一种促进熔炼氧化镁定向结晶的方法
【专利摘要】本发明提供一种促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，包括以下步骤：(1)、装料前，将底料段炉体的通风口关闭，在底料段炉体内铺设菱镁矿石；(2)、熔料初期，辅料段炉体嵌设在熔炼段炉体内，以降低分段式熔炼炉体的总高度；(3)、当熔料位置接近熔炼段炉体顶部时，辅料段炉体提升机构将辅料段炉体提起，使辅料段炉体自熔炼段炉体伸出，以提高分段式熔炼炉体的总高度；炉盖与辅料段炉体同时提升，使电极也同时提升；(4)、在熔炼完毕后向所述冷却夹层内通以冷却水；熔炼完毕一定时间后将通风口打开，取出通风口附近的部分未熔物料。本发明促进熔炼氧化镁定向结晶的方法能实现部分强化冷却，使熔液中形成较大的温度梯度，实现熔体的定向结晶。
【专利说明】一种促进熔炼氧化镁定向结晶的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及菱镁矿冶炼技术，尤其涉及一种分段式熔炼炉体及菱镁矿熔炼电熔镁 砂方法。
【背景技术】
[0002] 菱镁矿是我国储量较为丰富的资源性矿产之一。以菱镁矿为原料熔炼而成的电熔 镁砂是一种高品级耐火材料，具有耐火温度高、体积密度大等优点，是制备优质镁碳砖等的 主要原料。
[0003] 我国是电熔镁砂耐火材料的生产大国，却远称不上生产强国。主要原因是生产设 备的极度落后。传统的电熔镁砂生产，采用简单的电弧炉，炉体是由普通钢板简单焊接而成 的一体筒式结构。
[0004] 这种结构的电弧炉炉体设计不合理，具有较为明显的缺陷：
[0005] (1)、现有熔炼炉体较高，高约3m，导致三相电极长度过长，增加了导电横臂的机械 强度和工程造价。
[0006] (2)、熔炼炉底辅底料操作难度大，操作人员辅底料时，需要用软梯下到炉底，人工 将底料铺平，操作极为不便；点炉前摆布石墨碎等引燃材料的程度复杂。
[0007] (3)、熔炼炉底透气性差，不利于结晶过程的气体排除，不利于形成有益于镁砂晶 体形成的温度梯度。
[0008] S卩，现有炉体和熔炼方法无法形成定向结晶，亟待一种促进熔炼氧化镁定向结晶 的方法。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于，针对上述现有熔炼方法不合理，不利于镁砂晶体形成的问题， 提出一种促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，该方法简单、易行，能实现部分强化冷却，使熔 液中形成较大的温度梯度，实现熔体的定向结晶。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种促进熔炼氧化镁定向结晶的方 法，采用分段式熔炼炉体完成：所述分段式熔炼炉体包括：同轴设置的底料段炉体、熔炼段 炉体和辅料段炉体，所述底料段炉体为一端开口的筒状炉体，所述熔炼段炉体和辅料段炉 体均为两端开口的筒状炉体，所述辅料段炉体外径略小于熔炼段炉体内径；所述熔炼段炉 体一端通过止口和定位销与底料段炉体开口端连接，以保证分段式熔炼炉体的稳定和密 封；所述辅料段炉体活动嵌设在熔炼段炉体内，所述辅料段炉体能自熔炼段炉体另一端伸 出；所述辅料段炉体伸出熔炼段炉体的一端盖设有炉盖；
[0011] 所述分段式熔炼炉体还包括：与辅料段炉体连接的、能实现辅料段炉体升降的辅 料段炉体升降装置；与炉盖升降装置连接的、能实现炉盖升降的炉盖升降装置。
[0012] 所述底料段炉体用于铺设底料。所述熔炼段炉体的主要作用是保护炉内的熔池不 向外流淌，贴近炉体内壁的炉料自身形成"炉衬"，由炉体提供"炉衬"所需要的机械强度。所 述辅料段炉体的作用是提高熔炼炉的装料量。与熔料段炉体形成折叠结构可以降低分段式 熔炼炉体总高度，从而避免传统电熔镁炉电极过重过长的弊端。辅料段炉体还有利于在熔 炼完毕后，在分段式熔炼炉体顶部可以有更多的空间装入菱镁矿石原料，这样可以利用熔 炼后电熔镁砂结晶所放出的热量，直接把这部分菱镁矿原料热分解成轻烧粉。在熔炼过程 中，炉盖的设置能避免熔炼产生的高温烟气直接与短网系统接触，起到保护短网的作用。同 时，在熔炼过程中出现喷炉或排气现象时，可把喷射出的热熔浆限制在炉内，避免对操作人 员的人身伤害。
[0013] 所述底料段炉体为设置有冷却夹层的双层炉体，所述冷却夹层内可通以冷却水或 其他冷却介质，能在氧化镁结晶过程中加强底部冷却，促进镁砂的定向结晶。所述双层炉体 采用钢板焊制而成。
[0014] 所述底料段炉体上均布有多个可开关的通风口，装料前通风口关闭，熔炼完毕一 定时间（一天左右）后将通风口打开，取出通风口附近的部分未熔物料，加强熔坨的冷却和 通风；优选的所述底料段炉体上均布有2-10个可开关的通风口，更优选的所述通风口为3 个。
[0015] 所述促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，包括以下步骤：
[0016] (1)、装料（菱镁矿石）前，将底料段炉体的通风口关闭，在底料段炉体内铺设菱镁 矿石；
[0017] (2)、熔料初期，辅料段炉体嵌设在熔炼段炉体内，以降低分段式熔炼炉体的总高 度；
[0018] (3)、当熔料位置接近熔炼段炉体顶部时，辅料段炉体提升机构将辅料段炉体提 起，使辅料段炉体自熔炼段炉体伸出，以提高分段式熔炼炉体的总高度；炉盖与辅料段炉 体同时提升，使电极也同时提升，分段式熔炼炉体的总高度的提高并不需要过高的电极长 度；
[0019] (4)、在熔炼完毕后向所述冷却夹层内通以冷却水，能在氧化镁结晶过程中加强底 部冷却，促进镁砂的定向结晶；熔炼完毕一定时间（一天左右）后将通风口打开，取出通风 口附近的部分未熔物料，加强熔坨的冷却和通风。
[0020] 进一步地，在熔炼完毕后，此时辅料段炉体伸出熔炼段炉体外，向分段式熔炼炉体 内填充菱镁矿石，利用熔炼后电熔砂结晶缩放出的热量，将填充的菱镁矿石人分解成轻烧 粉。
[0021] 进一步地，所述底料段炉体高0. 5-1. 5m，优选的底料段炉体高0. 8-1. 2m，更优 选底料段炉体高〇.8m。该高度方便铺设底料，有利于生产的连续化。所述辅料段炉体高 1-1. 5m ;所述熔炼段炉体高1-1. 5m。
[0022] 进一步地，所述底料段炉体设置在活动工作台上，将底料段炉体设置在活动工作 台上，可以实现分段式熔炼炉体移入和移出炉室。所述活动工作台包括但不限于底面设置 有滑轮的车体。
[0023] 进一步地，所述底料段炉体与活动工作台之间设置有石墨碳砖，能防止活动工作 台被高温熔坨熔穿。
[0024] 进一步地，所述活动嵌设是指辅料段炉体能沿熔炼段炉体轴向运动。所述活动嵌 设是通过分别设置在辅料段炉体外壁和熔炼段炉体内壁的滑轮和滑道。
[0025] 进一步地，所述辅料段炉体升降装置包括垂直固定在地面的第一导向立柱和能沿 第一导向立柱长度方向滑动的第一导向力臂；所述炉盖升降装置包括第二导向立柱和能沿 第二导向立柱长度方向滑动的第二导向力臂。或者，所述辅料段炉体升降装置包括第一钢 丝、第一定滑轮和第一吊钩，所述第一定滑轮设置在厂房顶部，所述第一钢丝设置在第一定 滑轮上，第一钢丝一端与第一吊钩连接，另一端与卷扬机连接；所述炉盖升降装置包括第二 钢丝、第二定滑轮和第二吊钩，所述第二定滑轮设置在厂房顶部，所述第二钢丝设置在第二 定滑轮上，第二钢丝一端与第二吊钩连接，另一端与卷扬机连接。所述辅料段炉体升降装置 设置有止位销，能保证辅料段炉体提升过程中不会与熔炼段炉体分离，防止熔炼过程中出 现漏料和熔区流垮。
[0026] 进一步地，所述辅料段炉体顶部设有凸出把手，用与辅料段炉体升降装置连接，具 体的该突出把手用与辅料段炉体升降装置的导向力臂，实现辅料段炉体向上提升。
[0027] 进一步地，所述炉盖包括钢板和设置在钢板一侧的玻镁板内衬，所述钢板背离玻 镁板内衬的一侧设置有把手，用于与炉盖升降装置连接；所述炉盖上开设有三个电极孔，用 于三相电极的插入。
[0028] 本发明促进熔炼氧化镁定向结晶的方法科学、合理，与现有技术相比较具有以下 优点：
[0029] (1)本发明分段式熔炼炉体由三部分炉体组合而成，其中述辅料段炉体可嵌入或 伸出熔炼段炉体，使分段式熔炼炉体的总体高度可调，减少了导电横臂的机械强度和工程 造价；
[0030] (2)底料段炉底高度为0. 5-1. 5m，便于布料，有利于生产的连续化进行；
[0031] (3)本发明底料段炉底为冷却夹层的双层炉体，且辅助以多个通风口，能实现底料 段炉底的强化冷却，能实现炉体内物料的定向结晶。
[0032] 定向结晶，也称为定向凝固，是在型壳中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿 着与热流相反的方向按照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺。晶体的生长速度本质上取 决于固液界面上热的撤退速度。氧化镁结晶时，会放出结晶潜热，这部分热量会使固液界面 的熔体温度升高，从而降低熔体的结晶速度。提高过冷度，可以提高晶体的生长速度，但过 大的过冷度，会使熔体的黏度增大，从而降低熔体的扩散系数，抑制晶体的长大。因此，在电 熔镁砂生产过程中，通过控制熔体的过冷度可以得到不同结晶速度的电熔镁砂。需要小晶 形时，可以采取快速冷却的方法；需要得到大结晶时，可以采取延长冷却时间的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1为实施例1促进熔炼氧化镁定向结晶的方法采用的分段式熔炼炉体的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0034] 以下结合实施例对本发明进一步说明：
[0035] 实施例1
[0036] 本实施例采用的菱镁矿熔炼电熔镁砂的分段式熔炼炉体，如图1所示，分段式熔 炼炉体包括：底料段炉体2、熔炼段炉体3、辅料段炉体4、炉盖5、辅料段炉体升降装置和炉 盖升降装置；底料段炉体2、熔炼段炉体3和辅料段炉体4同轴设置。
[0037] 底料段炉体2设置在分段式熔炼炉体的最下端，用于铺设底料，有利于生产的连 续化。本实施例中底料段炉体2为一端开口的筒状炉体，具体为设置有冷却夹层的双层炉 体，在该冷却夹层内通以冷却水，能在氧化镁结晶过程中加强底部冷却，促进镁砂的定向结 晶。本实施例中双层炉体采用钢板焊制而成。底料段炉体2侧壁上均布有3个可开关的通 风口 10,装料前通风口 10关闭，熔炼完毕一定时间（一天左右）后将通风口 10打开，取出通 风口 10附近的部分未熔物料，加强熔坨的冷却和通风。本实施例中底料段炉体2高0. 8m， 便于布料。为了实现分段式熔炼炉体移入和移出炉室，底料段炉体2设置在活动工作台1 上，将底料段炉体2设置在活动工作台1上。本实施例的活动工作台1为底面设置有滑轮 的车体。底料段炉体2与活动工作台1之间设置有石墨碳砖，能防止活动工作台1被高温 熔坨熔穿。
[0038] 熔炼段炉体3的主要作用是保护炉内的熔池不向外流淌，贴近炉体内壁的炉料自 身形成"炉衬"，由熔炼段炉体3提供"炉衬"所需要的机械强度。熔炼段炉体3为两端开口 的筒状炉体，熔炼段炉体3 -端通过止口和定位销与底料段炉体2开口端连接，以保证分段 式熔炼炉体的稳定和密封。
[0039] 辅料段炉体4的作用是提高熔炼炉的装料量。本实施例中辅料段炉体4为两端开 口的筒状炉体，辅料段炉体4外径略小于熔炼段炉体3内径；辅料段炉体4通过活动嵌设在 熔炼段炉体3内，辅料段炉体4能自熔炼段炉体3远离底料段炉体2的端伸出。辅料段炉 体4与熔料段炉体3形成折叠结构可以降低分段式熔炼炉体的总高度，从而避免传统电熔 镁炉电极过重过长的弊端。辅料段炉体4还有利于在熔炼完毕后，在分段式熔炼炉体顶部 可以有更多的空间装入菱镁矿石原料，这样可以利用熔炼后电熔镁砂结晶所放出的热量， 直接把这部分菱镁矿原料热分解成轻烧粉。所述活动嵌设是指辅料段炉体能沿熔炼段炉体 轴向运动。所述活动嵌设是通过分别设置在辅料段炉体外壁和熔炼段炉体内壁的滑轮和滑 道。
[0040] 辅料段炉体4伸出熔炼段炉体3的一端盖设炉盖5。炉盖5包括钢板和设置在钢 板一侧的玻镁板内衬，使用时玻镁板内衬朝向辅料段炉体4 ;所述钢板背离玻镁板内衬的 一侧设置有把手，用于与炉盖升降装置连接，实现炉盖5向上提升；炉盖5上开设有三个电 极孔，用于三相电极的插入。在熔炼过程中，炉盖5的设置能避免熔炼产生的高温烟气直接 与短网系统接触，起到保护短网的作用。同时，在熔炼过程中出现喷炉或排气现象时，可把 喷射出的热熔浆限制在炉内，避免对操作人员的人身伤害。
[0041] 辅料段炉体升降装置与辅料段炉体4连接、能实现辅料段炉体4升降；辅料段炉体 升降装置包括垂直固定在地面的第一导向立柱9和能沿第一导向立柱9长度方向滑动的第 一导向力臂7,第一导向力臂7与辅料段炉体4的把手连接。辅料段炉体升降装置还设置有 止位销，该止位销先顶了辅料段炉体4提升的最高高度，能保证辅料段炉体4提升过程中不 会与熔炼段炉体3分离，防止熔炼过程中出现漏料和熔区流垮。
[0042] 炉盖升降装置与炉盖5连接，能实现炉盖5升降。炉盖升降装置包括第二导向立 柱8和能沿第二导向立柱8长度方向滑动的第二导向力臂6 ;第二导向力臂6与炉盖5的 把手连接。
[0043] 本实施例菱镁矿熔炼电熔镁砂方法，采用上述分段式熔炼炉体包括以下步骤：
[0044] (1)、装料（菱镁矿石）前，将底料段炉体2的通风口 10关闭，在底料段炉体2内 铺设菱镁矿石，因底料段炉体2较现有熔炼炉矮，铺设过程较易完成。
[0045] (2)、熔料初期，辅料段炉体4嵌设在熔炼段炉体3内，降低了分段式熔炼炉体的总 高度。
[0046] (3)、当熔料位置接近熔炼段炉体3顶部时，辅料段炉体提升机构将辅料段炉体4 提起，使辅料段炉体4自熔炼段炉体3伸出，提高了分段式熔炼炉体的总高度；炉盖5与辅 料段炉体4同时提升，使电极也同时提升，分段式熔炼炉体的总高度的提高并不需要过高 的电极长度。
[0047] (4)、熔炼完毕后，向所述冷却夹层内通以冷却水，使氧化镁结晶过程中加强底部 冷却，促进镁砂的定向结晶。熔炼完毕一定时间（一天左右）后将通风口 10打开，取出通 风口 10附近的部分未熔物料，加强熔坨的冷却和通风。
[0048] 此外，在熔炼完毕后，此时辅料段炉体4伸出熔炼段炉体3外，向分段式熔炼炉体 内填充菱镁矿石，利用熔炼后电熔砂结晶缩放出的热量，将填充的菱镁矿石人分解成轻烧 粉。
[0049] 本发明不局限于上述实施例所记载的促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，其中底料 段炉体、熔炼段炉体和辅料段炉体高度的改变，辅料段炉体升降装置结构的改变，炉盖升降 装置的改变和通风口数量的改变均在本发明的保护范围之内。
[0050] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。
【权利要求】
1. 一种促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，其特征在于，采用分段式熔炼炉体完成； 所述分段式熔炼炉体完成包括：同轴设置的底料段炉体、熔炼段炉体和辅料段炉体，所 述底料段炉体为一端开口的筒状炉体，所述熔炼段炉体和辅料段炉体均为两端开口的筒状 炉体，所述辅料段炉体外径略小于熔炼段炉体内径；所述熔炼段炉体一端通过止口和定位 销与底料段炉体开口端连接；所述辅料段炉体活动嵌设在熔炼段炉体内，所述辅料段炉体 能自熔炼段炉体另一端伸出；所述辅料段炉体伸出熔炼段炉体的一端盖设炉盖； 所述分段式熔炼炉体还包括：与辅料段炉体连接的、能实现辅料段炉体升降的辅料段 炉体升降装置；与炉盖升降装置连接的、能实现炉盖升降的炉盖升降装置； 所述底料段炉体为设置有冷却夹层的双层炉体；所述底料段炉体上均布有多个可开关 的通风口； 所述促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，包括以下步骤： (1) 、装料前，将底料段炉体的通风口关闭，在底料段炉体内铺设菱镁矿石； (2) 、熔料初期，辅料段炉体嵌设在熔炼段炉体内，以降低分段式熔炼炉体的总高度； (3) 、当熔料位置接近熔炼段炉体顶部时，辅料段炉体提升机构将辅料段炉体提起，使 辅料段炉体自熔炼段炉体伸出，以提高分段式熔炼炉体的总高度；炉盖与辅料段炉体同时 提升，使电极也同时提升； (4) 、在熔炼完毕后向所述冷却夹层内通以冷却水；熔炼完毕一定时间后将通风口打 开，取出通风口附近的部分未熔物料。
2. 根据权利要求1所述促进熔炼氧化镁定向结晶的方法，其特征在于，在熔炼完毕后， 此时辅料段炉体伸出熔炼段炉体外，向分段式熔炼炉体内填充菱镁矿石，利用熔炼后电熔 砂结晶缩放出的热量，将填充的菱镁矿石人分解成轻烧粉。
3. 根据权利要求1所述分段式熔炼炉体，其特征在于，所述底料段炉体高0. 5-1. 5m。
4. 根据权利要求1所述分段式熔炼炉体，其特征在于，所述底料段炉体设置在活动工 作台上，所述底料段炉体与活动工作台之间设置有石墨碳砖。
5. 根据权利要求1所述分段式熔炼炉体，其特征在于，所述辅料段炉体升降装置包括 垂直固定在地面的第一导向立柱和能沿第一导向立柱长度方向滑动的第一导向力臂；所述 炉盖升降装置包括第二导向立柱和能沿第二导向立柱长度方向滑动的第二导向力臂。
【文档编号】C04B2/10GK104193194SQ201410411831
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】齐国超, 崔俊峰, 单凤君, 原琳, 李强, 崔薇薇, 何占高, 么革, 崔军, 刘希洋, 崔毅 申请人:辽宁工业大学, 营口东吉科技（集团）有限公司