[发明专利]一种综合利用能源的短流程转底炉连续炼钢方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢及钢材生产的短流程转底炉连续炼钢方法，尤其涉及一种以非焦煤为主、综合利用能源的完整的短流程工厂化钢的生产方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

随着世界钢铁工业的飞速发展和国际社会对环保、节能减排的日益重视，铁矿石、焦煤等资源的短缺，人们不断寻找一种不用焦煤的炼铁或炼钢方法，寻求一种把各种含铁粉尘有效利用、过程产生的二次能源再有效利用、产生的余热再利用的完整的短流程工厂化方法。

目前钢材生产主要有短流程和长流程两种形式。传统长流程是从铁矿石、烧结(或球团)、炼焦、高炉炼铁、转炉吹炼成粗钢水，再经精炼炉炼钢，再轧钢成材。焦煤资源匮乏、规模庞大、投资高、占用土地面积大、生产周期长、吨钢能耗高、环境污染严重是传统长流程无法克服的弊端。

短流程即以废钢、直接还原铁(DRI、海绵铁)等为原料，通过电炉熔化、氧化成粗钢水，经精炼、连铸、轧材生产出成品钢材，不需要焦炭，采用最普遍的是以天然气为还原剂的MIDREX、HYL法以及煤为还原剂的回转窑法、竖炉法、转底炉法等。但目前的短流程并未达到由矿石直接炼钢到成材各工序过程产生的能源高效利用、二次能源高效再利用、余热高效利用、含铁粉尘综合利用的完整的短流程工厂化效果，综合能耗高，生产成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种综合利用能源的短流程转底炉连续炼钢方法，本发明还提供用于该方法的设备。

发明概述

本发明以非焦煤为主能源，以转底炉连续炼钢方法和设备为核心，充分利用连续炼钢方法和设备产生的二次能源高温煤气改质为转底炉或/和轧钢加热炉用的高温煤气，转底炉高温余热废气用于预热转底炉用富氧空气和球团预热，采用铸轧一体化设备或传统连铸轧钢设备直接生产出合格钢材，生产过程中产生的低压水蒸汽或低温水加压后用于煤气改质，含铁除尘灰和轧钢氧化铁皮返回球团造球，钢渣和尘灰用于制造水泥，实现了从铁矿石到钢材生产全套完整的超短流程转底炉连续炼钢生产，依据本发明方法可建设成投资少、占地面积小、运行成本低、能源消耗小、能源利用率高、物料全部综合利用、排放少的环保型工厂。

本发明中的原料为转底炉连续炼钢的常规原料铁矿粉、含铁除尘灰、氧化铁皮等，在本申请中统一称为含铁物料。

由于本发明涉及从铁矿原料开始直至成品钢材的生产方法，其中所涉及的工艺步骤较多，除明确限定的工艺条件外，本发明未特别说明的工艺部分均按本领域现有技术。

发明详述

一种综合利用能源的短流程转底炉连续炼钢方法，包括物料球磨、配料、造球，球团竖炉预热、转底炉预还原、连续炼钢，钢水精炼，连铸、轧制成材，步骤如下：

1)含铁物料经球磨、配料后造球加工成球团，

2)步骤1)得到的球团在预热装置中由转底炉富氧空气预热器排出的850～950℃废气预热到3500～450℃送往转底炉，

3)在转底炉中，球团经800～850℃高温改质煤气燃烧加热，制得金属化率85～95％、出炉温度1000～1200℃的预还原金属化球团，供连续炼钢炉；同时转底炉产生的1100℃～1200℃的高温废气输入富氧空气预热器，在富氧空气预热器中对富氧空气进行预热至600～700℃供转底炉燃烧高温改质煤气使用；

4)将转底炉提供的预还原金属化球团装入连续炼钢炉，喷入含碳物料和氧气进行连续炼钢；连续炼钢炉产生的1450～1550℃高温煤气改质后，得到的高温改质煤气供转底炉或/和轧钢加热炉使用；

5)连续炼钢炉制得的C含量0.01～0.40wt％、温度1580～1680℃钢水，经初步脱氧、合金化后供LF精炼炉或RH精炼炉，精炼炉制得的钢水铸轧成钢材。

步骤4)所述的预还原金属化球团装入连续炼钢炉的温度为900～1100℃。

所述的高温改质煤气是将连续炼钢炉产生的1450～1550℃高温煤气流过煤气改质炉中悬浮的煤粉，CO₂与煤粉反应产成CO，同时吸收热量；水蒸汽与煤粉反应生成H₂和CO，同时吸收热量；改质后煤气中的CO₂含量小于15％，水蒸汽含量小于5.0％，温度800～850℃，直接供转底炉或/和轧钢加热炉使用。

所述高温煤气中CO₂含量29～31体积％，水蒸汽含量11～13体积％。高温煤气中的其余成分为CO、H₂、CH₄和N₂，其含量范围对本领域的技术人员是公知的。

生产过程中产生的含铁除尘灰和轧钢氧化铁皮作为步骤1)的原料再利用，