專利名稱:一種鐵礦石直接煉鋼的方法
本發(fā)明是一種鐵礦石直接煉鋼的方法,屬鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域。
在現(xiàn)有技術(shù)中,98%的鐵礦是通過高爐煉鐵后,再進(jìn)行煉鋼地;其余是通過回轉(zhuǎn)窯等裝置還原成金屬化球團(tuán)或海綿鐵后,再進(jìn)入電弧爐煉鋼的。
新近開發(fā)的技術(shù),如KR法熔融還原煉鐵-轉(zhuǎn)爐流程;聯(lián)邦德國德馬克公司1980年專利(專利號2844056);冶金報1986年5月20日報導(dǎo)的用金屬化球團(tuán)在電渣重熔爐中煉鋼流程,其技術(shù)特征都擺脫了焦炭和廢鋼的制約,但都需要事先還原后,再進(jìn)入另一套裝置完成煉鋼過程,即二步法。
本發(fā)明是針對上述缺點而提出的。本發(fā)明使用由鐵精礦、非焦煤和溶劑做成的未經(jīng)任何還原的冷固結(jié)球團(tuán),加入到現(xiàn)代工業(yè)煉鋼爐中直接煉鋼,從而克服了高爐煉鐵后再煉鋼的流程及其他必須經(jīng)予還原裝置的二步法流程的缺點。
本發(fā)明是通過以下方法實現(xiàn)的。
先在煉鋼爐中準(zhǔn)備一個熔池,即事先在爐中予留一部分剩余的高溫的鋼液。再將經(jīng)過200℃-700℃予熱的、由鐵精礦、非焦煤和溶劑做成的冷固結(jié)球團(tuán)連續(xù)不斷地加入到煉鋼爐中進(jìn)行“鋼浴”。在“鋼浴”過程中,球團(tuán)內(nèi)部由于高溫密閉而處于高壓高溫狀態(tài),在大于685℃的條件下,球團(tuán)中的碳分子是異常活躍的,與氧化鐵迅速產(chǎn)生如下的直接還原反應(yīng)。
反立生成的CO又繼續(xù)與氧化鐵進(jìn)行各種還原反應(yīng)。
反應(yīng)式
(+18.5千卡/公斤Fe2O3)
(-23.1千卡/公斤Fe3O4)
(+56.3千卡/公斤FeO)
當(dāng)溫度上升到800℃時,CO濃度只要達(dá)到28.1%,就能使Fe2O3還原成Fe3O4,CO濃度達(dá)到65.3%時,就能使FeO還原Fe。當(dāng)溫度接近1000℃時,平衡氣相中幾乎CO=100%,即碳的氣化反應(yīng)非常充分。保證了還原過程所需要的CO充足來源。
在反應(yīng)過程中應(yīng)加強(qiáng)攪拌,及時補(bǔ)充能源,使直接還原和碳的氣化所消耗的熱量及時得到補(bǔ)充,使“鋼浴”過程連續(xù)不斷進(jìn)行下去,直到金屬Fe充分還原,并渣鐵分離。在高溫的初渣中,固定碳與氧化鐵的直接還原反應(yīng),由于接觸面的擴(kuò)大得到一定程度的發(fā)展。以上諸反應(yīng),使球團(tuán)在“鋼浴”過程中很快完成氧化鐵的各種還原反應(yīng),并被熔化。當(dāng)球團(tuán)進(jìn)行渣鐵分離時,渣中的SiO2浮在鋼液上面,很難得到同時具備充分的固定碳和大于1534℃溫度條件而難以直接還原。渣中的P2O5也很難得到充分的固定碳,而難以被還原。由于在煉鋼爐中沒有類似高爐爐缸中那種充滿堆積焦炭的環(huán)境,所以,鋼水中的含碳量很低。與此同時渣鐵分離后生成的熔渣中有大量的FeO,有利于進(jìn)行碳氧反應(yīng),并造成熔池的激烈沸騰。這樣,就形成了一個特有的綜合反應(yīng)球團(tuán)在熔化時,完成了金屬Fe的還原;雜質(zhì)C、P、Si卻由于缺乏條件而未被還原難以進(jìn)入鋼水;與此同時,由于渣中含有大量FeO,煉鋼過程迅速進(jìn)入氧化期,使鋼水中的已有的C、P、Si含量進(jìn)一步減少。即還原、熔化、氧化三個冶金過程幾乎同時發(fā)生,生成超低碳超低磷的半成品鋼水,可以在同一煉鋼爐中經(jīng)過還原期脫硫、脫氧、調(diào)整成份的冶煉過程后出鋼。也可以進(jìn)入相應(yīng)的爐外精煉裝置進(jìn)一步精煉。不論那種方式,都應(yīng)在爐中保留一部分熔融鋼水,以便使球團(tuán)“鋼浴”的冶煉過程連續(xù)進(jìn)行下去。
本發(fā)明的工藝流程中,熔渣量較大,噸鋼約為700公斤。為了保證球團(tuán)連續(xù)進(jìn)入爐中“鋼浴”,應(yīng)及時將熔渣排出爐外。
為了充分利用煉鋼爐的煙氣所含大量余熱,本發(fā)明利用煙氣作為球團(tuán)予熱系統(tǒng)和養(yǎng)生系統(tǒng)的能源。并通過這一工藝凈化了廢煙。
本發(fā)明使用的冷固結(jié)球團(tuán)其成份為
本發(fā)明可在各種現(xiàn)代工業(yè)煉鋼爐(包括電弧爐、氧氣轉(zhuǎn)爐、平爐工頻爐和中頻爐等)上實施,無需特殊設(shè)計和制造,只需進(jìn)行一些適應(yīng)性改造。
例如在超高功率電弧煉鋼爐實施時,先熔化一部分廢鋼作為熔池,其數(shù)量,以保證球團(tuán)入爐反應(yīng)后,鋼液不會迅速冷卻凝固為度。繼續(xù)供電,使鋼水保持在1600℃左右的高溫,然后通過設(shè)在爐蓋中心位的煙氣口,連續(xù)不斷地將予熱到200℃-700℃的鐵精礦、非焦煤和溶劑制成的冷固結(jié)球團(tuán)加入爐中進(jìn)行“鋼浴”。開動電磁攪拌,并施行爐子上部補(bǔ)充吹氧燃燒,同時傾動爐體,利用電磁攪拌所形成的渣流運動,將溶渣連續(xù)不斷地排出爐外,根據(jù)還原的鋼液數(shù)量不斷增多,而逐漸減少傾角。當(dāng)鋼水達(dá)到予計數(shù)量時,將爐體搖正,停止球團(tuán)“鋼浴”過程,進(jìn)行還原期操作(脫氧、造白渣、調(diào)整成份),完畢后,混渣出鋼。出鋼時留有一部分剩余鋼水,作為下一爐次的熔池。
為了大量生產(chǎn)特種鋼,也可使用底部出鋼的超高功率電爐專門進(jìn)行球團(tuán)的“鋼浴”,另用專門的熔渣爐造白渣。出鋼時,通過電爐底部出鋼口,將“鋼浴”后的鋼水直接沖入裝有熔融白渣的鋼包中脫硫,扒渣后再經(jīng)過鋼包精煉爐完成最終煉鋼任務(wù)。這種流程的優(yōu)點是電網(wǎng)穩(wěn)定,生產(chǎn)率可以提高一倍,可冶煉質(zhì)量更好的特種鋼。
在傾動式平爐實施時,與在超高功率電弧煉鋼爐實施過程類同,只是補(bǔ)充能源的方法由“供電”改為“燃燒煤氣”,同時應(yīng)增加電磁攪拌裝置,以便連續(xù)排渣及促進(jìn)成分均勻。
在氧氣轉(zhuǎn)爐中實施時,可以往爐中先加入一部分鐵水,再在吹氧過程中連續(xù)加入球團(tuán),利用吹氧燃燒鐵水中的碳補(bǔ)充能源,使球團(tuán)完成還原,熔化和氧化反應(yīng)。球團(tuán)熔化及鋼水氧化期結(jié)束后,排氧化渣,再繼續(xù)進(jìn)行還原期操作后出鋼。
本發(fā)明已經(jīng)過150公斤中頻爐實施,說明如下
先將156公斤廢鋼裝入中頻爐,送電熔清后,取樣化驗成份如下
(%)
C Si Mn P S
0.34 0.03 0.78 0.030 0.015
將鋼水倒出一部分,剩余82公斤鋼水作為球團(tuán)“鋼浴”熔池。將66公斤成份同前的冷固結(jié)球團(tuán)分批加入中頻爐中進(jìn)行“鋼浴”,每批投入的球團(tuán)以能覆蓋鋼液表面即可。二分鐘后球團(tuán)熔化,五分鐘后鋼液表面出現(xiàn)中心鏡面,周圍有一層氧化渣。排出氧化渣,可以再投入一批球團(tuán)。連續(xù)操作,直到66公斤球團(tuán)全部熔清為止。
排出的氧化渣成份如下(%)
SiO2TFe FeO S CaO MgO Al2O3
19.69 23.58 25.60 0.22 21.98 6.11 8.02
倒出爐內(nèi)鋼水,稱量并取樣化驗成份如下(%)
C Si Mn P S
0.04 0.020 0.056 0.0043 0.187
爐內(nèi)鋼水重量為107.51公斤,減去82公斤熔池鋼水,球團(tuán)反應(yīng)生成鋼水25.51公斤,球團(tuán)含金屬鐵量為44.95%,計算金屬收得率為84%
25.51公斤÷(66公斤×44.95%)=84%
實施結(jié)果表明
1、金屬Fe在鋼水中綜合收得率較高,達(dá)84%,具有工業(yè)實用價值。
2、整個還原、熔化、氧化過程較快,具備工業(yè)應(yīng)用條件。
3、還原期前的鋼水有超低碳、超低磷特性。
本發(fā)明的優(yōu)點如下(以使用超高功率電爐為對照例)
流程最短,投資最少,可以省去高爐、焦?fàn)t、燒結(jié)工序及裝置及各種予還原工序及裝置;不需要焦炭和廢鋼;能耗最低,比回轉(zhuǎn)窯-電爐法節(jié)煤389公斤/噸鋼,節(jié)電351度/噸鋼;總能耗比KR-轉(zhuǎn)爐法降低47%;比高爐-轉(zhuǎn)爐法降低12%;經(jīng)營成本比電爐廢鋼法低188.92元/噸鋼,比煤基回轉(zhuǎn)窯-電爐法低91.45元/噸鋼,比高爐-轉(zhuǎn)爐法低117.62元/噸鋼,比KR-轉(zhuǎn)爐法低65.74元/噸鋼;產(chǎn)品質(zhì)量好;綜合勞動生產(chǎn)率高;金屬收得率高;顯著減輕環(huán)境污染;可利用現(xiàn)有電爐煉鋼技術(shù)基礎(chǔ),易于推廣。
使用本發(fā)明,已有的煉鋼企業(yè)可不再受廢鋼和鐵水不足的制約,可利用添加球團(tuán)實現(xiàn)大幅度增產(chǎn)和擴(kuò)大特鋼,優(yōu)鋼品種的目的;新建企業(yè)不必再搞龐大的鋼鐵聯(lián)合企業(yè),只需建設(shè)經(jīng)營靈活、投資較少的電爐煉鋼廠和相應(yīng)軋鋼配套工程,可以縮短建設(shè)周期、降低經(jīng)營成本、加快資金周轉(zhuǎn),并可免除焦?fàn)t、燒結(jié)、高爐三大污染源對居民的危害。
權(quán)利要求
1、一種鐵礦石直接煉鋼的方法,其特征在于
1)在煉鋼爐中予先留有一部分熔融鋼液。
2)將經(jīng)過予熱的球團(tuán)加入煉鋼爐的熔融鋼液中,所用球團(tuán)是未經(jīng)任何還原處理的鐵精礦做成的冷固結(jié)球團(tuán)。
其成份為
鐵精礦 64-72% 粒度-200目 占92%
非焦煤 14-22% 粒度0.3毫米以下 占95%
熔劑 10-20% 粒度12微米以下 占90%
3)球團(tuán)加入熔融鋼液中以后,及時補(bǔ)充足夠的熱量,并不斷攪拌,使球團(tuán)進(jìn)行“鋼浴”而熔化,完成金屬鐵的還原和對雜質(zhì)的氧化,排出熔渣后,通過常規(guī)的還原期冶煉,而獲得合格鋼液。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煉鋼爐,可以是電弧爐、氧氣轉(zhuǎn)爐、平爐、工頻爐、中頻爐,或相應(yīng)的爐外精煉裝置。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的予留鋼液的數(shù)量,以保證球團(tuán)入爐反應(yīng)后鋼液不會迅速冷凝固為度。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球團(tuán)予熱溫度是200-700℃。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球團(tuán)加入方法是連續(xù)的或頻繁小批量的。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的排出熔渣的方法是連續(xù)的或頻繁小批量的。
專利摘要
本發(fā)明是一種鐵礦石直接煉鋼的方法,屬于鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域。 本發(fā)明使用由鐵精礦、非焦煤和溶劑做成的未經(jīng)任何還原的冷固結(jié)球團(tuán),加入到現(xiàn)代工業(yè)煉鋼爐中直接冶煉成低雜質(zhì)的鋼液。 本發(fā)明具有設(shè)備簡單,投資低,能耗少,污染小的優(yōu)點。
文檔編號C21B13/00GK87101210SQ87101210
公開日1988年8月24日 申請日期1987年12月26日
發(fā)明者呂美竺 申請人:呂美竺導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan