專利名稱:一步煉鋼法的制作方法
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的煉鋼法，特別是由礦石一次冶煉成鋼的小型熔爐金屬冶煉法，屬鋼鐵的冶煉技術(shù)領(lǐng)域：
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現(xiàn)在，一般煉鋼的工藝都是先把煤煉成焦炭，再以焦炭為發(fā)熱劑、還原劑，將礦石和燒結(jié)礦(或球團(tuán)礦)冶煉成鐵，再經(jīng)煉鋼工序?qū)㈣F冶煉成鋼。按照這種傳統(tǒng)工藝，原料要經(jīng)過多次加熱冷卻過程，消耗很多焦炭，浪費大量熱能。同時，對普通冶煉工藝來說，爐料均為散裝，爐料的透氣性和還原性之間存在著矛盾。當(dāng)?shù)V石粒度過小或不均勻時，將惡化料柱的透氣性，導(dǎo)致爐況不順;粒度過大，透氣性好，又會降低還原速度，增加焦比。而且，既然是散裝料，伴隨著爐料的下降，會發(fā)生爐料分布不均、或“棚料”現(xiàn)象;或者由于鼓風(fēng)氣流分布不均、出現(xiàn)“溝流”現(xiàn)象。且爐壁處的氣流速度高于中心處的氣流速度，而使?fàn)t壁燒蝕嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的是將傳統(tǒng)的散裝礦料改進(jìn)為整體礦料，以使?fàn)t料的分布能夠予先得以控制，人為地調(diào)節(jié)料柱的透氣性和還原性之間的矛盾。這就可以取消消煉焦工序，直接使用煤粉代替。大大縮短煉鐵、煉鋼整個生產(chǎn)周期，提高熱量利用率，降低成本。
本發(fā)明的目的是以如下方式實現(xiàn)的。將冶煉所選配的原料，包括鐵礦粉、燃料、助熔劑等粉碎成粉，制成蜂窩狀塊料，加料即為將整塊塊料裝入熔爐，使上下層孔與孔對準(zhǔn)，以保證氣流自爐底到爐頂?shù)臅惩?。由于使用蜂窩狀塊料，冶煉過程中所必需的還原性和透氣性能要求均能得到保證。因此，可以很容易用煤代替焦炭。
以下將以小型熔爐為例詳述本發(fā)明之方法。
把無煙煤(或煙煤，當(dāng)然也可以利用焦炭)和鐵礦石粉碎為0.1-1毫米的顆粒，然后與助熔劑，即石灰粉和白云石粉拌勻，用蜂窩機制成蜂窩狀塊料。該料要求堿度為1.2-1.5，煤重∶礦粉重＝1∶3-6，加水10-30%，塊料強度為15-60kgf/cm2，做成后，涼干或烘干備用。
將這種塊料裝入熔爐內(nèi)，孔與孔對準(zhǔn)，裝料完畢后，用少量焦炭引燃，以便快速提高爐溫。在整個生產(chǎn)過程中塊料將勻速下降，只需在爐子頂部續(xù)料即可。冶煉過程中的爐層分布為，最上層為予熱層，其次為燒結(jié)層，再次為還原層，最下層即為過熱氧化層。在予熱層內(nèi)，蜂窩料被予熱，蒸發(fā)掉殘余水分，塊料下降到燒結(jié)層后，由于煤粉和鐵礦石粉粒度小，接觸面積大，由料孔上升的CO氣體和熱空氣迅速予熱煤粉和礦石，并進(jìn)行直接還原反應(yīng)即煤直接還原鐵礦石為FeO和間接還原反應(yīng)，即CO還原鐵礦石為Fe3O4·FeO。由于料的粒度小，相對縮小了微孔擴散阻力，再加上料孔內(nèi)氣體流速大，形成劇烈湍流，相對增大了氣體擴散速度，所以反應(yīng)速度非常快。當(dāng)燒結(jié)料進(jìn)一步下降到還原層后，則燒結(jié)礦進(jìn)一步被還原為鐵，同時鐵和渣子熔為液體，沿料孔下流。鐵水在料孔內(nèi)下落的過程中，受到孔內(nèi)含氧熱氣流的激烈吹煉，起到脫碳，脫硫，脫磷的作用。所以，每一個料孔就相當(dāng)于一個小煉鋼爐。就是在同一塊料內(nèi)，燒結(jié)、還原鐵、脫碳、脫硫、脫磷同時存在。在料孔內(nèi)，鐵水進(jìn)行的是脫碳、脫硫、脫磷的氧化煉鋼反應(yīng)在料孔邊緣處，進(jìn)行的是燒結(jié)礦還原為鐵的反應(yīng)，在孔與孔之間的中間帶，由于溫度較低。氣體擴散較困難，所以進(jìn)行的是燒結(jié)反應(yīng)。這種料解決了粒度與通風(fēng)之間的矛盾，且料孔是固定的，不存在布料不勻，氣流分布不勻等問題，“爐壁效應(yīng)”很小，或者基本不存在。
蜂窩狀塊料上布滿了許多通氣孔，其孔徑為2-8cm，孔壁厚為2-8cm，當(dāng)塊料直徑為1-3米時，塊料的高度可選為10-50cm。塊料上應(yīng)有保證料孔對正的標(biāo)志。
蜂窩狀塊料的外廓可以為園柱形，也可以是多棱柱形。當(dāng)外廓尺寸較小時，可以制成一個整塊。否則，可以把它分解為多個扇柱形或多棱柱形(如三角柱體、長方體或其它多棱柱形)，在向熔爐內(nèi)裝料時，再將其拼裝在一起。
采用本發(fā)明工藝，可以將煉焦煉鐵和煉鋼三道工序合為一起，從根本上改變了傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)工藝，避免了多次冶煉所消耗的熱量，縮短了最終產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低了成本。采用本發(fā)明所消耗的煤比為0.6/噸鋼，按現(xiàn)在煤與焦炭的價格比為1∶4計算，相當(dāng)于焦比0.15/噸鋼(一般煉鐵高爐焦比為0.4-0.6噸/鐵)，提高高爐利用系數(shù)達(dá)3.5噸/米3·天(一般高爐利用系數(shù)為2-2.5噸/米3·天)。采用本發(fā)明后，因料柱內(nèi)氣流分布均勻，所以爐壁燒損小，爐齡長，貧礦及含硫、磷等雜質(zhì)高的次礦均可利用。冶煉出的成品鋼，已通過了冶金科研部門的檢測。
權(quán)利要求
1.一種煉鋼方法，它將一定粒徑的散裝原材料，包括鐵礦石、燃料、助熔劑等，分層裝入熔煉爐內(nèi)，經(jīng)煉鐵及煉鋼工序后，獲得一定成分和溫度的液態(tài)金屬，最后澆注成金屬坯錠，其特征在于鐵礦石、燃料、助熔劑等原材料予先粉碎成粉，并制成蜂窩狀塊料入爐冶煉。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煉鋼方法，其特征在于燃料為煤或焦炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的煉鋼方法，其特征在于蜂窩狀塊料的孔徑為2-8cm，孔壁厚為2-8cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的煉鋼方法，其特征在于蜂窩狀塊料的外廓可以為整體園柱體或多棱柱體，也可以是由分割成扇柱形或多棱柱形的小塊蜂窩料所拼成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3或4所述的煉鋼方法，其特征在于燃料與礦石的重量配比為燃料∶礦石＝1∶3-6。
專利摘要
一種改進(jìn)的鋼鐵生產(chǎn)方法，它用整體塊料代替 散裝爐料，用煤代替焦炭，使冶煉過程中，爐料間 的還原性和透氣性之間的矛盾得以解決，并可預(yù)先 人為調(diào)節(jié)其關(guān)系，加速了冶煉過程。本發(fā)明改變了 傳統(tǒng)的金屬冶煉工藝，將鋼鐵生產(chǎn)中的煉鐵和煉鋼 兩道工序合為一步，從而減少了熱量消耗，縮短了 生產(chǎn)周期，降低了成本，貧礦及含雜質(zhì)高的次礦均 可入爐。該法還使?fàn)t壁燒蝕小，爐齡壽命延長。
文檔編號C21B13/00GK87102333SQ87102333
公開日1987年8月26日 申請日期1987年3月30日
發(fā)明者張星辰, 王天飛 申請人:張星辰, 王天飛導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan