要任务便是浇铸出铁时的高温合金熔体装盛容器或一次性熔炼装备。当冶炼结束合金浇铸进入锭模之后，高温熔融合金在渣层的保护下沉降缓冷，渣金分离；拆除锭模后，得到成分均匀的下层钒铁合金饼和上层钒铁冶炼刚玉渣。这个过程中，由于浇铸锭模是一次性使用，受制于熔体的高温状态，目前可选的高温耐材种类有限，浇铸过程高温熔体对锭模的冲刷及温度骤变会导致打结后的锭模产生裂纹，并部分溶解，进一步导致合金熔体渗透进入锭模耐材孔隙及热致裂纹等问题，最终形成含钒较高内层废弃物(渗合金)，造成合金成品损失。目前对于钒铁冶炼浇铸锭模的相关文献资料较少，其主要工艺分为干打结和湿打结操作。干打结工艺操作简单，可用于一次性钒铁冶炼过程的反应容器，在铝热反应过程中，内衬耐材经过高温烧结，形成固态烧结层，但该打结工艺较为疏松，孔隙率高，合金渗透较为严重。而湿打结工艺由于加入一定量的卤水进行混合捣打，其致密度较干打结高，也可用于短时间高热值的钒铁制备工艺。通过对已公开的相关技术来看，目前浇铸钒铁的锭模打结工艺上改变较小，而更多的关注于结构和功能。(1)专利CN201420410773.2涉及一种浇筑钒铁的锭模，包括上下堆叠设置的上箱和下箱，所述下箱上部开口，下部封闭，上箱和下箱内的空间为浇注腔，该技术的浇注钒铁的锭模，其内部设置有保温层、耐火层和打结层，一方面可以防止锭模外层过度受热，延长锭模使用寿命，另一方面可以对铁水起到保温作用，使铁块慢慢凝固，得到硬度较低易于破碎的铁块。但是该专利未涉及到合金浇铸过程减少合金渗透的方法及相关解决措施。(2)专利CN201410017801.9公开了高钒铁的冶炼方法，加入冶炼混合料进行冶炼，控
制炉内钒铁合金液的温度为1900℃以上，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，该专利技术有效利用了锭模烘烤余热，但是在锭模打结材料和工艺方面没有相关介绍。(3)专利CN200920177176.9公开了一种电硅热法冶炼FeV50出铁与浇铸装置，其特征在于采用了一个集精炼渣罐、铁水包、锭模为一体的钢制外壳、内衬耐火材料，上大下小，半腰有一个出渣口及出渣溜槽，近似于精渣罐模样的容器，冶炼浇铸后，锭模内的合金液经过一定时间冷却后，脱模精整成产品。该装置有利于减少冶炼过程精炼时间，保护炉体炉衬，但是由于浇铸锭模功能的增加，反而会导致锭模内衬耐材侵蚀的加剧，增加渗合金产生量及合金钒含量。从上述公开的技术来看，目前钒铁合金制备过程仍然需要浇铸锭模作为装盛容器和保温容器。由于浇铸锭模打结耐材的限制，浇注冷却过程中均不可避免的会导致内衬耐材的侵蚀，及熔融合金液向锭模内衬的渗透。目前关于钒铁冶炼用锭模的相关专利大多集中于锭模的新结构和新功能，对锭模打结的具体工艺、相关参数及打结耐材选择并没有进行太多的研究和分析。本技术提出钒铁制备过程浇铸锭模的湿打结工艺，并采用新型混合打结料进行相关打结操作，能够很好地减少锭模渗合金产生，同时降低渗合金中的钒含量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，该方法包括以下步骤：a、对打结主料和打结辅料分别进行破碎、筛分和粒度分级处理所述打结主料为镁砂︰镁火泥＝1.5～3.5︰1的混合物，所述打结辅料为刚玉渣；b、将工业MgCl2和工业用水常温配制成浓度为2.1～2.9kg/L的卤水；c、将上述打结主料和打结辅料分别与上述卤水按固液质量比2.5～3.5︰2混合均匀，得到打结主料混配料和打结辅料混配料；d、在锭模内安放打结胎具，锭模外壳和打结胎具的空隙正中间加一层薄铁皮，分为打结内层和打结外层；将上述打结混配料均匀地加入到打结内层和打结外层中，进行捣打、压实；e、对步骤d处理过的锭模进行烘烤，烘烤完成后得到成型锭模。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤a中，粒度分级处理后的打结主料粒度为0～5mm和5～10mm，打结辅料粒度为0～10mm。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤a中，以质量百分比计，所述镁砂的化学成分包括MgO≥84.0％、SiO2≤9.0％、CaO≤2.0％；所述镁火泥的化学成分
包括MgO≥82.0％、SiO2≤6.0％；所述刚玉渣为钒铁冶炼刚玉渣，以质量百分比计，其成分包括Al2O3≥60.0％、MgO≤15.0％和CaO≥10.0％。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤d中，打结内层采用打结主料混配料进行打结，打结外层采用打结主料混配料或打结辅料混配料或打结主料、打结辅料混配料的混合物进行打结。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤d中，以重量份计，打结主料︰打结辅料＝5～10︰0～5；所述打结主料中0～5mm和5～10mm粒度区间的用料质量比为1～6︰10。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤d中，所述捣打时间为30～60min。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤e中，所述烘烤采用的烘烤制度为：升温至500℃用时2.0h，500℃保温2.0h，升温500～800℃用时2.0h，800℃保温4.0h。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤e中，所述烘烤采用的烘烤制度为：升温至800℃用时6.0h，800℃保温4.0h。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，步骤e中，所述烘烤采用的烘烤制度为：升温至300℃用时1.0h，300℃保温4.0h，升温300～800℃用时1.0h，800℃保温4h。其中，上述钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法中，该方法还包括步骤f，对步骤e得到的成型锭模进行浇铸，待锭模冷却后，拆分炉体，得到拆炉镁砂和刚玉渣，将得到的镁砂和刚玉渣回收作为打结料。其中，本领域中所述常温为25℃。本专利技术的有益效果是：(1)、本专利技术通过对打结料进行破碎、筛分，在不同打结部位采用不同粒度区间的打结混配料能够有效的填充打结锭模空隙，增强其打结致密度；(2)、本专利技术采用湿打结方法对锭模进行打结，通过对卤水配比和烘烤制度的控制，能够有效增强锭模打结强度；(3)、本专利技术分为打结内层和打结外层，在打结外层采用钒铁冶炼刚玉渣作为打结辅料，能够在不影响锭模使用性能的基础上，减少打结主料和卤水用量，并可使钒铁冶炼刚玉渣得到回收利用，节约生产成本。说明书附图图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、对打结主料和打结辅料分别进行破碎、筛分和粒度分级处理所述打结主料为镁砂︰镁火泥＝1.5～3.5︰1的混合物，所述打结辅料为刚玉渣；b、将工业MgCl2和工业用水常温配制成浓度为2.1～2.9kg/L的卤水；c、将上述打结主料和打结辅料分别与上述卤水按固液质量比2.5～3.5︰2混合均匀，得到打结主料混配料和打结辅料混配料；d、在锭模内安放打结胎具，锭模外壳和打结胎具的空隙正中间加一层薄铁皮，分为打结内层和打结外层；将上述打结混配料均匀地加入到打结内层和打结外层中，进行捣打、压实；e、对步骤d处理过的锭模进行烘烤，烘烤完成后得到成型锭模。

【技术特征摘要】
1.钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、对打结主料和打结辅料分别进行破碎、筛分和粒度分级处理所述打结主料为镁砂︰镁火泥＝1.5～3.5︰1的混合物，所述打结辅料为刚玉渣；b、将工业MgCl2和工业用水常温配制成浓度为2.1～2.9kg/L的卤水；c、将上述打结主料和打结辅料分别与上述卤水按固液质量比2.5～3.5︰2混合均匀，得到打结主料混配料和打结辅料混配料；d、在锭模内安放打结胎具，锭模外壳和打结胎具的空隙正中间加一层薄铁皮，分为打结内层和打结外层；将上述打结混配料均匀地加入到打结内层和打结外层中，进行捣打、压实；e、对步骤d处理过的锭模进行烘烤，烘烤完成后得到成型锭模。2.根据权利要求1所述的钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，其特征在于：步骤a中，粒度分级处理后的打结主料粒度为0～5mm和5～10mm，打结辅料粒度为0～10mm。3.根据权利要求1所述的钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，其特征在于：步骤a中，以质量百分比计，所述镁砂的化学成分包括MgO≥84.0％、SiO2≤9.0％、CaO≤2.0％；所述镁火泥的化学成分包括MgO≥82.0％、SiO2≤6.0％；所述刚玉渣为钒铁冶炼刚玉渣，以质量百分比计，其成分包括Al2O3≥60.0％、MgO≤15.0％和CaO≥10.0％。4.根据权利要求1所述的钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法，其特征在于：步骤d中...

【专利技术属性】
技术研发人员：余彬，孙朝晖，刘武汉，唐红建，钟国梅，景涵，杜光超，陈海军，尹丹凤，王唐林，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51