本發(fā)明涉及鐵合金生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體地，涉及中、低碳鉻鐵和中、低碳錳鐵合金的冶煉的系統(tǒng)、方法及緩沖裝置。

背景技術(shù)：

目前，中、低碳鉻鐵與中、低碳錳鐵的冶煉主要采用電硅熱法，利用硅鉻合金或錳硅合金中的硅作為還原劑，還原鉻精礦粉或錳礦粉中的金屬氧化物，得到中低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金，其主要化學(xué)反應(yīng)如式(1)和式(2)所示。

[sicr]fe+(cr2o3)+(feo)→[crfe]+(sio2)(1)

[sicr]fe+(mno)+(feo)→[mnfe]+(sio2)(2)

為了提高鉻或錳的收得率和硅的利用率，目前采用電硅熱法生產(chǎn)中低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金，主要采用電爐-搖包法工藝，其工作原理是逆流兩次脫硅，具體工藝流程是：礦熱爐生產(chǎn)出硅鉻合金或錳硅合金，然后將硅鉻合金或錳硅合金通過鐵水包倒入搖包中，在搖包中該合金與來自精煉電爐內(nèi)的含cr2o3或mno較高的鉻渣和錳渣進(jìn)行一次脫硅反應(yīng)，所得的硅含量較低的硅鉻鐵合金和硅錳鐵合金和棄渣，將該合金倒入精煉電爐中，與鉻礦熔體或錳礦進(jìn)行二次脫硅反應(yīng)，得到中、低碳鉻鐵或中、低碳錳鐵產(chǎn)品以及鉻渣或錳渣，該鉻渣和錳渣再返回?fù)u包進(jìn)行一次脫硅反應(yīng)。該工藝流程相對于電爐一步脫硅法工藝，其金屬收得率和硅利用率都要高，但是這種逆流的操作，對操作要求較高，初始硅鉻合金和錳硅合金量的波動會直接影響金屬收得率和硅利用率。在實(shí)際生產(chǎn)中由于礦熱爐的生產(chǎn)不穩(wěn)定，使得每次進(jìn)入電爐-搖包法生產(chǎn)系統(tǒng)的硅鉻合金和錳硅合金量波動很大，造成金屬收得率和硅利用率的大大降低，甚至低于一步脫硅法工藝。目前尚無法解決礦熱爐穩(wěn)定生產(chǎn)的問題，有些企業(yè)甚至嚴(yán)格要求礦熱爐操作人員，要求其每次出鐵量波動不超過10％，但很難實(shí)現(xiàn)，且僅波動10％，對后續(xù)的電爐-搖包法工藝仍會產(chǎn)生較大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對礦熱爐生產(chǎn)工藝與電爐-搖包法工藝配合的問題，提供一種緩沖裝置，以及使用該緩沖裝置的系統(tǒng)和方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于中低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金冶煉的緩沖裝置，包含：

爐體，該爐體包含臥式爐身和外殼，爐身為短圓柱體；爐身與外殼之間設(shè)置絕熱層；爐身采用碳磚，其壽命可達(dá)5～8年，高于鋼廠中常用緩沖容器(混鐵爐)的壽命(1～3年)。硅鉻合金或錳硅合金熔體中碳的飽和溶解度低(小于1.0％或小于2.5％)，且由礦熱爐生產(chǎn)所得的硅鉻合金或錳硅合金，其碳含量基本飽和，故采用碳磚，既不會對合金熔體成分造成影響，引入新的雜質(zhì)，又可以提高爐體使用壽命，可達(dá)5～8年。

兌鐵口，沿爐體軸向投影看，該兌鐵口設(shè)置在爐體正上方用于倒入熔體；

燃燒器，沿爐體軸向投影看，該燃燒器設(shè)置在爐體左上側(cè)且位于兌鐵口的左側(cè)，燃燒器用于加熱；

出鐵口，沿爐體軸向投影看，該出鐵口設(shè)置在燃燒器對側(cè)且用于倒出熔融液體；

氣體攪拌裝置，該氣體攪拌裝置包括排煙口、進(jìn)煙口、閥門、加壓裝置，沿爐體軸向投影看，排煙口設(shè)置于兌鐵口的右側(cè)，進(jìn)煙口設(shè)置于爐體左側(cè)下方且與排煙口成對角位；排煙口、閥門、加壓裝置和進(jìn)煙口之間依次相連。采用該氣體攪拌裝置，不僅可以混勻合金熔體，還可以利用燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。該氣體攪拌裝置相較于機(jī)械攪拌結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，僅需通過打開閥門和加壓裝置就可以實(shí)現(xiàn)攪拌熔體的作用，且裝置穩(wěn)定性高。

爐體傾動裝置，該爐體傾動裝置設(shè)置在爐體下方且用于傾斜爐體；

爐底支撐底座，該爐底支撐底座設(shè)置在爐體和爐體傾動裝置下方；

地秤，該地秤設(shè)置在出鐵口下方。

進(jìn)一步地，爐身的長度和直徑的比例為1.05-1.20，減少爐體表面積和散熱損失。

進(jìn)一步地，外殼由20-40mm的鋼板制造。

進(jìn)一步地，至少三個(gè)燃燒器沿爐體軸向設(shè)置在爐體左上側(cè)，至少三個(gè)燃燒器位于爐身的3/4-4/5處。優(yōu)選地，燃燒器的個(gè)數(shù)根據(jù)爐體容量設(shè)置，一般設(shè)置為3-5個(gè)。燃燒器采用礦熱爐煤氣燃燒。

進(jìn)一步地，至少三個(gè)燃燒器為爐體的加熱溫度為1600-1800℃。

進(jìn)一步地，氣體攪拌裝置的至少四個(gè)進(jìn)煙口沿爐體軸向設(shè)置于爐體左側(cè)下方。優(yōu)選地，進(jìn)煙口一般設(shè)置為4-6個(gè)。進(jìn)煙口的數(shù)量較燃燒器個(gè)數(shù)多一個(gè)，即當(dāng)燃燒器設(shè)置3個(gè)時(shí)，進(jìn)煙口設(shè)置4個(gè)，以此類推。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種冶煉低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金的系統(tǒng)，包含：如上的緩沖裝置、礦熱爐、第一鐵水包、第二鐵水包、第三鐵水包、搖包、渣罐和精煉電爐；其中礦熱爐的出口處設(shè)置第一鐵水包；緩沖裝置的地秤上設(shè)置有第二鐵水包；搖包和精煉爐依次設(shè)置在緩沖裝置的地秤之后；渣罐和第三鐵水包設(shè)置在搖包和精煉電爐之間。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種使用如上的系統(tǒng)冶煉低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金的方法，包括以下步驟：

1)礦熱爐中生產(chǎn)硅鉻合金或錳硅合金熔體，將第一鐵水包置于礦熱爐的出口處，盛裝來自礦熱爐的硅鉻合金或錳硅合金熔體；

2)由運(yùn)輸裝置將第一鐵水包送至緩沖裝置的兌鐵口處，將第一鐵水包盛裝的硅鉻合金或錳硅合金熔體倒入緩沖裝置的爐體中暫存，熔體的液面高度不得高于爐膛的2/3高度；

3)渣罐放置于精煉電爐的出渣口處，待精煉電爐中的二次脫硅反應(yīng)結(jié)束后盛裝鉻渣或錳渣；

4)第二鐵水包放置在緩沖裝置的地秤上盛裝硅鉻合金或錳硅合金熔體，待緩沖裝置出鐵量達(dá)到設(shè)定值后停止出鐵，其中緩沖裝置出鐵量的設(shè)定值根據(jù)下述步驟中的搖包的體積而定，出鐵量為搖包容量的1/3～1/4。例如搖包體積為10m³時(shí)，可裝入搖包的鐵量約為19.5-23.5噸，對應(yīng)出鐵量體積為2.5-3m³。

5)裝有鉻渣或錳渣的渣罐經(jīng)由運(yùn)輸裝置送至搖包處，將鉻渣或錳渣倒入搖包內(nèi)，同時(shí)將第二鐵水包內(nèi)的硅鉻合金或錳硅合金熔體倒入搖包內(nèi)進(jìn)行一次脫硅反應(yīng)；

6)搖包內(nèi)一次脫硅反應(yīng)結(jié)束后，得到硅含量較低的硅鉻合金或錳硅合金熔體和鉻渣或錳渣；硅含量較低的硅鉻合金或錳硅合金熔體用第三鐵水包盛裝運(yùn)送至精煉電爐內(nèi)與鉻礦或錳礦反應(yīng)得到低碳鉻鐵或中低碳錳鐵。

進(jìn)一步地，步驟2)中硅鉻合金或錳硅合金熔體倒入緩沖裝置的爐體中暫存后，開啟緩沖裝置的燃燒器對爐體內(nèi)的硅鉻合金或錳硅合金熔體加熱，并開啟氣體攪拌裝置對爐體內(nèi)的硅鉻合金或錳硅合金熔體進(jìn)行攪拌。

進(jìn)一步地，氣體攪拌裝置采用爐體內(nèi)燃燒生成的煙氣氣體進(jìn)行攪拌。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)由于加入了緩沖裝置，可以控制出鐵量，這樣可以降低電爐-搖包法工藝的操作難度，提高電硅熱法生產(chǎn)的穩(wěn)定性，為今后實(shí)現(xiàn)自動化控制提供可能。

(2)由于出鐵量的控制，提高電爐-搖包法生產(chǎn)的中低碳鉻鐵或中低碳錳鐵的金屬回收率和硅的利用率。

(3)相較于機(jī)械攪拌裝置，本發(fā)明采用氣體攪拌裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提高了攪拌效果；同時(shí)可以利用高溫?zé)煔庾鳛闅怏w攪拌的氣體源，達(dá)到節(jié)能的目的。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施例的帶有緩沖裝置的冶煉低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金的系統(tǒng)的示意圖；

圖2是按照本發(fā)明的實(shí)施例的緩沖裝置的燃燒器、排煙口及進(jìn)煙口位置左視局部示意圖。

附圖標(biāo)記

1礦熱爐、2第一鐵水包、3爐體、4兌鐵口、5出鐵口、6燃燒器、71排煙口、72進(jìn)煙口、73閥門、74加壓裝置、8爐體傾動裝置、9爐底支撐底座、10地秤、11搖包、12渣罐、13精煉電爐、14第二鐵水包、15第三鐵水包。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的冶煉低碳鉻鐵或中低碳錳鐵合金的系統(tǒng)包含：緩沖裝置、礦熱爐1、第一鐵水包2、第二鐵水包14、第三鐵水包15、搖包11、渣罐12和精煉電爐13；其中礦熱爐1的出口處設(shè)置第一鐵水包2；緩沖裝置的地秤10上設(shè)置有第二鐵水包14，以滿足稱重需要；渣罐12和第三鐵水包15設(shè)置在搖包11和精煉電爐13之間。

緩沖裝置包含爐體3、兌鐵口4、燃燒器6、出鐵口5、氣體攪拌裝置、爐體傾動裝置8和地秤10。

爐體3，爐體3包含臥式爐身和外殼，爐身為用碳磚砌筑的短圓柱體且爐身的長度和直徑的比例為1.05-1.20；外殼的材料為20-40mm的鋼板；爐身與外殼之間設(shè)置絕熱層；爐身采用碳磚，其壽命可達(dá)5～8年，高于鋼廠中常用緩沖容器(混鐵爐)的壽命(1～3年)。硅鉻合金或錳硅合金熔體中碳的飽和溶解度低(小于1.0％或小于2.5％)，且由礦熱爐1生產(chǎn)所得的硅鉻合金或錳硅合金，其碳含量基本飽和，故采用碳磚，既不會對合金熔體成分造成影響，引入新的雜質(zhì)，又可以提高爐體3使用壽命，可達(dá)5～8年。

沿爐體軸向投影看，設(shè)置在爐體3正上方的用于倒入熔體的兌鐵口4；

如圖2所示，，沿爐體軸向投影看，用于加熱的三個(gè)燃燒器61、62、63，三個(gè)燃燒器61、62、63沿爐體軸向設(shè)置在爐體3左上側(cè)且位于兌鐵口4的左側(cè)，三個(gè)燃燒器6位于爐身的3/4-4/5高度處；

出鐵口5，沿爐體軸向投影看，出鐵口5設(shè)置在燃燒器6對側(cè)且用于倒出熔融液體；

氣體攪拌裝置，氣體攪拌裝置包括排煙口71、進(jìn)煙口72、閥門73、加壓裝置74。如圖2所示，沿爐體軸向投影看，排煙口71設(shè)置于兌鐵口4的右側(cè)，四個(gè)進(jìn)煙口721、722、723、724沿爐體軸向設(shè)置于爐體3左側(cè)下方且與排煙口71成對角位，有利于提高氣體攪拌效果；排煙口71、閥門73、加壓裝置74和進(jìn)煙口72之間依次相連。采用該氣體攪拌裝置，不僅可以混勻合金熔體，還可以利用燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。該氣體攪拌裝置相較于機(jī)械攪拌結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，僅需通過打開閥門73和加壓裝置74就可以實(shí)現(xiàn)攪拌熔體的作用，且裝置穩(wěn)定性高。

爐體傾動裝置8，沿爐體軸向投影看，爐體傾動裝置8設(shè)置在爐體3下方且用于傾斜爐體3。

爐底支撐底座9，爐底支撐底座9設(shè)置在爐體3和爐體傾動裝置8下方。

地秤10，地秤10設(shè)置在出鐵口5下方。

優(yōu)選地，燃燒器6可以設(shè)置有4個(gè)，且進(jìn)煙口72可以設(shè)置有5個(gè)。

優(yōu)選地，燃燒器6可以設(shè)置有5個(gè)，且進(jìn)煙口72可以設(shè)置有6個(gè)。

如圖1所示，礦熱爐1的出鐵口5處，用第一鐵水包2盛裝硅鉻合金或錳硅合金熔體，由運(yùn)輸裝置將第一鐵水包2送至緩沖裝置的兌鐵口4，將鐵水倒入緩沖裝置的爐體3中進(jìn)行暫存，熔體的液面高度不得高于爐膛的2/3高度。關(guān)閉兌鐵口4，通入煤氣和氧氣，保持燃燒器6的工作狀態(tài)，維持緩沖裝置爐體3爐內(nèi)溫度在1600-1800℃。同時(shí)開啟閥門73，高溫?zé)煔馔ㄟ^排煙口71排出，經(jīng)加壓裝置74后通過進(jìn)煙口鼓入爐體3，對合金進(jìn)行混勻操作，混勻后關(guān)閉閥門73。待傾動式精煉電爐13的二次脫硅冶煉結(jié)束后的鉻渣或錳渣倒入渣罐12中。同時(shí)，將第二鐵水包14放置在緩沖裝置的地秤10處等待接熔體，通過傾動裝置8在出鐵口5倒出熔體，待出鐵量達(dá)到設(shè)定值后停止出鐵，然后將裝有鉻渣或錳渣的渣罐12和裝有熔體的第二鐵水包14分別經(jīng)由運(yùn)輸裝置送至搖包11處，先將熱的鉻渣或錳渣倒入搖包11內(nèi)后再將第二鐵水包14內(nèi)的熔體倒入搖包11內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。搖包11內(nèi)一次脫硅反應(yīng)結(jié)束后，得到硅含量較低的硅鉻合金或錳硅合金熔體和鉻渣或錳渣；硅含量較低的硅鉻合金或錳硅合金熔體用第三鐵水包15盛裝運(yùn)送至精煉電爐內(nèi)與鉻礦或錳礦反應(yīng)得到低碳鉻鐵或中低碳錳鐵。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。