一种炼钢装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种炼钢装置及方法，包括还原性气体处理装置和熔炼装置，所述熔炼装置包括依次连通的预还原区、软熔区和熔融区，所述熔融区设有电极和熔剂喷枪，所述还原性气体处理装置设有进气管和排气管，所述进气管与软熔区连通，所述排气管与预还原区连通。本发明采用还原性气体对球团矿或烧结矿物料进行预还原，利用电极产生的电弧热对预还原后的金属化球团进行加热熔化，利用过程中产生的高温烟气对金属化球团进行深度预热和还原，利用喷枪喷入的熔剂进行钢水精炼。本发明缩短了钢铁冶炼工艺流程，减少了中间物料倒运环节，降低了投资和生产成本，降低了资源和能源的消耗，减少了有害气体的排放，具有极高的经济价值、环保性和社会效益。
【专利说明】一种炼钢装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金【技术领域】，具体涉及一种炼钢装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前炼钢生产有两种工艺流程，一是以铁矿石为原料经高炉一转炉工艺的长流程，另一种是以废钢、直接还原铁为原料的电炉工艺短流程。长流程工艺经过了铁矿石中金属氧化物还原、再氧化的反复过程，即先将铁矿石在高炉中以焦炭为还原剂还原出Fe、Mn、Si等合金元素并在此过程中渗入了碳，得到合格铁水，再将铁水转运至炼钢车间，在转炉中通过吹氧进行脱碳升温，从而冶炼成合格钢水；该工艺流程存在投资高、占地大、能耗高、环境污染严重等种种问题。短流程工艺通过电炉熔化，不需要焦炭，投资和能耗相对较低，但是目前工业生产中并未有由铁矿石直接炼钢的短流程工艺出现。
[0003]专利号98100242.0的专利“铁矿石一步炼钢法”，该工艺过程以还原煤、氧为燃料提供还原气体和能量输入，存在过程渗碳量大、氧气消耗量高、杂质含量高等问题。专利号99809948.1的专利“直接熔炼方法及设备”公开了一种直接熔炼含金属原料的方法，用氧预处理煤而产生碳和可燃气体，将含金属的原料、碳和含氧气体喷入直接熔炼容器，在直接熔炼容器中，用碳作能源及还原剂将含金属的原料熔炼成金属液；该方法的本质是在上述“铁矿石一步炼钢法”的基础上，将煤经过预处理后的产物用于直接熔炼，但该方法仅用于铁水的生产。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提供一种炼钢装置及方法，其生产流程短、金属收得率高、能耗低，达到了节能减排的目的。
[0005]本发明公开了一种炼钢装置，包括还原性气体处理装置和熔炼装置，所述熔炼装置包括依次连通的预还原区、软熔区和熔融区，所述熔融区设有电极和熔剂喷枪，所述还原性气体处理装置设有进气管和排气管，所述进气管与软熔区连通，所述排气管与预还原区连通。
[0006]进一步，所述排气管与预还原区中下部连通。
[0007]进一步，所述软熔区前端设有过渡区，所述过渡区入口端与预还原区出口端连通，所述进气管与过渡区下部连通。
[0008]进一步，所述预还原区为竖炉。
[0009]进一步,所述电极数量为至少I个。
[0010]进一步，所述熔剂喷枪数量为至少I个。
[0011]进一步，所述预还原区设有辅助还原性气体供气管。
[0012]本发明还公开了一种炼钢的方法，将烧结矿或球团矿物料装入预还原区中，同时还原性气体处理装置从过渡区下部抽吸烟气进行处理，将处理过后得到的还原性气体通过排气管吹入预还原区，与烧结矿或球团矿物料发生还原反应，将烧结矿或球团矿物料中的金属氧化物初步还原成金属化球团，金属化球团排出至过渡区并在自身重力作用下下降进入软熔区，在高温烟气和熔融钢液的作用下金属化球团软熔并继续下降进入熔融区，金属化球团通过设置在熔融区的电极通电产生的电弧热进行熔化，并通过设置在熔融区的熔剂喷枪喷入的熔剂进行脱碳和脱硫精炼，从而获得合格钢水。
[0013]进一步，所述熔剂为石灰、轻烧白云石、石灰石、萤石粉、合成造渣剂、铁矿石粉中任意一种或任意几种的组合。
[0014]本发明的有益效果在于:本发明采用还原性气体直接对烧结矿或球团矿物料进行预还原，利用电极产生的电弧热对预还原后的金属化球团进行加热熔化，利用过程中产生的高温烟气对金属化球团进行深度预热和还原，利用喷枪喷入的熔剂进行钢水精炼；与常规钢铁冶炼流程相比，缩短了钢铁冶炼工艺流程，减少了占地，减少了大量中间物料倒运环节，降低了投资和生产成本，降低了氧气等资源和能源的消耗，减少了 CO2及有害气体的排放，提高了金属元素的收得率，降低了钢铁料的消耗，具有极高的经济价值、环保性和社会效益。【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0016]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0018]如图所示，本发明的一种炼钢装置，包括还原性气体处理装置7和熔炼装置，所述熔炼装置包括依次连通的预还原区1、软熔区3和熔融区4，所述熔融区4设有电极5和熔剂喷枪6，所述还原性气体处理装置7设有进气管8和排气管9，所述进气管8与软熔区3连通，所述排气管9与预还原区I连通。利用电极5产生的电弧对预还原后的金属化球团进行加热熔化，利用过程中产生的高温烟气对金属化球团进行深度预热和还原，利用熔剂喷枪6喷入的熔剂进行钢水精炼。
[0019]本实施例中，所述排气管9与预还原区I中下部连通，让还原性气体从下往上充分的对烧结矿或球团矿物料发生还原反应。
[0020]本实施例中，所述软熔区3前端设有过渡区2，所述过渡区2入口端与预还原区I出口端连通，所述进气管8与过渡区2下部连通。烧结矿或球团矿物料在过渡区2进行缓冲，逐步下降至软熔区3。所述过渡区2与地面水平夹角α为O。~90°，所述软熔区3与地面水平夹角β为0°~90°，所述α≥β。
[0021]本实施例中，所述预还原区I为竖炉。
[0022]本实施例中，所述电极5数量为至少I个，根据实际工况进行设置数量。
[0023]本实施例中，所述熔剂喷枪6数量为至少I个，根据实际工况进行设置数量，喷入熔剂的量来控制钢水成分。
[0024]本实施例中，所述预还原区I设有辅助还原性气体供气管10，当还原性气体处理装置7从抽吸的烟气中处理得到的还原性气体无法满足预还原区I烧结矿或球团矿物料发生还原反应的需求量时，开启辅助还原性气体供气管10对预还原区I进行供气，满足还原反应的正常进行。
[0025]本发明一种使用上述炼钢装置炼钢的方法，将烧结矿或球团矿物料装入预还原区I中，同时还原性气体处理装置7从过渡区2下部抽吸烟气进行处理，将处理过后得到的还原性气体通过排气管9吹入预还原区1，与烧结矿或球团矿物料发生还原反应，将烧结矿或球团矿物料中的金属氧化物初步还原成金属化球团，使金属化球团具有85%以上的金属化率和I~4%的碳含量，金属化球团排出至过渡区2并在自身重力作用下下降进入软熔区3，在高温烟气和熔融钢液的作用下金属化球团软熔并继续下降进入熔融区4，金属化球团通过设置在熔融区4的电极5通电产生的电弧热进行熔化，并通过设置在熔融区4的熔剂喷枪6喷入的熔剂进行脱碳和脱硫精炼，从而获得合格钢水。
[0026]本实施例中，所述熔剂为石灰、轻烧白云石、石灰石、萤石粉、合成造渣剂、铁矿石粉中任意一种或任意几种的组合。
[0027]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种炼钢装置，其特征在于:包括还原性气体处理装置和熔炼装置，所述熔炼装置包括依次连通的预还原区、软熔区和熔融区，所述熔融区设有电极和熔剂喷枪，所述还原性气体处理装置设有进气管和排气管，所述进气管与软熔区连通，所述排气管与预还原区连通。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢装置，其特征在于:所述排气管与预还原区中下部连通。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢装置，其特征在于:所述软熔区前端设有过渡区，所述过渡区入口端与预还原区出口端连通，所述进气管与过渡区下部连通。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢装置，其特征在于:所述预还原区为竖炉。
5.根据权利要求1所述的一种炼钢装置，其特征在于:所述电极数量为至少I个。
6.根据权利要求1所述的一种炼钢装置，其特征在于:所述熔剂喷枪数量为至少I个。
7.根据权利要求1所述的一种炼钢装置，其特征在于:所述预还原区设有辅助还原性气体供气管。
8.使用权利要求1至7任意一项所述的一种炼钢装置炼钢的方法，其特征在于:将烧结矿或球团矿物料装入预还原区中，同时还原性气体处理装置从过渡区下部抽吸烟气进行处理，将处理过后得到的还原性气体通过排气管吹入预还原区，与烧结矿或球团矿物料发生还原反应，将烧结矿或球团矿物料中的金属氧化物初步还原成金属化球团，金属化球团排出至过渡区并在自身重力作用下下降进入软熔区，在高温烟气和熔融钢液的作用下金属化球团软熔并继续下 降进入熔融区，金属化球团通过设置在熔融区的电极通电产生的电弧热进行熔化，并通过设置在熔融区的熔剂喷枪喷入的熔剂进行脱碳和脱硫精炼，从而获得合格钢水。
9.根据权利要求8所述的一种炼钢的方法，其特征在于:所述熔剂为石灰、轻烧白云石、石灰石、萤石粉、合成造渣剂、铁矿石粉中任意一种或任意几种的组合。
【文档编号】C21B13/14GK103627836SQ201310711580
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】游香米, 刘向东, 杨宁川 申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司