CN115635073A - 一种钒铁合金熔体处理系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钒铁合金熔体处理系统，包括：中间包，合金中间包设置为容纳钒铁合金熔体并在底部设置有底流口，合金底流口安装有底流控制阀，其中，合金中间包周围环绕设置有感应加热线圈；气氛室箱体，合金气氛室箱体设置有进料口、排料口、进气通道和单向排气阀，其中，合金进料口连接合金底流口以连通合金气氛室箱体与合金中间包，合金进气通道贯穿合金气氛室箱体的底部延伸至合金气氛室箱体的内部；以及锥形旋转盘，合金锥形旋转盘可旋转地设置于合金气氛室箱体内部且位于合金进料口下方。该系统显著提高钒铁合金产品质量和降低细粉率，简化生产工艺，降低了生产成本。本发明同时提供该钒铁合金熔体处理系统的使用方法。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，并且更具体地，涉及一种钒铁合金熔体处理系统及使用方法。
背景技术
钒铁合金是钢铁工业领域主要的中间合金添加剂，加入钢中可增加钢铁材料的韧性、强度、延展性、可塑性等综合性能。钒铁合金是用还原剂将含钒原料(V2O5或V2O3)在高温下还原成金属钒并与铁形成固溶体后经冷却、破碎、分选、包装后获得，常用的钒铁种类有FeV50和FeV80两种。硅、铝是冶炼钒铁常用的还原剂。目前，钒铁冶炼工艺较为成熟，但是无论采用何种工艺进行冶炼后续冶炼锭的处理工艺基本相同，其处理方式是将冶炼锭自然冷却24h～48h后去除上部渣层，合金锭水冷后破碎筛分、去除氧化膜颗粒后进行包装，这个过程中存在两个问题目前尚未有效解决，一是除渣后部分合金表面被氧化，后续需要分选去除且去除不彻底影响产品质量；二是破碎筛分过程中产生大量细粉不能满足产品粒度要求，目前钒铁合金破碎筛分过程中细粉率为15％～25％，这些细粉需要回炉重新熔炼，造成生产成本增加。
由此，设计一种低成本、高效率、高质量的钒铁合金熔体处理系统是令人期望的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种钒铁合金熔体处理系统，采用钒铁合金熔体处理系统将中间包中的合金熔体感应通电加热二次分离、钒铁合金熔体经旋转盘直接成粒、氩气快速换热保护冷却的方法可以有效克服熔体冷却过程中合金被氧化、传统破碎细粉率高的缺陷，显著提高钒铁合金产品质量和降低细粉率，简化生产工艺，降低了生产成本。本发明同时提供该钒铁合金熔体处理系统的使用方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
依据本发明，提供一种钒铁合金熔体处理系统，包括：
中间包，合金中间包设置为容纳钒铁合金熔体并在底部设置有底流口，合金底流口安装有底流控制阀，其中，合金中间包周围环绕设置有感应加热线圈；
气氛室箱体，合金气氛室箱体设置有进料口、排料口、进气通道和单向排气阀，其中，合金进料口连接合金底流口以连通合金气氛室箱体与合金中间包，合金进气通道贯穿合金气氛室箱体的底部延伸至合金气氛室箱体的内部；以及
锥形旋转盘，合金锥形旋转盘可旋转地设置于合金气氛室箱体内部且位于合金进料口下方。
依据本发明的一个实施例，合金进气通道具有环状的径向截面，其位于合金气氛室箱体的外部的第一端设置有进气口，且位于合金气氛室箱体的内部的第二端设置有吹气孔。
依据本发明的一个实施例，合金进气通道的第二端位于合金锥形旋转盘的下方，合金吹气孔设置为朝向自合金锥形旋转盘滑落合金颗粒吹气。
依据本发明的一个实施例，述钒铁合金熔体处理系统包括：
驱动机构，设置为驱动合金锥形旋转盘旋转；以及
主轴，合金主轴连接合金锥形旋转盘和合金驱动机构，并与合金进气通道同轴布置。
依据本发明的一个实施例，合金进气通道和合金主轴分别与合金气氛室箱体的底部密封连接。
依据本发明的一个实施例，合金锥形旋转盘的锥角为36°～42°、底面直径为25～32cm，合金底流口直径为5～8cm。
依据本发明的一个实施例，合金中间包的上部1/2～2/3为直筒型结构，合金中间包的下部1/2～1/3为漏斗形结构。
依据本发明的一个实施例，合金漏斗形结构的壁与水平线夹角为60°～70°。
依据本发明的一个实施例，合金气氛室箱体的底部部分地向内部凹入，合金进气通道设置于凹入区域，合金排料口设置于未凹入区域。
依据本发明，提供一种上述钒铁合金熔体处理系统的使用方法，包括：
开启驱动机构控制锥形旋转盘以150～240r/min的转速旋转；
向进气口中持续供入高纯氩气，并控制进气口处压力值为0.15～0.30Mpa；
将钒铁合金熔体倾倒装入中间包中，开启感应加热线圈加热20～30min使得合金液保持熔融状态并进一步沉降分离；
关闭合金感应加热线圈，打开底流控制阀使钒铁合金液经底流口流入锥形旋转盘；
钒铁合金液全部从中间包中流尽后关闭底流控制阀，排料口外壁温度降低至100℃以下后，停止供入高纯氩气；
打开排料口，获得钒铁合金颗粒，钒铁合金颗粒进一步筛分获得钒铁合金产品。
通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：该发明采用一体化设计思路将合金冶炼和合金处理系统有机融合，可实现热态合金的快速冷却、旋转成粒、隔绝空气防止氧化等功能，通过这些功能不仅可以提高产品质量，也可以提高生产效率。在有色合金领域，结合不同冶炼工艺特点和合金物化性质，通过核心参数的优化设计，该方法不仅可以在钒铁、钒铝等钒合金领域推广应用，在钼铁、铌铁、钨铁、铁铝等其它中间合金生产领域也具有广阔的推广应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的钒铁合金熔体处理系统的示意图；
图2示出了根据本发明的钒铁合金熔体处理方法的流程图。
图中：
1中间包；2渣层；3钒铁合金液；4感应加热线圈；5底流控制阀；6锥形旋转盘；7吹气孔；8进气通道；9电机；10底流口；11单向排气阀；12气氛室箱体；13钒铁合金颗粒；14排料口；15进气口；16主轴。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
图1示出了根据本发明的一个实施例的钒铁合金熔体处理系统，其总体包括：中间包1，设置于中间包1下方的气氛室箱体12，以及可旋转地设置于气氛室箱体12内部的锥形旋转盘6。具体的，中间包1设置为容纳钒铁合金熔体并在底部设置有底流口10，底流口10安装有底流控制阀5，并且中间包1周围环绕设置有感应加热线圈4；气氛室箱体12设置有进料口、排料口14、进气通道8和单向排气阀11，其中，进料口连接底流口10以连通气氛室箱体12与中间包1，进气通道8贯穿气氛室箱体12的底部延伸至气氛室箱体12的内部；锥形旋转盘6可位于进料口下方。中间包1通过底流控制阀5和底流口10与气氛室箱体12密封连接。
在本发明的实施例中，进气通道8可具有环状的径向截面，其位于气氛室箱体12的外部的第一端设置有进气口15，且位于气氛室箱体12的内部的第二端设置有吹气孔7。特别地，进气通道8的第二端可位于锥形旋转盘6的下方，吹气孔7设置为朝向自锥形旋转盘6滑落合金颗粒吹气。具体如图1所示，进气通道8的第二端在锥形旋转盘6的下方沿进气通道8的径向方向弯折，吹气孔7开设于弯折后形成的周向侧壁上。该周向侧壁可具有与锥形旋转盘6的锥角适应的倾斜角度，以使从吹气孔7吹出的气体与自锥形旋转盘6滑落合金颗粒充分接触。
钒铁合金熔体处理系统还可进一步包括：设置为驱动锥形旋转盘6旋转的驱动机构，以及连接锥形旋转盘6和驱动机构的主轴16。其中，驱动机构可以是电机9或其它动力装置，主轴16可与进气通道8同轴布置。进一步优选地，锥形旋转盘6的中心线、底流口10的中心线和中间包1的中心线(也即是主轴16与进气通道8的中心线)可重合布置，使得熔体直接落在锥形旋转盘6顶部，随锥形旋转盘6旋转后与气体充分接触。其中，进气通道8和主轴16分别与气氛室箱体12的底部密封连接。
在本发明的实施例中，锥形旋转盘6的锥角为36°～42°、底面直径为25～32cm，底流口10直径为5～8cm。中间包1的上部1/2～2/3为直筒型结构，中间包1的下部1/2～1/3为漏斗形结构，以便于熔体下落。漏斗形结构的壁与水平线夹角为60°～70°。通过上述角度设计，可利于熔体充分旋转，实现直接成粒、氩气快速换热保护冷却。
气氛室箱体12的底部部分地向内部凹入，进气通道8设置于凹入区域，排料口14设置于未凹入区域。进一步如图1所示，凹入区域由底部的壁向上倾斜形成，自锥形旋转盘6滑落合金颗粒与气体充分接触后经倾斜的壁滑落至底部未凹入区域的排料处。
本发明同时提供了一种上述钒铁合金熔体处理系统的使用方法，如图2所示，方法包括：
S1：开启驱动机构控制锥形旋转盘6以150～240r/min的转速旋转；
S2：向进气口15中持续供入高纯氩气，并控制进气口15处压力值为0.15～0.30Mpa；
S3：将钒铁合金熔体倾倒装入中间包1中，开启感应加热线圈4加热20～30min使得合金液保持熔融状态并进一步沉降分离；
S4：关闭感应加热线圈4，打开底流控制阀5使钒铁合金液3经底流口10流入锥形旋转盘6；
S5：钒铁合金液3全部从中间包1中流尽后关闭底流控制阀5，排料口14外壁温度降低至100℃以下后，停止供入高纯氩气；
S6：打开排料口14，获得钒铁合金颗粒13，钒铁合金颗粒13进一步筛分获得钒铁合金产品。
去除冶炼炉1中的渣层2，重复步骤S1～S6可反复进行钒铁合金的冶炼与处理。
下面根据具体的实施例进行说明。
实施例1
中间包1上3/5为直筒型结构，中间包1下2/5为漏斗形结构，漏斗形结构的壁与水平线夹角为65°，底流口10直径为6cm，锥形旋转盘6的锥角为38°、底面直径为31cm。
采用钒铁合金熔体处理系统生产钒铁合金：
S1：开启电机9控制锥形旋转盘6转速为180r/min；
S2：向进气口15中持续供入高纯氩气，并控制进气口15处压力值为0.19Mpa；
S3：将钒铁合金熔体倾倒装入中间包1中，开启感应加热线圈4加热18min使得合金液保持熔融状态并进一步沉降分离；
S4：关闭感应加热线圈4，打开底流控制阀5使钒铁合金液3经底流口10流入锥形旋转盘6；
S5：钒铁合金液3全部从中间包1中流尽后关闭底流控制阀5，排料口14外壁温度降低至70℃后，停止供入高纯氩气；
S6：打开排料口14，获得钒铁合金颗粒13，钒铁合金颗粒13先经过50mm标准筛，筛下物再经过10mm标准筛后获得钒铁合金产品。
实施例2
中间包1上7/12为直筒型结构，中间包1下5/12为漏斗形结构，漏斗形结构的壁与水平线夹角为69°，底流口10直径为7.5cm，锥形旋转盘6的锥角为40°、底面直径为28cm。
采用钒铁合金熔体处理系统生产钒铁合金：
S1：开启电机9控制锥形旋转盘6转速为205r/min；
S2：向进气口15中持续供入高纯氩气，并控制进气口15处压力值为0.28Mpa；
S3：将钒铁合金熔体倾倒装入中间包1中，开启感应加热线圈4加热14min使得合金液保持熔融状态并进一步沉降分离；
S4：关闭感应加热线圈4，打开底流控制阀5使钒铁合金液3经底流口10流入锥形旋转盘6；
S5：钒铁合金液3全部从中间包1中流尽后关闭底流控制阀5，排料口14外壁温度降低至94℃后，停止供入高纯氩气；
S6：打开排料口14，获得钒铁合金颗粒13，钒铁合金颗粒13先经过50mm标准筛，筛下物再经过10mm标准筛后获得钒铁合金产品。
实施例3
中间包1上1/2为直筒型结构，中间包1下1/2为漏斗形结构，漏斗形结构的壁与水平线夹角为63°，底流口10直径为7cm，锥形旋转盘6的锥角为37°、底面直径为30cm。
采用钒铁合金熔体处理系统生产钒铁合金：
S1：开启电机9控制锥形旋转盘6转速为232r/min；
S2：向进气口15中持续供入高纯氩气，并控制进气口15处压力值为0.25Mpa；
S3：将钒铁合金熔体倾倒装入中间包1中，开启感应加热线圈4加热27min使得合金液保持熔融状态并进一步沉降分离；
S4：关闭感应加热线圈4，打开底流控制阀5使钒铁合金液3经底流口10流入锥形旋转盘6；
S5：钒铁合金液3全部从中间包1中流尽后关闭底流控制阀5，排料口14外壁温度降低至83℃后，停止供入高纯氩气；
S6：打开排料口14，获得钒铁合金颗粒13，钒铁合金颗粒13先经过50mm标准筛，筛下物再经过10mm标准筛后获得钒铁合金产品。
采用钒铁合金熔体处理系统将中间包1中的合金熔体感应通电加热二次分离、钒铁合金熔体经旋转盘直接成粒、氩气快速换热保护冷却的方法可以有效克服熔体冷却过程中合金被氧化、传统破碎细粉率高的缺陷，显著提高钒铁合金产品质量和降低细粉率，简化生产工艺，降低了生产成本。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，包括：
中间包，所述中间包设置为容纳钒铁合金熔体并在底部设置有底流口，所述底流口安装有底流控制阀，其中，所述中间包周围环绕设置有感应加热线圈；
气氛室箱体，所述气氛室箱体设置有进料口、排料口、进气通道和单向排气阀，其中，所述进料口连接所述底流口以连通所述气氛室箱体与所述中间包，所述进气通道贯穿所述气氛室箱体的底部延伸至所述气氛室箱体的内部；以及
锥形旋转盘，所述锥形旋转盘可旋转地设置于所述气氛室箱体内部且位于所述进料口下方。
2.根据权利要求1所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述进气通道具有环状的径向截面，其位于所述气氛室箱体的外部的第一端设置有进气口，且位于所述气氛室箱体的内部的第二端设置有吹气孔。
3.根据权利要求2所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述进气通道的第二端位于所述锥形旋转盘的下方，所述吹气孔设置为朝向自所述锥形旋转盘滑落合金颗粒吹气。
4.根据权利要求3所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，包括：
驱动机构，设置为驱动所述锥形旋转盘旋转；以及
主轴，所述主轴连接所述锥形旋转盘和所述驱动机构，并与所述进气通道同轴布置。
5.根据权利要求4所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述进气通道和所述主轴分别与所述气氛室箱体的底部密封连接。
6.根据权利要求1所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述锥形旋转盘的锥角为36°～42°、底面直径为25～32cm，所述底流口直径为5～8cm。
7.根据权利要求1所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述中间包的上部1/2～2/3为直筒型结构，所述中间包的下部1/2～1/3为漏斗形结构。
8.根据权利要求7所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述漏斗形结构的壁与水平线夹角为60°～70°。
9.根据权利要求1所述的钒铁合金熔体处理系统，其特征在于，所述气氛室箱体的底部部分地向内部凹入，所述进气通道设置于凹入区域，所述排料口设置于未凹入区域。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的钒铁合金熔体处理系统的使用方法，其特征在于，包括：
开启驱动机构控制锥形旋转盘以150～240r/min的转速旋转；
向进气口中持续供入高纯氩气，并控制进气口处压力值为0.15～0.30Mpa；
将钒铁合金熔体倾倒装入中间包中，开启感应加热线圈加热20～30min使得合金液保持熔融状态并进一步沉降分离；
关闭所述感应加热线圈，打开底流控制阀使钒铁合金液经底流口流入锥形旋转盘；
钒铁合金液全部从中间包中流尽后关闭底流控制阀，排料口外壁温度降低至100℃以下后，停止供入高纯氩气；
打开排料口，获得钒铁合金颗粒，钒铁合金颗粒进一步筛分获得钒铁合金产品。
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