[发明专利]一种含铁物料渣浴熔融还原炼钢工艺方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢的生产工艺，尤其涉及一种用含铁物料渣浴熔融还原炼钢生产钢水的工艺方法和装置，属钢铁冶金技术领域。 

背景技术

我国钢铁产量已经连续9年世界第一，目前以7亿多吨产能遥遥领先世界，但随之而来的能源、资源、排放压力巨大。随着国际社会对环保的日益重视，铁矿石、废钢、焦炭等资源的短缺，焦煤资源尤为突出，人们不断寻找一种不用焦煤的炼铁或炼钢方法，如球团烧结设备，Itmk3“第三代炼铁法”日本神户制钢与美国米德兰(Midrex)公司联合开发球团烧结设备直接还原新工艺(Fastmet)，以天然气为还原剂的MIDREX、HYL法以及煤为还原剂的回转窑法、竖炉法等。熔融还原主要是用非焦煤生产铁水-转炉炼钢流程工艺方法，主要有COREX、FINEX、AUSIRON、HISMELT、DIOS、ROMELT、CCF、AISI、CLEANMELT等，大多数熔融还原工艺还处于研发阶段，只有COREX炼铁工艺建成了5条生产线，在浦项、南非、印度等一些厂已经运行了十年以上，尤其是南非的COREX-2000，COREX实现了吨煤生产2吨铁的目标，在能耗上可与现代高炉炼铁竞争。HISMELT工艺已经开发成熟，在澳大利亚昆纳纳建设了一座80万吨的工厂，目前正在试运行，SRV融熔还原炉生产出的是C含量4.2-4.5％铁水，存在投资大、传热效率低等问题。 

CN02116882.2公开了一种煤-铁矿微波还原-电炉直接炼钢方法及设备，这种方法生产效率低，难以规模化生产；CN86105494公开了褐煤预还原矿石直接炼钢轧材，是将矿石先制成海棉铁，再由电炉炼钢，再轧成钢材，能源利用效率和生产效率低；CN200610040303.1公开了用感应炉直接炼钢的方法，能耗高、生产效率低；CN200610040696.6公开了用铁矿粉与无烟煤粉的混合料块利用转炉直接炼钢方法和CN200610040838.9公开了用氧化铁皮与无烟煤粉的混合料利用电炉直接炼钢方法以及CN87101210公开了一种铁矿石直接炼钢的方法是指由铁精矿、非焦煤和溶剂做成的未经任何还原的冷固结球团，加到现代工业炼钢炉中炼钢的方法，这些方法的铁矿石还原效率低，能耗高，生产效率低；CN92113519.X公开了用矿石直接炼钢的方法及设备，是先将矿石用还原气体还原成海棉铁，然后将高温海绵铁在与外界大气隔离的情况下送入熔化室内熔化，再加入造渣剂去除有害元素的方法，能耗高，生产效率低，未见到产业化的报道。 

CN86106417高炉连续炼钢与制钢生产的连续化，提出改进高炉用纯氧和加压气化煤气作燃料和还原剂直接炼成钢的方法，未见到产业化的报道。CN87104957.0槽式炉连续炼钢工艺及设备，设前炉、槽式炉和后炉的一种连续炼钢工艺，所用原料仍然是高炉铁水，效率低，成本高。目前长流程高炉炼铁采用带式焙烧机、或链篦机回转窑等设备烧结的 1100℃～1250℃高温氧化球团需要经过冷却工序环节，冷到室温再加入高炉，热能损失巨大，工序能量利用不合理。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明充分利用现有的球团烧结设备所提供的1100℃～1250℃高温氧化球团等含铁物料，直接生产出C含量0.01％～0.50％的供精炼炉用的钢水，提供一种全新的炼钢工艺。 

本发明提出一种全新的利用现有的球团烧结设备所提供的高温氧化球团渣浴熔融还原炼钢工艺。渣浴炉、氧化炉和“乙”形溢铁口烘烤到大于1000℃后，加入高温氧化球团、预熔渣和块煤或焦炭，喷吹煤氧，使在渣浴炉中形成厚渣层的铁渣熔池；实施熔渣顶底复合喷吹，即碳氧枪向熔渣下部实施富含碳物料粉的碳/氧喷吹，煤气氧枪向熔渣上部实施富可燃气的可燃气/氧喷吹，碳/氧燃烧和煤气/氧燃烧的热量被熔渣高效吸收，在熔渣上部形成高温熔渣区，富余碳粉和富余可燃气保持熔渣的高还原性；比重小于熔渣的高温氧化球团加入渣浴炉漂浮在高温熔渣区被快速熔化成液态铁氧化物，液态铁氧化物被含有高温碳粉和大量CO的熔渣快速还原得到低碳(C：1.5-3.0％)铁水；熔池中的低碳铁水经“乙”形溢铁口流入氧化炉，氧化炉加入造渣熔剂并吹氧生产出C含量0.01％～0.50％的合格钢水供精炼炉。 

本发明提供一种渣浴熔融还原炼钢工艺，包括如下步骤： 

1)新开炉时，按照烘炉工艺要求把渣浴炉、氧化炉和“乙”形溢铁口烘烤到1000-1100℃，加入高温氧化球团、预熔渣、以及块煤或焦炭，喷吹碳氧，使在渣浴炉中形成铁水厚700-800mm、熔渣厚600-700mm的铁渣熔池后，即进入正常冶炼；进入正常冶炼后只加高温氧化球团和熔剂；