專利名稱：一種還原煉鋼方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種還原煉鋼方法及裝置。
背景技術(shù)：
當前以高爐一氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的長流程為代表的氧化法煉鋼工藝，其冶金原理是利用焦炭將鐵礦石中的金屬氧化物在高爐內(nèi)還原成鐵水，在此還原過程中滲入了碳，同時還原出Mn、Si等合金元素和P、S等有害雜質(zhì)并溶解于鐵液中。因此，在煉鋼過程中必須通過氧化和加入熔劑的方法將鐵水中多余的C和有害雜質(zhì)去除。由于化學(xué)熱力學(xué)的原因，在去除這些雜質(zhì)元素的時候，S1、Mn、V、Ti等合金元素將優(yōu)先被氧化，因此出鋼過程中必須額外向鋼液中加入硅鐵、錳鐵等合金元素進行合金化。上述氧化法煉鋼工藝是氧化物還原、再氧化、再還原的重復(fù)過程，此工藝流程存在以下三個方面的缺點
I)這種重復(fù)的冶金工藝延長了工藝流程，增加了基建投資和生產(chǎn)成本。2)鐵礦石中的S1、Mn、V、Ti等合金元素將被氧化進入渣中，未被充分利用，因此在煉鋼出鋼過程中需再加入大量鐵合金；同時，煉鋼過程鐵損較大，造成了資源浪費。3)冶煉過程中增碳一脫碳的反復(fù)過程，不僅增加了能源消耗、氧氣消耗，更增加了溫室氣體CO2的排放。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種還原煉鋼方法及裝置，該還原煉鋼方法及裝置不經(jīng)過焦化工藝、直接集煉鐵和煉鋼工藝為一體，不僅降低鐵礦石中的合金元素的損耗，而且降低廢氣的排放和氧 氣的消耗；達到節(jié)能損耗、保護環(huán)境的目的。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種還原煉鋼方法，其步驟如下
1)將鐵礦石物料裝入還原煉鋼爐，同時向還原煉鋼爐內(nèi)吹入還原氣體，還原氣體經(jīng)過電極產(chǎn)生的電弧或等離子弧加熱形成800°C 9700°C的高溫還原氣體，鐵礦石與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內(nèi)的預(yù)還原區(qū)進行初還原反應(yīng)，將礦石中的金屬氧化物進行初步還原；
2)初還原后的鐵礦石進入還原煉鋼爐內(nèi)高溫區(qū)，被設(shè)置在高溫區(qū)的電極產(chǎn)生的電弧或等離子弧加熱升溫熔化，同時進一步與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內(nèi)高溫區(qū)進行還原反應(yīng)；
3)熔化后的鋼水進入還原煉鋼爐內(nèi)熔池中，被底吹系統(tǒng)或側(cè)吹系統(tǒng)處導(dǎo)入的還原氣體攪動，并與高溫還原氣體進行深度還原反應(yīng)且生產(chǎn)出碳含量為O. 03^2. 11%的合格鋼水；
4)經(jīng)過深度還原的合格鋼水達到一定量后，通過出鋼口和出渣口進行周期性地排出鋼水和爐渣。進一步，所述高溫還原氣體由電極吹入還原煉鋼爐爐內(nèi)的還原氣體經(jīng)過電極產(chǎn)生的電弧或等離子弧加熱形成。進一步，所述還原氣體設(shè)置為H2、CO、碳氫化合物CmHn再生的還原性氣體或上述氣體的組合。
進一步，在步驟3)中，所述鋼水中的碳含量通過控制還原能力R來進行控制，其表達公式為
權(quán)利要求
1.一種還原煉鋼方法，其特征在于其步驟如下 1)將鐵礦石物料裝入還原煉鋼爐，同時向還原煉鋼爐內(nèi)吹入還原氣體，還原氣體經(jīng)過電極產(chǎn)生的電弧或等離子弧加熱形成800°C 9700°C的高溫還原氣體，鐵礦石與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內(nèi)的預(yù)還原區(qū)進行初還原反應(yīng)，將礦石中的金屬氧化物進行初步還原； 2)初還原后的鐵礦石進入還原煉鋼爐內(nèi)高溫區(qū)，被設(shè)置在高溫區(qū)的電極產(chǎn)生的電弧或等離子弧加熱升溫熔化，同時進一步與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內(nèi)高溫區(qū)進行還原反應(yīng)； 3)熔化后的鋼水進入還原煉鋼爐內(nèi)熔池中，被底吹系統(tǒng)或側(cè)吹系統(tǒng)處導(dǎo)入的還原氣體攪動，并與高溫還原氣體進行深度還原反應(yīng)且生產(chǎn)出碳含量為0. 03^2. 11%的合格鋼水； 4)經(jīng)過深度還原的合格鋼水達到一定量后，通過出鋼口和出渣口進行周期性地排出鋼水和爐渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于所述高溫還原氣體由電極吹入還原煉鋼爐爐內(nèi)的還原氣體經(jīng)過電極產(chǎn)生的電弧或等離子弧加熱形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于所述還原氣體設(shè)置為H2> CO、碳氫化合物C111Hn再生的還原性氣體或上述氣體的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于在步驟3)中，所述鋼水中的碳含量通過控制還原能力R來進行控制，其表達公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于在步驟I)中所述鐵礦石物料可以是鐵礦粉經(jīng)過燒結(jié)的燒結(jié)礦或者是鐵礦粉經(jīng)過球團處理的球團礦。
6.一種還原煉鋼裝置，包括爐頂裝料系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、電極、出渣口、還原煉鋼爐、底吹系統(tǒng)或側(cè)吹系統(tǒng)和出鋼口，所述爐頂裝料系統(tǒng)布置在還原煉鋼爐的頂部，其特征在于所述還原煉鋼爐內(nèi)依次設(shè)置有預(yù)還原區(qū)、高溫區(qū)和熔池，所述電極設(shè)置在還原煉鋼爐高溫區(qū)的爐壁上，所述電極內(nèi)設(shè)置有向還原煉鋼爐內(nèi)噴入還原氣體的通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種還原煉鋼裝置，其特征在于所述電極設(shè)置為不少于2根且均勻分布。
全文摘要
一種還原煉鋼方法，其步驟如下1)鐵礦石物料進入爐內(nèi)的預(yù)還原區(qū)進行初還原反應(yīng)，2)后進入爐內(nèi)高溫區(qū)被電弧或等離子弧加熱升溫熔化同時進行還原反應(yīng)；3)鋼水進入爐內(nèi)熔池中進行深度還原反應(yīng)形成合格鋼水，4)通過出鋼口和出渣口進行周期性地排出鋼水和爐渣。本發(fā)明還提供了一種還原煉鋼裝置，本發(fā)明還原煉鋼方法及裝置生產(chǎn)流程短、總圖占地小、從礦石到成品的金屬收得率高、除煉特殊鋼種外不需外加鐵合金或少加鐵合金、能耗低且不使用焦炭和大量氧氣、降低了冶煉過程中的碳排放量和廢氣排放量，有利于節(jié)能減排。
文檔編號C21B13/12GK103045788SQ20121051189
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者吳慶祥, 游香米, 楊寧川 申請人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司