高純金屬鉻的生產(chǎn)方法及該方法用的真空電弧爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電弧爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指高純金屬鉻的生產(chǎn)方法及該方法用的真空電弧爐。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬鉻是重要的工業(yè)基礎(chǔ)原材料，廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金、高溫合金、鋁合金、特種合金、電焊條、表明處理、熱噴涂等領(lǐng)域。傳統(tǒng)金屬鉻的生產(chǎn)工藝主要有:電解法、鋁熱法、碳還原法。
[0003]電解法用于生產(chǎn)純度較高的金屬鉻片，其優(yōu)點(diǎn)是純度很高，可達(dá)4個(gè)9(99.99%)，產(chǎn)品用于國(guó)防、航天航空領(lǐng)域的高溫合金及特殊材料的表明處理。缺點(diǎn)是能耗高，污染大，電流效率低，生產(chǎn)成本高。
[0004]鋁熱法用于生產(chǎn)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的金屬鉻塊(GB/T 3211-2008)，含量在98.5-99.5%之間。鋁熱法產(chǎn)量大、效率高，且品質(zhì)穩(wěn)定，目前金屬鉻的主要生產(chǎn)方式。但是鋁熱法需要消耗大量貴重鋁粉，且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的粉塵煙霧及大量的廢渣，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看屬于不可持續(xù)的生產(chǎn)方式。
[0005]碳還原法有一步還原、二步還原和多步還原，特點(diǎn)是無排放、無污染。但是由于整個(gè)過程都需要采用真空爐，生產(chǎn)能力小，效率不高，且極難生產(chǎn)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，含量一般在92%_95%左右，主要應(yīng)用于鋁合金添加劑行業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供高純金屬鉻的生產(chǎn)方法及該方法用的污染排放小、制造成本低、生產(chǎn)效率高的真空電弧爐。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種高純金屬鉻的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟:
1)、按重量比將含量為99%的三氧化二鉻100?120份、固定碳含量為95%以上的碳粉24?35份、粘結(jié)劑1-20份；
2)、接重量比將上述配料放入干式拌粉機(jī)里攪拌30?40min，制成混合原料，備用；
3)、將充分拌勻后的混合原料放至壓坯機(jī)內(nèi)制坯；
4)、將坯塊加入到真空電弧爐的料倉(cāng)內(nèi)，打開爐門，先起弧，待電流溫度后，開始關(guān)閉爐門，抽取真空至100?110帕，然后根據(jù)觀察的情況進(jìn)行加料，燒制5-6小時(shí)，待坯塊全部燒制完成，打開爐門，取出冶煉爐體，得到大塊的金屬鉻塊；
5)、將燒制好的金屬鉻塊取出、冷卻；
6)、將冷卻后的金屬鉻塊送至噴丸室，去除表面的三氧化鉻，得到金屬塊；
7 )、將第六步驟產(chǎn)生的金屬塊進(jìn)行錘破至I OOmm塊狀；
8)、將第七步驟產(chǎn)生的塊狀物再送至顎式破碎機(jī)破碎至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塊狀的金屬鉻碎塊；
9)、將破碎后的金屬鉻碎塊放置在石墨盒內(nèi)，在真空度10帕，1300度下進(jìn)行脫氣，脫氣反應(yīng)為3-4小時(shí);此方法生產(chǎn)的金屬鉻主要化學(xué)成分如下:Cr: 99.52% O:〈0.15% C:〈0.01%。
[0008]所述方法用的真空電弧爐，它包括有冶煉室、電極升降油缸、電極夾持器、冶煉爐體、進(jìn)料倉(cāng)，其中，冶煉室采用鋼板焊接成形，冶煉室頂部設(shè)有上凸的弧形頂，冶煉室底部設(shè)有外弧面向下的弧底;冶煉室室壁上設(shè)有觀察孔和操作孔，冶煉室中部設(shè)有水冷夾層，冶煉室內(nèi)腔下部設(shè)有冶煉爐體，冶煉爐體主體為立式圓筒容器，容器底部設(shè)有保溫材料;冶煉爐體頂部設(shè)有電極夾持器，電極夾持器為兩組，分別位于冶煉爐體頂部?jī)蓚?cè)，電極升降油缸為兩組，分別安裝在冶煉室頂部?jī)蓚?cè)，電極升降油缸的活塞桿穿過冶煉室與電極相連接，電極底部與相應(yīng)的電極夾持器連接配合;進(jìn)料倉(cāng)安裝在冶煉室頂部，進(jìn)料倉(cāng)出口穿過冶煉室與冶煉爐體相連接，冶煉室內(nèi)腔與冶煉爐體外壁之間密封形成中空室，中空室與真空系統(tǒng)連接;冶煉室下部設(shè)有與水冷夾層相配合的變壓器接口，冶煉室外壁上設(shè)有電控系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明利用真空電弧爐設(shè)備采用真空電弧還原，用一步法還原高純金屬鉻。此方法與鋁熱法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì):
1、無廢氣排放和廢渣產(chǎn)生；
2、生產(chǎn)成本更低，原料收率更高；
3、不需要消耗大量貴重的精鋁粉；
4、具有更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
[0010]與碳還原二步法生產(chǎn)金屬鉻(專利號(hào)ZL201010124791.0)相比，優(yōu)勢(shì)也比較明顯:
1、能耗是二步法工藝的一半左右。由于還原步驟縮短，能耗從6000kwh/噸，可減少至2800kwh/噸，大幅降低能耗和生產(chǎn)成本；
2、生產(chǎn)效率更高，真空爐熱效率不高，空間利用率不高，升溫降溫時(shí)間長(zhǎng)，制約了產(chǎn)量。真空電弧爐熱效率更高，產(chǎn)量更大。單臺(tái)真空電弧爐的產(chǎn)量大約是單臺(tái)真空爐的4倍左右；
3、生產(chǎn)流程縮短，品質(zhì)控制和生產(chǎn)管理更容易。
[0011]因此，此方法充分吸收了以上幾種傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點(diǎn)。污染排放小、制造成本低、生產(chǎn)效率高，并能夠生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的金屬鉻產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合所有附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的較佳實(shí)施例為:參見附圖1，本實(shí)施例所述的一種高純金屬鉻的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
1)、按重量比將含量為99%的三氧化二鉻100?120份、固定碳含量為95%以上的碳粉24?35份、粘結(jié)劑1-20份；
2)、接重量比將上述配料放入干式拌粉機(jī)里攪拌30?40min，制成混合原料，備用；
3)、將充分拌勻后的混合原料放至壓坯機(jī)內(nèi)制坯；
4)、將坯塊加入到真空電弧爐的料倉(cāng)內(nèi)，打開爐門，先起弧，待電流溫度后，開始關(guān)閉爐門，抽取真空至100?110帕，然后根據(jù)觀察的情況進(jìn)行加料，燒制5-6小時(shí)，待坯塊全部燒制完成，打開爐門，取出冶煉爐體，得到大塊的金屬鉻塊；
5)、將燒制好的金屬鉻塊取出、冷卻； 6)、將冷卻后的金屬鉻塊送至噴丸室，去除表面的三氧化鉻，得到金屬塊；
7 )、將第六步驟產(chǎn)生的金屬塊進(jìn)行錘破至I OOmm塊狀；
8)、將第七步驟產(chǎn)生的塊狀物再送至顎式破碎機(jī)破碎至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塊狀的金屬鉻碎塊；
9)、將破碎后的金屬鉻碎塊放置在石墨盒內(nèi)，在真空度10帕，1300度下進(jìn)行脫氣，脫氣反應(yīng)為3-4小時(shí);此方法生產(chǎn)的金屬鉻主要化學(xué)成分如下:Cr: 99.52% O:〈0.15% C:〈0.01%。
[0014]所述方法用的真空電弧爐包括有冶煉室1、電極升降油缸2、電極夾持器3、冶煉爐體4、進(jìn)料倉(cāng)5，其中，冶煉室I采用鋼板焊接成形，冶煉室I頂部設(shè)有上凸的弧形頂，冶煉室I底部設(shè)有外弧面向下的弧底;冶煉室I室壁上設(shè)有觀察孔6和操作孔7，冶煉室I中部設(shè)有水冷夾層8，冶煉室I內(nèi)腔下部設(shè)有冶煉爐體4，冶煉爐體4主體為立式圓筒容器，容器底部設(shè)有保溫材料;冶煉爐體4頂部設(shè)有電極夾持器3，電極夾持器3為兩組，分別位于冶煉爐體4頂部?jī)蓚?cè)，電極升降油缸2為兩組，分別安裝在冶煉室I頂部?jī)蓚?cè)，電極升降油缸2的活塞桿穿過冶煉室I與電極相連接，電極底部與相應(yīng)的電極夾持器3連接配合;進(jìn)料倉(cāng)5安裝在冶煉室I頂部，進(jìn)料倉(cāng)5出口穿過冶煉室I與冶煉爐體4相連接，冶煉室I內(nèi)腔與冶煉爐體4外壁之間密封形成中空室，中空室與真空系統(tǒng)10連接;冶煉室I下部設(shè)有與水冷夾層8相配合的變壓器接口 9，冶煉室I外壁上設(shè)有電控系統(tǒng)。
[0015]本實(shí)施例的真空爐具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì):
第一、冶煉室采用鋼板制成的方腔，尺寸為2500*2200*2800，中間為水冷夾層，降低室內(nèi)溫度，并保證鋼板不變形，室外設(shè)置了觀察孔和操作孔；
第二、冶煉爐體采用立式圓筒容器，容器底部為保溫材料，在絕緣的同時(shí)，確保容器底部不被電弧擊穿和尚溫?zé)?br> 第三、電極為石墨棒，夾持電極的部位通冷卻水，升降機(jī)構(gòu)為油缸系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)電極的上升和下降；
第四、真空系統(tǒng)主要由2X-70真空栗一臺(tái)、羅茨栗，以及相應(yīng)的氣動(dòng)閥門，真空管道等組成，真空測(cè)量采用真空表和麥?zhǔn)险婵沼?jì)，安裝在真空管道上；
第五、電控系統(tǒng)主要控制電極的升降、真空系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止及各種保護(hù)等；
第六、進(jìn)料系統(tǒng)由進(jìn)料倉(cāng)，閘板閥，進(jìn)料油缸組成，油缸調(diào)節(jié)閘板閥，來控制進(jìn)料的速度和開閉；
第七、本方案采用鋼板制作的冶煉室直接將電弧爐與外界隔離，用真空栗系統(tǒng)抽取真空，并用布袋除塵器收集粉塵。
[0016]以上所述之實(shí)施例只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高純金屬鉻的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)、按重量比將含量為99%的三氧化二鉻100?120份、固定碳含量為95%以上的碳粉24?35份、粘結(jié)劑1-20份； 2)、接重量比將上述配料放入干式拌粉機(jī)里攪拌30?40min，制成混合原料，備用； 3)、將充分拌勻后的混合原料放至壓坯機(jī)內(nèi)制坯； 4)、將坯塊加入到真空電弧爐的料倉(cāng)內(nèi)，打開爐門，先起弧，待電流溫度后，開始關(guān)閉爐門，抽取真空至100?110帕，然后根據(jù)觀察的情況進(jìn)行加料，燒制5-6小時(shí)，待坯塊全部燒制完成，打開爐門，取出冶煉爐體，得到大塊的金屬鉻塊； 5 )、將燒制好的金屬鉻塊取出、冷卻； 6)、將冷卻后的金屬鉻塊送至噴丸室，去除表面的三氧化鉻，得到金屬塊； 7 )、將第六步驟產(chǎn)生的金屬塊進(jìn)行錘破至I OOmm塊狀； 8)、將第七步驟產(chǎn)生的塊狀物再送至顎式破碎機(jī)破碎至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塊狀的金屬鉻碎塊； 9)、將破碎后的金屬鉻碎塊放置在石墨盒內(nèi)，在真空度10帕，1300度下進(jìn)行脫氣，脫氣反應(yīng)為3-4小時(shí);此方法生產(chǎn)的金屬鉻主要化學(xué)成分如下:Cr: 99.52% O:〈0.15% C:〈0.01%。2.—種權(quán)利要求1所述方法用的真空電弧爐，其特征在于:它包括有冶煉室(1)、電極升降油缸(2)、電極夾持器(3)、冶煉爐體(4)、進(jìn)料倉(cāng)(5)，其中，冶煉室(I)采用鋼板焊接成形，冶煉室(I)頂部設(shè)有上凸的弧形頂，冶煉室(I)底部設(shè)有外弧面向下的弧底;冶煉室(I)室壁上設(shè)有觀察孔(6)和操作孔(7 )，冶煉室(I)中部設(shè)有水冷夾層(8 )，冶煉室(I)內(nèi)腔下部設(shè)有冶煉爐體(4)，冶煉爐體(4)主體為立式圓筒容器，容器底部設(shè)有保溫材料;冶煉爐體(4)頂部設(shè)有電極夾持器(3)，電極夾持器(3)為兩組，分別位于冶煉爐體(4)頂部?jī)蓚?cè)，電極升降油缸(2)為兩組，分別安裝在冶煉室(I)頂部?jī)蓚?cè)，電極升降油缸(2)的活塞桿穿過冶煉室(I)與電極相連接，電極底部與相應(yīng)的電極夾持器(3)連接配合;進(jìn)料倉(cāng)(5)安裝在冶煉室(I)頂部，進(jìn)料倉(cāng)(5)出口穿過冶煉室(I)與冶煉爐體(4)相連接，冶煉室(I)內(nèi)腔與冶煉爐體(4)外壁之間密封形成中空室，中空室與真空系統(tǒng)(10)連接;冶煉室(I)下部設(shè)有與水冷夾層(8)相配合的變壓器接口( 9)，冶煉室(I)外壁上設(shè)有電控系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高純金屬鉻的生產(chǎn)方法，所述方法包括按重量比將配料放入干式拌粉機(jī)里攪，拌勻后的混合原料放至壓坯機(jī)內(nèi)制坯，再將坯塊加入到真空電弧爐的料倉(cāng)內(nèi)得到大塊的金屬鉻塊；將燒制好的金屬鉻塊取出、冷卻；將冷卻后的金屬鉻塊送至噴丸室，得到金屬塊；對(duì)金屬塊進(jìn)行錘破至100mm塊狀；將錘破塊狀物再送至顎式破碎機(jī)破碎至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塊狀的金屬鉻碎塊；將破碎后的金屬鉻碎塊放置在石墨盒內(nèi)，在真空度10帕，1300度下進(jìn)行脫氣，即成。
【IPC分類】C22B34/32, F27B3/08, C22B9/04
【公開號(hào)】CN105624436
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610050341
【發(fā)明人】王昊, 胡晟劼
【申請(qǐng)人】婁底市大金新材料有限責(zé)任公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日