本实用新型涉及钢的生产技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种零夹杂钢生产设备。
背景技术：
传统炼钢装备，不管是长流程还是短流程，或者是特种冶金，最终得到的钢铁产品中都含有大量的大小不同的夹杂物。传统炼钢装备特点决定了钢中夹杂物的来源有两大类，分别是内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物主要是因为整个炼钢过程中，要先氧化铁水中的碳、硅，因此钢中氧含量升高，后面又要通过加入铝、硅铁合金等脱氧，脱氧过程在钢中形成了大量的夹杂物，这些夹杂物在精炼和凝固过程中除部分上浮被渣捕获而去除外，还有大量的夹杂物来不及上浮而残留在钢中形成夹杂物。大颗粒的内生夹杂物可以通过吹氩搅拌、电磁搅拌等技术手段的应用来减少，但不可能完全消灭，钢中大量细小的内生夹杂物则根本没有办法去除，传统炼钢装备理论上也不可能将内生夹杂物完全去除。外来夹杂物主要是来源于冶炼连铸过程中的卷渣、耐火材料的剥落、加入合金中所含的夹杂物。对于传统炼钢装备，如果提高工艺技术和管理水平，能减少外来夹杂物，但是不能杜绝，而且传统炼钢装备理论上也做不到杜绝外来夹杂物。
钢作为应用最广泛的金属材料，在国民经济中发挥巨大的作用。夹杂物含量对钢的质量有严重的影响，减少钢中的夹杂物并最终生产出零夹杂钢，能极度提高钢的使用寿命、创造巨大经济价值。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种零夹杂钢生产设备，通过设置有铁矿粉细磨模块、氢气还原铁矿粉模块、磁选模块、悬浮熔炼模块和无渣真空浇注模块，能够有效减少钢生产时脱碳、脱硫、脱氧、脱磷过程中夹杂物的产生，所生产的钢几乎不含夹杂物，或表述为夹杂物含量极低，能达到趋近于零的程度。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种零夹杂钢生产设备，包括铁矿粉细磨模块、氢气还原铁矿粉模块、磁选模块、悬浮熔炼模块和无渣真空浇注模块，所述铁矿粉细磨模块的输出口与氢气还原铁矿粉模块的进料口通过管道连接，所述氢气还原铁矿粉模块的输出端与磁选模块中的储料箱相连接，所述磁选模块的输出端与悬浮熔炼模块的进料端相连接，所述悬浮熔炼模块的输出端与无渣真空浇注模块的输入端连接。
在一个优选的实施方式中，所述铁矿粉细磨模块包括提升装置和研磨装置。
在一个优选的实施方式中，所述氢气还原铁矿粉模块包括流化床，所述流化床的下端一侧设置有铁矿粉进料口，所述流化床的一侧设置有旋风分离装置，所述旋风分离装置的上端连接有废气流出管，所述旋风分离装置的底端设置有出口，所述流化床的内部设置有电加热器，所述研磨装置的输出端连接铁矿粉进料口。
在一个优选的实施方式中，所述磁选模块包括还原铁粉储料箱，所述流化床的输出端连接还原铁粉储料箱的进料口，所述还原铁粉储料箱底端的一侧的输出端通过管道连接有磁选装置，所述磁选装置的上端一侧设置有刮料块，所述刮料块的一端连接有还原铁粉出料口。
在一个优选的实施方式中，所述悬浮熔炼模块包括熔炼罐、合金加入装置和真空装置，所述磁选模块还原铁粉出料口与熔炼罐的进料口相连接，所述熔炼罐内部设置有感应线圈，所述真空装置包括电机和真空泵，所述电机的动力通过机械装置传至真空泵，所述真空泵的抽气口连通熔炼罐的上端一侧。
在一个优选的实施方式中，所述无渣真空浇注模块为水冷铜冷却坩埚，所述无渣真空浇注模块设置于悬浮熔炼模块下方。
在一个优选的实施方式中，所述铁矿粉细磨模块中研磨装置筛网孔径可选的由200目、250目和300目。
在一个优选的实施方式中，所述流化床中设置有温度传感器，所述温度传感器与温控器相连接。
本实用新型的技术效果和优点：
1、本实用新型采用氢气还原铁矿粉，避免了铁矿粉造块工序，所以不必使用焦炭作为支撑料柱的骨架，避免了焦炭的使用，因此没有渗碳过程，获得的炼钢铁源很纯净，铁源不含碳，传统炼钢设备在炼钢时有脱碳过程，一般采用吹氧脱碳，钢中氧含量升高，后期要加入脱氧剂脱氧，脱氧过程带来大量夹杂物。零夹杂钢炼钢设备与传统炼钢设备相比，省掉了脱碳和脱氧过程，也避免了脱氧过程带来的夹杂物；
2、本实用新型由于零夹杂钢炼钢设备的铁源不使用煤或焦炭作还原剂，没有硫进入炼钢铁源中，因此炼钢时不需要脱硫，最终不会有脱硫产物产生，也不会有脱硫产物进入钢中形成夹杂物，传统炼钢设备用煤或焦炭作还原剂，煤或焦炭中含硫，这些硫不可避免进入铁源中，炼钢时需要脱硫，而脱硫产物也会进入钢液形成夹杂物；
3、本实用新型由于零夹杂钢炼钢设备的铁源不使用煤或焦炭作还原剂，没有磷进入炼钢铁源中，因此炼钢时不需要脱磷，最终不会有脱磷产物产生，也不会有脱磷产物进入钢中形成夹杂物，传统炼钢设备用煤或焦炭作还原剂，在高温下还原能力很强，将铁矿粉中的磷还原，磷进入铁源中，炼钢时需要脱磷，而脱磷产物也会进入钢液形成夹杂物；
4、本实用新型设置有磁选模块，氢气还原铁矿粉后获得还原铁粉，还原铁粉经过磁选，脉石相和铁相分离，获得纯净的铁相，在后续悬浮炼钢设备中无渣冶炼，零夹杂钢炼钢设备杜绝了渣与钢的接触，切断了渣进入钢中形成夹杂物的路径，因此向零夹杂的趋势更进一步，传统炼钢设备渣钢混合在一起，不可避免有卷渣发生，给钢中带来大颗粒夹杂物；
5、本实用新型采用悬浮熔炼模块，悬浮炼钢设备中无耐火材料，零夹杂钢炼钢设备杜绝了耐火材料与钢的接触，切断了因耐火材料侵蚀进入钢中形成夹杂物的路径，因此向零夹杂的趋势更进一步，传统炼钢设备炼钢时钢与耐火材料接触，不可避免有耐火材料侵蚀剥落进入钢液中，给钢中带来大颗粒夹杂物；
6、综上所述，本实用新型与传统炼钢设备相比，能杜绝外来或内生夹杂物进入钢液中，所生产的钢几乎不含夹杂物，或表述为夹杂物含量极低，能达到趋近于零的程度。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型氢气还原铁矿粉模块的结构示意图。
图3为本实用新型磁选模块的结构示意图。
图4为本实用新型悬浮熔炼模块的结构示意图。
附图标记为：1铁矿粉细磨模块、101提升装置、102研磨装置、2氢气还原铁矿粉模块、201流化床、202铁矿粉进料口、203旋风分离装置、204废气流出管、205出口、206电加热器、207温度传感器、3磁选模块、301还原铁粉储料箱、302磁选装置、303刮料板、304还原铁粉出料口、4悬浮熔炼模块、401熔炼罐、402电机、403真空泵、404感应线圈、5无渣真空浇注模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据图1-4所示的一种零夹杂钢生产设备，包括铁矿粉细磨模块1、氢气还原铁矿粉模块2、磁选模块3、悬浮熔炼模块4和无渣真空浇注模块5，所述铁矿粉细磨模块1的输出口与氢气还原铁矿粉模块2的进料口通过管道连接，所述氢气还原铁矿粉模块2的输出端与磁选模块3中的储料箱相连接，所述磁选模块3的输出端与悬浮熔炼模块4的进料端相连接，所述悬浮熔炼模块4的输出端与无渣真空浇注模块5的输入端连接。
所述铁矿粉细磨模块1包括提升装置101和研磨装置102。
所述氢气还原铁矿粉模块2包括流化床201，所述流化床201的下端一侧设置有铁矿粉进料口202，所述流化床201的一侧设置有旋风分离装置203，所述旋风分离装置203的上端连接有废气流出管204，所述旋风分离装置203的底端设置有出口205，所述流化床201的内部设置有电加热器206，所述研磨装置102的输出端连接铁矿粉进料口202。
所述磁选模块3包括还原铁粉储料箱301，所述流化床201的输出端连接还原铁粉储料箱301的进料口，所述还原铁粉储料箱301底端的一侧的输出端通过管道连接有磁选装置302，所述磁选装置302的上端一侧设置有刮料块303，所述刮料块303的一端连接有还原铁粉出料口304。
所述悬浮熔炼模块4包括熔炼罐401、合金加入装置和真空装置，所述还原铁粉出料口304与熔炼罐401的进料口相连接，所述熔炼罐401内部设置有感应线圈404，所述真空装置包括电机402和真空泵403，所述电机402的动力通过机械装置传至真空泵403，所述真空泵403的抽气口连通熔炼罐401的上端一侧。
所述无渣真空浇注模块5为水冷铜冷却坩埚，所述无渣真空浇注模块5设置于悬浮熔炼模块下方。
所述铁矿粉细磨模块1中研磨装置102筛网孔径可选的由200目、250目和300目。
所述流化床201中设置有温度传感器207，所述温度传感器207与温控器相连接。
实施例1：
铁矿粉先进入铁矿粉细磨模块1中提升装置101，然后通过研磨装置102进行研磨筛选，筛选出粒度达到200目以下的颗粒，铁矿粉细磨模块1中研磨装置102的出料口与氢气还原铁矿粉模块2中流化床201的铁矿粉进料口202连接，筛选后铁矿粉进入氢气还原铁矿粉模块2后，进行还原反应，流化床201中的电加热器206和温控器207控制还原温度，通过废气流出管204将废气排出，其中铁矿粉被还原，而脉石相保持不变，氢气还原铁矿粉模块2的出口与磁选模块3中的还原铁粉储料箱301相连，还原铁粉储料箱301中的还原铁粉进入到磁选装置302中，经过磁选后铁粉经过还原铁粉出料口304进入到熔炼罐401中，将熔炼罐401中抽成真空，经真空悬浮熔炼，并加入纯合金元素c、si、mn、cr，得到成品钢液成分c：0.95～1.05％,si：0.15～0.35％,mn：0.25～0.45％,cr：1.40～1.65％,fe：96.50～97.25％，悬浮熔炼模块4的出口与无渣真空浇注模块5的进口相连，悬浮熔炼模块4中的成品钢液进入无渣真空浇注模块5中，浇注出成品钢锭。经检测该钢锭夹杂物含量几乎为零，经夹杂物面扫描每平方厘米试样上的夹杂物个数小于0.7个，夹杂物尺寸小于0.5μm,符合零夹杂钢的定义。
实施例2：
铁矿粉先进入铁矿粉细磨模块1中进行细磨筛选，筛选出粒度达到250目以下的颗粒，经过真空悬浮熔炼模块4熔炼时，并加入纯合金元素c、si、mn、cr、mo、v，得到成品钢液成分c：0.40～0.45％,si：0.17～0.37％,mn：0.60～0.80％,cr：1.00～1.10％,mo：0.19～0.25％,v：0.01～0.02％,fe：97.01～97.63％。其它同实施例1。经检测该钢锭夹杂物含量几乎为零，经夹杂物面扫描每平方厘米试样上的夹杂物个数小于0.5个，夹杂物尺寸小于0.8μm,符合零夹杂钢的定义。
实施例3：
铁矿粉先进入铁矿粉细磨模块1中进行细磨筛选，筛选出粒度达到300目以下的颗粒，经过真空悬浮熔炼模块4熔炼时，并加入纯合金元素c、si、mn、cr，得到成品钢液成分c：0.14～0.19％,si：0.20～0.40％,mn：1.00～1.30％,cr：0.80～1.10％,fe：97.01～97.86％。其它同实施例1。经检测该钢锭夹杂物含量几乎为零，经夹杂物面扫描每平方厘米试样上的夹杂物个数小于0.3个，夹杂物尺寸小于0.9μm,符合零夹杂钢的定义。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：包括铁矿粉细磨模块(1)、氢气还原铁矿粉模块(2)、磁选模块(3)、悬浮熔炼模块(4)和无渣真空浇注模块(5)，所述铁矿粉细磨模块(1)的输出口与氢气还原铁矿粉模块(2)的进料口通过管道连接，所述氢气还原铁矿粉模块(2)的输出端与磁选模块(3)中的储料箱相连接，所述磁选模块(3)的输出端与悬浮熔炼模块(4)的进料端相连接，所述悬浮熔炼模块(4)的输出端与无渣真空浇注模块(5)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述铁矿粉细磨模块(1)包括提升装置(101)和研磨装置(102)。
3.根据权利要求2所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述氢气还原铁矿粉模块(2)包括流化床(201)，所述流化床(201)的下端一侧设置有铁矿粉进料口(202)，所述流化床(201)的一侧设置有旋风分离装置(203)，所述旋风分离装置(203)的上端连接有废气流出管(204)，所述旋风分离装置(203)的底端设置有出口(205)，所述流化床(201)的内部设置有电加热器(206)，所述研磨装置(102)的输出端连接铁矿粉进料口(202)。
4.根据权利要求3所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述磁选模块(3)包括还原铁粉储料箱(301)，所述流化床(201)的输出端连接还原铁粉储料箱(301)的进料口，所述还原铁粉储料箱(301)底端的一侧的输出端通过管道连接有磁选装置(302)，所述磁选装置(302)的上端一侧设置有刮料块(303)，所述刮料块(303)的一端连接有还原铁粉出料口(304)。
5.根据权利要求4所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述悬浮熔炼模块(4)包括熔炼罐(401)、合金加入装置和真空装置，所述还原铁粉出料口(304)与熔炼罐(401)的进料口相连接，所述熔炼罐(401)内部设置有感应线圈(404)，所述真空装置包括电机(402)和真空泵(403)，所述电机(402)的动力通过机械装置传至真空泵(403)，所述真空泵(403)的抽气口连通熔炼罐(401)的上端一侧。
6.根据权利要求1所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述无渣真空浇注模块(5)为水冷铜冷却坩埚，所述无渣真空浇注模块(5)设置于悬浮熔炼模块下方。
7.根据权利要求2所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述铁矿粉细磨模块(1)中研磨装置(102)筛网孔径可选的有200目、250目和300目。
8.根据权利要求3所述的一种零夹杂钢生产设备，其特征在于：所述流化床(201)中设置有温度传感器(207)，所述温度传感器(207)与温控器相连接。
技术总结