專利名稱：一種含鐵物料連續(xù)煉鋼工藝方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼的連續(xù)生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種用含鐵物料連續(xù)生產(chǎn)鋼水的工藝，屬鋼 鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煉鋼按工藝流程可分為短流程和長(zhǎng)流程兩種形式。短流程即以廢鋼、直接還原鐵(DRI、 海綿鐵)等為原料，通過(guò)電爐瑢化、氧化成粗鋼水，經(jīng)精煉爐煉出成品鋼，不需要焦炭， 采用最普遍的是以天然氣為還原劑的MIDREX、 HYL法以及煤為還原劑的回轉(zhuǎn)窯法、豎爐法、 轉(zhuǎn)底爐法等，但仍然需要鐵礦粉造塊或造球工序，而且需要豐富的天然氣資源，煤基回轉(zhuǎn) 窯法生產(chǎn)效率低，轉(zhuǎn)底爐法如I麗ETC0工藝、FASTMET工藝和IRON DYNAMICS工藝、COMET 工藝等規(guī)模難以擴(kuò)大。
長(zhǎng)流程是從鐵礦石、燒結(jié)(或球團(tuán))、煉焦、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐吹煉成粗鋼水，再經(jīng)精煉 爐煉鋼。焦炭是長(zhǎng)流程不可缺少的最重要的原料，由于煉焦煤資源有限，焦煤僅占煤總量 的5—10%，現(xiàn)有技術(shù)可經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的焦煤只占1.5 4%，使依賴煉焦煤的長(zhǎng)流程面臨煤資源 匱乏而無(wú)發(fā)生產(chǎn)的局面。長(zhǎng)流程規(guī)模龐大，投資高，占用土地面積大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，噸鋼 能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重，尤其是煉焦系統(tǒng)的污染，是傳統(tǒng)長(zhǎng)流程無(wú)法克服的弊端。
熔融還原主要是用非焦煤生產(chǎn)鐵水-轉(zhuǎn)爐煉鋼流程工藝方法，主要有C0REX、 FINEX、 AUSIR0N、 HISMELT、 DI0S、 R0MELT、 CCF、 AISI、 CLEANMELT等，大多數(shù)熔融還原工藝還處 于研發(fā)階段，只有C0REX煉鐵工藝建成了 5條生產(chǎn)線，在浦項(xiàng)、南非、印度等一些廠已經(jīng) 運(yùn)行了十年以上，尤其是南非的C0REX-2000， C0REX實(shí)現(xiàn)了噸煤生產(chǎn)2噸鐵的目標(biāo)，在能 耗上可與現(xiàn)代高爐煉鐵競(jìng)爭(zhēng)。HISMELT工藝巳經(jīng)開(kāi)發(fā)成熟，在澳大利亞昆納納建設(shè)了一座 80萬(wàn)噸的工廠，目前正在試運(yùn)行，SRV融熔還原爐生產(chǎn)出的只是C含量4。/。左右鐵水，不 能直接生產(chǎn)出滿足煉鋼精煉工藝C含量小于0.1%的要求。
專利CN02116882.2提出一種煤-鐵礦微波還原-電爐直接煉鋼方法及設(shè)備，生產(chǎn)效率低， 難以規(guī)?；a(chǎn)；專利CN96120923.2公開(kāi)的是一種直接煉鋼和煉鐵用冷固球團(tuán)的工業(yè)生產(chǎn) 方法，并非連續(xù)煉鋼；專利CN86105494公開(kāi)的褐煤預(yù)還原礦石直接煉鋼軋材，是將礦石先 制成海棉鐵，再由電爐煉鋼，再軋成鋼材，能源利用效率和生產(chǎn)效率低；專利 CN200610040303.1是用感應(yīng)爐直接煉鋼的方法，能耗高、生產(chǎn)效率低；專利 CN200610040696.6是用鐵礦粉與無(wú)煙煤粉的混合料塊利用轉(zhuǎn)爐直接煉鋼方法和專利 CN200610040838.9是用氧化鐵皮與無(wú)煙煤粉的混合料利用電爐直接煉鋼方法以及專利 CN87101210 —種鐵礦石直接煉鋼的方法是指由鐵精礦、非焦煤和溶劑做成的未經(jīng)任何還原的冷固結(jié)球團(tuán)，加到現(xiàn)代工業(yè)煉鋼爐中煉鋼的方法，鐵礦石還原效率低，能耗高，生產(chǎn)效 率低；專利CN92113519.X用礦石直接煉鋼的方法及設(shè)備，是先將礦石用還原氣體還原成海 棉鐵，然后將高溫海綿鐵在與外界大氣隔離的情況下送入熔化室內(nèi)熔化，再加入造渣劑去 除有害元素的方法，能耗高，生產(chǎn)效率低，未見(jiàn)到產(chǎn)業(yè)化的報(bào)道。
專利CN86106417高爐連續(xù)煉鋼與制鋼生產(chǎn)的連續(xù)化，提出改進(jìn)高爐用純氧和加壓氣化 煤氣作燃料和還原劑直接煉成鋼的方法，仍然未去掉燒結(jié)、球團(tuán)等工序，未見(jiàn)到產(chǎn)業(yè)化的 報(bào)道。專利CN87104957.0槽式爐連續(xù)煉鋼工藝及設(shè)備，設(shè)前爐、槽式爐和后爐的一種連續(xù) 煉鋼工藝，所用原料仍然是高爐鐵水，效率低，成本高。專利CN88107113.7連續(xù)煉鋼法， 是描述如何加助熔劑把爐渣調(diào)整到某一成分的一種煉鋼法，并非連續(xù)煉鋼工藝方法。專利 CN01129996.7描述的只是一種向連續(xù)煉鋼電爐內(nèi)加鐵水的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明充分利用了懸浮預(yù)還原爐所提供的金屬化率85% 97% 的預(yù)還原鐵礦石等含鐵物料微粉，由礦石等含鐵物料直接生產(chǎn)出C含量0. 01% 0. 40%的供 精煉爐用的鋼水，提供一種全新的連續(xù)煉鋼工藝。
本發(fā)明提出一種全新的連續(xù)煉鋼工藝，將鐵礦石等含鐵物料加工成微粉，利用懸浮預(yù) 還原爐預(yù)還原后，加入熔煉爐被充分?jǐn)噭?dòng)的含有高溫碳粉的泡沫渣中快速熔化成鋼水，少 部分未還原含鐵物料變成液態(tài)鐵氧化物被泡沫渣中的碳快速還原得到鋼水。預(yù)還原的含鐵 物料的熔化和還原反應(yīng)全部在渣中完成，避免了含碳物料大量進(jìn)入鋼水中造成鋼水大量增 碳變成鐵水。熔池氧槍插入虹吸口前面的鋼水中，可對(duì)鋼水實(shí)施吹氧進(jìn)一步降低鋼水中的 碳含量，同時(shí)提高鋼水的溫度、產(chǎn)生的CO氣體對(duì)熔煉爐熔池起到攪拌作用。鋼水由虹吸出 鋼口流到吹氧爐，在吹氧爐中對(duì)鋼水作進(jìn)一步降碳和提高鋼水溫度操作，以獲得所需碳含 量和溫度要求的鋼水，直接供煉鋼精煉爐。還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO部分用于熔煉爐二次燃燒， 以補(bǔ)償熔煉爐所需的熱量，部分經(jīng)吸附C02后用于懸浮預(yù)還原爐作還原劑或做為吹氧爐加熱 用燃料。
本發(fā)明提供一種連續(xù)煉鋼工藝，包括如下步驟
1) 熔煉鋼爐內(nèi)預(yù)先形成一個(gè)鋼渣混合的熔池，溫度為1450°C 1550°C;
2) 向鋼渣中噴吹含碳物料和氧氣，形成泡沫渣；
3) 含鐵物料和熔劑被加入到熔煉鋼爐內(nèi)，加入的含鐵物料很快被熔化成鋼水進(jìn)入渣中， 部分未被預(yù)還原的含鐵物料被渣中的高溫含碳物料還原成鋼水；
4) 同時(shí)加入熔劑造渣，對(duì)鋼水脫硫、脫磷，從而得到合格鋼水；
5) 向熔煉爐渣層上方的空間內(nèi)吹入1200 125(TC的高溫氧氣或富氧空氣，與熔煉爐產(chǎn) 生的CO燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫傳至渣面，加速含鐵物料和熔劑的熔化；
6) 熔煉爐熔池氧槍插入虹吸口前面的鋼水中，可對(duì)鋼水實(shí)施吹氧進(jìn)一步降低鋼水中的碳含量，同時(shí)提高鋼水的溫度、產(chǎn)生的CO氣體對(duì)熔煉爐熔池起到攪拌作用；
7)無(wú)渣鋼水通過(guò)虹吸口連續(xù)流入吹氧爐，加入熔劑到吹氧爐內(nèi)造渣脫硫、脫磷，渣堿 度控制在3.0 3.5范圍內(nèi)，用插入式氧槍適量吹氧進(jìn)一步調(diào)整鋼水中的C含量和溫度，以 獲得C含量0. 01 0. 40%的鋼水，直接供LF或RH精煉爐。
優(yōu)選的，步驟1)中渣層厚度為550mra 700mm。預(yù)還原的含鐵物料的熔化和還原反應(yīng)全 部在渣中完成，避免了含碳物料大量進(jìn)入鋼水中造成鋼水大量增碳變成鐵水。
優(yōu)選的，步驟2)所述含碳物料是煤粉、焦粉、天然氣、可燃冰、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生煤氣 等中的一種或幾種，含碳物料用N2或熔煉爐產(chǎn)生的C0氣體作載氣的噴槍噴入?？扇急翘?然氣水合物，是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等)下， 由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過(guò)程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，外觀像冰。
優(yōu)選的，步驟2)中含碳物料槍與氧槍是可更換的，上下并列布置，含碳物料槍吹到渣 的中上部，氧槍吹到渣層的中部；向渣層中吹入適量的氧氣主要是燃燒含碳物料以提供熔 化含鐵物料所需熱量，同時(shí)控制鋼渣界面處渣中的含碳量，減少渣向鋼水中增C。
優(yōu)選的，步驟3)所述含鐵物料選自含鐵礦石、氧化鐵皮、含鐵粉塵、和/或含鐵塵泥中 的一種或幾種；
優(yōu)選的，含鐵物料細(xì)磨成10到40微米含鐵微粉，和熔劑通過(guò)串罐式布料器加入到渣 層沸騰區(qū)，或用N2或CO氣體作載氣的噴槍噴入。
優(yōu)選的，含鐵物料細(xì)磨成10到40微米含鐵微粉，在懸浮預(yù)還原爐得到金屬化率85 97%的預(yù)還原含鐵物料，700 1100'C預(yù)還原含鐵微粉經(jīng)高溫密相輸送床送入串罐式布料器 被加入熔煉爐中，或采用N2或熔煉爐產(chǎn)生的C0氣體作載氣的噴槍噴入熔煉爐渣層中，部分 已預(yù)還原的含鐵物料熔化變成鋼水進(jìn)入渣層下的鋼水區(qū)，3 15%的未預(yù)還原含鐵礦粉料熔 化變成液態(tài)鐵氧化物被泡沫渣中的碳快速還原得到鋼水，鋼水C含量0. 70 1. 0%。
優(yōu)選的，步驟3)所述熔劑為生石灰、白云石、螢石中的一種或幾種。
優(yōu)選的，步驟3)所述熔劑制成微粉可以隨預(yù)還原含鐵物料經(jīng)高溫密相輸送床送入串罐 布料器，或釆用N2或熔煉爐產(chǎn)生的C0氣體作載氣的噴槍直接噴入爐內(nèi)。
優(yōu)選的，步驟5)中，鐵氧化物還原產(chǎn)生的氣體與噴入的氧和含碳物料燃燒產(chǎn)生的氣體 共同作用形成泡沫渣沸騰區(qū)(亦是布料區(qū))。
優(yōu)選的，步驟5)中，在熔煉爐渣層上方設(shè)置2個(gè)C0氧燃燒槍，給熔渣補(bǔ)充熱量以加 速含鐵物料的熔化。
優(yōu)選的，步驟6)中熔煉爐熔池氧槍可以從熔煉爐的上方插入到虹吸口前面的鋼水中， 可以從熔煉爐的側(cè)壁任一合適的位置插入到虹吸口前面的鋼水中。
優(yōu)選的，步驟7)中按每噸鋼水40 70公斤加入熔劑；步驟7)中鋼水的溫度為1580
1680°C。歩驟7)中吹氧爐上方設(shè)置的可燃?xì)饧訜釃姌專捎糜谌紵扇細(xì)怏w為保持和提升吹氧 爐內(nèi)鋼水溫度、熔化渣料提供熱量。
優(yōu)選的，步驟7)中吹氧爐通過(guò)虹吸口與熔煉鋼爐相連，在吹氧爐頂設(shè)有一可更換插入 式氧槍，可對(duì)鋼水作進(jìn)一步降C含量操作，以獲得所需C含量(C: 0.01 0.40%)和要求 溫度(1580 1680°C)的鋼水，直接供RH或LF精煉爐。
優(yōu)選的，熔煉爐的高溫廢氣可以用余熱鍋爐回收顯熱來(lái)發(fā)電或預(yù)熱原材料。
本發(fā)明還提供一種連續(xù)煉鋼裝置，包括熔煉爐(6)和吹氧爐(15)，熔煉爐(6)和吹 氧爐(15)通過(guò)熔煉爐虹吸出鋼口 (13)相連；熔煉爐(6)的上方為有高溫密相輸送床， 熔煉爐(6)上安裝有熔池氧槍(8)、 C0氧燃燒槍(9)、含鐵物料及熔劑噴槍(10)、含碳 物料噴槍(11)、熔煉爐氧槍(12)，熔煉爐下部設(shè)置熔煉爐出渣口 (13)、熔煉爐虹吸出鋼 口 (14)、熔煉爐底部放鋼口 (15);吹氧爐(16)上安裝有吹氧爐氧槍(17)、吹氧爐含碳 物料燃燒槍(18)、吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)、吹氧爐出鋼口 (20)、吹氧爐出渣口 (21)、 吹氧爐底部放鋼口 (22)、吹氧爐頂部設(shè)有煤氣輸出裝置(23)。
優(yōu)選的，高溫密相輸送床依次包括高溫儲(chǔ)料倉(cāng)(1)、發(fā)送罐(2)、輸送管道(3)和集 料罐(4)，集料罐(4)通過(guò)串罐式布料器(5)與熔煉爐(6)相連。
優(yōu)選的，熔煉爐(6)和吹氧爐(16)是圓柱形爐子。
在熔煉爐上方的高溫密相輸送床把預(yù)還原含鐵物料和熔劑加入到熔煉爐內(nèi)；預(yù)還原含 鐵物料和熔劑也可以通過(guò)噴槍(10)噴入爐內(nèi)；
優(yōu)選的，熔煉爐的上方有煤氣輸出裝置(7);熔煉爐的上方兩側(cè)壁設(shè)有二個(gè)CO氧燃燒 槍(9)插入到熔煉爐上方的氣相空間；熔煉爐側(cè)壁設(shè)有含碳物料噴槍(11)和熔煉爐氧槍 (12)分別插入渣區(qū)中上層和中層的渣中；
優(yōu)選的，熔煉爐出渣口 (13)位于熔煉爐外側(cè)爐墻中上部渣層的上限部位；在熔煉爐 外側(cè)爐墻下部開(kāi)有熔煉爐虹吸出鋼口 (14)，以保證無(wú)渣出鋼，熔煉爐虹吸出鋼口與吹氧爐 (16)相連；在熔煉爐的底部設(shè)有放鋼口 (15)供熔煉爐大修時(shí)使用。
優(yōu)選的，熔煉爐側(cè)壁的含鐵物料及熔劑噴槍(10)、含碳物料噴槍(11)、熔煉爐氧槍 (12)在熔煉爐氧槍正上方，上下排列，二者與渣層水平面成a角；同時(shí)與熔煉爐直徑方
向成e角，并分別插入渣區(qū)中上層和中層的渣中。更優(yōu)選的，a角為i5 eo度夾角；e角
為0 45度夾角。
優(yōu)選的，含鐵物料及熔劑噴槍(10)、含碳物料噴槍(11)、熔煉爐氧槍(12)可以布 置在熔煉爐側(cè)壁的任何合適的位置。
優(yōu)選的，熔煉爐熔池氧槍(8)可以從熔煉爐的上方插入到虹吸口前面的鋼水中，可以 從熔煉爐的側(cè)壁任一合適的位置插入到虹吸口前面的鋼水中。
吹氧爐(16)上方設(shè)有氧槍(17)吹煉鋼水，使鋼中的C含量和鋼水的溫度達(dá)到RH或LF精煉爐的要求；吹氧爐含碳物料燃燒槍(18)燃燒熔煉爐產(chǎn)生的煤氣或其它可燃?xì)怏w， 為保持或提高吹氧爐中鋼水的溫度提供熱量；吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)為吹氧爐添加造 渣劑；吹氧爐側(cè)壁下部裝有出鋼口 (20)以實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼；吹氧爐側(cè)壁上部裝有出渣口 (21)， 當(dāng)鋼水達(dá)到該高度時(shí)先付給放出一定量的鋼渣，然后再出鋼；吹氧爐底部設(shè)有一放鋼口 (22)，待吹煉爐大修時(shí)使用；吹氧爐頂部設(shè)有煤氣輸出裝置(23)。
熔煉爐(6)和吹氧爐(16)均包括耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理和余熱回收系統(tǒng)。
本發(fā)明從鐵礦石連續(xù)得到鋼水的具體工藝路線是含鐵微粉(含鐵礦粉、氧化鐵皮、 含鐵粉塵、含鐵塵泥等中的一種或幾種)經(jīng)懸浮預(yù)還原爐預(yù)還原后與熔劑(包括生石灰、 白云石、螢石中的一種或幾種)被加入到熔煉爐內(nèi)，熔煉爐內(nèi)預(yù)先己形成了一個(gè)鋼渣熔池，
溫度在145(TC以上，渣層550mm 700mm厚。含鐵微粉和熔劑通過(guò)串罐式布料器加入到渣層 沸騰區(qū)，或用N2或C0氣體作載氣的噴槍噴入。同時(shí)往熔煉爐渣的中上層噴入含碳物料(煤 粉、焦粉、天然氣、可燃冰、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生煤氣中的一種或幾種)，向渣的中層噴入氧氣， 控制熔渣的氧化性。加入的含鐵物料中預(yù)還原的部分(85% 97%)很快熔化成鋼水(含碳 0.4%以下)進(jìn)入渣層；另少部分(3% 15%)未被預(yù)還原的含鐵物料熔化成液態(tài)鐵氧化物被 渣中的高溫含碳物料快速還原成鋼水；鋼水通過(guò)渣層進(jìn)入鋼水區(qū)的過(guò)程中被渣中的高溫碳 滲碳，同時(shí)在鋼渣界面的碳也不斷滲到鋼水中，得到碳含量0.7% 1.0%的鋼水。鐵氧化物 還原產(chǎn)生的氣體與向渣中噴入的氧氣和含碳物料燃燒產(chǎn)生的氣體共同作用形成泡沫渣沸騰 區(qū)(亦是布料區(qū))。在熔煉爐渣層上方空間的2個(gè)C0氧燃燒槍，給熔渣補(bǔ)充熱量，以加速 含鐵物料的熔化。熔池氧槍插入虹吸口前面的鋼水中，可對(duì)鋼水實(shí)施吹氧進(jìn)一步降低鋼水 中的碳含量，同時(shí)提高鋼水的溫度、產(chǎn)生的CO氣體對(duì)熔煉爐熔池起到攪拌作用。鋼水從熔 煉爐內(nèi)的虹吸口連續(xù)無(wú)渣流入到吹氧爐，在吹氧爐加入適量造渣劑同時(shí)起到脫硫磷作用， 吹氧脫C同時(shí)提升鋼水溫度，以獲得所需C含量(C: 0.01 0.40%)和所要求溫度的鋼水， 直接供RH或LF精煉爐。吹氧爐底部出鋼實(shí)現(xiàn)了無(wú)渣出鋼。熔煉爐和吹氧爐中的高溫廢氣 可以用余熱鍋爐回收顯熱發(fā)電或預(yù)熱原材料。 本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在
(1)充分利用了微粉提高含鐵物料的表面活性在懸浮預(yù)還原爐所提供的良好的反應(yīng)動(dòng) 力學(xué)條件下，使含鐵物料在懸浮預(yù)還原爐700 110(TC的還原氣體(CO、焦?fàn)t煤氣、煤發(fā)生 煤氣、天然氣、可燃冰等)下鐵氧化物就能快速被還原的特點(diǎn)，含鐵物料中鐵氧化物在懸 浮預(yù)還原爐中85 97%被還原，在熔煉爐渣中噴入煤粉(160Kg以下)或其它可燃物料和適 量的氧，主要為熔煉爐熔化預(yù)還原的含鐵物料，同時(shí)在渣中還原少量未被預(yù)還原的部分含 鐵物料，得到(:含量0.7% 1.0%的鋼水。本發(fā)明的生產(chǎn)率高，這一點(diǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的高爐一轉(zhuǎn) 爐流程、連續(xù)還原一電爐流程、COREX熔融還原煉鐵-轉(zhuǎn)爐流程，Hismelt-轉(zhuǎn)爐流程，同時(shí) 也優(yōu)于一些專利提出連續(xù)煉鋼或一步煉鋼方法。(2) 本發(fā)明充分利用了懸浮預(yù)還原爐提供的溫度400 80(TC預(yù)還原含鐵物料的熱量和 熔煉爐提供的CO氧燃燒槍燃燒熱用于補(bǔ)償還原反應(yīng)所需的熱量，加速含鐵物料的熔化。
(3) 本發(fā)明直接冶煉出C含量(C: 0. 01 0. 40%)和溫度均符合直接供RH或LF精煉 爐的鋼水，實(shí)現(xiàn)了全連續(xù)煉鋼。
(4) 本發(fā)明用一座緊湊的懸浮預(yù)還原爐、熔煉爐、吹氧爐組成的連續(xù)煉鋼設(shè)備實(shí)現(xiàn)了 從礦石或含鐵物料直接生產(chǎn)合格鋼水，與現(xiàn)有的長(zhǎng)流程相比，設(shè)備和基建投資節(jié)省60%以 上，節(jié)約土地2/3以上，物流得到充分簡(jiǎn)化，節(jié)能減排約60%以上，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化 和自動(dòng)控制，是鋼鐵冶金的一個(gè)革命性工藝變革。


圖1是本發(fā)明的示意流程圖。高溫儲(chǔ)料倉(cāng)(1)、發(fā)送罐(2)、輸送管道(3)、集料罐 (4)、串罐式布料器(5)、熔煉爐(6)、煤氣輸出裝置(7)、熔池氧槍(8)、 CO氧燃燒槍 (9)、含鐵物料及熔劑噴槍(10)、含碳物料噴槍(11)熔煉爐氧槍(12)、熔煉爐出渣口 (13)、熔煉爐虹吸出鋼口 (14)、熔煉爐底部放鋼口 (15);吹氧爐(16)、吹氧爐氧槍(17)、 吹氧爐含碳物料燃燒槍(18)、吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)、吹氧爐出鋼口 (20)、吹氧爐出 渣口 (21)、吹氧爐底部放鋼口 (22)、吹氧爐頂部設(shè)有煤氣輸出裝置(23)。 圖2是本發(fā)明的熔煉爐(6)爐內(nèi)熔渣面的俯視示意流程圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的示意流程圖。 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的示意流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。 實(shí)施例l:
含鐵物料鐵礦微粉，含碳物料煤粉。鐵礦微粉及熔劑采用高溫密相輸送床和串罐
布料器。
本發(fā)明的連續(xù)煉鋼設(shè)備，包括與懸浮預(yù)還原爐相連的含鐵物料和熔劑混合的高溫儲(chǔ) 料倉(cāng)(1)、發(fā)送罐(2)、輸送管道(3)、集料罐(4)、串罐式布料器(5)、熔煉爐(6)、 煤氣輸出裝置(7)、熔池氧槍(8)、 CO氧燃燒槍(9)、含碳物料噴槍(11)熔煉爐氧槍(12)、 熔煉爐出渣口 (13)、熔煉爐虹吸出鋼口 (14)、熔煉爐底部放鋼口 (15);吹氧爐(16)、 吹氧爐氧槍(17)、吹氧爐含碳物料燃燒槍(18)、吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)、吹氧爐出鋼 口 (20)、吹氧爐出渣口 (21)、吹氧爐底部放鋼口 (22)、吹氧爐頂部設(shè)有煤氣輸出裝置(23); 熔煉爐(6)和吹氧爐(16)是圓柱形爐子，縱剖面如圖3所示。熔煉爐(6)和吹氧爐(16) 包括耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理和余熱回收系統(tǒng)。
用高溫密相輸送床與懸浮預(yù)還原爐相連的含鐵物料和熔劑混合的高溫儲(chǔ)料倉(cāng)(1)、發(fā) 送罐(2)、輸送管道(3)和集料罐(4)把懸浮預(yù)還原爐提供的400 800'C預(yù)還原鐵礦微粉和生石灰、白云石熔劑微粉輸送到熔煉爐(6)上方的串罐布料器(5)，通過(guò)布料器(5) 加入到熔煉爐中渣面上的布料區(qū)；熔煉爐的上方兩側(cè)爐壁上的2個(gè)CO氧燃燒槍(8)的高 溫火焰噴射到渣面上的布料區(qū)加熱鐵礦石微粉和熔劑微粉；熔煉爐側(cè)壁的含碳物料噴槍 (10)在熔煉爐氧槍正上方，上下排列，二者與渣層水平面成15 60度夾角，如圖1和3 所示a角；同時(shí)與熔煉爐直徑方向成0 45度夾角，并分別插入渣區(qū)中上層和中層的渣中， 如圖2所示e角，噴吹時(shí)使渣層形成沸騰區(qū)，調(diào)整噴槍的角度可使沸騰區(qū)不轉(zhuǎn)動(dòng)，或順時(shí) 針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，沸騰區(qū)為鐵礦微粉和熔劑微粉提供充分的物理和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件； 熔煉爐爐壁中上部的出渣口 (13)在渣層的上限部位，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)出渣；熔池氧槍(8)插 入到熔池中虹吸出鋼口 (14)的前面鋼水中，對(duì)鋼水吹氧進(jìn)一步降低鋼水中的碳含量，同 時(shí)提高鋼水的溫度、產(chǎn)生的CO氣體對(duì)熔煉爐熔池起到攪拌作用；虹吸出鋼口 (13)熔煉爐 外側(cè)爐壁下部的虹吸出鋼口 (14)，以保證無(wú)渣連續(xù)出鋼到吹氧爐(16);吹氧爐(16)上 方的氧槍(17)吹煉鋼水，使鋼中的C含量(0. 01 0. 40%)和鋼水的溫度達(dá)到RH或LF精 煉爐的要求；吹氧爐含碳物料燃燒槍(18)燃燒熔煉爐產(chǎn)生的CO或可燃?xì)怏w，為保持或提 高吹氧爐中鋼水的溫度提供熱量；吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)為吹氧爐添加生石灰、螢石 等造渣劑保溫的同時(shí)進(jìn)一步脫除鋼水中的硫磷；當(dāng)鋼水達(dá)到吹氧爐壁上部的出渣口 (21) 的高度時(shí)，先放出一定量的渣，然后從吹氧爐壁下部的出鋼口 (20)實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼。
鐵礦精粉和生石灰、白云石用球磨機(jī)細(xì)磨得到10 40ixni的微粉，將鐵礦微粉在懸浮 預(yù)還原爐中600 100(TC預(yù)還原，得到預(yù)還原率是85 97X的預(yù)還原鐵礦微粉。預(yù)還原鐵礦 微粉和石灰石、白云石的混合配比根據(jù)幾種物料在冶煉過(guò)程中渣的成分控制來(lái)確定， 一般 取渣的堿度為1 1.5， A1A 13% 16%, Mg0 8% 10%, FeO 0. 5%以下，CaO 38% 40%， Si02 32% 34%。
熔煉爐內(nèi)渣層厚度約550 700mm、溫度約1450°C 1550°C，熔池鋼水深度約700mm, 鐵礦微粉和熔劑的混合物加入后，5到30秒即被熔化進(jìn)入渣中。
用N2或C0作為載氣通過(guò)水冷噴槍向熔渣中噴入的煤粉硫磷盡量低， 一般固定碳含量在 77%以上。噴入的煤粉一部分被噴入的氧氣燃燒產(chǎn)生大量的熱量熔化預(yù)還原鐵礦微粉和熔 劑微粉， 一部分連續(xù)與渣中的液態(tài)FeO發(fā)生還原反應(yīng)，少部分進(jìn)入鐵水中向鐵水滲碳。煤 粉和氧氣同時(shí)噴吹到渣層的中上部使高溫熔渣與預(yù)還原鐵礦微粉、熔劑微粉、碳粉劇烈混 合，為預(yù)還原鐵礦微粉、熔劑微粉的快速熔化和碳還原液態(tài)鐵氧化物的連續(xù)還原反應(yīng)創(chuàng)造 良好的動(dòng)力學(xué)條件。鐵水中的溶解碳也在渣鋼混合界面不斷還原熔渣中的FeO。通過(guò)對(duì)熔渣 和鋼水吹氧，控制熔渣和鋼水的氧化性，得到碳含量0.7% 1.0%的鋼水；在吹氧爐中按每 噸鋼40 70公斤加入熔劑到吹氧爐內(nèi)造渣脫硫、脫磷，渣堿度控制在3.0 3.5范圍內(nèi)， 通過(guò)吹氧使鋼水的C含量和溫度分別達(dá)到RH或LF精煉爐的要求，得到鋼水成分C 0. 01 0.40%，Si<0.05%, Mn<0.30Q/。，S、 P<0.010%，鋼水溫度為1580 1680°C。熔煉爐熔渣中煤粉的燃燒和還原反應(yīng)產(chǎn)生的C0，通過(guò)二次燃燒產(chǎn)生的熱量以輻射和熱 傳導(dǎo)的方式傳遞給布料區(qū)的預(yù)還原鐵礦微粉、熔劑微粉，進(jìn)一步加速了原料微粉的熔化速度。
熔煉爐(6)和吹氧爐(16)產(chǎn)生的廢氣余熱回收用于發(fā)電，吸附C02后用于鐵礦微粉 的預(yù)熱預(yù)還原等，C02回收利用。鋼渣用于生產(chǎn)水泥、鋼渣微粉等。 實(shí)施例2:
含鐵物料鐵礦微粉80%、含鐵冶金粉塵20%，含碳物料煤粉。含鐵物料及熔劑采用 噴槍噴入爐內(nèi)。
含鐵冶金粉塵組成氧化鐵皮、高爐除塵灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、電爐除塵灰、燒結(jié)球團(tuán)除
塵灰等。
將鐵礦微粉、氧化鐵皮、高爐除塵灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、電爐除塵灰、燒結(jié)球團(tuán)除塵灰兩
種或兩種以上和生灰石、白云石細(xì)磨成10 40iim的微粉。
本發(fā)明的連續(xù)煉鋼設(shè)備，包括熔煉爐(6)、煤氣輸出裝置(7)、熔池氧槍(8)、 CO 氧燃燒槍(9)、含鐵物料及熔劑噴槍(10)、含碳物料噴槍(11)熔煉爐氧槍(12)、熔煉 爐出渣口 (13)、熔煉爐虹吸出鋼口 (14)、熔煉爐底部放鋼口 (15);吹氧爐(16)、吹氧 爐氧槍G7)、吹氧爐含碳物料燃燒槍(18)、吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)、吹氧爐出鋼口 (20)、 吹氧爐出渣口 (21)、吹氧爐底部放鋼口 (22)、煤氣輸出裝置23;熔煉爐(6)和吹氧爐(16) 是圓柱形爐子，縱剖面如圖4所示。熔煉爐(6)和吹氧爐(16)包括耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)， 廢氣處理和余熱回收系統(tǒng)。
其它同實(shí)施例1。 實(shí)施例3
含鐵物料鐵礦微粉10% 90%、含鐵冶金粉塵90% 10%，含碳物料天然氣、可燃冰、
焦?fàn)t煤氣、發(fā)生煤氣中的一種或幾種。含鐵物料及熔劑采用噴槍噴入爐內(nèi)。
渣層含碳物料噴槍(11)噴入的是天然氣、可燃冰、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生煤氣中的一種或
幾種。其它同實(shí)施例2。
權(quán)利要求
1. 一種連續(xù)煉鋼工藝，包括如下步驟1)熔煉鋼爐內(nèi)預(yù)先形成一個(gè)鋼渣混合的熔池，溫度為1450℃～1550℃；2)向鋼渣中噴吹含碳物料和氧氣，形成泡沫渣；3)含鐵物料和熔劑被加入到熔煉鋼爐內(nèi)泡沫渣中，加入的含鐵物料被熔化成鋼水進(jìn)入渣中，部分未被預(yù)還原的含鐵物料被渣中的高溫含碳物料還原成鋼水；4)同時(shí)加入熔劑造渣，對(duì)鋼水脫硫、脫磷，從而得到硫、磷含量<0.010％的鋼水；5)向熔煉爐渣層上方的空間內(nèi)吹入1200～1250℃的高溫氧氣或富氧空氣，與熔煉爐產(chǎn)生的CO燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫傳至渣面，加速含鐵物料和熔劑的熔化；6)熔煉爐熔池氧槍插入虹吸口前面的鋼水中，可對(duì)鋼水實(shí)施吹氧進(jìn)一步降低鋼水中的碳含量，同時(shí)提高鋼水的溫度、產(chǎn)生的CO氣體對(duì)熔煉爐熔池起到攪拌作用；7)無(wú)渣鋼水通過(guò)虹吸口連續(xù)流入吹氧爐，加入熔劑到吹氧爐內(nèi)造渣脫硫、脫磷，渣堿度控制在3.0～3.5范圍內(nèi)，用插入式氧槍吹氧進(jìn)一步調(diào)整鋼水中的C含量和溫度，以獲得C含量0.01～0.40％的鋼水，直接供LF或RH精煉爐。
2. 如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟l)中渣層厚度為550mm 700Mi， 預(yù)還原的含鐵物料的熔化和還原反應(yīng)全部在渣中完成，避免了含碳物料大量進(jìn)入鋼水中造 成鋼水大量增碳變成鐵水；步驟2)所述含碳物料是煤粉、焦粉、天然氣、可燃冰、焦?fàn)t煤 氣、發(fā)生煤氣等中的一種或幾種，含碳物料用N2或熔煉爐產(chǎn)生的CO氣體作載氣的噴槍噴入； 步驟7)中按每噸鋼水40 70公斤加入熔劑；步驟7)中鋼水的溫度為1580 168(TC。
3. 如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，歩驟3)所述含鐵物料選自含鐵礦石、 氧化鐵皮、含鐵粉塵、和/或含鐵塵泥中的一種或幾種；步驟3)所述熔劑為生石灰、白云石、 螢石中的一種或幾種。
4. 如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，含鐵物料細(xì)磨成10到40微米含鐵 微粉，和熔劑通過(guò)串罐式布料器加入到渣層沸騰區(qū)，或用N2或C0氣體作載氣的噴槍噴入。
5. 如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，含鐵物料細(xì)磨成10到40微米含鐵 微粉，在懸浮預(yù)還原爐得到金屬化率85 97%的預(yù)還原含鐵物料，700 110(TC預(yù)還原含鐵 微粉經(jīng)高溫密相輸送床送入串罐式布料器被加入熔煉爐中，或采用N2或熔煉爐產(chǎn)生的CO氣 體作載氣的噴槍噴入熔煉爐渣層中，部分己預(yù)還原的含鐵物料熔化變成鋼水進(jìn)入渣層下的 鋼水區(qū)，3 15%的未預(yù)還原含鐵礦粉料熔化變成液態(tài)鐵氧化物被泡沬渣中的碳快速還原得 到鋼水，鋼水C含量O. 70 1.0%。
6. 如權(quán)利要求1所述的連續(xù)煉鋼工藝，其特征是，步驟3)所述熔劑制成微粉可以隨預(yù) 還原含鐵物料經(jīng)高溫密相輸送床送入串罐布料器，或采用N2或熔煉爐產(chǎn)生的CO氣體作載氣 的噴槍直接噴入爐內(nèi)；步驟5)中，在熔煉爐渣層上方設(shè)置2個(gè)CO氧燃燒槍，步驟7)中 吹氧爐通過(guò)虹吸口與熔煉爐相連。
7. —種連續(xù)煉鋼裝置，包括熔煉爐(6)和吹氧爐(16)，熔煉爐(6)和吹氧爐(16) 通過(guò)熔煉爐虹吸出鋼口 (14)相連；熔煉爐(6)的上方為有高溫密相輸送床，熔煉爐(6) 上安裝有熔池氧槍(8)、 C0氧燃燒槍(9)、含鐵物料及熔劑噴槍(10)、含碳物料噴槍(11)、 熔煉爐氧槍(12)，熔煉爐下部設(shè)置熔煉爐出渣口 (13)、熔煉爐虹吸出鋼口 (14)、熔煉爐 底部放鋼口 (15);吹氧爐(16)上安裝有吹氧爐氧槍(17)、吹氧爐含碳物料燃燒槍(18)、 吹氧爐熔劑加入系統(tǒng)(19)、吹氧爐出鋼口 (20)、吹氧爐出渣口 (21)、吹氧爐底部放鋼口(22)、吹氧爐頂部設(shè)有煤氣輸出裝置(23)。
8. 如權(quán)利要求7所述的連續(xù)煉鋼裝置，其特征是，高溫密相輸送床依次包括高溫儲(chǔ)料 倉(cāng)(1)、發(fā)送罐(2)、輸送管道(3)和集料罐(4)，集料罐(4)通過(guò)串罐式布料器(5) 與熔煉爐(6)相連，熔煉爐(6)和吹氧爐(16)是圓柱形爐子。
9. 如權(quán)利要求7所述的連續(xù)煉鋼裝置，其特征是，熔煉爐的上方有煤氣輸出裝置(7); 熔煉爐的上方兩側(cè)壁設(shè)有二個(gè)C0氧燃燒槍(9)插入到熔煉爐上方的氣相空間；熔煉爐側(cè) 壁設(shè)有含碳物料噴槍(11)和熔煉爐氧槍(12)分別插入渣區(qū)中上層和中層的渣中；熔煉爐出渣口 (13)位于熔煉爐外側(cè)爐墻中上部渣層的上限部位；在熔煉爐外側(cè)爐墻下部開(kāi)有熔煉爐虹吸出鋼口 (14)，以保證無(wú)渣出鋼，熔煉爐虹吸出鋼口與吹氧爐(16)相 連；在熔煉爐的底部設(shè)有放鋼口 (15)供熔煉爐大修時(shí)使用。
10. 如權(quán)利要求7所述的連續(xù)煉鋼裝置，其特征是，熔煉爐側(cè)壁的含碳物料噴槍(10) 在熔煉爐氧槍正上方，上下排列，二者與渣層水平面成a角；同時(shí)與熔煉爐直徑方向成e 角，并分別插入渣區(qū)中上層和中層的渣中；更優(yōu)選的，a角為15 60度夾角；e角為0 45度夾角，熔煉爐(6)和吹氧爐(16)均包括耐材系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)，廢氣處理和余熱回收 系統(tǒng)；所述的熔煉爐熔池氧槍(8)從熔煉爐的上方插入到虹吸口前面的鋼水中，或從熔煉 爐的側(cè)壁任一合適的位置插入到虹吸口前面的鋼水中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用含鐵物料連續(xù)生產(chǎn)鋼水的工藝，熔煉鋼爐內(nèi)先形成熔池，噴吹含碳物料和氧氣，形成泡沫渣；含鐵物料和熔劑被加入到熔煉爐內(nèi)被熔化還原，鋼水中吹入氧氣降低鋼水中碳含量，提高鋼水溫度，產(chǎn)生的CO氣體攪拌鋼水；吹入高溫氧氣或富氧空氣，與熔煉爐產(chǎn)生的CO燃燒；鋼水通過(guò)虹吸口連續(xù)流入吹氧爐，并加入少量熔劑到吹氧爐內(nèi)造渣脫硫、脫磷，用插入式氧槍吹氧進(jìn)一步調(diào)整鋼水中的C含量和溫度，以獲得鋼水直接供LF或RH精煉爐。本發(fā)明的生產(chǎn)率高，用一座懸浮預(yù)還原爐、熔煉爐、吹氧爐組成的連續(xù)煉鋼設(shè)備實(shí)現(xiàn)了從礦石或含鐵物料直接生產(chǎn)鋼水，節(jié)省設(shè)備和基建投資、節(jié)約土地、簡(jiǎn)化物流，易于生產(chǎn)的連續(xù)化和自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101445848SQ20081023869
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者李豐功, 博 王, 王學(xué)斌, 杰 董 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司