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直接还原铁在炼钢中的应用

  • 分类:应用知识
  • 作者:凯正环保工艺设备有限公司
  • 来源:凯正环保工艺设备有限公司
  • 发布时间:2022-02-11
  • 访问量:0

【概要描述】在全球范围内炼钢都存在废钢短缺的问题,由于中国国内废钢自给量较少,可得到的废钢质量也不稳定,因此有必要寻找废钢的替代品。直接还原铁(DRI)作为一种炼钢原料已经有多年历史,在国内正逐渐得到应用。

直接还原铁在炼钢中的应用

【概要描述】在全球范围内炼钢都存在废钢短缺的问题,由于中国国内废钢自给量较少,可得到的废钢质量也不稳定,因此有必要寻找废钢的替代品。直接还原铁(DRI)作为一种炼钢原料已经有多年历史,在国内正逐渐得到应用。

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一、前言

   在全球范围内炼钢都存在废钢短缺的问题,由于中国国内废钢自给量较少,可得到的废钢质量也不稳定,因此有必要寻找废钢的替代品。

直接还原铁(DRI)作为一种炼钢原料已经有多年历史,在国内正逐渐得到应用。

二、DRI的性能

   作为炼钢原料,DRI与废钢相比主要性能如下所示:

 

 

DRI

废钢

成分稳定性

稳定

波动

杂质含量

非常低

脉石含量

含有

很少

碳含量

气孔率

多孔

 

   可以看出DRI是一种优质的炼钢原料,只有脉石含量高会导致能耗较高,此外,炼钢炉必须适合处理大渣量,由于导热性差DRI理想的熔炼工艺应具有高温热源,如电弧炉和转炉,以使在DRI及其周围区域保持高温。

   DRI可以是球状,团状(海绵铁)或块状(CDRI或HBI),通常其物理性质如下:

 

 

球团

海绵铁

CDRI

HBI

粒度(mm)

8-16

6-40

37x45x24

30x55x106

气孔率(%)

52

49

24

24

体积密度(t/m³)

1.8

2.0

2.6

2.8

 

   DRI的化学成分对冶炼过程非常重要,应尽可能接近废钢,DRI的化学成分如下,该成分可能因不同的原料和生产工艺而不同。

全铁 (TFe)      92%

金属铁        83%

碳含量        0.25~1.0%

硫含量        0.025%max

磷含量        0.06%max

SiO2           2-3%

  适合炼钢的高质量DRI性能应是:

 (1)、尽可能高的金属化率(最好大于85%);

 (2)、二氧化硅含量应尽可能低

 (3)、DRI比重应大于3.5t/ m³,最好在5.5 t/ m³左右,体积密度影大于1.8 t/ m³,由于粒度小于3mm的小颗粒易悬浮在渣中,难以熔化,因此含量越少越好。

三、DRI在电炉炼钢中的应用

  采用DRI作为炼钢原料具有如下优点:

  1、成分稳定、杂质含量低,特别是硫含量低

  2、熔化迅速;

  3、便于管理,运输方便;

  4、可以实现连续加料

  在理论上,DRI替代废钢比例可以达到100%,加入量少时可以由废钢料斗进料,加入量大时采用连续加料系统非常便利,目前电炉炼钢应用DRI已取得如下进展:

  1、提高了电炉生产率,由于DRI中硫、磷含量低,减少了电炉精炼时间。此外,由于能实现连续进料,减少了加料时间,熔化速度加快。

  2、能生产优质钢,因为废钢中杂质很多,在电炉中采用100%废钢生产优质钢是困难的,但DRI中杂质含量很低,可以在电炉中生产出像深冲、超深冲等钢号的钢材。

  3、由于DRI成分稳定,可减小钢成份出格的炉次,特别是生产低碳钢时。

  4、减少电极断裂,降低了电极消耗。

  然而,与熔化废钢相比,在电炉中熔化DRI电耗有所增加。增加的电耗消耗于还原残留的氧化铁和DRI中的脉石熔化及成渣,与铁分离。观察还发现,当原料中DRI比例超过20%时,增加的电耗将维持不变。应用DRI还将增加石灰的消耗和渣量,当采用为熔化废钢而设计的电炉熔化DRI时,炉衬耐材寿命将有所降低,为解决上述问题,应设计一种新型、连续加DRI炉料的电炉,该电炉具有如下特征:

  1、增加炉壳直径;

  2、减小电极极心园直径,或采用倾斜电极柱方法;

  3、使用水冷炉壁代替耐火材料;

  4、在熔化期,采用低功率因数,短弧操作方式,以及与此对应、变压器合适的输出电流,母线导管,挠性电缆以及电极;

  5、为炉子选择备用的低电抗;

  6、在泡沫渣下熔炼,覆盖电弧。

  生产实践表明,在电炉炉料中可配加高达30%的海绵铁而没有任何操作问题,但配料比例更高时,可能导致炉内结瘤。这表明DRI100%代替废钢还有困难。

四、DRI在氧气转炉炼钢中的应用

  在氧气转炉炼钢中废钢是做为冷却剂,随着返回废钢量的减少,需要寻找其它类型冷却剂以替代废钢,通常有两种选择方案:

  1、使用铁矿石或石灰石

  2、使用DRI

  采用DRI作为冷却剂具有以下优点:

  1、相对纯净,杂质较少

  2、价格稳定

  3、与使用铁矿石和石灰石相比,钢液的回收率较高。

   从理论上讲,氧气转炉炼钢中连续加入DRI是很适合的,因为氧气转炉能提供熔化DRI所需要的非常集中的热量,因此DRI熔化迅速,在炉内氧化性气氛中停留时间很短,在氧气转炉中应用DRI已经取得如下进展:

  1、可生产低硫牌号钢,如电工用钢

  2、因降低了炉渣温度以及消除了加重废钢对炉衬的机械冲击,而提高了炉衬使用寿命。

  3、当加入DRI比例高时,缩短了通过料斗的加料时间,从而减少了每炉钢冶炼时间

氧气转炉中DRI进料方式可以通过废钢料斗(分批进料),也可通过高位料仓连续加料,采用后者具有如下优点:

  1、由于可以在吹炼过程中进料,因此DRI熔化速度更快

  2、通过调整进料速度,吹炼过程可随时达到热平衡,因此炉内温度更容易控制。

  3、降低了渣中FeO含量,因而吹炼时喷溅减少,钢液回收率提高

 与海绵铁相比,HBI或CDRI具有明显的优点。某钢厂试验结果如下:

  1、钢水回收率降低1%

  2、铁水单耗增加11kg/t

  3、石灰单耗增加6kg/t

  4、作为废钢替代物,HBI用量可达到废钢量的32%,并不存在任何操作问题

  根据试验结果,可以估计在不影响转炉操作的前提下,可用DRI来替代30%的废钢,如想使用更高比例的DRI必须采取如下措施:

  1、RI具有更高的金属化率

  2、采用DRI连续加料系统

  3、增加川路的吨钢体积比

  4、增加渣处理设备

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发布时间:2019-11-22 00:00:00

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