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直接還原鐵在煉鋼中的應用

[ 發布日期:2022-01-18 點擊:137 來源:洛陽凱正環保工藝設備有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]

1、前言

在全球范圍內煉鋼都存在廢鋼短缺的問題,由于中國國內廢鋼自給量較少,可得到的廢鋼質量也不穩定,因此有必要尋找廢鋼的替代品。

直接還原鐵(DRI)作為一種煉鋼原料已經有多年歷史,在國內正逐漸得到應用。

2、DRI的性能

作為煉鋼原料,DRI與廢鋼相比主要性能如下所示:

DRI

廢鋼

成分穩定性

穩定

波動

雜質含量

非常低

脈石含量

含有

很少

碳含量

氣孔率

多孔

     可以看出DRI是一種優質的煉鋼原料,只有脈石含量高會導致能耗較高,此外,煉鋼爐必須適合處理大渣量,由于導熱性差DRI理想的熔煉工藝應具有高溫熱源,如電弧爐和轉爐,以使在DRI及其周圍區域保持高溫。

DRI可以是球狀,團狀(海綿鐵)或塊狀(CDRI或HBI),通常其物理性質如下:

球團

海綿鐵

CDRI

HBI

粒度(mm)

8-16

6-40

37x45x24

30x55x106

氣孔率(%)

52

49

24

24

體積密度(t/m3)

1.8

2.0

2.6

2.8

      DRI的化學成分對冶煉過程非常重要,應盡可能接近廢鋼,DRI的化學成分如下,該成分可能因不同的原料和生產工藝而不同。

    全鐵 (TFe)  92%

      金屬鐵         83%

      碳含量         0.25~1.0%

      硫含量        0.025%max

      磷含量        0.06%max

     SiO2            2-3%

    適合煉鋼的高質量DRI性能應是:

   (1)盡可能高的金屬化率(大于85%);

  (2)二氧化硅含量應盡可能低

 (3)DRI比重應大于3.5t/ m3,在5.5 t/ m3左右,體積密度影大于1.8 t/ m3,由于粒度小于3mm的小顆粒易懸浮在渣中,難以熔化,因此含量越少越好。

    1、DRI在電爐煉鋼中的應用

    采用DRI作為煉鋼原料具有如下優點:

   (1)成分穩定、雜質含量低,特別是硫含量低

  (2)熔化迅速;

  (3)便于管理,運輸方便;

  (4)可以實現連續加料

    在理論上,DRI替代廢鋼比例可以達到100%,加入量少時可以由廢鋼料斗進料,加入量大時采用連續加料系統非常便利,目前電爐煉鋼應用DRI已取得如下進展:

  (1)提高了電爐生產率,由于DRI中硫、磷含量低,減少了電爐精煉時間。此外,由于能實現連續進料,減少了加料時間,熔化速度加快。

  (2)能生產優質鋼,因為廢鋼中雜質很多,在電爐中采用100%廢鋼生產優質鋼是困難的,但DRI中雜質含量很低,可以在電爐中生產出像深沖、超深沖等鋼號的鋼材。

  (3)由于DRI成分穩定,可減小鋼成份出格的爐次,特別是生產低碳鋼時。

  (4)減少電極斷裂,降低了電極消耗。

     然而,與熔化廢鋼相比,在電爐中熔化DRI電耗有所增加。增加的電耗消耗于還原殘留的氧化鐵和DRI中的脈石熔化及成渣,與鐵分離。觀察還發現,當原料中DRI比例超過20%時,增加的電耗將維持不變。應用DRI還將增加石灰的消耗和渣量,當采用為熔化廢鋼而設計的電爐熔化DRI時,爐襯耐材壽命將有所降低,為解決上述問題,應設計一種新型、連續加DRI爐料的電爐,該電爐具有如下特征:

  (1)增加爐殼直徑;

 (2)減小電極極心園直徑,或采用傾斜電極柱方法;

 (3)使用水冷爐壁代替耐火材料;

 (4)在熔化期,采用低功率因數,短弧操作方式,以及與此對應、變壓器合適的輸出電流,母線導管,撓性電纜以及電極;

 (5)為爐子選擇備用的低電抗;

 (6)在泡沫渣下熔煉,覆蓋電弧。

    生產實踐表明,在電爐爐料中可配加高達30%的海綿鐵而沒有任何操作問題,但配料比例更高時,可能導致爐內結瘤。這表明DRI100%代替廢鋼還有困難。

2、DRI在氧氣轉爐煉鋼中的應用

    在氧氣轉爐煉鋼中廢鋼是做為冷卻劑,隨著返回廢鋼量的減少,需要尋找其它類型冷卻劑以替代廢鋼,通常有兩種選擇方案:

  (1)使用鐵礦石或石灰石

  (2)使用DRI

  采用DRI作為冷卻劑具有以下優點:

 (1)相對純凈,雜質較少

 (2)價格穩定

 (3)與使用鐵礦石和石灰石相比,鋼液的回收率較高。

   從理論上講,氧氣轉爐煉鋼中連續加入DRI是很適合的,因為氧氣轉爐能提供熔化DRI所需要的非常集中的熱量,因此DRI熔化迅速,在爐內氧化性氣氛中停留時間很短,在氧氣轉爐中應用DRI已經取得如下進展。

 (1)可生產低硫牌號鋼,如電工用鋼

 (2)因降低了爐渣溫度以及消除了加重廢鋼對爐襯的機械沖擊,而提高了爐襯使用壽命

 (3) 當加入DRI比例高時,縮短了通過料斗的加料時間,從而減少了每爐鋼冶煉時間

  氧氣轉爐中DRI進料方式可以通過廢鋼料斗(分批進料),也可通過高位料倉連續加料,采用后者具有如下優點:

   (1)由于可以在吹煉過程中進料,因此DRI熔化速度更快

   (2)通過調整進料速度,吹煉過程可隨時達到熱平衡,因此爐內溫度更容易控制。

   (3)降低了渣中FeO含量,因而吹煉時噴濺減少,鋼液回收率提高

    與海綿鐵相比,HBI或CDRI具有明顯的優點。某鋼廠試驗結果如下:

   (1)鋼水回收率降低1%

   (2)鐵水單耗增加11kg/t

   (3)石灰單耗增加6kg/t

   (4)作為廢鋼替代物,HBI用量可達到廢鋼量的32%,并不存在任何操作問題

    根據試驗結果,可以估計在不影響轉爐操作的前提下,可用DRI來替代30%的廢鋼,如想使用更高比例的DRI必須采取如下措施:

   (1)DRI具有更高的金屬化率

   (2)采用DRI連續加料系統

   (3)增加川路的噸鋼體積比

    (4)增加渣處理設備

      




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