[发明专利]一种钢铁冶炼生产工艺

说明书

本发明涉及一种高炉、化铁炉和电弧竖炉及钢铁冶炼生产工艺。

目前国内外直接还原通常都是在液相线以下，通过固一气相反应或固一固相反应使铁矿材料中的Fe₂O₃金属化为固态金属铁。为了改进化学反应的动力学条件，Fastmet工艺的初衷仅仅是首先将含铁量为67％的筛分细矿粉和作为还原剂的非焦煤粉再加上粘结剂均匀混合后制成一种“含碳球团”，加入转底窑炉生产直接还原铁。由于在球团内部，碳(煤)一氧(矿粉Fe2O₃中的氧)接触相界面足够大以及不论是球团内部还是球团之间均具有充分的气一固相反应空间，当加热到1300-1500℃时，仅需要6-10min，就能完成还原反应，将球团金属化为固态直接还原铁，生产效率比较高。进一步加热还能将直接还原铁液化为含铁量高达98-99％，含碳量却很低的“Fastmet铁水”，由于“脉石”以液态渣的方式被分离出去，这种“低碳铁水”实际上已经成为可供钢包精炼炉直接使用的“粗炼钢水”，从而有可能省略掉常规的粗炼环节，例如氧气转炉(主要的冶炼功能是脱碳)和电弧炉(主要的治炼功能是熔化)等。钢铁冶炼过程有可能被大大缩短。这种Fastmet铁水或称Fastmet钢水在钢包精炼炉内进行脱硫和少事加热之后，与其他粗炼设备所提供的粗炼钢水并没有原则上的区别，而脱硫和加热升温过程，又正是常规LF钢包精炼炉的特长功能，因此也不会过分加重精炼炉的负担。只不过当原料含磷较高时才需要增加一些脱磷的生产环节。由于Fastmet工艺所生产的“铁水”温度较底，就不可能象氧气转炉那样配加一定量的冷废钢。因此，Fastmet-LF生产工艺，即“用Fastmet球团通过Fastmet铁水装置生产可供钢包精炼炉直接使用的粗炼钢水工艺”，实际应用范围将受到一定程度的限制，另外，这种Fastmet铁水装置还必须能同时满足固态球团金属化和金属化直接还原铁进一步液化的要求，前者要求刚性承载性能，后者要求高温耐火性能。用来生产固态直接还原铁的常规Fastmet转底窑炉已很难同时满足对这两种性能的要求。

本发明的目的是提供了一种钢铁冶炼生产工艺，将含碳球团直接加入电弧竖炉、化铁炉或和高炉中，工艺简便，节能降耗。

为了达到上述的任务，本发明采用以下技术方案：将含碳球因和废钢直接加入到竖炉电炉生产钢水或直接加入到化铁炉或高炉中生产铁水。把废钢预热结构同电弧熔化的常规结构相结合的电弧竖炉，节能效果明显，并获得广泛的应用，在沙钢，这种炉子已充分显示出它的优越性。连续电弧竖炉由于把电极移到废钢料柱中轴，节能效果进一步提高，熔化率最高达384t/h，已经与大型常规氧气顶吹转炉(BOF)相当，电耗最低仅186kWh/t，电极消耗最低为0.8kg/t。这种炉子具有一个筒型“料柱”，可以配用废钢铁、生铁块、海绵铁、热压铁。由于在“料柱”中同样具有一个1300-1500℃的温度段，因此，配用含碳球团，使球团金属化，并随着进入更高的温度段而液化为金属铁水，一种能稀释废钢中有害残余元素的优质“铁水”。在电弧竖炉中直接应用含碳球团，实质上是将直接还原过程合并到废钢熔化过程中来，在一种冶金设备中同时完成两种以上的冶金过程。为了在化铁炉或高炉中的块状带用非焦代用材料取代焦炭，在球团中预先混入代焦材料并直接将含碳球团象常规炉料那样加入高炉，将是更简便、更经济的代焦技术。当这种含碳球团流动运行到接近软熔带时，借助于自已所携带的碳质组分能够直接进行还原反应，从而在一定程度上取代了焦炭作为“还原剂”的冶金功能。再加上用喷吹代焦材料取代焦炭“热原”燃烧等功能，留给焦炭的有效技术功能只剩下透气、透液和骨架支撑作用。为了维护和充分发挥焦炭在高炉中的透气、透液和骨架支撑等不可替代的优势功能，还应及时进行补焦，只要控制得当，传统所说的焦比将有可能突破250kg/t铁水的极限。无论是喷吹代焦材料还是使用含碳球团，在宏观上与直接还原工艺相比都是既简便又不影响生产率的有效降焦技术手段。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：显著地改善炉况顺行，提高生产率，降低焦比，延长炉衬寿命和优化产品质量，工艺简便，能耗省、效率高、产品质量更能准确地满足用户需要，所以节能降耗显著，具有显著的社会和经济效益。

图1为一种钢铁冶炼生产工艺流程方框图。

下面结合流程方框图对本发明作进一步详细描述。

将原煤或其他碳质材料从原煤仓1加入中速磨2进行研磨，在研磨过程所需热能由燃烧炉3供给，磨成煤粉后经过布袋4过滤。并进入煤粉仓7，过滤后的气体6经引风机5排入大气。然后煤粉和来自精矿粉仑8的精矿粉及粘结剂9共同进入造球机10造球团，造好的球团进入干燥机11干燥，干燥后的球团经过筛分设备12进行筛分，将剩余的粉粒返回到造球机10中继续造球，造好的球团进入球团仓13。再将球团仓13中的含碳球团和其它物料14直接加入到竖炉15中生产钢水或铁水，然后精炼，连铸、轧钢。