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，再進行煉鋼地;其余是通過回轉(zhuǎn)窯等裝置還原成金屬化球團或海綿鐵后，再進入電弧爐煉鋼的。
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日報導的用金屬化球團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，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)球團連續(xù)不斷地加入到煉鋼爐中進行“鋼浴”。在“鋼浴”過程中，球團內(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。
反立生成的CO又繼續(xù)與氧化鐵進行各種還原反應。
反應式
(+18.5千卡/公斤Fe2O3)
(-23.1千卡/公斤Fe3O4)
(+56.3千卡/公斤FeO)
當溫度上升到800℃時，CO濃度只要達到28.1%，就能使Fe2O3還原成Fe3O4，CO濃度達到65.3%時，就能使FeO還原Fe。當溫度接近1000℃時，平衡氣相中幾乎CO＝100%，即碳的氣化反應非常充分。保證了還原過程所需要的CO充足來源。
在反應過程中應加強攪拌，及時補充能源，使直接還原和碳的氣化所消耗的熱量及時得到補充，使“鋼浴”過程連續(xù)不斷進行下去，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，由于接觸面的擴大得到一定程度的發(fā)展。以上諸反應，使球團在“鋼浴”過程中很快完成氧化鐵的各種還原反應，并被熔化。當球團進行渣鐵分離時，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，有利于進行碳氧反應，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球團在熔化時，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入鋼水;與此同時，由于渣中含有大量FeO，煉鋼過程迅速進入氧化期，使鋼水中的已有的C、P、Si含量進一步減少。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。也可以進入相應的爐外精煉裝置進一步精煉。不論那種方式，都應在爐中保留一部分熔融鋼水，以便使球團“鋼浴”的冶煉過程連續(xù)進行下去。
本發(fā)明的工藝流程中，熔渣量較大，噸鋼約為700公斤。為了保證球團連續(xù)進入爐中“鋼浴”，應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，無需特殊設計和制造，只需進行一些適應性改造。
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，以保證球團入爐反應后，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)球團加入爐中進行“鋼浴”。開動電磁攪拌，并施行爐子上部補充吹氧燃燒，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。當鋼水達到予計數(shù)量時，將爐體搖正，停止球團“鋼浴”過程，進行還原期操作(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行球團的“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。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，只是補充能源的方法由“供電”改為“燃燒煤氣”，同時應增加電磁攪拌裝置，以便連續(xù)排渣及促進成分均勻。
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，利用吹氧燃燒鐵水中的碳補充能源，使球團完成還原，熔化和氧化反應。球團熔化及鋼水氧化期結(jié)束后，排氧化渣，再繼續(xù)進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“鋼浴”熔池。將66公斤成份同前的冷固結(jié)球團分批加入中頻爐中進行“鋼浴”，每批投入的球團以能覆蓋鋼液表面即可。二分鐘后球團熔化，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。連續(xù)操作，直到66公斤球團全部熔清為止。
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，球團反應生成鋼水25.51公斤，球團含金屬鐵量為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、焦爐、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，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，可利用添加球團實現(xiàn)大幅度增產(chǎn)和擴大特鋼，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)，只需建設經(jīng)營靈活、投資較少的電爐煉鋼廠和相應軋鋼配套工程，可以縮短建設周期、降低經(jīng)營成本、加快資金周轉(zhuǎn)，并可免除焦爐、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)過予熱的球團加入煉鋼爐的熔融鋼液中，所用球團是未經(jīng)任何還原處理的鐵精礦做成的冷固結(jié)球團。
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)球團加入熔融鋼液中以后，及時補充足夠的熱量，并不斷攪拌，使球團進行“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，以保證球團入爐反應后鋼液不會迅速冷凝固為度。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球團予熱溫度是200-700℃。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的球團加入方法是連續(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，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:呂美竺導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan