[发明专利]由碳化铁制造钢的方法和装置

说明书

背景

本申请是1994年12月20日提交的申请序号为No.08,359,601申请的部分继续申请。

发明领域

本发明涉及经两个紧密联系的阶段由碳化铁制造钢的装置和方法，这两个阶段包括：在第一阶段的反应器中通过燃烧高能气体而产生中等碳含量的铁碳合金，该高能气体除了包括在第一个反应器中产生的高能气体之外，还包括来自第二阶段反应器的气体，这种铁碳合金被用作原料装入第二阶段反应器中，在第二阶段反应器中生产具有最终要求碳含量的钢。

相关现有技术的描述

Stellung等美国专利No.2,780,537公开了一种生产碳化铁的方法，并声明该产品可在已知结构的炼钢炉中氧化成铁。

Kalling等美国专利No.2,978,318公开了将含有碳化铁的粉末原料连续地装入“Kaldo”式回转炉以生产钢。该专利声明装入的原料提供了反应所需的全部热量，但不会将硫引入该工艺中。

Raquin等美国专利No.3,486,882公开了一种钢的连续生产方法，它包括将经过预先还原的成钢材料连续装入精炼炉内的熔池中，并同时将生热材料和气态氧引入炉中。这种经预先还原的成钢材料是已还原到40％-100％的铁矿石。该材料以升高的温度装入炉中，且可能包括碳或足量的其它生热元素以提供反应过程所需的热量。

Rouanet美国专利No.3,527,598公开了一种利用碳化或未碳化的预先还原球团矿在反应器中连续炼钢的方法。碳化的或未碳化的球团矿的全部碳含量使得与氧反应可提供实现该过程所需的全部热量。

Stephens Reissue专利No.32,247公开了一种利用流化床方法从铁矿中制造碳化铁的方法。碳化铁产物随后装入炼钢炉、例如炼钢用的碱性氧气转炉或电炉中。

虽然Stephens的原始专利U.S.No.4,053,301描述的炉子为碱性氧气转炉或电炉，但上述Stephens Reissue专利广泛地要求保护“炼钢炉”。Stephens Reissue的专利实施情况也表明，该发明炼钢方法中应用的炉子类型与该专利的主要新颖性无关。因此，Stephens Reissue专利的实施情况表明，Stephens方法不限于具体的炼钢炉，而也可以包括其它现有技术的炼钢炉，例如象反应器。

另外，Stephens Reissue专利中第2栏、第20-22行表明碳化铁的生成和随后向钢的转变可以是“一个连续过程”。在第4栏、第16-21行Stephens声明当热的碳化铁被直接加入炉中时，这一过程是“连续的和自热的”。Stephens也声明，炉中产生的废气含有约90％的一氧化碳，它可以被收集起来和氧一起燃烧而产生热能。

例如以铁矿石为原料连续炼钢的构思，由Queneau在金属杂志(Jourual of Metals)，1989年12月，30-35页“用于铅的QSL反应器及其用于镍、铜、铁的前景”(“The QSL Reactor for Leadand its Prospects for Ni，Cu，Fe”)中已讨论过，Worner在下列文献中也讨论过：WORCRA(连续)炼钢、平炉论文集(WORCRA(Continous)Steelmaking，Open Hearth Proceedings，)1969，57-63页，以及矿物、金属和材料协会Savard/Lee国际熔池熔炼研讨会论文集(Proceedings ofthe Savard/Lee International Symposium on Bath smelting，Minerals，Metal & materials Society，1992)，83-101页。

Queneau或Queneau-schuhmann的连续炼钢方法在本质上与所谓“QSL”生产有色金属例如铅和镍的方法是相似的。参见例如美国专利Nos.3,941,587、3,988,148和4,085,923及上面提到的Jounal ofMetals的论文。后者公开了从氧化铁矿直接且连续炼钢的密闭反应器。QSL反应器是一个密闭系统，它能限制大气和气态反应产品的进出。

WORCRA方法及类似方法、例如Rudziki等在平炉论文集(OpenHearth Proceedings)，1969，48-56页描述的方法，以顶吹氧气或顶低复合吹氧来燃烧熔体上面产生的CO而为反应提供附加的热量。Rudziki的方法用于碳饱和的液态生铁的脱碳。