一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金设备技术领域，更具体地说，涉及一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置。
【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，采用现有的直接炼钢装置进行炼钢时，均需采用铁矿石或普通球团配加焦炭或煤粉先进行铁水的冶炼，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。此外，在采用现有直接炼钢技术中的装置炼钢时，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采用现有直接炼钢装置进行炼钢时易发生炉渣泡沫化、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装置。通过使用本发明中的直接炼钢装置，可由含碳球团直接连续冶炼出钢水，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装置，包括炼钢炉本体，在所述的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。
[0012]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。
[0013]更进一步地，所述的煤气出口与煤气收集装置相连。
[0014]更进一步地，所述的布料口与炉体外部皮带上料机相连。
[0015]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。
[0016]更进一步地，所述的电磁感应加热装置选用中频感应加热装置。
[0017]3.有益效果
[0018]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:
[0019](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热，实现了在同一炉体上部进行球团还原、下部进行渣铁熔分的工艺，并通过炼钢炉本体顶部的煤气出口将含碳球团预还原中产生的CO气体排出炼钢炉，从而解决了含碳球团在熔池中还原时使得炉渣泡沫化的难题。又由于本发明中采用电磁感应加热装置对熔池进行加热，一方面，其对熔池存在强烈的电磁搅拌作用，保证了熔池中炉渣良好的流动性，为放渣出钢做好了铺垫作用；另一方面，避免了传统中使用石墨电极加热带来的铁水渗碳问题，不需再进行吹炼脱氧、二次脱碳处理，直接炼钢装置得到了进一步简化。此外，本发明中采用电磁感应加热装置对熔池进行加热，与现有炼钢技术中通过吹入炉内的氧气或空气向渣铁熔分提供热量相比，加热速度较快，加热均匀，且能够实现对加热条件的有效控制，从而能够更好地控制炼钢效果。
[0020](2)本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，在炼钢炉本体顶部的煤气出口与煤气收集装置相连，从而可以防止CO气体直接排放至空气中造成环境污染，且能够实现煤气资源的回收利用。
[0021](3)本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，仅采用一座直接炼钢装置便可由含铁矿物直接生产出钢水，与现有流程相比，本发明占地面积少，基建投资和设备投资大幅节省，减少了冶炼、运输过程中的能量损失，能量利用率高，且实现了炼钢的连续生产，易于实现自动化生产，是未来钢铁冶炼发展的重要方向。
[0022](4)本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，融炼铁、炼钢装置于一体，采用该装置进行炼钢时，可通过控制加入的含碳球团中的C/ο摩尔比来实现对钢水中[C]含量的控制，可以不进行吹炼即可直接得到钢水，打破了现有技术中冶炼钢水须进行吹炼的技术认知，使含碳球团能够一步直接生产出液态钢水，精简了传统的含铁矿物一铁水或直接还原铁一钢水的工艺，生产效率高，且得到的钢水成分完全符合要求。
[0023](5)本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，设备结构简单，能够实现连续炼钢，生产效率较高。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置的结构示意图；
[0025]图2为本发明的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢方法的工艺流程简图。
[0026]其中:1、布料口 ；2、煤气出口 ；301、上排微波加热装置；302、下排微波加热装置；4、炼钢炉本体；401、还原区；402、软熔区；403、炉渣区；404、钢液区；5、电磁感应加热装置；6、出渣口 ；7、出钢口。
【具体实施方式】
[0027]为进一步了解本发明的内容，现结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本实施例的一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置，包括炼钢炉本体4，在炼钢炉本体4的顶部设有布料口 I和煤气出口 2，其中，布料口 I与炉体外部皮带上料机相连，煤气出口 2与煤气收集装置相连。上述炼钢炉本体4自上而下依次包括布料区、还原区401、软熔区402和渣