转炉系统铁矿石直接炼钢工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种转炉直接炼钢用含碳铁料机械压球制备工艺，属于冶金冶炼领域。
【背景技术】
[0002]转炉炼钢吹炼过程中铁水中碳元素与高压纯氧气反应，燃烧产生热量，加热废钢等冷却剂和熔剂等，最终达到钢水温度、成分要求，吹炼结束。
[0003]当铁水生产能力小于转炉生产能力时，为提高炼钢生产能力，一般情况下会采用两种方法，一是提高金属料中废钢比例，二是增加矿石类含铁物料的用量。但是铁水废钢比必须符合转炉吹炼过程的热量平衡，即废钢比例不能无限增高。而增加矿石类含铁物料的用量，则需要大量的热量，被迫减少废钢的用量，且矿石在转炉中降温能力远大于废钢。
[0004]为解决热平衡的矛盾，前苏联波维茨克钢铁公司、国内宝钢、酒钢、攀钢等企业，在转炉进行使用煤、碳化硅、焦炭、电极和天然石墨、碳黑等固体含碳材料，以提高熔炼废钢比的试验，但由于利用率低、难以被铁水吸收、操作难以控制等原因无法推广，没有工业化应用。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:提供一种铁矿石直接还原进而直接炼钢的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，无需烧结、焦化、炼铁工序，减少基建、设备投资，极大降低社会能源消耗，杜绝烧结、焦化、炼铁工序的污染物排放。
[0006]本发明所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，采用以下步骤:
[0007](I)转炉吹炼前期提高底吹流量30%?50%，降低氧枪位置200?500mm，提高氧气流量10?20% ;
[0008](2)向转炉内加入机械压球，其中转炉吹炼前加入50%，吹炼过程中分批次加入50%，终点3分钟前加完。
[0009]步骤2中加入的机械压球的数量小于500公斤/吨钢。
[0010]所述的碳及铁矿粉机械压球中碳含量为20?30%。
[0011]所述的转炉吹炼过程分批加入碳及铁矿粉机械压球，每次小于1000kg。
[0012]所述的机械压球的制备步骤为:
[0013](I)将含碳料及含铁料混合并搅拌；
[0014](2)搅拌后的物料均匀进入对辊间，螺旋送料装置将被压物料强制压入主进料口，使螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等；
[0015](3)放进高压矿粉压球机进行机械压制成球；
[0016](4)堆放自然晾干。
[0017]所述的步骤I中含碳料及含铁料的质量百分数分别为含碳料10?40%，含铁料60 ?90%。
[0018]所述的含碳料粒度在0.3mm以下，含铁料为铁精矿、铁矿粉、氧化铁皮，其中铁精矿的粒度在0.074mm以下，铁矿粉的粒度在1mm以下，氧化铁皮的粒度为1mm以下。
[0019]所述的含碳料为焦粉、煤粉或无烟煤。
[0020]所述的步骤I中将含碳料及含铁料混合并搅拌过程中可加入粘结剂，粘结剂是针对含铁料的粘结剂。
[0021 ] 所述的含铁料品位TFe40 %?70 %。
[0022]在炼钢转炉开吹前加一部分，吹炼过程分批加入，通过转炉吹炼前期优化底吹流量及调整吹炼过程的氧枪位置和流量，使机械压球与熔池中金属液或炉渣充分接触，在表面迅速形成硬壳，机械压球迅速升温，少量混合压入的碳与矿石发生以下反应:
[0023]3Fe203+C = 2Fe304+C0
[0024]Fe304+C = 3FeO+CO
[0025]CO在硬壳内积聚，压球发生爆裂，大部分C及FeO迅速与金属液、炉渣混合，熔池中形成气、液、固充分混匀的乳浊液，发生迅速的、复杂的溶解、氧化、还原等物理化学反应，主要有:
[0026]碳与氧气燃烧:2C+02= 2CO
[0027]碳溶解到金属液:C —【C】
[0028]金属液中碳燃烧:2【C】 +O2= 2CO
[0029]矿石溶解到炉渣:FeO — (FeO)
[0030](FeO)被渣中碳还原:(FeO) +C = Fe+C0
[0031](FeO)被金属液中碳还原:(FeO)+【C】=Fe+C0
[0032]CO 与氧气燃烧:2C0+02= 2C0 2
[0033]【C】表示溶解到金属液中的碳，(FeO)表示溶解到炉渣的矿石，其中以(FeO)被金属液中碳还原为主，以上反应同时发生，机械压球加入速度与碳的燃烧速度、FeO还原速度等达到平衡，金属Fe充分还原出来，并渣铁分离。吹炼过程中底吹气体、氧气及反应产生的CO等气体为上述反应提供了足够强烈的动力学条件。最终钢中氧与钢中碳与渣中(FeO)接近热力学平衡，此点与正常顶底复吹转炉相同，而铁的收得率达到96%以上。碳的燃烧为炼钢过程提供相应的热量，使碳的气化、氧化铁的还原所消耗的热量及时得到补充，使冶炼过程连续不断进行下去。
[0034]本发明的有益效果是:
[0035]可以迅速调整炉渣中氧化铁含量。有效促进转炉冶炼前期的化渣，进而促进前期脱磷反应，降低钢中磷含量，提高脱磷率。有利于早化渣、化透渣，是吹炼过程调整炉渣活跃程度的有效手段，有效提高转炉脱磷、脱硫率，维护炉衬。吹炼终点操作与钢中正常顶底复吹转炉相同，钢中氧与钢中碳与渣中(FeO)接近热力学平衡，提高冶金过程铁的收得率。解决转炉吹炼过程由于添加矿石类含铁物料造成的热量不足问题。本专利已经在120吨顶底复吹转炉正式应用，广量提尚10%，预计可提尚30%。
【具体实施方式】
[0036]本发明所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，采用以下步骤:
[0037](I)转炉吹炼前期提高底吹流量30%?50%，降低氧枪位置200?500mm，提高氧气流量10?20% ;
[0038](2)向转炉内加入机械压球，其中转炉吹炼前加入50%，吹炼过程中分批次加入50 %，终点3分钟前加完。碳及铁矿粉机械压球在吹炼前加入转炉50 %，使之迅速升温，并在表面迅速形成硬壳，预先发生高价铁向低价铁的还原反应。
[0039]碳及铁矿粉机械压球中碳含量为20?30%，碳的燃烧为炼钢过程提供相应的热量，使碳的气化、氧化铁的还原所消耗的热量及时得到补充，并提供金属铁加热到转炉终点温度所需的热量，使冶炼过程连续不断进行下去。转炉吹炼过程分批加入碳及铁矿粉机械压球，每次小于1000kg。机械压球的制备步骤为:(1)将含碳料及含铁料混合并搅拌；(2)搅拌后的物料均匀进入对辊间，螺旋送料装置将被压物料强制压入主进料口，使螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等；(3)放进高压矿粉压球机进行机械压制成球；(4)堆放自然晾干。步骤I中含碳料及含铁料的质量百分数分别为含碳料10?40%，含铁料60?90%。含碳料粒度在0.3mm以下，含铁料为铁精矿、铁矿粉、氧化铁皮，其中铁精矿的粒度在0.074mm以下，铁矿粉的粒度在1mm以下，氧化铁皮的粒度为1mm以下。含碳料为焦粉、煤粉或无烟煤。步骤I中将含碳料及含铁料混合并搅拌过程中可加入粘结剂，粘结剂是针对含铁料的粘结剂。含铁料品位TFe40 %?70 %。含铁料品位TFe40 %?70 %，可以是铁精矿的正常品位为TFe60-70%，也可以是品位TFe <60%的铁矿石与品位TFe > 60%铁精矿的混合物，也可以是氧化铁皮、炼钢炼铁产生的粉尘等工业含铁碎肩与铁精矿的混合物。
【主权项】
1.一种转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于采用以下步骤: (1)转炉吹炼前期提高底吹流量30%?50%，降低氧枪位置200?500mm，提高氧气流量10?20% ； (2)向转炉内加入机械压球，其中转炉吹炼前加入50%，吹炼过程中分批次加入50%，终点3分钟前加完。
2.根据权利要求1所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:碳及铁矿粉机械压球中碳含量为20?30%。
3.根据权利要求1所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:转炉吹炼过程分批加入碳及铁矿粉机械压球，每次小于1000kg。
4.根据权利要求1?3中任意一权利要求所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:机械压球的制备步骤为: (1)将含碳料及含铁料混合并搅拌； (2)搅拌后的物料均匀进入对辊间，螺旋送料装置将被压物料强制压入主进料口，使螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等； (3)放进高压矿粉压球机进行机械压制成球； (4)堆放自然晾干。
5.根据权利要求4所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:步骤I中含碳料及含铁料的质量百分数分别为含碳料10?40%，含铁料60?90%。
6.根据权利要求5所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:含碳料粒度在0.3mm以下，含铁料为铁精矿、铁矿粉、氧化铁皮中的一种或者多种，其中铁精矿的粒度在0.074mm以下，铁矿粉的粒度在1mm以下，氧化铁皮的粒度为1mm以下。
7.根据权利要求5所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:含碳料为焦粉、煤粉或无烟煤。
8.根据权利要求5所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:步骤I中将含碳料及含铁料混合并搅拌过程中可加入粘结剂，粘结剂是针对含铁料的粘结剂。
9.根据权利要求5所述的转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于:含铁料品位TFe40% ?70%。
【专利摘要】本发明属于冶金冶炼领域，特别涉及一种转炉系统铁矿石直接炼钢工艺，其特征在于采用以下步骤：(1)转炉吹炼前期提高底吹流量30％～50％，降低氧枪位置200～500mm，提高氧气流量10～20％；(2)向转炉内加入机械压球，其中转炉吹炼前加入50％，吹炼过程中分批次加入50％，终点3分钟前加完。可以迅速调整炉渣中氧化铁含量。有效促进转炉冶炼前期的化渣，进而促进前期脱磷反应，降低钢中磷含量，提高脱磷率。有利于早化渣、化透渣，是吹炼过程调整炉渣活跃程度的有效手段，有效提高转炉脱磷、脱硫率，维护炉衬。
【IPC分类】C22B1-242, C22B1-24, C21C5-28, C21C5-35
【公开号】CN104531937
【申请号】CN201410788456
【发明人】唐立冬, 鲁铁民, 刘春华, 李华, 刘希山, 王冰, 雷岩岩, 李艳
【申请人】山东钢铁集团淄博张钢有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月17日