[发明专利]一种含铁物料转底炉双联连续炼钢工艺方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢的连续生产工艺，尤其涉及一种用含铁物料转底炉双联连续生产钢水的工艺，属钢铁冶金技术领域。

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，寻求一种把目前烧结、炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢等产生的含铁粉尘再利用的方法，转底炉就应运而生。转底炉经过30多年的发展日趋完善，主要工艺方法有1978年加拿大国际镍集团的INMETCO工艺，利用冶金厂废弃物并同时进行Zn、Ni、Cr等金属回收的转底炉；Fastmelt工艺是著名的美国直接还原公司Midrex于60年代开发的，80年代转向利用转底炉(RHF)炼铁，与埋弧电炉(矿热炉)双联，形成两步法熔融还原过程生产铁水；IDP是美国动力钢公司开发的，以天然气为燃料的转底炉；)；由德国曼内斯德马格公司开发的Redsmelt工艺，计划为NSM带钢厂(年产钢150万t)的炼钢电弧炉提供铁水热装。DRI出转底炉后趁热(900℃)加入熔化的电炉中，获得铁水，计算成本为每吨铁水168.85美元，低于同等条件下的高炉和其它熔融还原的铁水。Itmk3“第三代炼铁法”日本神户制钢与美国米德兰(Midrex)公司联合开发转底炉直接还原新工艺(Fastmet)，在20世纪90年代中后期取得了突破性进展，使金属化球团(直接还原铁，DRI，海绵铁)在转底炉中还原时轻度熔化，生成铁块(Nuggets)，同时脉石也熔化，形成渣铁初步分离。此法的成功，将解脱DRI对原料品位的苛求，能用普通的高炉用铁矿为电炉提供优质铁料。因此意义重大，被命名为“第三代炼铁法”(Itmk3)。他们把高炉称为第一代炼铁法，产品属高碳液态铁水；把直接还原称为第二代炼铁法，产品属低碳固态铁；第三代炼铁法的产品介于二者之间，属中碳准熔化(或半熔)状态。

炼钢按工艺流程可分为短流程和长流程两种形式。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，经精炼炉炼出成品钢，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。

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。焦炭是长流程不可缺少的最重要的原料，由于炼焦煤资源有限，焦煤仅占煤总量的5-10％，现有技术可经济开发的焦煤只占1.5～4％，使依赖炼焦煤的长流程面临煤资源匮乏而无发生产的局面。长流程规模庞大，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，尤其是炼焦系统的污染，是传统长流程无法克服的弊端。

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只是C含量4％左右铁水，不能直接生产出满足炼钢精炼工艺C含量小于0.1％的要求，也存在传热效率低的问题。

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。