一种铁水包、铁合金真空精炼系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种铁水包、铁合金真空精炼系统及方法，该方法包括将硅铁铁水及液态富锰渣装入用于铁合金循环真空精炼的铁水包内；将该铁水包置于真空处理位，接通与第一透气砖相连的底吹管路以进行小气量底吹搅拌；预抽真空；将铁水包升到目标处理高度，通过依次启动N级机械真空泵的除第N级泵外的其他级泵，使真空室内的压力不断降低，以进行抽真空操作，压力降低的同时不断增大底吹气体的气量，以使硅铁铁水开始循环流动进入真空室后，再下降冲入液态富锰渣中，实现硅铁铁水及液态富锰渣的混匀并完成脱硅还原锰反应；真空精炼循环完成以后，破真空，硅铁铁水液面降低以后，将铁水包降至水平轨道上；扒渣作业后再对所得精炼后的铁水进行精炼作业。

A Vacuum Refining System and Method for Hot Metal Ladle and Ferroalloy

The invention provides a vacuum refining system and method for hot metal ladle and ferroalloy, which includes filling ferrosilicon hot metal and liquid manganese-rich slag into a hot metal ladle for ferroalloy cyclic vacuum refining, placing the hot metal ladle in the vacuum treatment position, connecting the bottom blowing pipeline connected with the first air permeable brick for small air volume bottom blowing stirring, pre-vacuum extraction, raising the hot metal ladle to the target treatment height, etc. By starting the other stages of the N-stage mechanical vacuum pump in turn besides the N-stage pump, the pressure in the vacuum chamber decreases continuously, so that the vacuum operation can be carried out. At the same time, the pressure decreases, the gas volume of the bottom blowing gas is increased continuously, so that the hot metal begins to circulate and flow into the vacuum chamber, then falls into the liquid manganese-rich slag, realizing the mixing of hot silicon and liquid manganese-rich slag and completing the de-mixing. After the vacuum refining cycle is completed, the vacuum is broken and the liquid level of ferrosilicon is lowered, then the ladle is lowered to the horizontal track; after the slag picking operation, the obtained hot metal is refined.

【技术实现步骤摘要】
一种铁水包、铁合金真空精炼系统及方法
本专利技术涉及一种铁水包、铁合金真空精炼系统及方法，属于冶金

技术介绍
随着钢铁企业对精品铁合金需求的增加，摇包精炼工艺在铁合金行业的应用已越来越广泛。利用摇包可以达到较好的锰硅合金精炼和中低碳锰铁炉渣的贫化等。常见的工艺流程有锰硅合金矿热炉、精炼电炉和摇包三炉联动作业。其中，精炼电炉为间断操作，锰硅合金矿热炉为连续操作，精炼电炉和锰硅合金矿热炉同时出炉，精炼电炉产出的中低碳锰铁渣(含锰20％左右)倒入摇包内，产出的铁水作为最终产品，即中低碳锰铁。锰硅合金矿热炉炼出的锰硅合金熔体经过称重兑入摇包。摇包以一定转速旋转，在良好的动力学条件下，锰硅合金中的Si快速地还原了中低碳锰铁渣中的MnO，从而达到增锰脱硅的目的，待渣中的MnO贫化到一定要求后倾动摇包倒出废渣。而脱去部分硅后的中间合金熔体重新兑入精炼电炉进一步精炼。精炼电炉在出铁完成后，重新装入总配料量二分之一的高品位锰矿和石灰进行熔化，待兑完经摇预精炼的中间合金后，再将余下二分之一的锰矿和石灰加入炉内，进一步脱硅升锰精炼，待取样分析合格后出炉，从而完成一个周期性作业。生产中低碳锰铁，其原理主要是利用硅铁中的硅与液态锰渣中的氧化锰在摇包内发生氧化还原反应生产Mn和SiO2，此反应为剧烈的放热反应，摇包法生产可以充分利用废渣的热量及硅与渣中MnO反应放出的热。2(MnO)+[Si]＝2[Mn]+(SiO2)。摇包的作用是将渣和铁水放入摇包内进行摇动，改善动力学条件，使渣铁混合，增大反应界面，加速扩散过程，缩短反应时间。在偏心轴的带动作用下，摇包做水平偏心平动。由于摇包壁的作用和液态熔体的惯性，液态合金和熔渣发生相对于包体的摆动和转动，发生卷铁乳化现象，有效扩大了渣金接触面积，加速了传质过程，促进了化学反应的完成。影响摇包内界面运动的主要因素有：转速、偏心距、液面高度、上下液体比和摇包直径等，其中，转速是最主要的影响因素，其次是偏心距。摇包设备主要由摇包(含内衬)、摇架、偏心摇动装置、传动装置、倾翻装置、润滑系统和控制系统等组成。与本专利技术相关的现有技术一现有技术一的技术方案：“摇包-电炉法”是生产中低碳锰铁的主要方法。典型的生产低碳锰铁的工艺是先将锰硅合金矿热炉生产的液态硅锰合金，存放于铁水包内，将精炼电炉生产的富锰渣，存放于渣包内，再采用铸造起重机将液态硅锰合金及富锰渣一起缓慢地加入摇包内进行硅锰合金脱硅反应，两者的体积之和一般不超过摇包有效容积的1/2。启动摇包机构，在偏心轴的作用下摇包进行水平摆动，摇动10-15分钟。采用天车倾动摇包，倒出摇炼好的合金在铁水包内，炉渣倒入渣包内。合金兑入精炼电炉进行精炼，炉渣进行水淬处理。精炼电炉内精炼完成以后，铁水出炉，进行浇铸。摇包反应器内为渣金液—液两相反应，高温下的渣和金属反应速率远大于两相间传质速率，所以传质步骤为控制环节。采用偏心旋转的摇包可在很大程度上促进渣金两液相的混合，增加渣金两相的接触面积，从而加快渣金两相间反应的进行。现有技术一的缺点：1、摇包精炼过程除尘设计困难，除尘效果不好。2、摇包精炼时装满系数较低，更换耐材时却需要整个包衬更换，耐材单位消耗增加。3、摇包精炼对摇包装置的机械设备要求较高，控制精炼主要还是靠经验，不能准确的控制摇包的反应程度。4、摇包精炼过程包壁与炉渣以及铁水相对运动，反复冲刷侧壁，铁水温降较大。但是，国内摇包工艺参数的确定主要靠现场经验，通过经验确定摇包的直径、偏心距、转速等参数。例如，我国锦州铁合金厂采取的是“听音判断渣金运动状态”判定渣金的混合情况。有的厂家是依靠炉口的烟气来判断反应进行的情况。摇包是在偏心轴的带动下，摇包做水平偏心平动，包体、炉渣以及铁水的相对运动，从而促进反应的发生。包壁不停的被铁水以及炉渣冲刷，而早期的酸性炉渣对包壁的侵蚀是摇包耐材侵蚀的主要原因。摇包的偏心轴的偏心距可以调节，但是仍然是包体与内部高温熔体的相对运动。由于摇包内硅和氧的反应迅速激烈，中早期形成的渣对炉衬冲刷十分严重，摇包炉役寿命很低，一般在200-300炉左右。由于铁水及炉渣不停的与包壁发生相对运动，造成铁水温降很大，有时会影响下一步精炼的进行。目前我国铁合金企业使用的摇包容量小，绝大部分有效容积为5-8m3，生产效率低。小型摇包内耐火材料工作环境恶劣，使用寿命低，造成作业率低，生产成本提高等情况。同时为了保证摇包的效果，一般摇包的装满系数不超过0.5。在摇包冶炼过程中，一般都没有很好的除尘措施。摇包需要经常更换炉衬，整体吊装，因此除尘罩设计比较困难，虽然有部分的专利提出想法，因实施起来比较困难，更多的厂家还是没有很好的降尘措施。摇包在进行兑铁兑渣时、摇包精炼过程以及精炼完成以后出铁到铁包，出铁到渣包，均有大量的烟尘产生。为了满足摇包内的反应空间，一般的装满系数在0.6以下，通常不超过0.5，即15m3(铁水+炉渣的总体积)的摇包，砌筑后的内部空间一般在30m3左右。而更换包衬时却需要整体更换，造成了铁合金摇包精炼的耐材单位消耗很大。与本专利技术相关的现有技术二现有技术二的技术方案：单嘴真空精炼炉经过三十多年的发展，理论和实践表明：该炉型具有精炼效率高、结构简单、耐火材料损耗少、氩气利用率高，同时适合小容量的钢包进行冶炼等优点，但主要用于钢铁企业的钢水真空精炼。现有技术二的缺点：现有的单嘴真空精炼炉主要用于钢铁企业的钢水真空精炼，尚未应用到铁合金生产企业的铁水精炼。因此，提供一种新型的用于铁合金循环真空精炼的铁水包、铁合金真空精炼系统及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种用于铁合金循环真空精炼的铁水包。本专利技术的另一个目的在于提供一种铁合金真空精炼系统，其包含所述用于铁合金循环真空精炼的铁水包。本专利技术的又一个目的还在于提供一种铁合金真空精炼方法，该方法利用所述铁合金真空精炼系统。本专利技术主要解决了目前本领域所用摇包精炼技术中的烟尘控制问题，同时通过控制真空度以及底吹搅拌气体的流量，从而控制铁水的循环流动速度，加快液态富锰渣与硅铁铁水的反应速度；此外，本专利技术可以把铁水装的比较满，从而节约冶炼的综合耐材消耗，还可以实现大容量的铁水包精炼。为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种用于铁合金循环真空精炼的铁水包，其中，所述用于铁合金循环真空精炼的铁水包包括包体及真空室；所述包体为用于盛装硅铁铁水及液态富锰渣的包体，所述真空室为下端开放的筒形结构；所述真空室位于包体上方；所述真空室包括真空室上部及浸渍管，该浸渍管的底端为坡面结构，该浸渍管的下端插入硅铁铁水中，且其下端尽可能靠近硅铁铁水及液态富锰渣之间所形成的渣金液面；所述包体的底面设置有第一透气砖，该第一透气砖位于靠近浸渍管中心处，且其通过底吹管路与底吹阀门站相连接；所述真空室上部的外壁顶端开设的入口与N级机械真空泵相连接。根据本专利技术具体实施方案，在所述的铁水包中，所述浸渍管底端与渣金液面之间的距离为50-200mm。其中，所述浸渍管抽真空后插入硅铁铁水中，其底端与渣金液面之间的距离为50-200mm；不过在本专利技术具体实施方式中，该距离可以根据反应的状态进行调整，如果渣金反应太过剧烈，则可以适当增大该距离。根据本专利技术具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铁合金循环真空精炼的铁水包，其特征在于，所述用于铁合金循环真空精炼的铁水包包括包体(2)及真空室(6)；所述包体(2)为用于盛装硅铁铁水及液态富锰渣的包体，所述真空室(6)为下端开放的筒形结构；所述真空室(6)位于包体(2)上方；所述真空室(6)包括真空室上部及浸渍管，该浸渍管的底端为坡面结构，该浸渍管的下端插入硅铁铁水中，且其下端尽可能靠近硅铁铁水及液态富锰渣之间所形成的渣金液面；所述包体(2)的底面设置有第一透气砖(1)，该第一透气砖(1)位于靠近浸渍管中心处，且其通过底吹管路与底吹阀门站(8)相连接；所述真空室上部的外壁顶端开设的入口与N级机械真空泵相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于铁合金循环真空精炼的铁水包，其特征在于，所述用于铁合金循环真空精炼的铁水包包括包体(2)及真空室(6)；所述包体(2)为用于盛装硅铁铁水及液态富锰渣的包体，所述真空室(6)为下端开放的筒形结构；所述真空室(6)位于包体(2)上方；所述真空室(6)包括真空室上部及浸渍管，该浸渍管的底端为坡面结构，该浸渍管的下端插入硅铁铁水中，且其下端尽可能靠近硅铁铁水及液态富锰渣之间所形成的渣金液面；所述包体(2)的底面设置有第一透气砖(1)，该第一透气砖(1)位于靠近浸渍管中心处，且其通过底吹管路与底吹阀门站(8)相连接；所述真空室上部的外壁顶端开设的入口与N级机械真空泵相连接。2.根据权利要求1所述的铁水包，其特征在于，所述浸渍管底端与渣金液面之间的距离为50-200mm。3.根据权利要求1或2所述的铁水包，其特征在于，所述包体(2)的底面还设置有若干透气砖，其设置于浸渍管之外；优选地，所述透气砖的个数为2-4块。4.一种铁合金真空精炼系统，其特征在于，所述铁合金真空精炼系统包括权利要求1-3任一项所述的用于铁合金循环真空精炼的铁水包、精炼电炉(12)、锰硅合金矿热炉(13)、铁水包车(9)及顶升装置(10)；所述用于铁合金循环真空精炼的铁水包为用以盛装硅铁铁水及液态富锰渣，并于其内进行循环真空精炼的铁水包；所述精炼电炉(12)为用于生产液态富锰渣及接收用于铁合金循环真空精炼的铁水包循环真空精炼后所得铁水并对该铁水进行精炼的电炉；所述锰硅合金矿热炉(13)为用于生产硅铁铁水的锰硅合金矿热炉；所述铁水包车(9)用于运送该用于铁合金循环真空精炼的铁水包；所述顶升装置(10)用于放置该铁水包车(9)，并将该用于铁合金循环真空精炼的铁水包升到目标处理高度。5.一种铁合金真空精炼方法，其特征在于，所述铁合金真空精炼方法利用权利要求4所述的铁合金真空精炼系统，该铁合金真空精炼方法包括以下步骤：(1)将锰硅合金矿热炉生产的硅铁铁水及精炼电炉生产的液态富锰渣装入用于铁合金循...

【专利技术属性】
技术研发人员：安邦，潘宏涛，郑涛，李博，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11