熔炼镍铁炉料选用电弧炼钢炉。电极和熔融物之间的热电弧是炼钢炉的首要动力。电弧产生和坚持的必要条件是从阴极发射出来的电子,因而,热电子的发射在电弧炉中起着首要效果。电弧柱是一种阴极和阳极物质的气体与蒸气的强烈电离混合物。电弧炉的长度与电极和熔体之间的电压降成正比(约40伏)。
全苏规范ΓOCT7206-73规定,电弧炉的容量为0.5~200吨。炉子的结构取决于炉料的装料方式。各种尺度的炉子都有一套专用机械装料组织。在再生有色冶金中,熔炼镍铁时,应当以为用可翻转或可卸式炉顶的炉子,如ДCП-6H2、ДCП-12和ДCП-25等类型的炉子最合适(图1)。
上述各种炉子的基本参数列于表1。
1-歪斜传动设备;2-熔池旋转组织;3-作业窗门的提高组织;
4-煤气输出管;5-炉顶;6-电极;7-横梁;8-提高和炉顶旋转组织;
9-电极夹持器;10-基础梁;11-锭座;12-外壳;13-浇铸嘴;14-作业窗
这种炉子借助截面积为300×12mm的铜母线(对ДCП-25型而言)与变压器二次抽头连接成短网路(图2)。可曲折的电缆绝缘子串可用来使电流从静止的电缆上传递给与电极夹持器一同转动的可动电缆中,并保证炉子的歪斜,便于倒出金属和渣。
1-变压器室母线;2-可曲折电缆绝缘子串;
3-电极夹持器电流导管;4-电极夹持器线端盒;5-电极
电极夹持器软管里的母线可用来把电流从可动的电缆传送给电极夹持器的顶端,通用的为水冷却铜管。
电弧炉中,选用碳电极(全苏规范ΓOCT4425-72)和石墨电极(全苏规范ΓOCT4426-71)。
碳电极用无烟煤或热无解无烟煤、焦炭、石油焦炭、煤焦油沥青和焦油等制成。将预备好的混合物预先锻烧、破碎,再焙烧。下面列出的是碳电极的某些技术数据:
石墨电极用人造石墨在电炉中于2000~2400℃的温度下将碳电极石墨化的办法制成。其简明特征如下:
在再生金属冶金中,熔炼镍铁时不选用自焙电极。
电弧炉有衬耐火砖的金属外壳保护。镍铁的熔化温度为1700℃。此外,炉壁和炉顶要经受住电弧的高达4700℃的热辐射效果。这种极强的高温条件要求正确挑选隔热耐火材料。炉底有石棉板做成的隔热层,一至两排粘土砖与镁砖构成的作业层(数层)。在耐火砌体和外壳之间有50毫米的空隙,其间装满镁粉。炉壁由镁铬砖砌成。也可用这种砖做炉顶。炉拱的高度与弦之比为1:10。
剧烈改变着的热负荷使耐火材料很快磨损。一个炉顶可熔炼40炉,炉壁可熔100~120炉,而炉底处于最佳状况。炉底因为难溶炉渣结晶而经常形成炉瘤。
炉子利用液压传动设备可向炉口方向歪斜40℃。镍铁经炉口注入炉旁的盛有水的水池内,镍粒是主产品。炉渣经出渣口排入专用的金属箱内。炉子向出渣口歪斜10°,借助液压传动体系,炉顶提高300毫米装料,并能与电极一同移至一边。
工艺进程是周期性的,其首要工序为:熔炼前的预备、装料及熔化、金属精粹、出渣、浇注金属。炼一炉全进程需4.5~6小时。
将预备好的炉料装入电炉。
将进行处理的废蓄电池按其规格尺度先进行手选分类。在专用破碎机上将正负极座板分开,该破碎机如图103所示。该破碎机由机座、能按长宽尺度切开蓄电池外壳的机械设备、钢刀、液压体系的紧固设备和操作体系组成。一台破碎机的出产能力为14吨/日。破碎机的外形尺度为2.5×2.3×2.5米。液压体系由HШ-46型泵和80毫米直径的液压缸组成,工用压力为11.2兆帕。
将厚度在6毫米以下的金属废料(切头、切边、带等)以及蓄电池块按规定份额做成炉料,并送入具有400千牛顿揉捏力的CPA-4002B型压力的料斗之中。包块尺度600×600×1000毫米,刨屑放入揉捏力为2450千牛顿、容积为360×360×500毫为的Б-1334型压力机内揉捏;蓄电池外壳和非金属部分(分离器、填料)放在ПГ-150和Б-133A型压力机内揉捏,所得压块送至再生黑色金属收回局。
散料如碎屑、粉未、阴极吊钩等物可直接投炉。
厚度达80毫米的金属废料用鳄式剪切机剪切。电炉熔炼的备料工艺流程见图104,按最难破碎的混合物来装备金属炉料。金属废料和非金属废料之间的份额为1:3或1:5。
炉料用料筐由桥式吊吊至炉前,按炉子的容积分层铺平。石英作为溶剂送入炉内,占含镍物为总量的5~6%。炉膛装满后,炉顶便处于作业状态。伸长电极,置于其位,然后炉子便处于负荷状态。
视熔炼情况,炉料将逐渐下沉,炉膛放空,需再生添料。在处理未打包的再生物料时,要增加五~六次炉料,有时要增加十次炉料。炉料应加在正熔炼的炉料上,而不要参加溶池内,以防止金属的爆破和喷溅。炉料的总量为10~12吨。末次加料后,要进行彻底熔炼,熔化了的金属在1700~1730℃。
呈铬、钨和钼氧化物的杂质转入炉渣内。还有必定数量呈氧化铁状的物质也转入炉渣。氧化硅是造渣的组份;部份金属氧化物以升化物进入气相。
得到契合规范的镍铁后,要从金属表面除渣。
熔炼时,可能有挑选地除掉杂质。为此,造渣进程分两个阶段。铬是最容易氧化的杂质。第一批渣中含铬量较高(镍1~2%、Cr2O315~20%)。铬从金属中除掉约1.5~2.5%。若坚持这一条件,只要少数的钨和钼转入渣中。这时渣应呈酸性。第一次出渣后,应向炉中补充氧化剂----蓄电池片或氧化镍,一起得到第二批渣。二次渣含有:氧化钨3~8%、氧化钼2~4%和3~7%的氧化铬。第二批渣可用来从中提取钨和钼,渣中钨和钼以CaWO4和CaMoO4形式存在。
因为有挑选的除杂缺乏,使得熔炼时刻延伸大约4小时。因而,进程应与出一种成份的渣一起进行。渣中镍的含量高,要与氧化镍矿石一同投炉处理。这时钨、钼和铬同渣一同无可挽回地损失掉,而炉渣是水泥厂的出产原料。
熔炼所得的金属取样剖析后,再经水淬粒化。将溢流槽先填满耐火材料,通过炉的歪斜,调理的细流将镍铁分流。水淬前,把金属筐置于池底,浇注金属前应坚持下列条件:水淬池里水温不低于15℃,金属的温度不高于1700℃、颗粒的尺度小于1毫米的不多于6%。颗粒的实践粒度成分是(毫米):
非金属渣夹杂物含量不该超出镍铁分量的10%,其物理性质为:密度7.1克/分米3,堆比重3.64吨/米3,熔点1326℃。
在镍的收回率为97%的情况下,镍铁的收回率约占固体炉料分量的60%。所得合金的技术条件已得到批准,列于表2中。
雷日斯克镍厂出产的镍铁实践平均成分为:Ni+Co26.2%,Co0.2%,Si0.5%,Co0.06%,Cr0.07%,Cu0.25%,S0.09%,P0.015%,Al0.03%,Mn0.03%,Mo0.15%。只要正确地装备炉料,严格遵守熔炼的工艺规程,才能得到如此高质量的镍铁。
经用户赞同,镍铁中允许某些元素的改变,有利于出产某些商标的钢和铁。
熔炼所得到的渣中含Ni1~3%、Co0.2%以下、W1%以下、Mo1%以下、Cu0.03%以下、Cr2O310~35%、FeO10~20%、CaO6~15%、MgO8~10%、SiO210~20%,其产出率为18~20%。
从炉上出来的气体里含有粉尘。精粹期间的含尘量为0.7克/米3。粉尘加权平均试样的化学成分为:Ni4.5%,Fe29.5%,w4.5%,Mo1.1%。粉尘的粒度:-5微米占75%。
因为熔炼的还原性,排出的气含CO量高,故应首先将其放入燃烧室使其燃尽。气体从炉中出来时的温度为1250~1350℃。燃尽要参加空气。气体燃尽前的成分为:CO27.5%,O20.3%,CO13%。
燃尽后的CO含量不该超过0.2%。