CN101988168A - 一种镍基中间合金的熔炼装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于镍基中间合金的冶炼技术领域，具体地讲公开了一种镍基中间合金的熔炼装置及其制备方法。其主要技术方案包括：利用由熔炼炉和浇铸池构成的熔炼装置，通过开启熔炼炉将废镍金属和其他需要的金属材料置入其中熔炼，同时在构成浇铸池中加入深度不低于六米的清水；熔炼炉合金水温度达到1480—1580℃后，将其倒入浇铸池的水池中形成的镍基中间合金碎块。上述设备和生产方法不但解决了镍基中间合金碎块的生产过程中所产生的极大的环境污染问题，更重要的是还解决了镍基中间合金钢水浇铸过程中因必须填充流槽而造成的钢水利用率低材料浪费的问题。所制备出的粒径在10－100毫米间的镍基中间合金碎块的硅含量在0.5%以下、能够实现炼钢炉体中精量添加，熔炼出镍基合金含量精确的不锈钢。

Description

一种镍基中间合金的熔炼装置及其制备方法

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，尤其涉及一种镍基中间合金的熔炼方法及其专用设备。

背景技术

镍基中间合金主要应用于不锈钢合金等金属材料冶炼，即在冶炼过程中作为各种基体合金的添加剂，作为添加剂的镍基中间合金熔炼后均是以块状的形态储存、运输和使用。目前镍基中间合金块的制备是将熔炼后的镍基中间合金首先由熔炼炉倒入浇铸桶中，然后再由浇铸桶倒入由耐火砖砌成的流槽中，经由流槽倒灌入模具中，冷却形成备用的镍基中间合金块。上述制备镍基中间合金块的设备及制备工艺存在以下缺陷：其一，由于浇铸镍基中间合金块时使用成型模具，且模具体积较大，所浇铸成的合金块最小也在10公斤以上，显然在熔炼不锈钢时一次至少也要添加10公斤的镍基中间合金而难于精量控制，因此不能够熔炼出镍基中间合金含量精确的不锈钢；其二，由于构成上述浇铸镍基中间合金块的成型模具由铸铁材料制成，当熔炼的镍基中间合金水中硅含量小于10%时难于出模，因此所制成的镍基中间合金块中的硅含量偏高，不能满足低硅不锈钢的熔炼；其三，由于在浇铸镍基中间合金块时，得由浇铸桶倒入由耐火砖砌成的流槽中，再由流槽倒灌入模具中，因此，余留在耐火砖流槽中的镍基中间合金水因不能进入模具而凝固浪费；其四，上述浇铸镍基中间镍基中间合金合金块还会产生极其严重的环境污染。

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种能够生产出粒径较小能够满足不同规格不锈钢生产的镍基中间合金的熔炼装置。

本发明的第二目的就是提供一种利用上述装置生产粒径较小的镍基中间合金碎块的方法。

实现本发明上述第一目的所采用的技术方案为：

一种镍基中间合金的熔炼装置，包括

熔炼炉和

由桶型水池和与之配套的周圈设置有挡圈、底部为网孔结构的漏箱构成的浇铸池；

所述的水池上口处设置有进水口，其底部设置有出水口，所述的上水口和出水口通过冷却机构及抽水机构联通。

另外，构成上述镍基中间合金熔炼炉的附加技术特征包括：

所述水池的顶部敞口处设置有轴连接的盖体；

所述的盖体为两个并分别设置于所述水池敞口的两侧；

所述水池的池深大于6米；

在所述的水池侧部设置轴活动的调整板，所述调整板的轴端部及带动轴转动的动力机构固定于所述水池中的两侧壁；

所述的调整板由不锈钢板制成；

在所述的熔炼炉和浇铸池间设置有合金水流槽。

实现本发明上述第二目的所采用的技术方案为：

即利用上述熔炼装置制备镍基中间合金碎块的方法包括下列步骤：

第一步，开启熔炼炉，首先将均为管状、片状的废镍金属和其他需要的金属材料置入炉体中熔炼，其加入量不低于熔炼炉容量的二分之一，同时在构成浇铸池的水池中加入深度不低于六米的清水；

第二步，当加入熔炼炉中的管状、片状的状金属材料熔化后，将炉体倾斜30—45度角，然后将所余的熔炼炉容量的实心状的废镍金属和其他需要的金属块或板材置入炉体中，再将炉体扶正，由所炼制的金属水将该新添置的金属料掩埋熔化；

第三步，当熔炼炉合金水温度达到1480—1580℃时将所炼制的合金水由炉体或通过所述的合金水流槽倒入浇铸池的水池中，在浇铸的同时启动所述水池的冷却机构和抽水机构使得池中的水温保持恒定；

第四步，将在水池中形成的镍基中间合金碎块，由漏箱捞出即可。

另外，在上述制备方法中，所述的浇铸池水池中的水温设置在40—60℃之间；将所炼制的合金水由炉体或通过所述的合金水流槽倒入浇铸池的水池中时，所述的炉体或合金水流槽得流口为平口，且流出的合金水的厚度在10——100毫米间。

附图说明

    图1：为构成镍基中间合金熔炼炉炉体的结构示意图；

图2：为构成镍基中间合金浇铸池的结构示意图；

图3：为构成上述合金浇铸池漏箱的结构示意图；

图4：为构成上述大开口合金浇铸池的结构示意图；

图5：为构成上述熔炼炉炉体的结构示意图。

具体实施方式

下面对结合附图对本发明所提供的构成镍基中间合金熔炼炉的结构及其利用该熔炼炉制备镍基中间合金碎块的工作原理做进一步的详细说明：

如图1所示为构成本发明所提供的镍基中间合金熔炼装置的结构示意图。即该熔炼装置包括熔炼炉24和浇铸池25以及在二者间设置的合金水流槽26构成。

如图2所示为构成镍基中间合金熔炼装置中的浇铸池的结构示意图。即该浇铸池的结构包括桶深至少为六米的盛装有深度至少为6米的冷水14的桶型水池1和能够沉入池底并能够吊出水池的漏箱2，其中桶型水池的上口处设置有进水口3，其底部设置有出水口4，上水口和出水口通过由水管5连接的冷却机构15连通，并设置有抽水机构6；如图3所示漏箱的箱底7为能够漏水的网孔8结构，其周圈设置有一定高度（其高度可以从10厘米到100厘米之间设置）的用于盛装所浇铸的镍基中间合金碎块9的挡圈10。

利用上述镍基中间合金熔炼装置制备合金碎块时，开启熔炼炉，首先将均为管状、片状的容易熔化的废镍金属和其他需要的金属材料置入炉体中熔炼，其加入量不低于熔炼炉容量的二分之一，同时在构成浇铸池的水池中加入深度为六米到八米（水深可以根据熔炼炉的容积而设定——即将熔炼炉中熔炼的合金水倒入水池中，所形成的合金碎块具水池水面不低于六米——当合金碎块粒径在10——100毫米时、如果水深低于六米时不会得到有效的冷却而发生粘连，使得倒入水池中的合金形不成碎块）、水温在40—60℃的清水，该温度的清水可以保证遂形成的合金碎块的粒径在0.5——10厘米之间；然后，当加入熔炼炉中的管状、片状的状合金金属材料熔化后，将炉体倾斜30—45度角，再将所余的熔炼炉容量的不易熔化的实心状废镍金属和其他需要的金属块或板材置入炉体中，将炉体扶正，由已经炼制的合金金属水将该新添置的金属料掩埋熔化（可以有效提高实心废镍金属的熔化速度，达到节约能源的目的）；第三步，当熔炼炉合金水温度达到1480—1580℃时将所炼制的合金水由炉体倾泻从炉口中倒入浇铸池的水池中，在浇铸的同时启动水池的冷却机构和抽水机构；第四步，当将熔炼炉合金中的合金水倒完后，即可形成粒径在10—100毫米之间的镍基中间合金碎块，然后将漏箱吊起风干，即得到满足要求的镍基中间合金粒块。

上述镍基中间合金熔炼装置制备合金碎块时，如果构成镍基中间合金熔炼装置的熔炼炉和浇铸池分别固定，可以在二者间设置一活动的合金水流槽。即熔炼炉合金水温度达到1480—1580℃后，将合金水流槽架于二者之间，将所炼制的合金水由炉体倾泻从炉口中倒入合金水流槽中，再由合金水流槽流入浇铸池的水池中。

在上述的镍基中间合金熔炼装置中，为了防止将镍基中间合金水倒入浇铸池水中时产生高温溅水造成事故，在水池的顶部敞口处侧部各设置有轴11活动连接的盖体12，该盖体的长度小于敞口的长度，当盖体盖住敞口时形成合金水倒入孔13。当镍基中间合金水通过倒入孔倒入浇铸池的水中时，该盖体可以有效防止高温水的溅出。

如图4所示，当所设计的水池的敞口口径较大时，水池顶部敞口处的盖体可以为对开结构，即在敞口对应两侧部各设置有轴16、18活动连接的盖体17、19,且该对开的盖体侧部形成有镍基中间合金钢水倒入孔13。

为了防止镍基中间合金水倒入浇铸池水中后形成一个砣块，在设置了合金水倒入孔的水池侧部设置由转轴21活动固定的由光滑的不锈钢板制成调整板22及带动转轴转动的动力机构23。使用时，启动动力机构带动调整板22转动调整角度，倾泻而入的镍基中间合金钢水首先进入水中形成颗粒状合金块，然后沿光滑的由不锈钢材料制成的调整板滑入池底中的漏箱中。不断调整调整板的转动角度可以使得颗粒状合金块均匀布于漏箱中。工作完后转动调整板或朝上或朝下贴在浇铸池的壁上，即可将布满颗粒状合金块的漏箱吊起。

 在炼制合金时，熔炼炉合金水温度达到1480—1580℃时，流动性最好不粘包壁容易成型，倒入浇铸池中即可制造粒径在10——100毫米的合金碎块。当熔炼炉合金水温度低于1480℃时，不仅会出现合金水粘连包壁现象，而且合金水倒入水池后所形成的合金块的直径变大；反之，熔炼炉合金水温度高于1580℃时，合金水倒入水池后所形成的合金块的直径变小，均不能满足要求。

利用上述结构的镍基中间合金浇铸池，在池中装有深度至少为6米的水温保持在40—60℃之间的冷水，并且由炉体或通过合金水流槽倒入浇铸池时，流出的合金水的厚度应当控制在10——100毫米间（为此如图5所示，在熔炼炉合金炉的敞口处设置具有与浇铸池的浇铸口13宽度相匹配且深度在10——100毫米间的合金水倒出口27），此时镍基中间合金钢水直接倒入冷水中后，由于快速冷却而体积急剧收缩，因此能够形成粒径在10——100毫米间颗粒状的镍基中间合金碎块。在上述浇铸池中的水的水温设置中，如果水温过低，会使得合金水进入水池后而快速急剧收缩而形成粒径极小的碎块，会使得炼制不锈钢时而形成添加剂的浪费；而当水温超过60℃过高时，合金水进入水池后，会使得水池中的水极易出现沸腾现象，并出现事故，同时激烈沸腾的水也容易导致合金块的破碎，造成合金碎块的颗粒变小。 

利用本发明提出的熔炼装置及其制备方法制备镍基中间合金碎块，与现有技术相比，第一，解决了利用现有技术生产镍基中间合金碎块的生产过程中所产生的极大的环境污染问题；第二，解决了镍基中间合金钢水浇铸过程中因必须填充流槽而造成的钢水利用率低材料浪费的问题；第三，所制备出的粒径在10——100毫米间的镍基中间合金碎块能够实现炼钢炉体中精量添加，熔炼出镍基合金含量精确的不锈钢；第四，由于该镍基中间合金碎块的生产工艺不再使用由铸铁材料制成的模具，因此可以实现镍基合金含的低硅含量，及能够生产出硅含量在0.5%以下的镍基中间合金碎块，满足低硅不锈钢炼制的需要。

Claims (10)

1.一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：包括

熔炼炉和

由桶型水池和与之配套的周圈设置有挡圈、底部为网孔结构的漏箱构成的浇铸池；

所述的水池上口处设置有进水口，其底部设置有出水口，所述的上水口和出水口通过冷却机构及抽水机构联通。

2.如权利要求1所述的一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：所述水池的顶部敞口处设置有轴连接的盖体。

3.如权利要求2所述的一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：所述的盖体为两个并分别设置于所述水池敞口的两侧。

4.如权利要求1所述的一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：所述水池的池深大于6米。

5.如权利要求4所述的一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：在所述的水池侧部设置轴活动的调整板，所述调整板的轴端部及带动轴转动的动力机构固定于所述水池中的两侧壁。

6.如权利要求5所述的一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：所述的调整板由不锈钢板制成。

7.如权利要求1所述的一种镍基中间合金的熔炼装置，其特征在于：在所述的熔炼炉和浇铸池间设置有合金水流槽。

8.利用上述熔炼装置制备镍基中间合金碎块的方法包括下列步骤：

第一步，开启熔炼炉，首先将均为管状、片状的废镍金属和其他需要的金属材料置入炉体中熔炼，其加入量不低于熔炼炉容量的二分之一，同时在构成浇铸池的水池中加入深度不低于六米的清水；

第二步，当加入熔炼炉中的管状、片状的状金属材料熔化后，将炉体倾斜30—45度角，然后将所余的熔炼炉容量的实心状的废镍金属和其他需要的金属块或板材置入炉体中，再将炉体扶正，由所炼制的金属水将该新添置的金属料掩埋熔化；

第三步，当熔炼炉合金水温度达到1480—1580℃时将所炼制的合金水由炉体或通过所述的合金水流槽倒入浇铸池的水池中，在浇铸的同时启动所述水池的冷却机构和抽水机构使得池中的水温保持恒定；

第四步，将在水池中形成的镍基中间合金碎块，由漏箱捞出即可。

9.如权利要求8所述的制备镍基中间合金碎块的方法，其特征在于：所述的浇铸池水池中的水温设置在40—60℃之间。

10.如权利要求8所述的制备镍基中间合金碎块的方法，其特征在于：将所炼制的合金水由炉体或通过所述的合金水流槽倒入浇铸池的水池中时，所述的炉体或合金水流槽得流口为平口，且流出的合金水的厚度在10——100毫米间。

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