[发明专利]一种铁水包、铁合金真空精炼系统及方法

说明书

本发明提供一种铁水包、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。

技术领域

本发明涉及一种铁水包、铁合金真空精炼系统及方法，属于冶金技术领域。

背景技术

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。

与本发明相关的现有技术一

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：