專利名稱：一種還原煉鋼方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種還原煉鋼方法及裝置。
背景技術：
當前以高爐一氧氣頂吹轉爐的長流程為代表的氧化法煉鋼工藝，其冶金原理是利用焦炭將鐵礦石中的金屬氧化物在高爐內還原成鐵水，在此還原過程中滲入了碳，同時還原出Mn、Si等合金元素和P、S等有害雜質并溶解于鐵液中。因此，在煉鋼過程中必須通過氧化和加入熔劑的方法將鐵水中多余的C和有害雜質去除。由于化學熱力學的原因，在去除這些雜質元素的時候，S1、Mn、V、Ti等合金元素將優先被氧化，因此出鋼過程中必須額外向鋼液中加入硅鐵、錳鐵等合金元素進行合金化。上述氧化法煉鋼工藝是氧化物還原、再氧化、再還原的重復過程，此工藝流程存在以下三個方面的缺點
I)這種重復的冶金工藝延長了工藝流程，增加了基建投資和生產成本。2)鐵礦石中的S1、Mn、V、Ti等合金元素將被氧化進入渣中，未被充分利用，因此在煉鋼出鋼過程中需再加入大量鐵合金；同時，煉鋼過程鐵損較大，造成了資源浪費。3)冶煉過程中增碳一脫碳的反復過程，不僅增加了能源消耗、氧氣消耗，更增加了溫室氣體CO2的排放。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種還原煉鋼方法及裝置，該還原煉鋼方法及裝置不經過焦化工藝、直接集煉鐵和煉鋼工藝為一體，不僅降低鐵礦石中的合金元素的損耗，而且降低廢氣的排放和氧 氣的消耗；達到節能損耗、保護環境的目的。為了解決上述技術問題，本發明一種還原煉鋼方法，其步驟如下
1)將鐵礦石物料裝入還原煉鋼爐，同時向還原煉鋼爐內吹入還原氣體，還原氣體經過電極產生的電弧或等離子弧加熱形成800°C 9700°C的高溫還原氣體，鐵礦石與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內的預還原區進行初還原反應，將礦石中的金屬氧化物進行初步還原；
2)初還原后的鐵礦石進入還原煉鋼爐內高溫區，被設置在高溫區的電極產生的電弧或等離子弧加熱升溫熔化，同時進一步與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內高溫區進行還原反應；
3)熔化后的鋼水進入還原煉鋼爐內熔池中，被底吹系統或側吹系統處導入的還原氣體攪動，并與高溫還原氣體進行深度還原反應且生產出碳含量為O. 03^2. 11%的合格鋼水；
4)經過深度還原的合格鋼水達到一定量后，通過出鋼口和出渣口進行周期性地排出鋼水和爐渣。進一步，所述高溫還原氣體由電極吹入還原煉鋼爐爐內的還原氣體經過電極產生的電弧或等離子弧加熱形成。進一步，所述還原氣體設置為H2、CO、碳氫化合物CmHn再生的還原性氣體或上述氣體的組合。
進一步，在步驟3)中，所述鋼水中的碳含量通過控制還原能力R來進行控制，其表達公式為
權利要求
1.一種還原煉鋼方法，其特征在于其步驟如下 1)將鐵礦石物料裝入還原煉鋼爐，同時向還原煉鋼爐內吹入還原氣體，還原氣體經過電極產生的電弧或等離子弧加熱形成800°C 9700°C的高溫還原氣體，鐵礦石與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內的預還原區進行初還原反應，將礦石中的金屬氧化物進行初步還原； 2)初還原后的鐵礦石進入還原煉鋼爐內高溫區，被設置在高溫區的電極產生的電弧或等離子弧加熱升溫熔化，同時進一步與高溫還原氣體在還原煉鋼爐內高溫區進行還原反應； 3)熔化后的鋼水進入還原煉鋼爐內熔池中，被底吹系統或側吹系統處導入的還原氣體攪動，并與高溫還原氣體進行深度還原反應且生產出碳含量為0. 03^2. 11%的合格鋼水； 4)經過深度還原的合格鋼水達到一定量后，通過出鋼口和出渣口進行周期性地排出鋼水和爐渣。
2.根據權利要求1所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于所述高溫還原氣體由電極吹入還原煉鋼爐爐內的還原氣體經過電極產生的電弧或等離子弧加熱形成。
3.根據權利要求1或2所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于所述還原氣體設置為H2> CO、碳氫化合物C111Hn再生的還原性氣體或上述氣體的組合。
4.根據權利要求3所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于在步驟3)中，所述鋼水中的碳含量通過控制還原能力R來進行控制，其表達公式為
5.根據權利要求4所述的一種還原煉鋼方法，其特征在于在步驟I)中所述鐵礦石物料可以是鐵礦粉經過燒結的燒結礦或者是鐵礦粉經過球團處理的球團礦。
6.一種還原煉鋼裝置，包括爐頂裝料系統、排氣系統、電極、出渣口、還原煉鋼爐、底吹系統或側吹系統和出鋼口，所述爐頂裝料系統布置在還原煉鋼爐的頂部，其特征在于所述還原煉鋼爐內依次設置有預還原區、高溫區和熔池，所述電極設置在還原煉鋼爐高溫區的爐壁上，所述電極內設置有向還原煉鋼爐內噴入還原氣體的通道。
7.根據權利要求6所述的一種還原煉鋼裝置，其特征在于所述電極設置為不少于2根且均勻分布。
全文摘要
一種還原煉鋼方法，其步驟如下1)鐵礦石物料進入爐內的預還原區進行初還原反應，2)后進入爐內高溫區被電弧或等離子弧加熱升溫熔化同時進行還原反應；3)鋼水進入爐內熔池中進行深度還原反應形成合格鋼水，4)通過出鋼口和出渣口進行周期性地排出鋼水和爐渣。本發明還提供了一種還原煉鋼裝置，本發明還原煉鋼方法及裝置生產流程短、總圖占地小、從礦石到成品的金屬收得率高、除煉特殊鋼種外不需外加鐵合金或少加鐵合金、能耗低且不使用焦炭和大量氧氣、降低了冶煉過程中的碳排放量和廢氣排放量，有利于節能減排。
文檔編號C21B13/12GK103045788SQ20121051189
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者吳慶祥, 游香米, 楊寧川 申請人:中冶賽迪工程技術股份有限公司