一种镍及镍合金eb炉熔炼方法
【专利摘要】一种镍及镍合金EB炉熔炼方法，充分利用电子束冷床熔炼炉在真空状态下，高效率熔炼的特点，采用电子束冷床熔炼炉熔炼大尺寸（1050mm×210mm×8000mm）重10000KG的镍及镍合金，本发明具有能够提高镍及镍合金熔炼效率，提高镍锭质量，显著缩短生产时间，提高熔炼品质，降低能耗；能熔炼500KG以上镍锭的优点。
【专利说明】一种镍及镍合金EB炉熔炼方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于镍及镍合金熔炼工艺方法【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。根据世界上主要两类含镍矿物(含镍的硫化矿和氧化矿)的不同，冶炼处理方法各异。含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉(电炉或鼓风炉)冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。氧化矿的火法处理是镍铁法。
工艺操作:
硫化镍精矿的火法冶炼硫化镍精矿的火法冶炼其主要工艺特点如下:
(1)熔炼。镍精矿经干燥脱硫后即送电炉(或鼓风炉)熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍(铜镍锍)，同时脉石造渣。所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8% - 25% (一般为 13% - 17%)，含硫量为 25%。
(2)低冰镍的吹炼。吹炼的目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%- 75%的高冰镍(镍高硫)，而不是金属镍。转炉熔炼温度高于1230°C，由于低冰镍品位低，一般吹炼时间较长。
[0003](3)磨浮。高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍67% - 68%的镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和钼族金属。镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉(或 反射炉)还原熔炼得粗镍再电解精炼。
(4)电解精炼。粗镍中除含铜、钻外，还含有金、银和钼族元素，需电解精炼回收。与铜电解不同的是这里采用隔膜电解槽。用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液硫酸盐和氯化盐混合溶液。通电后，阴极析出镍，钼族元素进入阳极泥中，另行回收。产品电镍纯度为99.85% — 99.99%o用火冶法处理氧化镍制取镍铁和金属镍娃酸氧化矿可以用火冶法熔炼，经还原、熔化和精炼得到镍。还原时要争取使氧化镍完全变为金属镍。熔化时流言蜚语镍铁将同较轻的渣分开。镍铁的含镍量取决于部分还原过程的选择能力。采用焦炭作还原剂，也可采用硅铁作还原剂。为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，必须进行精炼。在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁在矿热炉中采用碳热法将矿石还原成镍铁，随后进行精炼。
[0004]这些方法都有能耗高，无法熔炼800KG以上镍锭的能力的先天缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了提高镍及镍合金熔炼效率，提高镍锭质量，显著缩短生产时间，提高熔炼品质，降低能耗。
[0006]本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。
[0007]—种镍及镍合金EB炉熔炼方法，本发明特征是，采用电子束冷床熔炼炉，熔炼大尺寸(1050mmX 2IOmmX 8000mm)重10000KG的镍及镍合金；其方法是:
在用电子束冷床熔炼炉熔炼镍锭时，先将镍块原料整齐的摆放入左右进料框；然后将炉子各部分封闭进行真空抽取，将真空度控制在1.0X 10_3torr ;当真空达到电子枪的启动条件时，开启高压电源准备起枪熔炼；先缓慢的添加氢气直至7把枪处于稳定状态后，大约
0.1-0.5A左右，然后将1、2、3、4号枪的电流升到9.5-14A进行融化镍块；将5号枪的电流升到5.5-8A融化冷床水口附近；在镍液装满整个冷床即将进入结晶器时，将6号枪的光束聚集到一点移动到引锭头上将其融化；融化后将冷床中的镍液放入结晶器，同时将6、7号枪的光束调整到能覆盖整个结晶器；并将电流提升到5.5-8A ;当结晶器中的镍液到结晶器口 I一2厘米时候，降低1、2、3、4号电子枪的电流，同时将5号枪的图形改为Pl f I并降低电流；同时将6号枪的图形改为P6 f 2，并移动图形将水口上残留的镍液融化；最后将6、7号枪的电流降至0安，进行冷却镍头；当镍头冷却15分钟将镍锭头往下拉40mm后，继续先后提高6、7、5、4、3、2、1号枪的电流到融化镍块时候的电流值时继续融化镍块；当镍块熔炼完后，降低1、2、3、4、5号枪的电流并将冷床四周清理干净，最后关闭1-5号枪；同时逐步将低6、7号枪的电流和图形的大小进行补缩；最后冷却镍锭直至出炉。
[0008] 本发明的有益效果是，提高镍及镍合金熔炼效率，提高压块质量，显著压缩压块机占用场地，提闻溶炼品质，降低能耗。本发明在实际生广中实施后生广效率大幅提闻，单块能耗下降6 *%，广能提闻了 80*%。
[0009]具体实施效果
一种镍及镍合金EB炉熔炼方法，本发明特征是，采用电子束冷床熔炼炉，熔炼大尺寸(1050mmX210mmX8000mm)重10000KG的镍及镍合金锭；其方法是:
在用电子束冷床熔炼炉熔炼镍锭时，先将原料(镍块)整齐的摆放入左右进料框。特别强调不能有水，因为有水可降低真空度，同时增加镍吸氢的可能。然后将炉子各部分封闭进行真空抽取，将真空度控制在1.0Xl(T3tOrr。当真空达到电子枪的启动条件时，开启高压电源准备起枪熔炼。先缓慢的添加氢气直至7把枪处于稳定状态后，大约1-2A左右，然后将1、2、3、4号枪的电流升到9.5-14A左右进行融化镍块。将5号枪的电流升到5安左右融化冷床水口附近。但在融化镍块时要注意进料速度，假如进料速度过快那么最上面的镍块融化后镍液将融化流入料框，进料速度过慢则会导致光束分散、电流迅速增加，从而影响电子枪的正常工作。在镍液装满整个冷床即将进入结晶器时，将6号枪的光束聚集到一点移动到引锭头上将其融化。融化后将冷床中的镍液放入结晶器，同时将6、7号枪的光束调整到能覆盖整个结晶器。并将电流提升到5.5-8A。当结晶器中的镍液到结晶器口 I一2厘米时候，降低1、2、3、4号电子枪的电流，同时将5号枪的图形改为Pl f I并降低电流。同时将6号枪的图形改为P6 f 2，并移动图形将水口上残留的镍液融化。最后将6、7号枪的电流降至0安，进行冷却镍头。当镍头冷却15分钟将镍锭头往下拉40mm后，继续先后提高6、
7、5、4、3、2、1号枪的电流到融化镍块时候的电流值时继续融化镍块。当镍块熔炼完后，降低
1、2、3、4、5号枪的电流并将冷床四周清理干净，最后关闭1-5号枪。同时逐步将低6、7号枪的电流和图形的大小进行补缩。最后冷却镍锭直至出炉。
[0010]工艺流程方案
电子束熔炼炉是高温难熔金属熔炼和提纯的专用设备。电子束熔炼在高真空下进行，熔炼时的过热温度高，维持液态的时间长，使材料的精炼提纯作用得以充分有效地进行。电子束熔炼时，材料主要发生脱气、分解、脱氧、金属杂质的挥发和不熔杂质的上浮等。其中，不熔杂质上浮而富集在铸锭顶部，可在切头时去除。 在真空下，电子枪的阴极被加热产生热电子逸出。在加速电压(大于30kV)的作用下，热电子向阳极(零电位)加速运动。由于聚束极的作用，电子束从阳极的中心孔通过，向下继续运动，经磁聚焦透镜的多次聚焦和磁偏转扫描透镜的调节，使电子束准确而集中地轰击到原料棒的表面。在原料和熔池表面产生1400°C以上的温度，原料的表面被加热、熔化、滴入熔池中。熔池就是锭上端的熔化部分，其周围是水冷铜坩埚(结晶器)。由于电子束的加热作用，熔池保持不断地上下、内外对流。随着熔化的原料不断滴入，熔池表面不断上升，拖锭装置又将锭不断向下拉动，使熔池表面保持一定高度。
[0011]电子束熔炼是一种特殊的真空冶金设备。利用炉中的电子枪可将几十至数百kw的高能电子束聚焦在Icm2左右的焦点上，产生1400°C以上的高温。当高能电子束聚焦在镍金属原料上时，就能够将这些金属熔化，达到熔炼或提纯的目的。由于高温区域有限，熔化的金属需要一点一点地滴入下面的熔池，经结晶器冷却，凝固成锭。在高真空和高温的作用下，液态金属中的气体和杂质大量蒸发。从而得到高纯度的致密的凝固态金属锭。
[0012]设备基本参数
电子束冷床熔炼炉一座 功率:3150KW 产量:4000吨镍锭 产品重量:10吨/根 产品规格:1050mmX210mm X8 000mm。
【权利要求】
1.一种镍及镍合金EB炉熔炼方法，其特征是，采用电子束冷床熔炼炉，熔炼大尺寸:1050mmX210mmX8000mm镍及镍合金锭；其方法是: 在用电子束冷床熔炼炉熔炼镍锭时，先将镍块原料整齐的摆放入左右进料框；然后将炉子各部分封闭进行真空抽取，将真空度控制在1.0X 10_3torr ;当真空达到电子枪的启动条件时，开启高压电源准备起枪熔炼；先缓慢的添加氢气直至7把枪处于稳定状态后，大约0.1-0.5A左右，然后将1、2、3、4号枪的电流升到9.5-14A进行融化镍块；将5号枪的电流升到5.5-8A融化冷床水口附近；在镍液装满整个冷床即将进入结晶器时，将6号枪的光束聚集到一点移动到引锭头上将其融化；融化后将冷床中的镍液放入结晶器，同时将6、7号枪的光束调整到能覆盖整个结晶器；并将电流提升到5.5-8A ;当结晶器中的镍液到结晶器口 1一2厘米时候，降低1、2、3、4号电子枪的电流，同时将5号枪的图形改为Pl f I并降低电流；同时将6号枪的图形改为P6 f 2，并移动图形将水口上残留的镍液融化；最后将6、7号枪的电流降至0安，进行冷却镍头；当镍头冷却15分钟将镍锭头往下拉40mm后，继续先后提高6、7、5、4、3、2、1号枪的电流到融化镍块时候的电流值时继续融化镍块；当镍块熔炼完后，降低1、2、3、4、5号枪的电流并将冷床四周清理干净，最后关闭1-5号枪；同时逐步将低6、7号枪的电流和图形的大小进行补缩；最后冷却镍锭直至出炉。
【文档编号】C22B23/00GK103484691SQ201310417267
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】史亚鸣, 施汝洪, 徐勇智, 石亚平, 王凯 申请人:攀枝花云钛实业有限公司