专利名称：适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于冶炼难溶金属的矿热炉，特别是涉及一种以大电流低电压，电极插入炉料内直接加热，功率在2000KVA以下的适用于一步法生产稀土硅铁合金的冶炼矿热炉。
生产稀土硅铁合金的传统方法为二步法，其所用的冶炼装置多为直接加热的电弧炉。由于二步法为间断生产，所用电弧炉采用倾倒出料，因而不存在炉底上涨的问题。新开发出来的一步法稀土硅铁合金冶炼方法，由于时间不长，技术上还在进一步探索，因此，现有技术中还没有与之配套设计的冶炼装置，实践中多是采用原来为冶炼硅铁而专门设计的硅铁矿热炉，而中小企业又多是采用2000KVA以下的硅铁矿热炉。这一类的矿热炉提供高温热源的电极通常为三根电极，三根电极的极心所构成的极心圆，其单位面积上的电功率每平方米只有1300KVA。由于稀土矿的物理化学性能不同于硅石矿，在使用冶炼硅铁合金的矿热炉冶炼稀土硅铁合金的过程，烯土矿中的有些氧化物因冶炼温度不够高，还来不及充分还原就下沉到炉底，在炉底形成了粘度高、流动性差的稀土碳化物和复杂的硅酸盐，不能随铁水排出炉外，致使炉底上涨，占具炉膛熔炼空间，直至最后完全占具炉膛的有效冶炼空间，一般的矿热炉，从投产到修复其使用周期只有三个月，矿热炉修复一次经济损失巨大，即使采用修复不彻底，还会带来环境污染的以氧化铁、石灰石为清洗介质的方法洗炉，修复一次的经济损失也在十几万元以上，如采用炸药炸的方法修复，修复一次的经济损失更是高达几十万元以上，而且还不安全，从而导至生产的成本增高，经济效益降低。
本实用新型的目的是针对已有技术的不促，而提供一种不会产生炉底上涨，生产成本低的可适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉。
可以实现上述实用新型目的用于稀土硅铁合金冶炼的矿热炉，主要包括炉体壳体，位于壳体内的炉壁内衬层，设计在炉体壁上的出铁口，与电源相连接的可上下轴向插入与退出炉膛内炉料的，用于提供高温热源的电极，电极有3根，电极在其极心构成的极心圆的圆周上成等边三角形布置。其特征在于由电极的极心构成的极心圆为单位面积上的电功率每平方米不小于1500KVA的极心圆。
上述所说的极心圆在炉膛内的位置，可使其偏向于出铁口方向，且使一根电极相对着出铁口。本实用新型的这一技术措施可以使炉膛靠近出铁口的空间具有较高的温度，能使位于该空间处的铁水流动性提高，便于铁水排出炉外，因而可以防止炉底上涨。极心圆在炉膛内偏向于出铁口方向的距离，最好在40mm～120mm范围。偏心过小，达不到设计目的，偏心过大会因温度过高损坏炉门结构。偏心距离以不损坏炉体结构为宜。
上述所说的炉体壁内衬层，其与炉料相接触的最内一层为电绝缘层。这一绝缘层可由耐火粘土砖构造。本实用新型的这一技术措施，较之已有技术的炉壁最内层为导电性很好的碳砖层，可有效地阻止炉膛内的电流与热量通过炉壁向外扩散，提高了炉膛内的温度，改善了炉膛内铁水的流动性，便于炉渣料从炉膛内排出炉外，进而可以防止炉底上涨。
上述所说的炉体内衬层从外向内依次可以是防止金属结构的壳体免遭热胀冷缩破坏的弹性层，防止热量向外扩散的耐火粘土砖保温层，防止高温对炉体造成损坏的由碳砖构造的高温保护层，以及耐火粘土砖绝缘层。
上述所说的设置在炉体壁上的出铁口为门式结构的出铁口，出铁口的门高与门宽之比最好为3∶1。本实用新型特别设计的门式结构出铁口，较之已有技术的圆孔式出铁口，当炉底在一定的范围内上涨时，仍可使炉内的铁水与炉渣排出炉外，可延长炉膛的使用周期，减少炉膛的修复次数。
本实用新型还采取了其他一些技术措施。
本实用新型的设计人在长期的生产实践中发现，在采用一步法生产稀土硅铁合金的过程中，导致炉底上涨的原因，除了生产工艺中的炉料配料方法存在的问题外，冶炼炉本身所存在的主要问题是极心圆的单位面积上的电热功率不够大，炉膛内熔池底层的温度没有达到足够的高，使得落入池底的稀土原料球团形成的稀土碳化物和复杂硅酸盐流动性差，不能随铁水排出炉外，而沉积在炉底，且越积越多，即造成所谓的炉底上涨。在采用一步法生产稀土硅铁合金的生产过程中，如果采用本实用新型所揭示的矿热炉，再结合申请人在另一份实用新型专利申请中所揭示的适用于一步法生产稀土硅铁合金的炉料配料方法，完全可以克服现有技术一步法生产稀土硅铁合金过程中的炉底上涨问题。
本实用新型所揭示的技术方案，对于采用一步法生产稀土硅铁合金工艺的，既可适用于新设计的稀土硅铁合金矿热炉，也可适用于对现有技术中的稀土硅铁合金矿热炉进行改造。对于已有矿热炉的改造，提高极心圆上的单位面积电热功率，有两种方法，一种是在保持炉体、电极、变压器不变的情况下，可以通过缩小电极极心圆的面积来提高极心圆单位面积上的电热功率。另一种方法是在保持极心圆面积不变的情况下，通过更换变压器，增大变压器的输出功率来实现增大极心圆单位面积上的电热功率。这两种方法都可取得同样好的效果。本实用新型的其他技术措施，同样既可适用于新设计的矿热炉，也可适用对于已有矿热炉的改造。
在稀土硅铁合金的一步法生产工艺中采用本实用新型揭示的冶炼矿热炉，较已现有技术的矿热炉，由于克服了炉底上涨，可以进行长时间的连续生产，延长了炉膛的修复周期，生产的成本大大降低，可带来巨大的经济效益。生产稀土硅铁合金的现有技术的矿热炉，其使用周期一般只有三个月，矿热炉的炉膛使用三个月须修复一次，修复后才能继续生产。并且矿热炉在其使用周期内，由于炉底上涨，炉膛空间越来越小，生产效率越来越低，单位产品的电能消耗增高，在其使用周期的后半期，其生产能力只有生产初期的70％。采用已有技术的矿热炉，使用一个周期修复一次，会产生以下巨大的经济损失(以1800KVA矿热矿为例)，①炉膛修复必须报废一炉的炉料，价值1.2万多元；②生产周期的后期因减产，每天损失约1.3万元；③因减产电能消耗增加，每天损失约3千多元；④因修复停产与支付修复费用，每天约为5.1万多元。以上各项损失费用相累加，因炉底上涨修复炉膛一次，经济损失高达几十万元。采用本实用新型的矿热炉，较之已有技术的矿热炉，一年至少减少两次炉膛修复，可减少50多万元以上的经济损失，经济效益十分可观。
附
图1 是本实用新型正向剖视结构示意图。
附图2 是附
图1的俯视结构示意图。
附图3 是附
图1中的出铁口A向结构示意图。
下面结合着图面说明，给出本实用新型的一个实施例。
适用于稀土硅铁合金一步法生产的矿热炉，由矿热炉壳体7，位于壳体内的内衬层，设置在炉体壁上的出铁口8，与变压器输出端相连接的电极2构成。炉体壁的内衬层为多层结构，由外向内依次是用于防止炉体壳体免遭热胀冷缩破坏的由砂子构成的弹性层6；用于阻止热量向外扩散的由耐火粘土砖构造的保温层5；保护炉壁免遭高温损坏的由碳砖构造的保护层4；用于阻止炉膛1内的热量与电流向外扩散的由耐火粘土砖构造的绝缘层。安置在炉烟罩上方的电极在驱动装置的驱动下可上下轴向地插入炉膛内的炉料和从炉料内退出。在炉体炉壁上设计有一个出铁口8，其结构为门式结构，门高与门宽之比为3∶1，实际尺寸是门高300mm，门宽100mm。电极的工作电压为80～84V，工作电流为13740～13750A，三个电极的直径均为530mm，成等边三角形布置，三个电极的极心所构成的圆即为极心圆9，极心圆的直径为1260mm。炉体的炉膛直径约为3300mm，炉膛深约为1400mm，极心圆在炉膛内偏心布置，偏向于出铁口方向，偏心距为120mm，且有一个电极与出铁口相对着。
权利要求1.一种适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉，主要包括炉体壳体(7)，位于壳体内的内衬层，设计在炉体壁上的出铁口(8)，与电源相连接的可上下轴向插入与退出炉膛内炉料的用于提供高温热源的电极(2)，电极有3个，电极在其极心构成的圆周上成等边三角形布置，其特征在于所说的由3个电极的极心构成的极心圆(9)为单位面积上的电功率每方米不小于1500KVA的极心圆。
2.根据权利要求1所述的适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉，其特征在于由电极构成的极心圆(9)在炉膛内偏向于出铁口(8)方向布置，且有一个电极相对着出铁口。
3.根据权利要求2所述的适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉，其特征在于所说的极心圆在炉膛内偏向于出铁口(8)方向40mm～120mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉，其特征在于所说的位于壳体内的内衬层，其最内一层为电绝缘层。
5.根据权利要求4所述的适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉，其特征在于炉体壁的内衬层依次为弹性层(6)、保温层(5)、高温保护层(4)和电绝缘层(3)。
6.根据权利要求5所述的适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉，其特征在于所说的位于炉体壁上的出铁口为门式出铁口(8)。
7.根据权利要求6所述的适用于一步法生产稀土硅铁合的矿热炉，其特征在于所说的门式出铁口的门高与门宽之比约为3∶1。
专利摘要本实用新型是一种适用于一步法生产稀土硅铁合金、电功率在2000KVA以下的矿热炉,其主要技术特点是炉内设计有由三个电极构成的、单位面积的电功率不小于1500KVA的极心圆,极心圆在炉膛内向出铁口方向偏心布置,并且使一个电极相对着出铁口。在一步法生产稀土硅铁合金的冶炼过程中采用本实用新型揭示的矿热炉,再辅以申请人在另一份实用新型专利申请中所公开的稀土硅铁合金炉料配料方法,可完全解决现有技术中的炉底上涨问题,大大降低了生产成本。
文档编号C22B59/00GK2480379SQ01206449
公开日2002年3月6日 申请日期2001年6月5日 优先权日2001年6月5日
发明者穆东林 申请人:四川红佳瑞稀土金属材料厂, 穆东林