权利要求
1.一种
金属镁真空冶炼炉，包括罐体和扣合在所述罐体上的罐盖，以及设置在所述罐体的底部的坩埚和扣合在所述坩埚上的防溅盖，其特征在于，还包括：
液态硅铁保温输入机构，包括由所述坩埚的底部向上设置的液态硅铁内置通道，所述液态硅铁内置通道穿过所述罐体的底部与设置在所述罐体的底部外侧的硅铁保温输送管道连接;
残渣虹吸排出机构，包括由所述坩埚的底部向上设置的残渣排出内置通道，所述残渣排出内置通道穿过所述罐体的底部与设置在所述罐体的底部外侧的残渣虹吸出渣管道连接，在所述残渣虹吸出渣管道的管壁上设置有透明查看口，在所述残渣虹吸出渣管道的端口设置有盖体;
喷粉枪安装机构，包括设置在所述罐盖的中心面一侧的喷粉枪安装套和设置在所述防溅盖上的喷粉枪导向套，所述喷粉枪安装套和所述喷粉枪导向套连接，并竖直贯通;
破渣取样枪安装机构，包括设置在所述罐盖的中心面另一侧的破渣取样枪安装套和设置在所述防溅盖上的破渣取样枪导向套，所述破渣取样枪安装套和所述破渣取样枪导向套连接，并竖直贯通;
残铁排出机构，设置在所述罐体的底部，用于排出冶炼后的残铁。
2.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，所述硅铁保温输送管道的管道壁包括由外到内依次设置的耐热不锈钢层、碳毡层和石墨层，在所述硅铁保温输送管道的外部设置有加热装置。
3.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，所述残渣虹吸出渣管道包括第一竖管和与罐体的底部通过法兰和螺栓连接的第二竖管，在所述第一竖管和所述第二竖管的下端之间可拆卸连接有横管，所述第一竖管长于所述第二竖管，在所述第一竖管的上端可拆卸连接有向下倾斜的斜管，所述透明查看口设置在所述第一竖管的上部，所述盖体设置在所述斜管的端部;
所述残渣虹吸出渣管道的管道壁包括由外到内依次设置的耐热不锈钢层、碳毡层和
耐火砖层。
4.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，所述罐体包括钢筒和设置在所述钢筒的底部的钢底，所述钢筒包括依次连接的环形钢壁，在相邻的环形钢壁的连接处上下分别设置有一圈加固圈筋板;
在所述钢筒的内侧由内向外依次铺设有耐火砖层和
碳纤维毡层，在所述钢底铺设有砖层;
在所述钢筒的上端一周设置有罐体法兰盘，在所述罐盖的一周设置有与所述罐体法兰盘相适配的罐盖法兰盘。
5.如权利要求4所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，在所述罐体上设置有法兰水冷装置和安全防爆装置，所述法兰水冷装置包括设置在所述罐体法兰盘下侧一周的水煤气管，所述水煤气管的进水端与水供应系统连接，所述水煤气管的出水端与真空水冷箱连接，所述真空水冷箱与外部水冷箱连接，在所述水煤气管的进水端设置有气动球阀;
所述安全防爆装置包括设置在所述罐体的中下部的两组真空压力释放阀，在所述罐体上设置有一体化温度变送器，所述一体化温度变送器的测温探头伸入到所述罐体的内部;
在所述罐体的下端设置有可开闭的检修门。
6.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，所述残铁排出机构包括开设在所述坩埚的底部的残铁排出口，所述残铁排出口与设置在所述罐体的底部的滑动水口连接。
7.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，所述坩埚为
石墨坩埚，在所述坩埚的外部设置有加热机构，所述加热机构包括围绕在所述坩埚的下半部的感应线圈，在所述感应线圈与所述坩埚之间铺设有碳毡，所述感应线圈与所述罐体的外部的电源连接。
8.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，在所述罐盖上设置有观察窗，所述观察窗包括共同穿设在所述坩埚和所述罐盖上的穿管，在所述穿管的上端设置有玻璃，其中一个观察窗竖直设置，另一个观察窗与竖直方向的夹角为30°;
在所述罐体的上部设置有与水平面夹角为10°的镁蒸汽出气管，所述镁蒸汽出气管与所述坩埚上的镁蒸汽出口连接。
9.如权利要求1所述的金属镁真空冶炼炉，其特征在于，在所述罐盖上一周均匀设置有三个防溅盖吊装装置，所述防溅盖吊装装置包括竖直设置在所述罐盖上的链条导向套，在所述链条导向套的上端外周设置有导向套法兰，在所述链条导向套的上端内周设置有环板，在所述环板上设置有关于所述环板的中心面对称的两个连接板，在所述两个连接板之间连接有第一销轴;
在所述防溅盖上一周均匀设置有三个吊耳，所述吊耳包括设置在所述防溅盖上的两个耳板和连接在所述两个耳板之间的第二销轴，在所述第一销轴和所述第二销轴之间连接有环链，所述环链位于所述链条导向套中;
在所述链条导向套上部扣合有套盖，所述套盖的套盖法兰与所述导向套法兰通过螺栓连接。
10.一种金属镁真空冶炼炉的使用方法，采用如权利要求1-9任意一项所述的金属镁真空冶炼炉进行冶炼，其特征在于，包括以下步骤：
S1：吊装所述罐盖，所述防溅盖通过所述防溅盖吊装装置的连接位于所述罐盖的下方，将所述防溅盖扣合在所述坩埚的上方，将所述罐盖扣合在所述罐体的上方;
S2：将所述喷粉枪与所述喷粉枪安装套安装，将所述破渣取样枪与所述破渣取样枪安装套安装;
S3：将所述罐体和所述坩埚抽真空;
S4：向所述硅铁保温输送管道中输送液态硅铁，所述液态硅铁沿所述液态硅铁内置通道进入所述坩埚内，开启所述喷粉枪向所述坩埚内喷粉，同时开启所述加热机构为所述坩埚加热;
S5：观察所述残渣虹吸出渣管道上的透明查看口，若所述透明查看口有残渣，则打开所述盖体，所述残渣通过所述残渣排出内置通道流向所述残渣虹吸出渣管道并流出。
S6：冶炼周期结束后，打开所述滑动水口排出残铁。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及金属冶炼技术领域，更为具体地，涉及一种金属镁真空冶炼炉及其使用方法。
背景技术
[0002]镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，地壳含量丰度2%，中国是世界上镁资源最为丰富的国家，镁资源矿石类型全，分布广，固体矿主要包含
菱镁矿、白云石、蛇纹石等。镁是21世纪绿色金属材料，以镁合金形式应用，具有比强度高、质轻、减震性、良好的切削加工性等优点，广泛应用于冶金、航空航天、交通运输、军工、电池等领域。
[0003]目前国内炼镁主要方法为皮江法，加热方法采用外部火焰加热法，热效率10%-30%，单体生产能力为3.5t-6t/日，其存在高能耗、高污染、单产低等缺陷，部分企业采用竖罐法，加热方法采用电阻内加热法，热效率65%-85%，单体生产能力为320-460kg罐/日，其存在罐壁粘结、加热体粘接等问题。
[0004]喷吹法液态炼镁是一种新型炼镁技术，其工艺过程为在一定真空度和温度下加热，将硅铁熔化成液体还原熔池，含镁原料经氩气喷入还原熔池，发生可控还原反应，该技术工艺设备相对成熟，反应速度快，具有大规模生产潜力，热效率高、成本低、环保，是未来镁冶炼主流发展方向。
[0005]但是，现有的金属镁冶炼炉能耗高，产物纯度不高，硅铁还原剂易堵塞输入管道，还原反应后残渣、残铁不能很好的排出，喷粉枪和破渣取样枪固定不牢固竖直、运行不稳定，镁冶炼成本高、效率低。
发明内容
[0006]鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种金属镁真空冶炼炉，可保证液态的硅铁还原剂输入时不会降温凝固，还原反应后残渣残铁可顺畅排出，喷粉枪和破渣取样枪固定牢固竖直、运行稳定。
[0007]本发明提供的一种金属镁真空冶炼炉，包括罐体和扣合在所述罐体上的罐盖，以及设置在所述罐体的底部的坩埚和扣合在所述坩埚上的防溅盖，还包括：
[0008]液态硅铁保温输入机构，包括由所述坩埚的底部向上设置的液态硅铁内置通道，所述液态硅铁内置通道穿过所述罐体的底部与设置在所述罐体的底部外侧的硅铁保温输送管道连接;
[0009]残渣虹吸排出机构，包括由所述坩埚的底部向上设置的残渣排出内置通道，所述残渣排出内置通道穿过所述罐体的底部与设置在所述罐体的底部外侧的残渣虹吸出渣管道连接，在所述残渣虹吸出渣管道的管壁上设置有透明查看口，在所述残渣虹吸出渣管道的端口设置有盖体;
[0010]喷粉枪安装机构，包括设置在所述罐盖的中心面一侧的喷粉枪安装套和设置在所述防溅盖上的喷粉枪导向套，所述喷粉枪安装套和所述喷粉枪导向套连接，并竖直贯通;
[0011]破渣取样枪安装机构，包括设置在所述罐盖的中心面另一侧的破渣取样枪安装套和设置在所述防溅盖上的破渣取样枪导向套，所述破渣取样枪安装套和所述破渣取样枪导向套连接，并竖直贯通;
[0012]残铁排出机构，设置在所述罐体的底部，用于排出冶炼后的残铁。
[0013]所述硅铁保温输送管道的管道壁包括由外到内依次设置的耐热不锈钢层、碳毡层和石墨层，在所述硅铁保温输送管道的外部设置有加热装置。
[0014]所述残渣虹吸出渣管道包括第一竖管和与罐体的底部通过法兰和螺栓连接的第二竖管，在所述第一竖管和所述第二竖管的下端之间可拆卸连接有横管，所述第一竖管长于所述第二竖管，在所述第一竖管的上端可拆卸连接有向下倾斜的斜管，所述透明查看口设置在所述第一竖管的上部，所述盖体设置在所述斜管的端部;所述残渣虹吸出渣管道的管道壁包括由外到内依次设置的耐热不锈钢层、碳毡层和耐火砖层。
[0015]所述罐体包括钢筒和设置在所述钢筒的底部的钢底，所述钢筒包括依次连接的环形钢壁，在相邻的环形钢壁的连接处上下分别设置有一圈加固圈筋板;在所述钢筒的内侧由内向外依次铺设有耐火砖层和碳纤维毡层，在所述钢底铺设有砖层;在所述钢筒的上端一周设置有罐体法兰盘，在所述罐盖的一周设置有与所述罐体法兰盘相适配的罐盖法兰盘。
[0016]在所述罐体上设置有法兰水冷装置和安全防爆装置，所述法兰水冷装置包括设置在所述罐体法兰盘下侧一周的水煤气管，所述水煤气管的进水端与水供应系统连接，所述水煤气管的出水端与真空水冷箱连接，所述真空水冷箱与外部水冷箱连接，在所述水煤气管的进水端设置有气动球阀;所述安全防爆装置包括设置在所述罐体的中下部的两组真空压力释放阀，在所述罐体上设置有一体化温度变送器，所述一体化温度变送器的测温探头伸入到所述罐体的内部;在所述罐体的下端设置有可开闭的检修门。
[0017]在所述罐体的底部设置有残铁排出机构，所述残铁排出机构包括开设在所述坩埚的底部的残铁排出口，所述残铁排出口与设置在所述罐体的底部的滑动水口连接。
[0018]所述坩埚为石墨坩埚，在所述坩埚的外部设置有加热机构，所述加热机构包括围绕在所述坩埚的下半部的感应线圈，所述感应线圈与所述坩埚之间铺设有碳毡，所述感应线圈与所述罐体的外部的电源连接。
[0019]在所述罐盖上设置有观察窗，所述观察窗包括共同穿设在所述坩埚和所述罐盖上的穿管，在所述穿管的上端设置有玻璃，其中一个所述观察窗竖直设置，另一个所述观察窗与竖直方向的夹角为30°;在所述罐体的上部设置有与水平面夹角为10°的镁蒸汽出气管，所述镁蒸汽出气管与所述坩埚上的镁蒸汽出口连接。
[0020]在所述罐盖上一周均匀设置有三个防溅盖吊装装置，所述防溅盖吊装装置包括竖直设置在所述罐盖上的链条导向套，在所述链条导向套的上端外周设置有导向套法兰，在所述链条导向套的上端内周设置有环板，在所述环板上设置有关于所述环板的中心面对称的两个连接板，在所述两个连接板之间连接有第一销轴;在所述防溅盖上一周均匀设置有三个吊耳，所述吊耳包括设置在所述防溅盖上的两个耳板和连接在所述两个耳板之间的第二销轴，在所述第一销轴和所述第二销轴之间连接有环链，所述环链位于所述链条导向套中;在所述链条导向套上部扣合有套盖，所述套盖的套盖法兰与所述导向套法兰通过螺栓连接。
[0021]本发明另一方面提供的一种金属镁真空冶炼炉的使用方法，采用上述的金属镁真空冶炼炉进行冶炼，包括以下步骤：
[0022]S1：吊装所述罐盖，所述防溅盖通过所述防溅盖吊装装置的连接位于所述罐盖的下方，将所述防溅盖扣合在所述坩埚的上方，将所述罐盖扣合在所述罐体的上方;
[0023]S2：将所述喷粉枪与所述喷粉枪导向套安装，将所述破渣取样枪与所述破渣取样枪安装套安装;
[0024]S3：将所述罐体和所述坩埚抽真空;
[0025]S4：向所述硅铁保温输送管道中输送液态硅铁，所述液态硅铁沿所述液态硅铁内置通道进入所述坩埚内，开启所述喷粉枪向所述坩埚内喷粉，同时开启所述加热机构为所述坩埚加热;
[0026]S5：观察所述残渣虹吸出渣管道上的透明查看口，若所述透明查看口有残渣，则打开所述盖体，所述残渣通过所述残渣排出内置通道流向所述残渣虹吸出渣管道并流出;
[0027]S6：冶炼周期结束后，打开所述滑动水口排出残铁。
[0028]从上面的描述可知，本发明提供的金属镁真空冶炼炉及其使用方法，冶炼炉包括液态硅铁保温输入机构，使液态硅铁还原剂不会降温凝固，顺畅输入冶炼炉中;当液态硅铁还原剂到达一定液位后可自动顺畅排出浮在上面的残渣，还可通过残渣虹吸排出机构上的透明查看口查看残渣量，排渣时还可查看残渣的流动情况，确定是否有残渣堵塞;残铁排出机构在停炉检修时打开滑动水口进行自动排残铁;喷粉枪安装机构可使喷粉枪安装竖直稳定，破渣取样枪安装机构可使破渣取样枪安装竖直稳定，残铁排出机构可顺畅排出残铁。本发明结构可提高镁冶炼效率，降低冶炼成本。
附图说明
[0029]通过参考以下结合附图的说明书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0030]图1为根据本发明实施例1的金属镁真空冶炼炉的剖视图;
[0031]图2为根据本发明实施例1的残渣虹吸出渣管道的结构示意图;
[0032]图3为根据本发明实施例1的罐体的剖视图;
[0033]图4为根据本发明实施例1的罐体的侧剖视图;
[0034]图5为根据本发明实施例1的罐盖的剖视图;
[0035]图6为根据本发明实施例1的防溅盖的剖视图;
[0036]图7为根据本发明实施例1的防溅盖吊装装置的结构示意图;
[0037]图8为根据本发明实施例2的金属镁真空冶炼炉的使用方法的流程图;
[0038]其中，1-罐体、11-钢筒、12-加固圈筋板、13-耐火砖层、14-碳纤维毡层、15-镁碳砖层、16-高
铝砖层、17-罐体法兰盘、18-镁蒸汽出气管、19-加料口;
[0039]2-罐盖、21-罐盖法兰盘、22-观察窗、23-喷粉枪安装套、24-破渣取样枪安装套;
[0040]3-坩埚、31-加热机构、311-感应线圈、312-碳毡;
[0041]4-防溅盖、41-防溅盖吊装装置、411-链条导向套、412-导向套法兰、413-环板、414-连接板、415-第一销轴、416-吊耳、4161-耳板、4162-第二销轴、417-环链、418-套盖、419-套盖法兰、42-喷粉枪导向套、43-破渣取样枪导向套;
[0042]5-液态硅铁保温输入机构、51-液态硅铁内置通道、52-硅铁保温输送管道、53-加热装置;
[0043]6-残渣虹吸排出机构、61-残渣排出内置通道、62-残渣虹吸出渣管道、621-第一竖管、622-第二竖管、623-横管、624-斜管、63-透明查看口、64-盖体;
[0044]7-法兰水冷装置;
[0045]8-安全防爆装置、81-真空压力释放阀、82-一体化温度变送器;
[0046]9-检修门;
[0047]10-残铁排出机构、101-滑动水口;
[0048]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0049]本发明可施加各种变更并可具有各种实施例，将特定实施例示例于附图并进行说明。但是，本发明并非限定于该特定实施方式，涵盖落入本发明的思想及技术范围的所有变更、等同物以及替代物，应理解为都包括在内。
[0050]包括诸如第一、第二等的序数术语可用于说明各种构成要素，但是所述构成要素并非限定于所述术语。所述术语仅用于区分一个构成要素与另一个构成要素。例如，在不脱离本发明的权利要求范围下，第二构成要素可被命名为第一构成要素，类似地，第一构成要素也可被命名为第二构成要素。术语及/或包括多个被关联记载的项目的组合或多个被关联记载的项目中的某一项目。
[0051]应当理解，当提及某一构成要素与其他构成要素“连接”或“接触”时，这不仅包括与其他构成要素直接连接或接触的情况，还应理解为包括在其中间存在其他构成要素的情况。反之，当提及某一构成要素与其他构成要素“直接连接”或“直接接触”时，应理解为其中间不存在其他构成要素。
[0052]实施例的说明中，当记载为某一构成要素形成在其他构成要素“上(之上)或下(之下)(on or under)”时，上(之上)或下(之下)(on or under)包括两个构成要素互相直接接触或至少一个的其他构成要素配置形成在所述两个构成要素之间都包括在内。并且，表述为上或下时，以某一构成要素为基准，不仅指上侧方向，还可包括下侧方向。
[0053]本申请中使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用，并非指在限定本发明。除非上下文另有明确规定，否则单数的表达包括复数的表达。在本申请中，应当理解“包括”或“具有”等术语用于指定存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合，并非预先排除一个或其以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或其组合的存在或附加可能性。
[0054]除非另有定义，包括技术术语或科学术语，在此使用的所有术语与本领域技术人员一般所理解的拥有相同的含义。一般使用的词典中所定义的术语，应解释与相关技术的文脉上所具有的含义一致的含义，如果未在本申请中明确定义，不能被解释为理想的或过于形式的含义。
[0055]以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0056]实施例1
[0057]如图1-图7共同所示，本实施例提出的金属镁真空冶炼炉，可用于金属镁的冶炼，还可用于其他金属的冶炼。
[0058]本金属镁真空冶炼炉采用液态喷吹法炼镁，喷粉枪将煅白粉喷入冶炼炉内，煅白粉与液态的硅铁还原剂发生反应，生成反应后的残渣和镁蒸汽，收集镁蒸汽，残渣浮在液态硅铁还原剂形成的熔池液面上，残渣达到一定的量应及时排出，否则会影响冶炼效率。液态的硅铁还原剂若不能顺畅地供给也会影响冶炼效率。采用本金属镁真空冶炼炉可使残渣顺畅及时排出，还可顺畅提供液态硅铁。
[0059]本金属镁真空冶炼炉包括罐体1和扣合在罐体1上的罐盖2，罐体1和罐盖2内通过
真空泵抽真空，形成真空空间，保持真空的冶炼环境。
[0060]在罐体1的底部设置有坩埚3和扣合在坩埚3上的防溅盖4。坩埚3和防溅盖4形成真空的反应腔室，在坩埚3外加热使坩埚3内的硅铁还原剂保持液体形成熔池，与煅白粉料发生化学反应。防溅盖4用于将溅起的残渣和硅铁挡在反应腔室内，不会溅到罐体1内，同时防止反应生成的镁蒸汽扩散。
[0061]为了液体硅铁快速顺畅不间断地进入坩埚3，在罐体1的底部设置有液态硅铁保温输入机构5，外部设备输送的高温液态硅铁在进入坩埚3前在保温的输入机构中通过，可防止液态硅铁降温凝固，堵塞输入管道。
[0062]为了将液态硅铁输送到坩埚3内最佳位置，提高化学反应效率，液态硅铁保温输入机构5可包括由坩埚3的底部向上设置的液态硅铁内置通道51，液态硅铁内置通道51穿过罐体1的底部与设置在罐体1的底部外侧的硅铁保温输送管道52连接。
[0063]液态硅铁内置通道51的高度根据冶炼情况确定，液态硅铁内置通道51的壁面由内到外可为耐火砖和石墨。液态硅铁内置通道51与坩埚3的底部连通并连通至罐体1的底部，以便于与罐体1外的硅铁保温输送管道52连接。硅铁保温输送管道52与外部的液态硅铁存储设备等连接，以得到液态硅铁。硅铁保温输送管道52具有保温的功能，防止液态硅铁在输送中降温凝固。
[0064]为了残渣顺利排出，在罐体1的底部设置有残渣虹吸排出机构6，当残渣过多需要排出残渣时，打开残渣虹吸排出机构6，残渣排出到罐体1外部。
[0065]残渣虹吸排出机构6可包括由坩埚3的底部向上设置的残渣排出内置通道61，残渣排出内置通道61穿过罐体1的底部与设置在罐体1的底部外侧的残渣虹吸出渣管道62连接，在残渣虹吸出渣管道62的最上部管壁上设置有透明查看口63，在残渣虹吸出渣管道62的端口设置有盖体64。
[0066]残渣排出内置通道61材质由内到外可为耐火砖和石墨，残渣排出内置通道61与坩埚3的底部连通并连通至罐体1的底部，以便于与罐体1外的残渣虹吸出渣管道62连接。残渣虹吸出渣管道62与外部的残渣收集设备连接，以收集排出的残渣。
[0067]残渣虹吸排出机构6利用虹吸的原理排出残渣。残渣排出内置通道61的高度根据冶炼的情况确定，可与液态硅铁内置通道51等高。
[0068]当需要排渣时，适当释放冶炼炉的真空，能够打开盖体64即可，残渣在重力的作用下进入较高的残渣排出内置通道61，由较低的残渣虹吸出渣管道62排出。
[0069]透明查看口63可便于查看是否有残渣，以及在排渣时，观察残渣流动的情况，若液体的残渣不流动，说明残渣堵塞残渣虹吸出渣管道62，需要人工及时处理，处理后可顺畅排渣。
[0070]为了稳定安装喷粉枪，在罐盖2的顶部设置有喷粉枪安装机构，喷粉枪安装机构可包括设置在罐盖2的中心面一侧的喷粉枪安装套23和设置在防溅盖4上的喷粉枪导向套42，喷粉枪安装套23和喷粉枪导向套42上下正对，连接后竖直贯通。
[0071]喷粉枪可在喷粉枪安装套23和喷粉枪导向套42形成的通道内进入坩埚3，运行稳定，还不会将粉尘等带到罐体1内，避免镁产物进入感应线圈区。
[0072]为了稳定安装破渣取样枪，在罐盖2的顶部设置有破渣取样枪安装机构，破渣取样枪安装机构可包括设置在罐盖2的中心面另一侧的破渣取样枪安装套24和设置在防溅盖4上的破渣取样枪导向套43，破渣取样枪安装套24和破渣取样枪导向套43上下正对，连接后竖直贯通。
[0073]破渣取样枪可在破渣取样枪安装套24和破渣取样枪导向套43形成的通道内进入坩埚3，运行稳定，还不会将残渣等带到罐体1内，避免镁产物进入感应线圈区。
[0074]具体的，喷粉枪安装套23的下端在罐盖2和防溅盖4之间并与喷粉枪导向套42通过法兰和螺栓连接，破渣取样枪安装套24的下端在罐盖2和防溅盖4之间并与破渣取样枪导向套43通过法兰和螺栓连接。在喷粉枪安装套23、破渣取样枪安装套24位于罐盖2下方的部分均设置有波纹管，用于缓解高温条件下的热位移。
[0075]残铁排出机构10，设置在罐体1的底部，用于停炉检验时或冶炼后的还原残铁自动排出。
[0076]在本发明的一个具体实施例中，为了保持输入硅铁的液态，硅铁保温输送管道52的管道壁包括由外到内依次设置的耐热不锈钢层、碳毡层和石墨层，在硅铁保温输送管道52的外部设置有加热装置53加热。硅铁保温输送管道52与罐体1之间的连接处要密封，防止空气进入。
[0077]石墨层与液态硅铁接触，石墨层和碳毡层起到了保温作用，耐热不锈钢层与加热装置53接触，加热装置53可进一步保证液态硅铁的温度防止凝固。
[0078]在本发明的一个具体实施例中，为了便于残渣的排出，残渣虹吸出渣管道62包括第一竖管621和与罐体1的底部通过法兰和螺栓连接的第二竖管622，在第一竖管621和第二竖管622的下端之间可拆卸连接有横管623，第一竖管621长于第二竖管622，在第一竖管621的上端可拆卸连接有向下倾斜的斜管624，透明查看口63设置在第一竖管621的上部，盖体64设置在斜管624的端部。
[0079]随着冶炼工艺，坩埚3内残渣达到一定高度，就会靠自身重力进入残渣排出内置通道61，从而进入残渣虹吸出渣管道62，若在透明查看口63中可以看到残渣，说明残渣较多，需要排渣，打开盖体64，第一竖管621远远低于残渣排出内置通道61，引发虹吸效应，将残渣吸出，进入残渣收集设备。在打开盖体64时需要适当地释放真空，使盖体64可打开，在残渣排出过程中，残渣虹吸出渣管道62中充满残渣，不会影响坩埚3内真空度。
[0080]若在残渣排出过程中，在透明查看口63中看到残渣流动极为缓慢或不流动，说明残渣虹吸出渣管道62中管壁上有粘渣，妨碍残渣的排出。第一竖管621、横管623、第二竖管622、斜管624之间均为可拆卸连接，可便于拆开清除粘渣和余下的残渣，防止粘渣堵塞管道。应在每次冶炼结束后均清理残渣虹吸出渣管道62。
[0081]残渣虹吸出渣管道62的管道壁包括由外到内依次设置的耐热不锈钢、碳毡和耐火砖。耐火砖、碳毡、耐热不锈钢形成的管壁可承受残渣的高温，并将残渣的高温与外界隔绝。
[0082]在本发明的一个具体实施例中，罐体1可包括钢筒11和设置在钢筒11的底部的钢底，材质可为Q355钢。钢筒11包括依次连接的环形钢壁，本实施例中可为四个，在相邻的环形钢壁的连接处上下分别设置有一圈加固圈筋板12，在钢筒11的内壁由外向内依次铺设有碳纤维毡层14和耐火砖层13，在钢底由下到上依次铺设有镁碳砖层15和高铝砖层16，在钢筒11的上端一周设置有罐体法兰盘17，在罐盖2的一周设置有与罐体法兰盘17相适配的罐盖法兰盘21。
[0083]罐盖2扣在罐体1上，罐体法兰盘17和罐盖法兰盘21通过抽真空紧密贴合在一起，在破真空后可直接吊装运走。
[0084]罐体1为高大的筒型，加固圈筋板12可加固环形钢壁与内部碳纤维毡层14、耐火砖层13的结合，使结构牢固。
[0085]罐体1外壁为钢可保证真空度，内部的耐火砖层13可承受冶炼的上千度高温，碳纤维毡层14具有耐热、耐酸、耐碱等特点，可保温并隔绝炉内高温传到外界。底部的高铝砖层16热稳定性高，耐火度在1770℃以上，抗渣性较好，适用做的罐体1的衬里，轻质镁碳砖层15的隔热耐火，抗热震性能较好，两层砖形成的罐底稳定性好。
[0086]在本发明的一个具体实施例中，为了保证安全冶炼，在罐体1上设置有法兰水冷装置7和安全防爆装置8，法兰水冷装置7包括设置在罐体法兰盘17下侧的水煤气管，水煤气管的进水端与水供应系统连接，水煤气管的出水端与真空水冷箱连接，真空水冷箱与外部水冷收集箱连接，在水煤气管的进水端设置有气动球阀。
[0087]水煤气管为耐高温的水管，通入冷水后可对罐体法兰盘17冷却，从而冷却罐盖法兰盘21。从水煤气管流出的水是经罐体法兰盘17的高温加热的高温水，高温水先流入真空水冷箱降低一定的水温，再流入外部水冷箱进一步降低水温。气动球阀可控制水煤气管的进水端的开闭。
[0088]安全防爆装置8可包括设置在罐体1的中下部的两组真空压力释放阀81，在温度和真空度不正常时，可通过真空压力释放阀81释放适当的真空，保护安全。
[0089]为了实时了解罐体1内的温度，可在罐体1上设置有一体化温度变送器82，一体化温度变送器82的测温探头伸入到罐体1的内部。通过一体化温度变送器82连接的显示仪，可在外部观察罐体1内的温度。
[0090]为了停工后可对罐体1内的设备进行维护维修，在罐体1的下端设置有可开闭的检修门9。检修门9在关闭后，应与罐体1壁密封。
[0091]在本发明的一个具体实施例中，为了冶炼结束后排出坩埚3内的残铁液体，在罐体1的底部设置有残铁排出机构10，残铁排出机构10包括开设在坩埚3的底部的残铁排出口，残铁排出口与设置在罐体1的底部的滑动水口101连接。
[0092]冶炼结束后释放真空，滑动水口101可能够精确地调节从坩埚3流出的残铁流量，残铁排出稳定安全。
[0093]在本发明的一个具体实施例中，坩埚3为可石墨坩埚，在坩埚3的外部设置有加热机构31，加热机构31包括围绕在坩埚3的下半部的感应线圈311，感应线圈311与坩埚3之间铺设有碳毡312，感应线圈311与罐体1外部的电源连接。
[0094]感应线圈311通电后可对坩埚3中的反应物质进行加热至设定温度，50mm厚的碳毡312隔开感应线圈311和坩埚3，避免过热损伤感应线圈311。
[0095]在本发明的一个具体实施例中，为了观察坩埚3内的熔渣、熔池情况，在罐盖2上设置有观察窗22，观察窗22包括共同穿设在坩埚3和罐盖2上的穿管，在穿管的上端设置有玻璃，一个观察窗22竖直设置，另一个观察窗22与竖直方向的夹角为30°。
[0096]通过观察窗22可观察到坩埚3内的情况，一个观察窗22可竖直设置在罐盖2中心点附件，另一个观察窗22可设置上个观察窗22和罐盖2的边缘之间，并朝向坩埚3中心。两个观察窗22可全面观察坩埚3内情况。
[0097]为了便于收集镁蒸汽，在罐体1的上部设置有与水平面夹角为10°的镁蒸汽出气管18，镁蒸汽出气管18与坩埚3上的镁蒸汽出口连接。向上稍倾斜的镁蒸汽出气管18与真空的镁收集设备连接，收集冶炼出的镁蒸汽。
[0098]罐体1的上部还设置在加料口19，加料口19与坩埚3上进料口连接，加料口19接收真空料仓的送料，送料可为补充硅铁。
[0099]在本发明的一个具体实施例中，为了罐盖2与防溅盖4的连接，在罐盖2上一周均匀设置有三个防溅盖吊装装置41，三个防溅盖吊装装置41使罐盖2与防溅盖4连着，罐盖2吊起时可同时吊起防溅盖4。
[0100]防溅盖吊装装置41包括竖直设置在罐盖2上的链条导向套411，链条导向套411与罐盖2内部连通，在链条导向套411的上端外周设置有导向套法兰412，在链条导向套411的上端内周设置有环板413，在环板413上设置有关于环板413的中心面对称的两个连接板414，在两个连接板414之间连接有第一销轴415，第一销轴415穿过两个连接板414上的孔，通过开口销固定。
[0101]环板413和导向套法兰412可为一体的环形法兰板。
[0102]在防溅盖4上一周均匀设置有三个吊耳416，三个吊耳416与三个链条导向套411分别上下对应。吊耳416可包括两个耳板4161和连接在两个耳板4161之间的第二销轴4162，第二销轴4162穿过两个耳板4161上的孔，通过开口销固定。开口销固定可便于与防溅盖4拆卸。
[0103]第一销轴415、第二销轴4162分别做为罐盖2、防溅盖4上的连接点，在第一销轴415和第二销轴4162之间连接有环链417，且环链417穿在链条导向套411中。环链417为链条形成的环。
[0104]为了保证罐体1内的真空，冶炼过程中，在链条导向套411上部扣合有套盖418，套盖418的套盖法兰419与导向套法兰412通过螺栓连接。套盖418为与链条导向套411横截面相同的盖体64，在盖体64的边缘设置有导向套法兰412相适配的套盖法兰419，套盖418安装在链条导向套411上后，可将链条导向套411封闭。
[0105]还可在链条导向套411内部设置有内部导向套，内部导向套的上端与环板413的内环连接，下端穿在罐盖2上。环链417的上半部限制在内部导向套中，吊起罐盖2时环链417基本竖直，可使防溅盖4吊起稳定不晃动。
[0106]防溅盖4由上到下可包括不锈钢2520材质的盖体64和耐热混凝土盖衬。
[0107]本金属镁真空冶炼炉为喷吹法液态炼镁提高了稳定性、安全性、产物纯度，提高了冶炼效率。
[0108]实施例2
[0109]如图8所示，本实施例提出的一种金属镁真空冶炼炉的使用方法，采用实施例1所述的金属镁真空冶炼炉进行冶炼，包括以下步骤：
[0110]S1：吊装罐盖2，防溅盖4通过防溅盖吊装装置41的连接位于罐盖2的下方，将防溅盖4扣合在坩埚3的上方，将罐盖2扣合在罐体1的上方。
[0111]先安装罐盖2，采用吊装设备吊装罐盖2，罐盖2和防溅盖4通过防溅盖吊装装置41上下连接成一体，吊装罐盖2的同时也吊装了防溅盖4，方便安装。将防溅盖4扣在坩埚3上，罐盖2扣在罐体1上，无需螺栓连接。
[0112]S2：将喷粉枪与喷粉枪安装套23安装，将破渣取样枪与破渣取样枪安装套24安装。
[0113]盖体安装好后，安装喷粉枪、破渣取样枪。吊装喷粉枪，将喷粉枪的下部安装管与喷粉枪安装套23通过法兰盘和螺栓连接。吊装破渣取样枪，将破渣取样枪的下部安装管与破渣取样枪安装套24通过法兰盘和螺栓连接。
[0114]S3：将罐体1和坩埚3抽真空。
[0115]各部件安装好后，形成了密封的空间，开始抽真空。采用真空泵将罐体1和坩埚3抽真空后，罐盖2和罐体1紧密扣合，防溅盖4和坩埚3紧密扣合。
[0116]S4：向硅铁保温输送管道52中输送液态硅铁，液态硅铁沿液态硅铁内置通道51进入坩埚3内，开启喷粉枪向坩埚3内喷粉，同时开启加热机构31为坩埚加热。
[0117]开始冶炼，由外部的液态硅铁存储设备向硅铁保温输送管道52输送液态硅铁，由于硅铁保温输送管道52具有保温功能，可防止液态硅铁在输送中降温凝固，使液态硅铁快速顺利地输送。
[0118]喷粉枪向液态硅铁形成的熔池内喷粉，发生化学反应，生成镁蒸汽。镁蒸汽由镁蒸汽出气管18输出罐体并收集，最终得到镁。
[0119]加热机构31为化学反应提供高温。
[0120]S5：观察残渣虹吸出渣管道62上的透明查看口63，若透明查看口63处有残渣，则打开盖体64，残渣通过残渣排出内置通道61流向残渣虹吸出渣管道62并流出。
[0121]渣虹吸出渣管道62可包括第一竖管621和与罐体1的底部通过法兰和螺栓连接的第二竖管622，在第一竖管621和第二竖管622的下端之间可拆卸连接有横管623，第一竖管621长于第二竖管622，在第一竖管621的上端可拆卸连接有向下倾斜的斜管624，透明查看口63设置在第一竖管621的上部，盖体64设置在斜管624的端部。
[0122]随着冶炼工艺，坩埚3内残渣达到一定高度，就会靠自身重力进入残渣排出内置通道61，从而进入残渣虹吸出渣管道62，若透明查看口63处有残渣，说明残渣较多，需要排渣，打开盖体64，第一竖管621远远低于残渣排出内置通道61，引发虹吸效应，将残渣吸出，进入残渣收集设备。在打开盖体64时需要适当地释放真空，使盖体64可打开，在残渣排出过程中，残渣虹吸出渣管道62中充满残渣，不会影响坩埚3内真空度。
[0123]若在残渣排出过程中，在透明查看口63中看到残渣流动极为缓慢或不流动，说明残渣虹吸出渣管道62中管壁上有粘渣，妨碍残渣的排出。第一竖管621、横管623、第二竖管622、斜管624之间均为可拆卸连接，可便于拆开清除粘渣和余下的残渣，防止粘渣堵塞管道。应在每次冶炼结束后均清理残渣虹吸出渣管道62。
[0124]S6：冶炼周期结束后，打开滑动水口101排出残铁。
[0125]上参照附图以示例的方式描述根据本发明的金属镁真空冶炼炉及其使用方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的金属镁真空冶炼炉及其使用方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
说明书附图(8)
声明：
“金属镁真空冶炼炉及其使用方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：北京中冶设备研究设计总院有限公司
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2025年04月11日 ~ 13日 
