一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金领域，更具体地说，涉及一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢方法。
【背景技术】
[0002]传统钢铁生产流程主要有从焦炉炼焦、烧结(或球团)、高炉炼铁到转炉炼钢的长流程和从废钢、海绵铁到电弧炉的短流程。短流程虽然对环境压力小，但由于受废钢资源短缺的影响，我国电炉炼钢还存在一定的生产难度，长流程炼钢仍占据主导地位。但随着不可再生资源尤其是炼焦用焦煤的日益短缺和环保压力的不断增大，取消焦炉炼焦一烧结(或球团)一高炉炼铁等工艺，实现非高炉炼铁、直接炼钢成为未来钢铁生产发展的方向。
[0003]直接还原与熔融还原等非高炉炼铁工艺的开发和发展有助于节能减排。目前世界上已开发出的直接还原工艺有20多种，分气基与煤基直接还原，其中气基的Midrex与HYL工艺应用最成熟，但由于气基还原中是采用还原性气体煤气作为含铁物料的还原剂，对煤气的要求较高，必须通过人工制造符合要求的冶金还原煤气，煤气消耗量大，成本高，且气基直接还原中对煤气能量的利用程度较低，对含铁物料的还原不均匀，从而限制了气基直接还原的使用。煤基直接还原有回转窑法、转底炉法和隧道窑法，其中转底炉法的应用最为广泛。转底炉法是采用燃烧碳氢化合物产生热量，并以辐射方式传递给含碳球团，由于球团矿只能是一层或两层，存在热能利用率和工作效率低的弊端，此外设备故障率较高。目前，能直接生产铁水且可商业运行的熔融还原工艺只有COREX及韩国浦项制铁的FINEX工艺，而这两种工艺均需使用焦炭，因此也不能取消焦炉，且这两种熔融还原工艺均较复杂，设备故障率偏高，总体运行结果不理想。此外，现有的直接还原与熔融还原工艺均不能用于直接生产钢水，工艺流程仍较复杂。因此，实现铁矿石、煤直接炼钢是目前冶金工作者追求的目标。
[0004]通过专利检索，目前已有相关的直接炼钢工艺公开。如:中国专利申请号CN200810139695.6公开了一种铁矿石直接炼钢工艺，该申请案中是预先在熔池中形成高温的渣铁液，当含铁物料进入熔池后，即被含碳物料还原，然后吹氧炼钢，放渣出钢。由于该方法在含铁物料的还原过程中产生了大量CO气体，使得炉渣泡沫化，破坏了反应的动力学条件，同时不利于出渣，生产效率低。专利申请号CN200910018446.6公开的一种综合利用能源的短流程转底炉连续炼钢方法同样会出现泡沫渣问题，严重影响了钢水的生产。
[0005]专利申请号CN200910014710.9公开了一步法炼铁炼钢新工艺，在炼铁炼钢两用炉内先加入经直接还原的球团、煤和渣料得到铁水，然后向铁水中吹氧熔炼得到钢水，虽然在原理上是可行的，但是这种工艺要求投入的热球团温度达到1100°c，否则容易造成炉渣温度降低，流动性差，增加了生产的难度，而且能量利用率和生产效率都比较低。
[0006]综上所述，现有的直接炼钢技术均采用铁矿石或普通球团配加焦炭或煤粉进行铁水的冶炼，再通过吹炼脱氧、脱碳，以获得最终的钢水。虽然仅采用一个冶炼炉便可完成从含铁物料到钢水的冶炼过程，但其实质是将转炉或电炉作为冶炼炉，将含铁物料作为铁水或直接还原铁的替代品，本质上并没有精简了传统的含铁矿物一铁水或直接还原铁一钢水的生产工序，生产效率并没有得到真正提高。且现有直接炼钢技术中由于加入的炉料与出钢钢液的温差较大，以及吹炼的进行，需等到放渣出钢后方可加入下一批炉料，冶炼周期较长。
【发明内容】
[0007]1.发明要解决的技术问题
[0008]本发明的目的在于克服现有直接炼钢工艺中易发生炉渣泡沫化、生产周期长、生产效率和能源利用率低以及工艺流程复杂的不足，提供了一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢方法。通过采用本发明的技术方案，可利用含碳球团在直接炼钢装置中连续冶炼出钢水，解决了以上现有直接炼钢工艺的不足，且冶炼出的钢水成分完全符合要求。
[0009]2.技术方案
[0010]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0011]本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢方法，其步骤为:
[0012]步骤一、含碳球团的预热:
[0013]将含碳球团在100-200°C下进行预热10-15min ；
[0014]步骤二、钢浴熔池的形成:
[0015]在冶炼第一炉钢液前向炼钢炉中加入废钢，通过电磁感应加热方式，在炼钢炉内预先形成钢浴熔池；
[0016]步骤三、含碳球团的预还原:
[0017]将经步骤一预热后的含碳球团由炼钢炉顶部的布料口布入炉内，经布料区后进入还原区，通过微波加热装置将含碳球团加热至1100-1400°C，使其发生预还原反应，预还原反应的时间为37-43分钟；
[0018]步骤四、渣铁熔分反应:
[0019]经步骤三预还原的含碳球团在经过炉体软熔区时发生软熔，并滴落进入渣铁熔分区，通过电磁感应加热装置将熔池加热至1550-1600°C，发生渣铁熔分，将获得的液态钢水直接从出钢口排出。
[0020]更进一步地，所述的含碳球团由如下质量百分比的组分组成:铁精粉78-86%、煤粉12% -20%和粘结剂1.5% _3%，且含碳球团的碱度为1.0-1.2，碳氧摩尔比为0.7-1.0，粒度为12_15mm0
[0021]更进一步地，步骤三中含碳球团经预还原后的金属化率达到80%以上。
[0022]更进一步地，步骤二中所述的炼钢炉包括炼钢炉本体，在炼钢炉本体的顶部设有布料口和煤气出口，该炼钢炉本体自上而下依次包括布料区、还原区、软熔区和渣铁熔分区，其中，布料区、还原区和软熔区组成双圆台形结构，所述的还原区包括上部还原区和下部还原区两部分，上部还原区位于双圆台形结构的上圆台下部，下部还原区位于双圆台形结构的下圆台上部，且软熔区位于该双圆台形结构的下圆台下部；所述的渣铁熔分区呈圆柱形结构；在所述的布料区和还原区的炉体四周设有至少两排微波加热装置，在软熔区和渣铁熔分区的炉体四周设有电磁感应加热装置，上述渣铁熔分区包括炉渣区和钢液区，钢液区位于炉渣区的下方，且在炉渣区对应的炉体一侧炉墙上设有出渣口，在钢液区对应的炉体另一侧炉墙上设有出钢口。
[0023]更进一步地，所述的微波加热装置为两排，分别为上排微波加热装置和下排微波加热装置，且该微波加热装置的加热频率为2.45-2.5GHz、输出功率为12_18kw。
[0024]更进一步地，所述的电磁感应加热装置选用中频加热装置，其加热频率为200-500Hz、输出功率 2800-3200kw。
[0025]更进一步地，所述的煤气出口与煤气收集装置相连。
[0026]更进一步地，所述的布料口与炉体外部皮带上料机相连。
[0027]更进一步地，所述的布料区、还原区和软熔区组成的双圆台形结构与渣铁熔分区的圆柱形结构的体积比为2:1。
[0028]3.有益效果
[0029]采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果:
[0030](I)本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，其炼钢炉本体包括布料区、还原区、软熔区和渣铁熔分区，含碳球团的预还原和熔池中的渣铁分离分别采用微波加热装置和电磁感应加热装置进行加