[发明专利]一种炉外法冶炼钒铝合金的装置与方法

说明书

本发明公开了一种炉外法冶炼钒铝合金的装置与方法，属于冶金技术领域，用于降低现有钒铝合金炉外法生产时的杂质含量，改善传统混料机混料不均匀、反应与凝固区域偏析大、氧化膜多的问题。炉外法冶炼钒铝合金的装置包括基底、以及基底上部连接的铜坩埚；基底的底部为半球形，半球形的底部空腔体积≥所需冶炼的合金锭体积；基底的底部设有毛细管吹气元件；铜坩埚为圆柱桶形，铜坩埚作为反应炉。本发明的炉外法冶炼钒铝合金的装置能够降低钒铝合金炉外法生产时带入的杂质含量，能够降低氧化物杂质的产生。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种炉外法冶炼钒铝合金的装置与方法。

背景技术

目前，“一步法”制备钒铝合金一般使用耐火材料砌炉，采用在密闭式反应器内低压反应或者开放式反应器(炉外法)内常压反应方式进行。由于铝热法自身的局限，反应时夹杂物不但会从原料、点火剂、炉壁耐火材料以及周围气氛等进入反应产物，而且反应体系中比钒容易还原的杂质元素如硅、铁、钼、碳等都被铝还原出来，从而导致“一步法”钒铝合金纯度较低。

炉外法(即“一步法”的开放式反应器)冶炼钒铝合金时，由于炉外法冶炼炉为简单的圆柱筒状耐材反应器，反应结束后形成一个圆形扁平的薄金属锭，厚度小，即其铝热反应后熔池浅，熔池浅而热损失快、凝固快，并且与底部耐材和顶部渣接触面大，钒铝合金中氧化膜裂纹较多，凝固不均匀。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种炉外法冶炼钒铝合金的装置与方法，用以降低钒铝合金炉外法生产时耐材、渣料带入的杂质含量，改善传统混料机混料不均匀、反应与凝固区域偏析大、氧化膜多等问题之一，提高钒铝合金锭的质量。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种炉外法冶炼钒铝合金的装置，炉外法冶炼钒铝合金的装置包括基底、以及基底上部连接的铜坩埚；基底的底部为半球形，半球形的底部空腔体积≥所需冶炼的合金锭体积；基底的底部设有毛细管吹气元件；铜坩埚为圆柱桶形，铜坩埚作为反应炉。

进一步的，铜坩埚的直径D1与基底的底部的半球形的直径D2相同。

进一步的，基底的底部中间区域预留两个电极孔。

进一步的，电极孔的形状为上小下大。

进一步的，铜坩埚的外侧设有冷却水管道，冷却水管道的靠近基底一侧设有进水口，远离基底一侧设有出水口。

进一步的，铜坩埚的顶部安装吹气套环，吹气套环为圆形管路，吹气套环的内直径与外直径与铜坩埚匹配，在吹气套环的管路内圈开设环形出气带。

进一步的，炉外法冶炼钒铝合金的装置还包括布料系统，布料系统包括料筒以及与料筒连接的旋转机构；料筒内包括多个料仓，每个料仓的底部均设置下料控制插板。

进一步的，炉外法冶炼钒铝合金的装置还包括加热电极，加热电极设置在铜坩埚上部。

本发明还提供了一种炉外法冶炼钒铝合金的方法，炉外法冶炼钒铝合金的方法采用上述炉外法冶炼钒铝合金的装置，包括如下步骤：

步骤1、布料前，小流量顶底复合供气；

步骤2、小流量顶底复合供气的同时在铜坩埚内分层布料：先铺一层五氧化二钒，再铺一层铝粒，最后铺一层造渣剂；再次，先铺一层五氧化二钒，再铺一层铝粒，最后铺一层造渣剂；按照上述顺序，依次往上铺料，直到所铺物料重量达到锭型重量冶炼要求；

步骤3、引燃电极通电，同时大流量顶底复合供气，进行铝热反应冶炼；

步骤4、铝热反应结束后，小流量顶底复合供气，加热电极接触铝热反应后金属熔池上部形成的渣层，通电加热，并在0.5～5小时后断电，实现金属熔池缓慢凝固；