專利名稱：一種鐵礦石連續(xù)煉鋼工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼的生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種用鐵礦石連續(xù)生產(chǎn)鋼水的工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)前最重要的鋼鐵生產(chǎn)流程(長流程)從鐵礦石得到鋼水，需經(jīng)燒結(jié)(或球團)、煉焦、 高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼四個主要工藝環(huán)節(jié)，還有眾多的輔助工藝環(huán)節(jié)。高爐煉鐵中鐵礦石的 還原70%以上是間接還原，屬氣固反應(yīng)，要求高爐保持良好的透氣性，因此貧礦選礦后獲 得的鐵精礦粉和富礦塊礦粉末都必須經(jīng)過造塊才能供高爐使用，即經(jīng)過燒結(jié)(或球團)工 藝過程。燒結(jié)(或球團)的物料處理量約占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的第二位(僅次于煉鐵生產(chǎn))，能 耗僅次于煉鐵和軋鋼而居第三位。焦炭在高爐內(nèi)的用途， 一方面是作為提供冶煉所需熱量 的燃料和鐵氧化物還原劑，現(xiàn)在這個作用已部分被噴煤取代，焦炭更重要的作用是在礦石 軟化熔融后，作為支撐高達數(shù)十米的料柱的骨架，同時又是煤氣通路。焦煤在原煤中的比 例較少，儲量有限，這勢必給依賴煉焦煤的長流程的發(fā)展帶來危機感。傳統(tǒng)長流程已發(fā)展 到頂峰，但高爐煉鐵的特點，決定了傳統(tǒng)長流程規(guī)模龐大，投資高，生產(chǎn)周期長，噸鋼能 耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重。
直接還原—電爐流程也可以從鐵礦石得到鋼水，不需要焦炭，但直接還原鐵大部分用豎 爐生產(chǎn)，仍然需要鐵礦粉造塊工序，而且需要豐富的天然氣資源，煤基回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)效率 低，轉(zhuǎn)底爐法由于料層較薄規(guī)模難以擴大。因此直接還原一電爐流程仍難于和傳統(tǒng)長流程 競爭，在全世界范圍內(nèi)的鋼產(chǎn)量份額僅占5%，我國則很少。
熔融還原一轉(zhuǎn)爐流程改變了傳統(tǒng)長流程對焦炭的依賴程度，例如COREX熔融還原煉鐵-轉(zhuǎn)爐流程僅需要少量的焦炭，原理上它僅將高爐的功能一分為二，先氣態(tài)間接還原后熔化 分離，缺點也是顯而易見的耗氧量大(500m7t)，投資比傳統(tǒng)長流程高10% 20%，發(fā)展 速度緩慢。熔融還原一轉(zhuǎn)爐流程只是對傳統(tǒng)長流程鐵前工序的變革。
也有一些專利提出直接煉鋼或一步煉鋼，CN87101210A發(fā)明者在轉(zhuǎn)爐上用碳同時作還原 劑和燃料，產(chǎn)生的大量CO僅作預(yù)熱用，回收其物理熱，這是不經(jīng)濟的，理論上也是與煉鐵 原理違背，不可能得到實現(xiàn)。他提到的用中頻爐或電弧爐直接煉鋼，同樣不利用產(chǎn)生的大 量C0，電耗將很大，不可能用于生產(chǎn)。專利CN1116240A與專利CN87101210A，作者為同一 人，技術(shù)原理基本一致，內(nèi)容上稍微增添和細化。
專利CN1087951A獲得海綿鐵的技術(shù)，理論上相當(dāng)于煤基豎爐工藝，煉鐵界公認該工藝 不成熟，生產(chǎn)成本偏高。該專利一個致命的缺點是當(dāng)高溫還原氣體通過海綿鐵溜槽底部的 氣孔進入上部容室上行，將礦石預(yù)熱還原時，溜槽氣孔容易堵死，如改為側(cè)吹還原氣體則 容易實現(xiàn)。該專利也未提到鐵礦石必須造塊。粉礦是不能通過豎爐還原的。專利CN1348013A使用的原料是球團礦，獲得海綿鐵的技術(shù)原理也相當(dāng)于煤基豎爐工藝，與傳統(tǒng)流程相比經(jīng) 濟上不可行。
專利CN1223301A用隧道窯、推料桿和鏵板的復(fù)雜機構(gòu)來生產(chǎn)海綿鐵，其反應(yīng)機理類似 于煤基回轉(zhuǎn)窯工藝，專利CN1818082A反應(yīng)機理也類似于煤基回轉(zhuǎn)窯工藝，生產(chǎn)效率不可能 高。
專利CN1850997A提出用感應(yīng)爐直接煉鋼，在同一感應(yīng)爐內(nèi)先加入鐵礦粉、煤、熔劑得 到鐵水，然后向鐵水中吹氧和加入熔劑得到鋼水，在技術(shù)原理上是可行的，但是感應(yīng)爐規(guī) 模小，電耗大，不經(jīng)濟，不可能大規(guī)模生產(chǎn)。
專利CN1851000A提出用鐵礦粉和無煙煤粉的混合料塊利用轉(zhuǎn)爐直接煉鋼，該方法往混 合料塊中同時頂?shù)状笛酢５状笛踔粫⑦€原出來的Fe不斷的氧化，該反應(yīng)的實質(zhì)就是煤不 斷的氧化。正確的方法應(yīng)當(dāng)是在渣區(qū)用煤還原，也可以在渣區(qū)吹少量的一次氧以增加反應(yīng) 的熱量，通過控制氧的吹入量來實現(xiàn)煤還原鐵礦物，在氣相區(qū)吹氧二次燃燒，二次燃燒的 熱量提供給渣區(qū)還原反應(yīng)吸熱，但決不可以再底吹氧氧化鐵液。因此該專利提出的方法煤 耗高，而生產(chǎn)率不一定高，大生產(chǎn)上很難實現(xiàn)。
專利CN1073212A提出的煉鐵方法，原理上和1988年荷蘭的霍戈文鋼鐵公司、英國鋼鐵 公司和意大利的伊瓦爾公司開發(fā)的旋風(fēng)爐式熔融還原流程一致。旋風(fēng)爐式熔融還原只進行 了中間試驗，至今沒有任何進展。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種全新的連續(xù)煉鋼工藝。
本發(fā)明提出一種全新的連續(xù)煉鋼工藝，是基于冶金動力學(xué)的研究成果，即鐵液中溶解 碳或渣中固體碳還原液態(tài)鐵氧化物的速度比CO或H2氣體還原固態(tài)鐵氧化物的速度快，新的 連續(xù)煉鋼工藝將主要采用液態(tài)鐵氧化物的碳直接還原方式，先將鐵礦石或預(yù)還原礦粉加入 渣鐵浴中，鐵礦石或預(yù)還原礦粉溶解入渣，該過程大概持續(xù)幾分鐘，然后用碳快速還原液 態(tài)鐵氧化物得到鐵水，緊接著在爐子的另一端吹氧脫碳得到鋼水，即在同一個爐子內(nèi)實現(xiàn) 從加入鐵礦物到生產(chǎn)出鋼水。還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO主要用于二次燃燒，以補償還原反應(yīng)所需 的熱量，廢氣用于預(yù)熱和預(yù)還原(鐵礦物在很弱的還原性氣氛下即可發(fā)生預(yù)還原)。
本發(fā)明提供一種連續(xù)煉鋼工藝，包括下列步驟-
1) 連續(xù)煉鋼爐內(nèi)預(yù)先形成一個鐵熔池，或者是渣鐵混合的熔池，溫度在140(TC以上；
2) 含鐵物料和熔劑被裝入到連續(xù)煉鋼爐內(nèi)，同時加入含碳物料；加入的含鐵物料很快 溶解進入渣中，被加入的含碳物料還原，產(chǎn)生鐵水，產(chǎn)生的氣體在渣中鼓泡形成泡沫渣；
3) 向連續(xù)煉鋼爐渣層上方的空間內(nèi)吹入氧氣或500 120(TC的熱空氣以燃燒還原反應(yīng) 產(chǎn)生的CO，產(chǎn)生高溫廢氣；
4) 液態(tài)鐵氧化物直接還原得到的鐵水進入連續(xù)煉鋼爐的氧化區(qū)(這里應(yīng)該是氧化區(qū)， 不是還原區(qū)，筆誤)，然后鐵水被頂吹氧或頂?shù)讖?fù)合吹氧或底吹氧，同時加入熔劑生石灰、 白云石、螢石，鐵水被脫碳和脫硫，從而得到合格鋼水；5)鋼水從連續(xù)煉鋼爐內(nèi)的虹吸口連續(xù)流出。
優(yōu)選的，步驟2)所述含鐵物料選自含鐵粉礦、含鐵塊礦、含鐵球團礦、經(jīng)過細磨預(yù)還 原的鐵礦粉、氧化鐵皮、和/或含鐵塵泥中的一種或幾種； 優(yōu)選的，步驟2)所述熔劑為生石灰和白云石。
優(yōu)選的，步驟2)所述含鐵物料和熔劑可以用皮帶上料機加入、用螺旋給料器加入、或 用N2作載氣的噴槍噴入。
優(yōu)選的，步驟2)所述含碳物料為煤粉、和/或焦粉中的一種或幾種。含碳物料可以用皮 帶上料機加入、用螺旋給料器加入、或用N2作載氣的噴槍噴入。
優(yōu)選的，步驟3)中同時向渣層中吹入少量的氧氣燃燒含碳物料以提供熱量。
優(yōu)選的，步驟3)中從連續(xù)煉鋼爐的底部吹入N2氣攪拌熔池。
優(yōu)選的，步驟4)中鐵水由連續(xù)煉鋼爐的還原區(qū)進入連續(xù)煉鋼爐的氧化區(qū)，在連續(xù)煉鋼 爐的還原區(qū)和氧化區(qū)中間設(shè)置擋墻，擋墻上留有鐵水流經(jīng)的通道可以在擋墻底部開孔， 讓鐵水從連續(xù)煉鋼爐的還原區(qū)經(jīng)連續(xù)煉鋼爐的擋墻下部流出到連續(xù)煉鋼爐的氧化區(qū)；也可 以在擋墻中間設(shè)置虹吸出鐵口，讓鐵水從連續(xù)煉鋼爐的還原區(qū)經(jīng)虹吸出鐵口流出到連續(xù)煉 鋼爐的氧化區(qū)。
優(yōu)選的，連續(xù)煉鋼爐的高溫廢氣可以用余熱鍋爐冷卻回收顯熱來發(fā)電。
優(yōu)選的，將鐵礦粉進行細磨預(yù)熱預(yù)還原后加入到連續(xù)煉鋼爐中進行連續(xù)煉鋼，鐵礦粉
和石灰石混合細磨至40微米以下，在輸送床設(shè)備中用連續(xù)煉鋼爐的改質(zhì)后的廢氣預(yù)熱預(yù)還原。
本發(fā)明還提供一種連續(xù)煉鋼設(shè)備，包括粉礦輸送床(1)、上料裝置(2)、氣相區(qū)二
次燃燒氧槍(3)、連續(xù)煉鋼爐(4)、連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)出渣口 (5)、連續(xù)煉鋼爐內(nèi)擋墻(6)、 連續(xù)煉鋼爐鐵水通道(7)、脫碳區(qū)熔劑裝料口 (8)、脫碳區(qū)氧槍(9)、出鋼口 (10);連續(xù) 煉鋼爐(4)橫截面是長方形，包括還原區(qū)和氧化脫碳區(qū)。在連續(xù)煉鋼爐的上方有輸送床設(shè) 備(1)，輸送床設(shè)備(1)通過上料裝置(2)與連續(xù)煉鋼爐(4)相連，氣相區(qū)二次燃燒氧 槍(3)插入到連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)的上方氣相空間，連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)出渣口 (5)位于連 續(xù)煉鋼爐還原區(qū)外側(cè)爐墻中部，在連續(xù)煉鋼爐的中間部分有一耐火材料砌筑的擋墻(6)， 擋墻上有鐵水通道(7)。在連續(xù)煉鋼爐的氧化脫碳區(qū)上方插入氧槍(9)，在連續(xù)煉鋼爐的 氧化脫碳區(qū)上方爐墻上有熔劑裝料口 (8)。在連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)外側(cè)爐墻上開有出鋼口 (10)。
所述上料裝置(2)選自皮帶上料機、螺旋給料器、或用N2作載氣的噴槍。 優(yōu)選的，所述的連續(xù)煉鋼爐鐵水通道可以是擋墻下部50mm 200min的孔，也可以是擋 墻中部設(shè)置的虹吸出鐵口，所述的連續(xù)煉鋼爐還包括底吹攪拌氣體透氣磚(11)、渣區(qū)二次 燃燒氧槍(12);底吹攪拌氣體透氣磚(11)位于連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)爐底，渣區(qū)二次燃燒氧 槍(12)位于連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)，從連續(xù)煉鋼爐上方插入還原區(qū)渣中。
優(yōu)選的，連續(xù)煉鋼爐4包括耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理和余熱回收系統(tǒng)。本發(fā)明從鐵礦石連續(xù)得到鋼水的具體工藝路線是含鐵物料(含鐵粉礦、含鐵塊礦、 含鐵球團礦、經(jīng)過細磨預(yù)還原的鐵礦粉、氧化鐵皮、含鐵塵泥中的一種或幾種)和熔劑(包 括生石灰、白云石)被裝入到連續(xù)煉鋼爐內(nèi)，連續(xù)煉鋼爐內(nèi)預(yù)先已形成了一個鐵熔池，或 者是渣鐵混合的熔池，溫度在140(TC以上。含鐵物料和熔劑可以用皮帶上料機加入，也可
以用螺旋給料器加入，或用N2作載氣的噴槍噴入。同時往連續(xù)煉鋼爐內(nèi)加入含碳物料(煤
粉、焦粉中的一種或幾種)，同樣可以用皮帶上料機加入，也可以用螺旋給料器加入，或用
N2作載氣的噴槍噴入。加入的含鐵物料很快溶解進入渣中，被加入的含碳物料還原。含碳物 料可能以固態(tài)碳的形式直接還原液態(tài)鐵氧化物，也可能是鐵水中的溶解碳直接還原液態(tài)鐵 氧化物，高溫下還原反應(yīng)速度很快，產(chǎn)生的氣體在渣中鼓泡形成泡沫渣。向連續(xù)煉鋼爐渣 層上方的空間內(nèi)吹入氧氣或500 120(TC的熱空氣以燃燒還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO，給大量吸熱 的鐵氧化物直接還原反應(yīng)提供熱量。同時也可以向渣層中吹入少量的氧氣燃燒含碳物料以 提供熱量，也可以不向渣中吹氧。還可以從連續(xù)煉鋼爐的底部吹入N2攪拌熔池，也可以不 吹入底攪拌N2。在連續(xù)煉鋼爐的中間部分有一耐火材料砌筑的擋墻，擋墻上留有鐵水通道， 鐵水通道可以是擋墻底部所開的孔，也可以是擋墻中部設(shè)置的虹吸出鐵口，液態(tài)鐵氧化物 直接還原得到的鐵水從還原區(qū)經(jīng)鐵水通道流出到連續(xù)煉鋼爐的氧化區(qū)，在那里鐵水被頂吹 氧或頂?shù)讖?fù)合吹氧，同時加入石灰、白云石、螢石熔劑，鐵水被脫碳和脫硫，從而得到合 格鋼水。鋼水從連續(xù)煉鋼爐內(nèi)的虹吸口連續(xù)流出。連續(xù)煉鋼爐的高溫廢氣可以用余熱鍋爐 冷卻回收顯熱來發(fā)電。本發(fā)明還包括將鐵礦粉進行細磨預(yù)熱預(yù)還原后加入到連續(xù)煉鋼爐中 進行連續(xù)煉鋼，礦粉和熔劑(指石灰石、生石灰、白云石中的一種或幾種)混合細磨至40 微米以下，在專用的輸送床設(shè)備中用連續(xù)煉鋼爐的改質(zhì)后的廢氣預(yù)熱預(yù)還原。 本發(fā)明的優(yōu)勢體現(xiàn)在
(1) 充分利用了液態(tài)鐵氧化物的碳直接還原速度快的特點，液態(tài)鐵氧化物的碳直接還 原速度比鐵氧化物的間接還原(用CO還原鐵氧化物)以及氫還原速度要快3個數(shù)量級以上， 本發(fā)明的生產(chǎn)率高，這一點優(yōu)于現(xiàn)有的高爐一轉(zhuǎn)爐流程、直接還原一電爐流程、COREX熔融 還原煉鐵-轉(zhuǎn)爐流程，同時也優(yōu)于一些專利提出直接煉鋼或一步煉鋼方法。
(2) 本發(fā)明充分利用了鐵氧化物還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體，將CO二次燃燒用于補償還 原反應(yīng)所需的熱量，從反應(yīng)式(1) (2)可以看出，只要還原反應(yīng)產(chǎn)生C0的55。/。燃燒成C02， 產(chǎn)生的熱量即可以滿足系統(tǒng)熱平衡的需要。這樣理論上連續(xù)煉鋼的噸鋼碳耗可以達到 321Kg。
Fe203+3C=2Fe+3C0 AH，=455.6kJ/mol (1) 3C0+1.502=3C02 AH17。。=-840.2kJ/mol (2)
(3) 本發(fā)明在一座連續(xù)煉鋼爐內(nèi)實現(xiàn)了從礦石生產(chǎn)鋼水，與現(xiàn)有的煉鋼流程相比，設(shè) 備和基建投資大量節(jié)省，保守的計算，可以節(jié)省50%以上的設(shè)備和基建投資；物流得到充 分簡化，在傳統(tǒng)的鋼鐵廠，各個工藝環(huán)節(jié)的物流非常繁忙，含鐵物流歷經(jīng)數(shù)次的升溫降溫， 損失大量的物理熱，新的連續(xù)煉鋼工藝只有一座爐子，非常緊湊，物流簡單有序，而且避
7免了鐵水在運輸過程中的溫度損失，易于實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動控制，是新一代智能鋼
鐵廠，采用本發(fā)明后，鋼鐵廠的面貌發(fā)生重大改變。


本發(fā)明的裝置簡示流程圖見附圖i。虛線框包含的部分是可選的。l是粉礦輸送床，在 這里粉礦被預(yù)熱預(yù)還原。2是上料裝置。3是氣相區(qū)二次燃燒氧槍。4是連續(xù)煉鋼爐，包括 耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理和余熱回收系統(tǒng)。5是連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)出渣口。 6是連續(xù) 煉鋼爐內(nèi)擋墻。7是連續(xù)煉鋼爐鐵水通道。8是氧化脫碳區(qū)熔劑裝料口。 9是氧化脫碳區(qū)氧 槍。IO是出鋼口。 ll底吹攪拌氣體透氣磚；12渣區(qū)二次燃燒氧槍。
具體實施例方式
以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，但本發(fā)明并不局限于此。 實施例l:
本發(fā)明的連續(xù)煉鋼設(shè)備，包括粉礦輸送床l、上料裝置2、氣相區(qū)二次燃燒氧槍3、
連續(xù)煉鋼爐4、連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)出渣口 5、連續(xù)煉鋼爐內(nèi)擋墻6、連續(xù)煉鋼爐鐵水通道7、 脫碳區(qū)熔劑裝料口8、脫碳區(qū)氧槍9、出鋼口 10;連續(xù)煉鋼爐4橫截面是長方形，包括還原 區(qū)和氧化脫碳區(qū)，縱剖面如圖1所示。連續(xù)煉鋼爐4包括耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理 和余熱回收系統(tǒng)。
在連續(xù)煉鋼爐的上方有輸送床設(shè)備1，輸送床設(shè)備1通過上料裝置2與連續(xù)煉鋼爐4相 連，氣相區(qū)二次燃燒氧槍3插入到連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)的上方氣相空間，連續(xù)煉鋼爐還原區(qū) 出渣口 5位于連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)外側(cè)爐墻中部，在連續(xù)煉鋼爐的中間部分有一耐火材料砌 筑的擋墻6，擋墻上有鐵水通道7。在連續(xù)煉鋼爐的氧化脫碳區(qū)上方插入氧槍9，在連續(xù)煉 鋼爐的氧化脫碳區(qū)上方爐墻上有熔劑裝料口 8。在連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)外側(cè)爐墻上開有出鋼口 10。
所述的連續(xù)煉鋼爐鐵水通道可以是擋墻下部50mm 200mm的孔，也可以是擋墻中部設(shè) 置的虹吸出鐵口，所述的連續(xù)煉鋼爐還包括底吹攪拌氣體透氣磚11、渣區(qū)二次燃燒氧槍12; 底吹攪拌氣體透氣磚11位于連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)爐底，渣區(qū)二次燃燒氧槍12位于連續(xù)煉鋼 爐還原區(qū)，從連續(xù)煉鋼爐上方插入還原區(qū)渣中。
將鐵精礦粉和石灰石、白云石混合在一起，它們的配比根據(jù)這幾種物料在冶煉過程中 渣的成分并通過物料衡算來確定， 一般取渣的堿度為1 1.5， Al203 5% 18%， Mg05% 10°/0, FeO 10%以下。用球磨機細磨得到小于40um的微粉，將該微粉在輸送床1內(nèi)用連續(xù)煉鋼爐 的改質(zhì)后的廢氣預(yù)熱預(yù)還原，該微粉預(yù)熱后的溫度是300 60(TC，預(yù)還原率是10 30%。
將預(yù)熱預(yù)還原后的鐵精礦粉依靠重力給料的方式通過上料裝置2加入到連續(xù)煉鋼爐4 的還原側(cè)，連續(xù)煉鋼爐內(nèi)的還原側(cè)預(yù)先已形成一個渣鐵熔池，渣層厚度在約10 1000mra， 鐵水熔池厚度約10 2000mm,鐵精礦粉和熔劑的混合物加入后，很快溶解進入渣中(不到 一分鐘時間)，同時用N2作為載氣向渣鐵浴中噴入煤粉，該煤粉沒有特殊要求， 一般固定碳 含量在75%以上。噴入的煤粉一部分直接和渣中的液態(tài)FeO發(fā)生直接還原反應(yīng)， 一部分進
8入鐵水中，向鐵水滲碳。在鐵水中的溶解碳，可以在渣鐵界面還原渣中的Fe0,在噴射氣流 的帶動下一部分含碳鐵液滴進入渣中，含碳鐵滴中的碳還原渣中的FeO。噴吹煤粉的作用是 引起渣鐵浴的激烈混合，為碳還原液態(tài)鐵氧化物的直接還原反應(yīng)創(chuàng)造良好的動力學(xué)條件。 直接還原反應(yīng)產(chǎn)生了大量的CO氣體，在渣中形成泡沫渣，同時充滿了連續(xù)煉鋼爐的上部空 間。
用氣相區(qū)二次燃燒氧槍3向連續(xù)煉鋼爐的上部空間吹入氧氣，以燃燒還原反應(yīng)產(chǎn)生的 C0，產(chǎn)生高溫廢氣；二次燃燒產(chǎn)生的熱量以輻射和熱傳導(dǎo)的方式傳遞給反應(yīng)區(qū)。在渣鐵浴 中由于物料噴吹濺起的渣鐵滴吸收了二次燃燒的熱量，在落回熔池后即將二次燃燒熱量帶 回熔池。
連續(xù)煉鋼爐4內(nèi)的廢氣先冷卻回收物理熱，用于發(fā)電，然后用于鐵礦微粉的預(yù)熱預(yù)還 原。連續(xù)煉鋼爐4內(nèi)還原區(qū)隨著物料的不斷加入，鐵水量和渣量不斷增加，在還原區(qū)渣通 過渣口5排出，還原區(qū)的鐵水熔池底部通過連續(xù)煉鋼爐鐵水通道7和氧化區(qū)相通，還原區(qū) 產(chǎn)生的鐵水不斷流入氧化區(qū)，在氧化區(qū)頂通過氧化脫碳區(qū)氧槍9吹氧，同時通過氧化脫碳 區(qū)熔劑裝料口 8加入生石灰、白云石、螢石，將還原區(qū)流入的鐵水冶煉成鋼。在氧化區(qū)也 有渣口和出鋼口IO，生產(chǎn)的鋼水和渣分別連續(xù)流出。得到的粗鋼水成分C 0. l 0.8%,Si、 Mn<0.05%,S、 P<0. 04%，經(jīng)過后續(xù)的爐外精煉和脫氧合金化工序即可得到合格的鋼水。
實施例2:
將鐵精礦粉和部分含鐵塊礦以及石灰石、白云石混合在一起，它們的配比根據(jù)這幾種
物料在冶煉過程中渣的成分并通過物料衡算來確定， 一般取渣的堿度為1 1.5， Al203 5% 18%, Mg0 5% 10%， Fe0 10%以下。然后將煤粉或焦粉也加入到這些混合物料中。煤粉或焦 粉的量按500 1200kg/噸鐵確定。然后將混合物料依靠螺旋給料器通過上料裝置2加入到 連續(xù)煉鋼爐內(nèi)。連續(xù)煉鋼爐4內(nèi)預(yù)先留有厚度為100 800咖的鐵水熔池，鐵精礦粉與煤粉、 熔劑很快形成液態(tài)混合物渣層，渣層內(nèi)發(fā)生鐵氧化物的直接還原。
同時通過渣區(qū)二次燃燒氧槍12向渣層內(nèi)吹入工業(yè)氧氣，氧氣和渣層內(nèi)未發(fā)生還原反應(yīng) 的部分煤粉發(fā)生燃燒反應(yīng)，也同時和直接還原產(chǎn)生的CO在渣層內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生fe溫 廢氣；產(chǎn)生的熱量提供給渣層用于溶解混合物料和補償還原反應(yīng)所需的熱量。
在連續(xù)煉鋼爐的上部空間，還原反應(yīng)產(chǎn)生了大量CO,用氣相區(qū)二次燃燒氧槍3吹氧， CO 二次燃燒為厚渣層的還原反應(yīng)提供了部分熱量。在連續(xù)煉鋼爐中通過底吹攪拌氣體透氣 磚11底吹N2攪拌熔池，為鐵水中C還原渣中鐵氧化物創(chuàng)造動力學(xué)條件。
在連續(xù)煉鋼爐4的右側(cè)是氧化區(qū)，在氧化區(qū)頂通過氧化脫碳區(qū)氧槍9吹氧，同時通過 氧化脫碳區(qū)熔劑裝料口 8加入生石灰、白云石、螢石，將還原區(qū)流入的鐵水冶煉成鋼。隨 著還原反應(yīng)的不斷進行，連續(xù)煉鋼爐左側(cè)還原區(qū)的產(chǎn)生的鐵水經(jīng)虹吸出鐵口 7連續(xù)流入右 側(cè)氧化區(qū)，在氧化區(qū)被連續(xù)脫碳脫硫后又從虹吸出鋼口 IO不斷流出，在還原區(qū)產(chǎn)生的渣通 過出渣口5不斷流出。得到的粗鋼水成分C 0. 15 0.7%，Si、 Mn<0.05%，S、 P<0.04%， 經(jīng)過后續(xù)的爐外精煉和脫氧合金化工序即可得到合格的鋼水。連續(xù)煉鋼爐內(nèi)的廢氣經(jīng)冷卻
9回收物理熱，用于發(fā)電。
實施例3
將經(jīng)過細磨預(yù)還原的鐵礦粉和石灰石、白云石混合在一起，它們的配比根據(jù)這幾種物 料在冶煉過程中渣的成分并通過物料衡算來確定，一般取渣的堿度為1 1. 5，A1203 5% 18%， Mg0 5% 10%， Fe0 10%以下。其它同實施例2。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)煉鋼工藝，包括下列步驟1)連續(xù)煉鋼爐內(nèi)預(yù)先形成一個鐵熔池，或者是渣鐵混合的熔池，溫度在1400℃以上；2)含鐵物料和熔劑被裝入到連續(xù)煉鋼爐內(nèi)，同時加入含碳物料；3)向連續(xù)煉鋼爐渣層上方的空間內(nèi)吹入氧氣或500～1200℃的熱空氣以燃燒還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO；產(chǎn)生鐵水和高溫廢氣；4)液態(tài)鐵氧化物直接還原得到的鐵水進入連續(xù)煉鋼爐的氧化區(qū)，然后鐵水被頂吹氧或頂?shù)讖?fù)合吹氧或底吹氧，同時加入熔劑生石灰、白云石、螢石，鐵水被脫碳和脫硫，從而得到合格鋼水；5)鋼水從連續(xù)煉鋼爐內(nèi)的虹吸口連續(xù)流出。
2. —種如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟2)所述含鐵物料選自含鐵粉礦、含鐵塊礦、含鐵球團礦、經(jīng)過細磨預(yù)還原的鐵礦粉、氧化鐵皮、和/或含鐵塵泥中的 一種或幾種。
3. —種如權(quán)利要求l所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟2)所述熔劑為生石灰和白 云石。
4. 一種如權(quán)利要求l所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟2)所述含鐵物料和熔劑可 以用皮帶上料機加入、用螺旋給料器加入、或用N2作載氣的噴槍噴入。
5. —種如權(quán)利要求l所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟2)所述含碳物料為煤粉、 和/或焦粉中的一種或幾種,含碳物料可以用皮帶上料機加入、用螺旋給料器加入、或用N2 作載氣的噴槍噴入。
6. —種如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟3)中從連續(xù)煉鋼爐的底 部吹入N2氣攪拌熔池。
7. —種如權(quán)利要求l所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，將鐵礦粉進行細磨預(yù)熱預(yù)還原 后加入到連續(xù)煉鋼爐中進行連續(xù)煉鋼，鐵礦粉和石灰石混合細磨至40微米以下，在輸送床 設(shè)備中用連續(xù)煉鋼爐的改質(zhì)后的廢氣預(yù)熱預(yù)還原。
8. —種連續(xù)煉鋼設(shè)備，包括粉礦輸送床(1)、上料裝置(2)、氣相區(qū)二次燃燒氧槍 (3)、連續(xù)煉鋼爐(4)、連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)出渣口 (5)、連續(xù)煉鋼爐內(nèi)擋墻(6)、連續(xù)煉鋼爐鐵水通道(7)、脫碳區(qū)熔劑裝料口 (8)、脫碳區(qū)氧槍(9)、出鋼口 (10);連續(xù)煉鋼爐(4)橫截面是長方形，包括還原區(qū)和氧化脫碳區(qū)，在連續(xù)煉鋼爐的上方有 輸送床設(shè)備(1)，輸送床設(shè)備(1)通過上料裝置(2)與連續(xù)煉鋼爐(4)相連，氣相區(qū)二 次燃燒氧槍(3)插入到連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)的上方氣相空間，連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)出渣口 (5) 位于連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)外側(cè)爐墻中部，在連續(xù)煉鋼爐的中間部分有一耐火材料砌筑的擋墻 (6)，擋墻上有鐵水通道(7);在連續(xù)煉鋼爐的氧化脫碳區(qū)上方插入氧槍(9)，在連續(xù)煉 鋼爐的氧化脫碳區(qū)上方爐墻上有熔劑裝料口 (8);在連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)外側(cè)爐墻上開有出鋼口 (10)。
9. 一種如權(quán)利要求8所述的連續(xù)煉鋼設(shè)備，其特征是，所述的連續(xù)煉鋼爐鐵水通道是 擋墻下部50mm 200mm的孔，或擋墻中部設(shè)置的虹吸出鐵口 ；所述的連續(xù)煉鋼爐還包括底 吹攪拌氣體透氣磚(11)、渣區(qū)二次燃燒氧槍(12);底吹攪拌氣體透氣磚(11)位于連續(xù) 煉鋼爐還原區(qū)爐底，渣區(qū)二次燃燒氧槍(12)位于連續(xù)煉鋼爐還原區(qū)，從連續(xù)煉鋼爐上方 插入還原區(qū)渣中。
10. —種如權(quán)利要求8所述的連續(xù)煉鋼設(shè)備，其特征是，連續(xù)煉鋼爐(4)包括耐材系 統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理和余熱回收系統(tǒng)；所述上料裝置(2)選自皮帶上料機、螺旋給 料器、或用N2作載氣的噴槍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵礦石連續(xù)煉鋼工藝，采用液態(tài)鐵氧化物的碳直接還原方式，先將鐵礦石或預(yù)還原礦粉加入渣鐵浴中，鐵礦石或預(yù)還原礦粉溶解入渣，然后用碳快速還原液態(tài)鐵氧化物得到鐵水，緊接著在爐子的另一端吹氧脫碳得到鋼水，即在同一個爐子內(nèi)實現(xiàn)從加入鐵礦物到生產(chǎn)出鋼水。還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO主要用于二次燃燒，以補償還原反應(yīng)所需的熱量，廢氣用于預(yù)熱和預(yù)還原(鐵礦物在很弱的還原性氣氛下即可發(fā)生預(yù)還原)。本發(fā)明充分利用了液態(tài)鐵氧化物的碳直接還原速度快的特點，本發(fā)明的生產(chǎn)率高，噸鋼碳耗低，設(shè)備和基建投資節(jié)省，物流得到充分簡化，而且避免了鐵水在運輸過程中的溫度損失，易于實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動控制。
文檔編號C21B13/00GK101665849SQ20081013969
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者勇 周, 張勝生, 杰 董 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司