使用块状铁载体生产钢的方法与流程

本发明涉及一种在可绕水平旋转轴旋转的转炉中使用块状铁载体生产钢的方法，其中燃料和氧化气体通过转炉底部区域中的喷嘴注入到热转炉中，该热转炉通过与转炉底部相对的转炉口部而供应有块状铁载体，并且将热燃料气体通过装填物料，而后将铁熔化物(熔体)供给到预热的装填物料，并且在转炉的吹送位置将熔化物精炼成钢。

背景技术：

为了在钢生产中增加固体铁载体的比例，诸如废料、预还原球团、海绵铁、固体生铁等等，已知(at381955b)用块状铁载体通过上部转炉口部供给热转炉，并用热燃料气体预热装填料，热燃料气体是一方面通过吹送液体或气态燃料供给，并且另一方面通过由同心管制成的喷嘴供给氧化气体，并且其从底部到顶部流动通过装填物料，而后再装填液体生铁，并且以常规方式精炼整个装填料。然而已经表明，通过转炉底部中的喷嘴供应燃料和氧化气体不允许热燃料气体在装填物料的截面上均匀分布。由于底部侧的喷嘴必须位于相应的炉渣线外，因此当转动填充有熔化物和炉渣的转炉以进行取样和出炉(出铁)时，这些喷嘴只能布置在转炉底部的有限中心区域内。另外，转炉容器的锥体连接到转炉底部，使得喷嘴仅分布在装填物料的相对小的截面区域上。此外，热燃料气体，其作用类似于底部附近的割炬，在装填物料中形成竖直的流动通道，这阻止燃料气体分布在更大的截面区域上，使得装填物料只能是在经济地预热时段内在某些区域加热到适当的温度，这进而限制了废料的可能使用。

技术实现要素：

因此本发明基于设计一种用于钢生产的方法的目的，使得在钢生产中块状铁载体的比例可以显著增加。

基于上述类型的方法，本发明通过以下来解决该目的，在转炉口部已经用保持装载料的炉排关闭之后，将装载有块状铁载体的转炉从其装填位置围绕旋转轴旋转到转炉底部朝上指向的预热位置，而后燃料和氧化气体通过转炉底部部位(区域)中的喷嘴注入形成在装填物料上方的燃烧室中，并且流动通过装填物料的燃料气体通过炉排排出，并且在装填物料已经预热之后，转炉转动返回到其装填位置，转炉口部被打开并进行装填。

由于在转炉装填有块状铁载体之后，转炉从其装填位置围绕其水平旋转轴旋转，使得转炉底部位于顶部并且由炉排覆盖的转炉口部位于底部，在该预热位置，装填物料搁置在转炉壳体的上部锥体和炉排上，其中燃烧室开在装填物料和转炉底部之间，喷嘴一方面用于供给燃料到其中，并且另一方面打开氧化气体，该氧化气体可以是纯氧或氧-气体混合物。因此，产生的燃料气体由于燃烧而占据更大的体积，被分布在该燃烧室中，并且与由装填物料引起的流动阻碍一起建立过压，这确保在燃料气体被保持装填物料的炉排送出之前，燃料气体在整个截面上从顶部到底部均匀的流过装填物料。由于在该预热位置，转炉在顶部通过其底部进行热隔离，因此消除了通过转炉口部以其他方式的不可避免地发生的热量损失。在对装填物料进行大致均匀加热之后并且在将转炉转动返回到其装填位置并且炉排从转炉口部移除之后，然后可以以常规方式将铁熔化物添加到装填物料中，并且可以与铁熔化物一起精炼该装填物料成钢。

为了有利地使用装填物料中存在的燃料来预热装填物料，在转炉口部用炉排关闭并且转炉枢转到预热位置之前，通过在底部处注入燃料和氧化气体，这些燃料可以在转炉的吹送位置(转炉口部朝上指向)中被至少部分焚烧。然而，在转炉从吹送位置转动到预热位置之前，通过将氧吹送到装填物料上，还可以在转炉的吹送位置至少部分地焚烧装填物料中存在的燃料。在这两种情况下，装填物料借助于所容纳的燃料以本身已知的方式预热，并在转炉的预热位置对装填物料进行随后均匀加热，其中燃料气体从顶部到底部流动通过装填物料，使装填物料达到预期的高温。

为了支持热燃料气体均匀地流动通过装填物料，在预热该装填物料期间，转炉可以在预热位置来回枢转，使得装填物料可以更好地沉降并且稍微混合，因此确保装填物料中更均匀的间隙分布。

为了改善预热，可以在转炉的预热位置通过燃料气体额外地加热该装填物料，为此燃料和氧化气体通过转炉壳体及其耐火内衬直接吹送进入装填物料中。这允许在转炉内衬的区域中额外地加热该装填物料，这可以有助于装填物料在装填物料柱的壳体区域中的均匀加热。燃料和氧化气体可以通过布置在上部转炉锥体区域中的喷嘴和/或转炉的出钢口(出铁口，放液孔)而注入。

由于装填物料的大致均匀加热，根据在转炉的预热位置中从部分地关闭转炉口部的炉排逸出的废气温度，通过控制通过转炉底部区域中的喷嘴的燃料和氧化气体的供应，可以以简单的方式有效地控制该装填物料的预热。当然，预热过程也可以规定为从炉排逸出的废气的化学分析的函数，然而，这与对应的工作相关联。

根据本发明，可以使用气态、液体和/或精细研磨的固体燃料诸如煤和焦炭来预热装填物料。天然气、丙烷、丁烷或焦炉煤气特别适合作为气态燃料。优选的液体燃料包括轻质柴油，但还包括预热的重质燃料油、粗焦油、原油和炼油厂残余物。合适的固体燃料包括精细研磨的无烟煤、燃气煤、褐煤、褐煤焦炭和高炉焦炭。在转炉的预热位置中，气态和液体燃料可以容易地通过底部吹送喷嘴的环形间隙而引入到装填物料和转炉底部之间的燃烧室中。在少量喷嘴的情况下，燃料也必须通过至少一些多管喷嘴的中心管而引入到燃烧室中。在用氮冲刷转炉之后，当精炼整个转炉装填料时，这些中心管可以稍后用作底部吹送喷嘴。固体粉状燃料可以通过喷嘴的各个中心管吹送进入燃烧室中，这进而可以用于精炼。

为了增加装填物料在总输入中的比例，在预热之前和/或精炼期间，多达大约30kg/t液体钢的量的块状煤或焦炭可以添加到装填物料中。为此目的，即使在预热之后的精炼过程期间，可以以相当更大的量将精细研磨的固体、气态和/或液体燃料吹送至熔化物。

附图说明

通过参考附图更详细地解释根据本发明的生产钢的方法，在附图中：

图1示出了在示意性轴向截面中的处在装填位置的用于实施根据本发明的方法的转炉，

图2示出了根据图1的线ii-ii的截面中的该转炉，

图3示出了处在预热位置的装载有块状铁载体的转炉，以及

图4示出了处于用于精炼整个装填料的吹送位置的转炉。

具体实施方式

转炉1已经从自热式转换为等温操作，例如通过引入根据本发明的方法，该转炉具有转炉底部3，该转炉底部设置有耐火内衬2并且该转炉底部配备有喷嘴4，如图1和图2所示。也设置有耐火内衬5的转炉壳体6经由上部锥体7终止于转炉口部8。转炉壳体6还设置有出钢口9。转炉1本身可旋转地围绕水平旋转轴10安装，其由轴承支持和引导。在炉渣离开转炉口部8之前，炉渣线11指示炉渣表面与倾斜的转炉1的边界线，根据图1和图2，该炉渣线界定了底部区域，其中喷嘴4必须布置成使得当转炉1倾斜时该喷嘴位于在炉渣线11上方。如果转炉1在根据图1的装填位置中装填块状铁载体，并且然后装填物料12以本身已知的方式预热，在根据图4的转炉的吹送位置中，燃料和氧化气体通过喷嘴4吹送进入装填物料12中，所形成的燃料气体只能在有限的截面区域内流动通过装填物料12的柱，因为喷嘴4只能布置在由炉渣线11界定的底部区域中，并且竖直的流动通道由喷嘴口部上方的热燃料气体在装填物料12中形成，热燃料气体优先流动通过该通道，使得可以导致装填物料12在供料柱的截面上没有均匀的预热，并且装填物料的平均温度或其热含量仍然很低。

为了引入燃料和氧化气体，喷嘴4设计为多管喷嘴，其中氧化气体，特别是压缩空气和氧或氮和氧的混合物，通常通过中心管吹送入，并且优选地，气态和/或液体燃料通过围绕中心管的喷嘴管的环形间隙吹送入。然而，在低的气体入口压力或少量喷嘴4的情况下，气态和/或粉状燃料也可以通过一些喷嘴4的中心管引入到燃烧室中。

为了实现装填物料12在截面的均匀预热，在转炉1在图1所示的装填位置中被供给块状铁载体之后，根据本发明，转炉口部8通过炉排13关闭，该炉排在图1中用点划线指示，并且其放置在转炉口部8上并且可拆卸地紧固到转炉1，例如借助于快速释放的(快拆的)紧固件14。该炉排13设计成使得其可以吸纳装填物料12的重量负荷并保持装填物料12，但是对燃料气体是可渗透的。

由于通过炉排13关闭转炉口部8，具有接载的装填物料12的转炉1可以围绕旋转轴10从图1的装填位置转动到根据图3的预热位置，在预热位置转炉口部8面向下并且转炉底部3向上关闭转炉1。在转炉1旋转期间，在转炉1中移动到转炉口部8的装填物料12被炉排13阻挡，其中燃烧室15在装填物料12和转炉底部3之间变得自由，喷嘴4打开通向其中。为了引入燃料和氧化气体，喷嘴4设计为多管喷嘴，其中氧化气体，特别是压缩空气和氧或氮和氧的混合物，通常通过中心管吹送入，并且优选地，气态和/或液体燃料通过围绕中心管的喷嘴管的环形间隙吹送入。然而，在低气体入口压力或具有少量喷嘴4的情况下，气态和/或粉状燃料也可以通过一些喷嘴4的中心管引入到燃烧室中。

通过将燃料和氧化气体注入到燃烧室15中而生产的燃料气体分布在燃烧室15中，其中在燃烧室15中，由燃烧相关的气体体积的增加和由装填物料12导致的流动阻碍而产生过压，这确保从顶部到底部均匀流动通过装填物料12。转炉1的上部锥体7支持将热燃料气体均匀地施加到装填物料12，在热量传递到装填物料12之后，该热燃料气体通过炉排13被送出。由于处于预热位置的转炉1由根据图3的底部3进行热隔离，因此在装填位置不存在不可避免的热量损失，使得相当地改进了预热的效率。由于装填物料12的合格预热，所使用的块状铁载体相比于所使用的铁熔化物的比例可以显著增加。

为了能够供给铁熔化物，在预热该装填物料12之后，必须将转炉1转动回到装填位置，使得炉排13可以被移除或枢转离开，并且铁熔化物可以被供给进入转炉1中，以便使铁熔化物和装填物料在图4所示的吹送位置中以常规方式精炼成液体钢。

为了充分使用装填物料12中存在的燃料，而不损害利用通过装填物料12从顶部流动到底部的燃料气体进行的预热，在如图3所示的转炉1的预热位置启动装填物料12的实际预热之前，通过喷嘴4额外供应燃料和氧化气体，这些燃料可以在如图4所示的转炉1的吹送位置被至少部分地燃烧。

为了支持装填物料12的预热，可以通过转炉壳体6的区域中的喷嘴16将额外的燃料和氧化气体吹送进入装填物料12中。然而，这些喷嘴16不得浸入在任何转炉位置的熔化物中。出于同样的目的，出钢口9可以配备有可移除的喷嘴17或焚烧器，其必须在预热之后被移除。

实施方式：

根据本发明，具有内部体积为205m³的205t转炉，该转炉是通过从底部供应氧和顶部吹送氧而自热式操作的，并且该转炉包括具有8个双管喷嘴的转炉底部，被转用为用于预热钢废料。双管喷嘴由三管喷嘴替换，其每个具有两个环形间隙。转炉口部设置有可移除的炉排。在转炉的预热位置，其中转炉底部朝上指向并且转炉口部朝下指向并由炉排关闭，从炉排逸出的燃料气体被供给到除尘系统。在废料预热之后的精炼过程期间，氧从上方通过后燃烧枪吹送到熔化物上。在精炼过程期间，带有氧的石灰粉从下面被吹送进入熔化物。没有废料预热且没有煤注入的情况下，基于液体钢的重量，废料输入为24％(240kg/t)。热金属(173.625t)具有1330℃并含有4.25wt％c、0.59wt％si、0.52wt％mn和0.027wt％p。出炉温度为1625℃。液体钢中的碳含量按重量计为0.026％。

根据本发明，通过预热12分钟，在出炉期间碳含量为0.027wt.％，具有相同的出炉温度、相同的热金属成分，并进行对应的炉渣分析，废料的使用可以从49.2增加到74.835t，即从24增加到36.5wt.％。在预热后的精炼期间，对每公吨液体钢，将30kg的石灰粉和44nm³的氧吹送进入熔化物中。此外，每公吨液体钢加入16kg的块状白云质石灰。以每吨钢有90kg的量生产的炉渣中的铁氧化物的含量按重量计为20.6％。

为了实现该废料输入的增加，并且从而将热金属的消耗减少25.625t，通过八个喷嘴的环形间隙将总共1500nm³的天然气吹送进入燃烧室，并且2460nm³的氧和2000nm³的压缩空气通过底部吹送喷嘴的中心管。使用热量平衡重新计算的废料的平均温度为800℃，其中可以使用天然气的一次能量的70％。可得的天然气入口压力为20bar，这意味着可以使用各自具有两个环形间隙的三管喷嘴。