專利名稱：一種鋼鐵生產(chǎn)工藝及其專用設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金行業(yè)的鋼鐵生產(chǎn)工藝，本發(fā)明還涉及實現(xiàn)該鋼鐵工藝的專用設備。
現(xiàn)有的鋼鐵生產(chǎn)工藝是經(jīng)過采礦、選礦并處理后得到精礦粉；精礦粉經(jīng)過燒結(jié)過程，生成煉鐵用的原料燒結(jié)礦；燒結(jié)礦隨焦炭一起加入高爐進行煉鐵生產(chǎn)；高爐冶煉出的鐵水裝入鐵水罐，運輸?shù)綗掍搹S，進行轉(zhuǎn)爐或電爐等冶煉，形成鋼水；成品鋼水經(jīng)過模鑄或連鑄過程，形成模鑄錠或連鑄坯；之后經(jīng)過軋鋼機軋制成成品鋼材。該生產(chǎn)流程的不足是主輔工序多，生產(chǎn)周期長，勞動生產(chǎn)率低，能耗高，人員多，資金占用量大，生產(chǎn)成本高，環(huán)保難度大，經(jīng)濟效益和社會效益低。
本發(fā)明的目的在于提供一種克服上述缺點的全新的鋼鐵生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本低，人員少，生產(chǎn)率高，經(jīng)濟效益和環(huán)保社會效益顯著，本發(fā)明的目的還在于提供一種實現(xiàn)上述工藝的專用設備。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種鋼鐵生產(chǎn)工藝，以礦石為原料生產(chǎn)出鐵水，以鐵水為原料生產(chǎn)煉制出鋼水，鋼水澆制出鑄坯，鑄坯軋制成成品鋼材，上述生產(chǎn)工藝的全過程是一個連續(xù)的、不間隔的生產(chǎn)過程，從原料精礦粉到最終成為成品鋼材，均在一個封閉的設備系統(tǒng)中不間斷的完成。
為實現(xiàn)上述生產(chǎn)工藝要采用專門設計的設備，該設備由煉鐵反應室、鐵水收集室、煉鋼反應室、鋼水收集室、近終形連鑄成形系統(tǒng)、連軋成材系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)七部分構(gòu)成，其中，前六部分裝置相鄰部分相互連通，自動控制系統(tǒng)控制前六部分的生產(chǎn)操作。
本發(fā)明的優(yōu)點是本生產(chǎn)工藝中，從原料精礦粉到最終成為鋼材的全過程均在封閉、連續(xù)的黑匣子式專用生產(chǎn)設備中完成，省去了焦炭生產(chǎn)、礦石燒結(jié)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼等工序，省去了各工序間的產(chǎn)品運輸，以及因運輸帶來的能量損耗等一系列問題，本生產(chǎn)工藝從原料投入到成材生產(chǎn)周期短，能耗低，利于環(huán)保，生產(chǎn)人員少，生產(chǎn)率高，鋼鐵生產(chǎn)成本大幅度下降，給鋼鐵生產(chǎn)帶來較強的經(jīng)濟效益和生命力。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的描述。


圖1為本發(fā)明專用設備示意圖。
圖2、圖3、圖4分別是圖1中A-A、B-B、C-C剖視圖。
由圖可知，本發(fā)明的專用設備由煉鐵反應室1、鐵水收集室2、煉鋼反應室3、鋼水收集室4、近終形連鑄成型系統(tǒng)5、連軋成材系統(tǒng)6及自動控制系統(tǒng)7七部分組成。
煉鐵反應室1內(nèi)布置若干個原料噴射器8，通過噴射器8往室1內(nèi)噴入經(jīng)充分混合有氧氣的精礦粉顆粒、造渣劑、煤粉等。煤粉與氧氣發(fā)生反應而燃燒，在室內(nèi)產(chǎn)生平均溫度達1700℃左右的高溫煤氣；精礦粉(鐵礦石)在運動過程中不斷被煤氣加熱和還原，其中的含氧量不斷下降，生成鐵水，落入鐵水收集室2，進行聚集形成鐵水熔池。
鐵礦石中主要成分是Fe2O3，其被CO(煤氣)還原的過程可分為下面幾個步驟
產(chǎn)生的CO2還可與C發(fā)生反應生成CO
C也可以還原液態(tài)的FeO
鐵水在鐵水收集室內(nèi)經(jīng)擋渣壩9擋渣，去除部分渣子后，粗鐵水被變?yōu)槌善疯F水，通過鐵水出口10注入煉鋼反應室3。在煉鋼反應室3，成品鐵水在下落過程中，從入口11被吹入與氧氣充分混合的石灰粉及其他造渣原材料，將鐵水流擊碎成細小的鐵水液滴，造渣料與鐵水液滴充分接觸，進行一系列化學反應，完成脫碳、脫硅、脫硫、脫磷及提高溫度等工藝過程，生成粗鋼液滴落入鋼水收集室4的粗鋼水熔池；通過擋渣壩12擋除鋼渣后，進入成品鋼水熔池，在此從入口18噴入鋼種所需要的各種脫氧劑及合金，進行脫氧及合金化的工藝過程，形成成品鋼水，成品鋼水熔池中設有成分探測器19，探測到的數(shù)據(jù)傳送給自動控制系統(tǒng)7，自動控制系統(tǒng)7控制加入的脫氧劑和合金的數(shù)量。
鐵水被煉成鋼水的反應有如下步驟鐵液中化學元素的氧化式中，M——鐵液中的元素脫碳反應脫磷反應脫硫反應鋼的脫氧式中M——脫氧劑成品鋼水經(jīng)過鋼水出口13注入中間包14，在中間包14內(nèi)再進行必要的中間包冶金，之后注入近終形連鑄系統(tǒng)5，形成近終形連鑄坯；連鑄坯進入鋼坯溫控爐15，實現(xiàn)鑄坯溫度的連鑄控制與調(diào)節(jié)，達到軋制所需要的溫度，實現(xiàn)連續(xù)軋材，最終得到用戶所要求的鋼材。
在鐵水收集室2、鋼水收集室4、連鑄中間包13，均設有出渣口17，將反應產(chǎn)生的鋼渣排出到系統(tǒng)外面，實現(xiàn)鐵水及鋼水的凈化處理等功能。在鐵水反應室1、煉鋼反應室3，均設有煙氣收集及除塵口16，通過必要的設備將煙氣(主要是煤氣)、灰塵抽出進行處理，作為鋼鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品，實現(xiàn)其他的用途。整個生產(chǎn)系統(tǒng)設有自動控制系統(tǒng)7，對加料、化學反應、過程參數(shù)監(jiān)測、成品控制等均實現(xiàn)全自動控制。
本發(fā)明可實現(xiàn)從原料到鋼材的生產(chǎn)周期僅用30min；年產(chǎn)能力100萬噸鋼材的黑匣子工廠，定員僅50人；生產(chǎn)成本折合現(xiàn)價格計算為噸鋼500元人民幣。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵生產(chǎn)工藝，以礦石為原料生產(chǎn)出鐵水，以鐵水為原料生產(chǎn)煉制出鋼水，鋼水澆制出鑄坯，鑄坯軋制成成品鋼材，其特征在于上述生產(chǎn)工藝過程是一個連續(xù)的、封閉的生產(chǎn)過程，從原料精礦粉到最終成為成品鋼材，均在一個封閉的設備中不間斷的完成。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)工藝過程的專用設備，其特征在于該設備由煉鐵反應室(1)、鐵水收集室(2)、煉鋼反應室(3)、鋼水收集室(4)、近終形連鑄成形系統(tǒng)(5)、連軋成材系統(tǒng)(6)、自動控制系統(tǒng)(7)七部分構(gòu)成，其中，前六部分裝置相鄰部分相互連通，自動控制系統(tǒng)(7)控制前六部分的生產(chǎn)操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用設備，其特征在于所述煉鐵反應室(1)內(nèi)部布置若干原料噴射器(8)，下部為鐵水收集室(2)，鐵水收集室(2)中部設置擋渣壩(9)，下部開設鐵水出口(10)，鐵水出口(10)與煉鋼反應室(3)連通，煉鋼反應室(3)周圍設置氧氣和石灰粉吹入口(11)，下部為鋼水收集室(4)，鋼水收集室(4)中部設置擋渣壩(12)，下部開設鋼水出口(13)，近終形連鑄成形系統(tǒng)(5)包括中間包(14)、連鑄機，鋼水出口(13)與中間包(14)連通，連軋成材系統(tǒng)(6)包括鑄坯溫控爐(15)和軋機，連鑄機出口連接鑄坯溫控爐(15)，溫控爐(15)出口連接軋機，鐵水收集室(2)、鋼水收集室(4)、中間包(14)內(nèi)部合適位置均設有出渣口(17)，在煉鐵反應室(1)、煉鋼反應室(3)，還設有煙氣收集及除塵口(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵生產(chǎn)工藝，其特征在于所述連續(xù)封閉的生產(chǎn)工藝具體為精礦粉顆粒、造渣劑、煤粉等與氧氣充分混合，通過噴射器(8)向煉鐵反應室(1)內(nèi)噴出，在室中進行鐵礦石到鐵的還原過程，并去除雜質(zhì)，生成鐵水，落入鐵水收集室(2)，鐵水在鐵水收集室(2)經(jīng)擋渣壩(9)擋渣，去除部分渣子后，粗鐵水邊為成品鐵水，通過鐵水出口(10)注入煉鋼反應室(3)；在煉鋼反應室(3)，成品鐵水在下落過程中，被吹入與氧氣充分混合的石灰粉及其他造渣原材料，將鐵水流擊碎成細小的鐵水液滴，造渣料與鐵水液滴充分接觸，進行一系列化學反應，完成脫碳、脫磷、脫硅及提高溫度等工藝過程，生成粗鋼液滴落入鋼水收集室(4)內(nèi)，粗鋼水經(jīng)過擋渣壩(12)擋除鋼渣后，變?yōu)榘氤善蜂撍氤善蜂撍袊娙脘摲N所需要的各種脫氧劑及合金，進行脫氧及合金化的工藝過程，形成成品鋼水；成品鋼水經(jīng)過鋼水出口(13)注入近終形連鑄系統(tǒng)(5)，形成近終形連鑄坯；連鑄坯進入鋼坯溫控爐(15)，實現(xiàn)鑄坯溫度的連鑄控制與調(diào)節(jié)，達到軋制所需要的溫度，實現(xiàn)連續(xù)軋材，最終得到用戶所要切的鋼材；生產(chǎn)過程中，在鐵水收集室(2)和煉鋼反應室(3)產(chǎn)生的煙塵由煙氣收集口(16)抽出，并通過其他設備處理；在上述整個生產(chǎn)過程中，自動控制系統(tǒng)(7)對加料、化學反應、過程參數(shù)監(jiān)測、成品控制等均進行全自動控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼鐵生產(chǎn)工藝及其專用設備，該鋼鐵生產(chǎn)工藝是一個連續(xù)的、封閉的生產(chǎn)過程，從原料精礦粉到最終成為成品鋼材，均在一個封閉的專用設備中不間斷的完成，該專用設備由煉鐵反應室1、鐵水收集室2、煉鋼反應室3、鋼水收集室4、近終形連鑄成形系統(tǒng)5、連軋成材系統(tǒng)6、自動控制系統(tǒng)7七部分構(gòu)成，其中，前六部分裝置相鄰部分相互連通，自動控制系統(tǒng)7控制前六部分的生產(chǎn)操作。
文檔編號C21B13/14GK1392272SQ0111504
公開日2003年1月22日 申請日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者張勝生, 楊君勝, 陳向陽, 邱現(xiàn)金, 呂銘, 付博, 叢玉偉 申請人:萊蕪鋼鐵股份公司煉鋼廠