CN101696460B

CN101696460B - 一种含铁物料转底炉双联连续炼钢工艺方法及装置

Info

Publication number: CN101696460B
Application number: CN2009100154615A
Authority: CN
Inventors: 董杰; 李丰功; 曾晖; 王学斌
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: CN101696460A

Abstract

本发明涉及一种用含铁物料转底炉双联连续生产钢水的工艺，熔炼炉内预先形成熔池，喷吹含碳物料和氧气，形成泡沫渣；含铁物料通过转底炉还原成金属化率90～97％、温度900～1200℃的含铁物料，通过高温加料系统加入到熔炼炉内被熔化还原；吹入高温氧气或富氧空气，与熔炼炉产生的CO燃烧；钢水通过虹吸口连续流入吹氧炉，并加入少量熔剂到吹氧炉内造渣脱硫、脱磷，用插入式氧枪吹氧进一步调整钢水中的C含量和温度，以获得钢水直接供LF或RH精炼炉。本发明的生产率高，热效率高，炉子寿命长，用一座转底炉、熔炼炉、吹氧炉组成的连续炼钢设备实现了从矿石或含铁物料直接生产钢水，节省设备和基建投资、节约土地、简化物流，易于生产的连续化和自动控制。

Description

一种含铁物料转底炉双联连续炼钢工艺方法及装置

技术领域

本发明涉及钢的连续生产工艺，尤其涉及一种用含铁物料转底炉双联连续生产钢水的工艺，属钢铁冶金技术领域。

背景技术

随着世界钢铁工业的飞速发展和国际社会对环保的日益重视，铁矿石、废钢、焦炭等资源的短缺，焦煤资源尤为突出，人们不断寻找一种不用焦煤的炼铁或炼钢方法，寻求一种把目前烧结、炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢等产生的含铁粉尘再利用的方法，转底炉就应运而生。转底炉经过30多年的发展日趋完善，主要工艺方法有1978年加拿大国际镍集团的INMETCO工艺，利用冶金厂废弃物并同时进行Zn、Ni、Cr等金属回收的转底炉；Fastmelt工艺是著名的美国直接还原公司Midrex于60年代开发的，80年代转向利用转底炉(RHF)炼铁，与埋弧电炉(矿热炉)双联，形成两步法熔融还原过程生产铁水；IDP是美国动力钢公司开发的，以天然气为燃料的转底炉；)；由德国曼内斯德马格公司开发的Redsmelt工艺，计划为NSM带钢厂(年产钢150万t)的炼钢电弧炉提供铁水热装。DRI出转底炉后趁热(900℃)加入熔化的电炉中，获得铁水，计算成本为每吨铁水168.85美元，低于同等条件下的高炉和其它熔融还原的铁水。Itmk3“第三代炼铁法”日本神户制钢与美国米德兰(Midrex)公司联合开发转底炉直接还原新工艺(Fastmet)，在20世纪90年代中后期取得了突破性进展，使金属化球团(直接还原铁，DRI，海绵铁)在转底炉中还原时轻度熔化，生成铁块(Nuggets)，同时脉石也熔化，形成渣铁初步分离。此法的成功，将解脱DRI对原料品位的苛求，能用普通的高炉用铁矿为电炉提供优质铁料。因此意义重大，被命名为“第三代炼铁法”(Itmk3)。他们把高炉称为第一代炼铁法，产品属高碳液态铁水；把直接还原称为第二代炼铁法，产品属低碳固态铁；第三代炼铁法的产品介于二者之间，属中碳准熔化(或半熔)状态。

炼钢按工艺流程可分为短流程和长流程两种形式。短流程即以废钢、直接还原铁(DRI、海绵铁)等为原料，通过电炉熔化、氧化成粗钢水，经精炼炉炼出成品钢，不需要焦炭，采用最普遍的是以天然气为还原剂的MIDREX、HYL法以及煤为还原剂的回转窑法、竖炉法、转底炉法等。

长流程是从铁矿石、烧结(或球团)、炼焦、高炉炼铁、转炉吹炼成粗钢水，再经精炼炉炼钢。焦炭是长流程不可缺少的最重要的原料，由于炼焦煤资源有限，焦煤仅占煤总量的5-10％，现有技术可经济开发的焦煤只占1.5～4％，使依赖炼焦煤的长流程面临煤资源匮乏而无发生产的局面。长流程规模庞大，投资高，占用土地面积大，生产周期长，吨钢能耗高，环境污染严重，尤其是炼焦系统的污染，是传统长流程无法克服的弊端。

熔融还原主要是用非焦煤生产铁水-转炉炼钢流程工艺方法，主要有COREX、FINEX、AUSIRON、HISMELT、DIOS、ROMELT、CCF、AISI、CLEANMELT等，大多数熔融还原工艺还处于研发阶段，只有COREX炼铁工艺建成了5条生产线，在浦项、南非、印度等一些厂已经运行了十年以上，尤其是南非的COREX-2000，COREX实现了吨煤生产2吨铁的目标，在能耗上可与现代高炉炼铁竞争。HISMELT工艺已经开发成熟，在澳大利亚昆纳纳建设了一座80万吨的工厂，目前正在试运行，SRV融熔还原炉生产出的只是C含量4％左右铁水，不能直接生产出满足炼钢精炼工艺C含量小于0.1％的要求，也存在传热效率低的问题。

CN02116882.2公开了一种煤-铁矿微波还原-电炉直接炼钢方法及设备，这种方法生产效率低，难以规模化生产；CN86105494公开了褐煤预还原矿石直接炼钢轧材，是将矿石先制成海棉铁，再由电炉炼钢，再轧成钢材，能源利用效率和生产效率低；CN200610040303.1公开了用感应炉直接炼钢的方法，能耗高、生产效率低；CN200610040696.6公开了用铁矿粉与无烟煤粉的混合料块利用转炉直接炼钢方法和CN200610040838.9公开了用氧化铁皮与无烟煤粉的混合料利用电炉直接炼钢方法以及CN87101210公开了一种铁矿石直接炼钢的方法是指由铁精矿、非焦煤和溶剂做成的未经任何还原的冷固结球团，加到现代工业炼钢炉中炼钢的方法，这些方法的铁矿石还原效率低，能耗高，生产效率低；CN92113519.X公开了用矿石直接炼钢的方法及设备，是先将矿石用还原气体还原成海棉铁，然后将高温海绵铁在与外界大气隔离的情况下送入熔化室内熔化，再加入造渣剂去除有害元素的方法，能耗高，生产效率低，未见到产业化的报道。

CN86106417高炉连续炼钢与制钢生产的连续化，提出改进高炉用纯氧和加压气化煤气作燃料和还原剂直接炼成钢的方法，仍然未去掉烧结、球团等工序，未见到产业化的报道。CN87104957.0槽式炉连续炼钢工艺及设备，设前炉、槽式炉和后炉的一种连续炼钢工艺，所用原料仍然是高炉铁水，效率低，成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明充分利用转底炉所提供的金属化率80％～97％的800℃～1200℃高温预还原铁矿石等含铁物料，由矿石等含铁物料直接生产出C含量0.01％～0.40％的供精炼炉用的钢水，提供一种全新的连续炼钢工艺。

本发明提出一种全新的转底炉双联连续炼钢工艺，将铁矿石等含铁物料利用转底炉预还原后，800℃～1200℃高温加入熔炼炉被充分搅动的含有高温碳粉的泡沫渣中熔化成钢水，少部分未还原含铁物料变成液态铁氧化物被泡沫渣中的碳快速还原得到钢水。预还原的含铁物料的熔化和还原反应全部在渣中和渣钢界面完成，避免了含碳物料大量进入钢水中造成钢水大量增碳变成铁水。熔池氩气枪向熔池中吹入氩气、或氮气等对熔炼炉熔池起到搅拌作用。钢水由虹吸出钢口流到吹氧炉，在吹氧炉中对钢水作进一步降碳和提高钢水温度操作，以获得所需碳含量和温度要求的钢水，直接供炼钢精炼炉。熔炼炉和吹氧炉产生的CO和氢气部分用于熔炼炉二次燃烧，以补偿熔炼炉所需的热量，部分用于转底炉作还原剂和加热用燃料。

本发明提供一种连续炼钢工艺，包括如下步骤：

1)熔炼炉内预先形成一个钢渣混合的熔池，熔池装满钢水并使流入吹氧炉内的钢水量达到1/3～2/3，同时吹氧炉底部的吹氧透气砖开始弱吹氧，熔池钢水温度为1350℃～1550℃；

2)向熔炼炉钢渣中喷吹含碳物料和氧气，形成泡沫渣；碳和氧反应产生的高温被高效传入泡沫渣和渣钢界面；

3)转底炉高温预还原含铁物料(800℃～1200℃)被加入到熔炼炉内，加入的含铁物料很快被熔化成钢水进入渣中和渣钢界面，部分未被预还原的含铁物料(3～20％)被渣中的高温含碳物料(1～3％)还原成钢水；

4)同时向熔炼炉内加入熔剂造渣，对钢水脱硫、脱磷，从而得到磷含量＜0.020％、硫含量＜0.10％的钢水；

5)向熔炼炉渣层上方的空间内吹入1200～1250℃的高温氧气或富氧空气，与熔炼炉产生的CO燃烧，燃烧产生的高温传至渣面，加速含铁物料和熔剂的熔化；

6)使用氩气枪向熔炼炉熔池中吹入惰性气体，搅拌熔池钢水；

7)通过熔炼炉底吹氧透气砖向熔池中吹入氧气，脱C、提升钢水温度和搅拌熔池钢水；

8)无渣钢水通过虹吸口连续流入吹氧炉，加入熔剂到吹氧炉内造渣脱硫、脱磷，渣碱度控制在3.0～3.5范围内，通过底吹氧透气砖和顶吹氧枪适量吹氧进一步调整钢水中的C含量和温度，以获得C含量0.01～0.40％的钢水，直接供LF或RH精炼炉。

所述的渣碱度，生产现场多采用二元碱度计算法，即CaO/SiO₂的比值。

优选的，步骤1)中渣层厚度为550mm～700mm。预还原的含铁物料的熔化和还原反应全部在渣中和钢渣界面完成，避免了含碳物料大量进入钢水中造成钢水大量增碳变成铁水。

优选的，步骤2)所述含碳物料是煤粉、焦粉、天然气、可燃冰、焦炉煤气、发生煤气等中的一种或几种，含碳物料用煤氧枪喷入。可燃冰是天然气水合物，是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。

优选的，步骤2)中煤氧枪是可更换的，煤氧枪的心部管道是氧气、外部管道是煤粉。煤氧枪向下斜插到到渣的中部，燃烧含碳物料向熔炼炉提供所需热量、控制煤氧比、减少渣向钢水中大量增C。根据炉子的大小和冶炼需要，煤氧枪可以是2到16支，布置在炉壁周围合适的位置，为含铁物料和熔剂快速熔化提供充分的物理和化学反应动力学条件以及熔化热量。本领域技术人员可以根据实际需要来选择煤氧枪的数量和位置。

优选的，步骤3)所述含铁物料选自含铁矿石、氧化铁皮、含铁粉尘、和/或含铁尘泥中的一种或几种；

优选的，含铁物料制成球团，经转底炉得到金属化率80～97％、温度800～1200℃的预还原含铁物料，经高温螺旋输料机或高温输料小车送入串罐式布料器被加入熔炼炉中，部分已预还原的含铁物料熔化变成钢水进入渣层下的钢水区，3～20wt％的未预还原含铁物料熔化变成液态铁氧化物被泡沫渣中的碳快速还原得到钢水，熔炼炉底吹氧透气砖对钢水进行连续吹氧降C和提高钢水温度，钢水C含量可控制在1.00～2.5wt％。

优选的，步骤4)所述熔剂为生石灰、白云石、萤石中的一种或几种。

优选的，步骤4)所述熔剂制成1-3mm的粉随预还原含铁物料经高温加料系统送入串罐布料器加入炉内。

优选的，步骤5)中，铁氧化物还原产生的气体与喷入的氧和含碳物料燃烧产生的气体共同作用形成泡沫渣沸腾区(亦是布料区)。

优选的，步骤5)中，在熔炼炉渣层上方设置2个煤气氧燃烧枪，给熔渣补充热量以加速含铁物料的熔化。

优选的，步骤6)中熔炼炉熔池氩气枪从熔炼炉的侧壁任何合适的位置插入到钢水中，氩气枪可以是1-3支，氩气枪是可更换的。

优选的，步骤6)所述的惰性气体选自氩气或氮气。惰性气体对熔炼炉熔池起到搅拌作用。

优选的，步骤7)所述熔炼炉底吹氧透气砖2-4块，可布置在熔炼炉底的虹吸出钢口处、熔炼炉底中心处，或熔炼炉底其它合适的位置。

优选的，步骤8)中按每吨钢水40～70公斤加入熔剂；步骤8)中钢水的温度为1580～1680℃。

优选的，步骤8)中在吹氧炉底部设有底吹氧透气砖，对钢水进行连续吹氧降C和提高钢水温度操作。

优选的，步骤8)中吹氧炉通过虹吸口与熔炼炉相连，在吹氧炉顶设有可更换式氧枪、底部设有底吹氧透气砖，可对钢水作进一步降C操作，以获得所需C含量(C：0.01～0.40％)和要求温度(1580～1680℃)的钢水，直接供RH或LF精炼炉。

优选的，吹氧炉的煤气输出装置与熔炼炉的煤气输出装置相连，达到压力平衡。

优选的，熔炼炉的高温煤气可以用余热锅炉回收显热来发电，或预热原材料，或用于转底炉的燃气。

本发明还提供一种转底炉双联连续炼钢装置，包括转底炉(1)、熔炼炉(9)和吹氧炉(21)；转底炉(1)与熔炼炉(9)通过高温加料系统相连；熔炼炉(9)和吹氧炉(21)通过熔炼炉虹吸出钢口(18)相连；熔炼炉(9)上安装有煤气氧燃烧枪(11)、煤氧枪(12)、熔池氩气枪(13)，熔炼炉下部设置熔炼炉出渣口(14)、熔炼炉底部放钢口(15)、熔炼炉虹吸出钢口(18)；吹氧炉(21)上安装有吹氧炉氧枪(22)、吹氧炉熔剂加入系统(24)、吹氧炉出钢口(27)、吹氧炉出渣口(26)、吹氧炉底部放钢口(28)；吹氧炉顶部设有煤气输出装置(23)。

优选的，熔炼炉底部和吹氧炉底部分别装有熔炼炉底吹氧透气砖和吹氧炉底吹氧透气砖。

优选的，高温加料系统与转底炉(1)的转底炉螺旋出料机(2)相连，依次包括转底炉出料仓(3)、一级高温螺旋输料机(5)、中间储料罐(6)、二级高温螺旋输料机(7)和串罐式布料器(8)，然后与熔炼炉炉盖(19)相连。转底炉出料仓(3)上方设置有溶剂料仓(4)。

优选的，高温加料系统还可以是转底炉出料仓(3)的高温预还原含铁物料直接装入高温输料小车(34)，通过输料小车轨道(35)送入卸料仓(36)，卸料仓(36)经串罐式布料器(8)与熔炼炉炉盖(19)相连。

优选的，熔炼炉(9)和吹氧炉(21)是圆柱形炉子。

优选的，熔炼炉(9)和吹氧炉(21)的下部熔池部分的外壳以及虹吸出钢口(18)的外壳均采用水冷炉壁结构，使炉子寿命可达到20年以上。

在熔炼炉上方的高温加料系统把预还原含铁物料和熔剂加入到熔炼炉内；

优选的，熔炼炉的上方有煤气输出装置(10)与吹氧炉顶部的煤气输出装置(23)相联；熔炼炉的上方两侧壁设有二个煤气氧燃烧枪(11)插入到熔炼炉上方的气相空间；熔炼炉侧壁设有煤氧枪(12)插入渣区中层的渣中；氩气枪(13)插入到钢水中。

优选的，熔炼炉出渣口(14)位于熔炼炉外侧炉墙中上部渣层的上限部位；在熔炼炉外侧炉墙下部开有熔炼炉虹吸出钢口(18)，以保证无渣出钢，熔炼炉虹吸出钢口与吹氧炉(21)相连；在熔炼炉的底部设有放钢口(15)供熔炼炉大修时使用。

优选的，熔炼炉侧壁的煤氧枪(12)与渣层水平面成α角，同时与熔炼炉直径方向成β角，插入渣区中层的渣中。更优选的，α角为15～60度夹角；β角为0～45度夹角。煤氧枪(12)可以布置在熔炼炉侧壁的任何合适的位置。

优选的，熔炼炉侧壁的氩气枪(13)从熔炼炉的侧壁任何合适的位置插入到钢水中，氩气枪可以是1-2支，氩气枪是可更换的。

优选的，熔炼炉底吹氧透气砖分别布置在虹吸出钢口(18)前面和熔炼炉底中心处，设2～4个；吹氧炉底吹氧透气砖设1～3个。

熔炼炉底吹氧透气砖连续向钢水吹氧，使钢水脱C、提高钢水温度，并对熔池起搅拌作用。熔炼炉底吹氧透气砖(32)和(33)分别布置在熔炼炉底中心处和虹吸出钢口(18)前面。熔炼炉底吹氧透气砖可依据熔炼炉的大小设2～4个，并对安装位置进行优化设计。

吹氧炉(21)下方设有底吹氧透气砖(31)，对钢水进行连续弱吹氧，使钢水稳定脱C，防止钢液出现大沸腾、喷溅等，并提高钢水温度。吹氧炉底吹氧透气砖可依据吹氧炉的大小设1～3个，并对安装位置进行优化设计。吹氧炉(21)上方设有氧枪(22)吹炼钢水，使钢中的C含量和钢水的温度达到RH或LF精炼炉的要求；吹氧炉熔剂加入系统(24)为吹氧炉添加造渣剂；吹氧炉侧壁下部装有出钢口(27)以实现无渣出钢；吹氧炉侧壁上部装有出渣口(26)，当钢水达到该高度时先放出一定量的钢渣，然后再出钢；吹氧炉底部设有一放钢口(28)，待吹炼炉大修时使用；吹氧炉顶部设有煤气输出装置(23)与熔炼炉上方的煤气输出装置(10)相连。

本发明从铁矿石等含铁物料连续得到钢水的具体工艺路线是：含铁物料(含铁矿粉、氧化铁皮、含铁粉尘、含铁尘泥等中的一种或几种)经转底炉预还原后的高温(800～1200℃)含铁物料与熔剂(包括生石灰、白云石、萤石中的一种或几种)被加入到熔炼炉内，熔炼炉内预先已形成了一个钢渣熔池，温度在1350℃～1500℃，渣层550mm～700mm厚。预还原含铁料和熔剂通过串罐式布料器加入到渣层沸腾区。同时往熔炼炉渣的中层喷入含碳物料(煤粉、焦粉、天然气、可燃冰、焦炉煤气、发生煤气中的一种或几种)和氧气，控制煤氧比和熔渣的氧化性。加入的高温含铁物料中已预还原部分(80％～97％)很快熔化成钢水(含碳1.0％～2.0％)进入渣层；另少部分(3％～20％)未被预还原的含铁物料熔化成液态铁氧化物被渣中的高温含碳物料快速还原成钢水；钢水通过渣层进入钢水区的过程中被渣中的高温碳渗碳，同时在钢渣界面的碳也不断渗到钢水中，得到碳含量1.0％～2.5％的钢水。铁氧化物还原产生的气体与向渣中喷入的氧气和含碳物料燃烧产生的气体共同作用形成泡沫渣沸腾区(亦是布料区)。在熔炼炉渣层上方空间的2个煤气氧燃烧枪，给熔渣补充热量，以加速含铁物料的熔化。熔池氩气枪插入钢水中对熔炼炉熔池起到搅拌作用，增强反应动力学条件，使温度和成分均匀。熔炼炉底吹氧透气砖(32)和(33)连续吹入的氧气起到对熔池钢水脱碳、提升钢水温度、搅拌熔池钢水，增强反应动力学条件，使温度和成分均匀。钢水从熔炼炉内的虹吸口连续无渣流入到吹氧炉，向吹氧炉加入适量造渣剂同时起到脱硫磷作用，吹氧脱C同时提升钢水温度，以获得所需C含量(C：0.01～0.40％)和所要求温度的钢水，直接供RH或LF精炼炉。吹氧炉底部出钢实现了无渣出钢。熔炼炉和吹氧炉中的高温煤气可以用余热锅炉回收显热发电或预热原材料，或用于转底炉的燃气。

本发明的优势体现在：

(1)向熔炼炉钢渣中喷吹含碳物料和氧气，形成泡沫渣，碳和氧反应产生的高温被高效传入泡沫渣和渣钢界面，热效率高；

(2)充分利用了转底炉预还原输出的高预还原(金属化率80～97％)、高温(800～1200℃)含铁物料在熔炼炉煤氧枪产生的高温下快速熔化成钢水，同时少量(3％～20％)未被预还原的熔融含铁物料被还原渣中的C还原，得到C含量1.0％～2.5％的钢水。本发明的生产率高，余热利用效率高，这一点优于现有的高炉-转炉流程、COREX熔融还原炼铁-转炉流程，Hismelt-转炉流程，同时也优于一些专利提出连续炼钢或一步炼钢方法。

(3)本发明充分利用了转底炉提供的高温800～1200℃预还原含铁物料的热量和熔炼炉提供的煤气氧燃烧枪燃烧热用于补偿熔化和还原反应所需的热量，加速含铁物料的熔化。

(4)本发明直接冶炼出C含量(C：0.01～0.40％)和温度均符合直接供RH或LF精炼炉的钢水，实现了全连续炼钢。

(5)本发明用紧凑的转底炉、熔炼炉、吹氧炉组成的连续炼钢设备实现了从矿石或含铁物料直接生产合格钢水，与现有的长流程相比，设备和基建投资节省60％以上，节约土地2/3以上，物流得到充分简化，节能减排约60％以上，易于实现生产的连续化和自动控制，炉子寿命可长达20年以上，是钢铁冶金的一个革命性工艺变革。

附图说明

图1是本发明的示意流程图。其中：1：转底炉，2：转底炉螺旋出料机，3：转底炉出料仓，4：溶剂料仓，5：一级高温螺旋输料机，6：中间储料罐，7：二级高温螺旋输料机，8：串罐式布料器，9：熔炼炉，10：煤气输出装置，11：煤气氧燃烧枪，12：煤氧枪，13：氩气枪，14：熔炼炉出渣口，15：熔炼炉底部放钢口，16：熔炼炉水冷炉壁，17：熔炼炉耐火材料炉壁；18：熔炼炉虹吸出钢口，19：熔炼炉虹吸出钢口水冷炉壁，20：熔炼炉虹吸出钢口耐火材料壁，32和33熔炼炉底吹氧透气砖；21：吹氧炉，22：吹氧炉氧枪，24：吹氧炉熔剂加入系统，27：吹氧炉出钢口，26：吹氧炉出渣口，28：吹氧炉底部放钢口，31：吹氧炉底吹氧透气砖，23：吹氧炉顶部煤气输出装置。25：吹氧炉炉盖，29：吹氧炉水冷炉壁，30：吹氧炉耐火材料炉壁。

图2是本发明的熔炼炉(9)炉内熔渣面的俯视示意流程图。

图3是本发明的另一种高温加料系统示意流程图。其中：34：高温输料小车，35：输料小车轨道，36：卸料仓，其它同图1。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例1：

含铁物料：铁矿微粉，含碳物料：煤粉。

本发明的连续炼钢设备，包括：包括熔炼炉9和吹氧炉21，熔炼炉9和吹氧炉21通过熔炼炉虹吸出钢口18相连；熔炼炉9的上方有高温加料系统，熔炼炉9上部安装有煤气氧燃烧枪11、煤氧枪12、氩气枪13，熔炼炉下部设置熔炼炉出渣口14、熔炼炉底部放钢口15、熔炼炉水冷炉壁16、熔炼炉耐火材料炉壁17、熔炼炉炉盖19；熔炼炉虹吸出钢口18、熔炼炉虹吸出钢口水冷壁19、熔炼炉虹吸出钢口耐火材料壁20、熔炼炉底吹氧透气砖32和33；吹氧炉21上安装有吹氧炉氧枪22、吹氧炉熔剂加入系统24、吹氧炉炉盖25、吹氧炉出渣口26、吹氧炉出钢口27、吹氧炉底部放钢口28、吹氧炉水冷炉壁29、吹氧炉耐火材料炉壁30和吹氧炉底吹氧透气砖31。

纵剖面如图1所示。转底炉1、转底炉螺旋出料机2、转底炉出料仓3、一级高温螺旋输料机5、中间储料罐6、二级高温螺旋输料机7、串罐式布料器8依次相连组成高温加料系统，转底炉出料仓3上方设置有石灰料仓4。

转底炉1依次通过转底炉出料机2、转底炉出料仓3(转底炉出料仓3上方设置石灰料仓4)、一级高温螺旋输料机5、中间储料罐6、二级高温螺旋输料机7把转底炉提供的900～1200℃预还原铁矿和生石灰、白云石熔剂输送到熔炼炉9上方的串罐布料器8，通过串罐布料器8加入到熔炼炉中渣面上的布料区；熔炼炉的上方两侧炉壁上的2个煤气氧燃烧枪11的高温火焰喷射到渣面上的布料区加热预还原铁矿和熔剂；熔炼炉侧壁的4支煤氧枪12与渣层水平面成25度夹角，如图1和3所示α角；同时与熔炼炉直径方向成15度夹角，并插入渣区中层的渣中，如图2所示β角，喷吹时使渣层形成沸腾区，调整喷枪的角度可使沸腾区不转动、或顺时针或逆时针转动，沸腾区为预还原含铁物料和熔剂提供充分的物理和化学反应动力学条件以及熔化热量；熔炼炉炉壁中上部的出渣口14在渣层的上限部位，可实现连续出渣；熔池氩气枪13插入到熔池对熔炼炉熔池起到搅拌作用；熔炼炉底吹氧透气砖32和33对钢上连续吹氧脱C、提升钢水温度，搅拌熔池；熔炼炉外侧炉壁下部的虹吸出钢口18，以保证无渣连续出钢到吹氧炉21；吹氧炉21上方的氧枪24吹炼钢水，使钢中的C含量(0.01～0.40％)和钢水的温度达到RH或LF精炼炉的要求；吹氧炉熔剂加入系统24为吹氧炉添加生石灰、萤石等造渣剂保温的同时进一步脱除钢水中的硫磷；当钢水接近吹氧炉壁上部的出渣口26的高度时，先放出一定量的渣，然后从吹氧炉壁下部的出钢口27实现无渣出钢。

熔炼炉内渣层厚度约550～700mm、温度约1350℃～1550℃，熔池钢水深度约700mm～800mm。

煤氧枪向熔渣中喷入的煤粉硫磷尽量低，一般固定碳含量在77％以上。喷入的煤粉一部分被喷入的氧气燃烧产生大量的热量熔化预还原铁矿和熔剂，一部分连续与渣中的液态FeO发生还原反应，少部分进入铁水中向铁水渗碳。煤粉和氧气同时喷吹到渣层的中部使高温熔渣与预还原铁矿、熔剂粉、碳粉剧烈混合，为预还原铁矿、熔剂的快速熔化和碳还原液态铁氧化物的连续还原反应创造良好的动力学条件。铁水中的溶解碳也在渣钢混合界面不断还原熔渣中的FeO。通过调整煤氧枪的煤氧比，控制熔渣和钢水的氧化性，得到碳含量1.0％～2.5％、磷含量＜0.020％、硫含量＜0.10％的钢水；在吹氧炉中按每吨钢40～70公斤加入熔剂到吹氧炉内造渣脱硫、脱磷，渣碱度控制在3.0～3.5范围内，通过吹氧使钢水的C含量和温度分别达到RH或LF精炼炉的要求，得到钢水成分C 0.01～0.40％，Si＜0.01％，Mn＜0.02％，S、P＜0.010％，钢水温度为1580～1680℃。

熔炼炉熔渣中煤粉的燃烧和还原反应产生的CO，通过二次燃烧产生的热量以辐射和热传导的方式传递给布料区的预还原铁矿和熔剂，进一步加速了原料的熔化速度。

熔炼炉9和吹氧炉21产生的废气余热回收用于发电，煤气可用做预热原料、用于转底炉燃料等，CO₂回收利用。钢渣用于生产水泥、钢渣微粉等。

实施例2：

含铁物料：铁矿粉50％、含铁冶金粉尘50％，含碳物料：煤粉。

含铁冶金粉尘组成：氧化铁皮、高炉除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰、烧结球团除尘灰等。

铁矿粉50％、含铁冶金粉尘50％原料经转底炉预还原后和生灰石、白云石熔剂一起加入熔炼炉。熔炼炉侧壁的煤氧枪12与渣层水平面成30度夹角，如图1和3所示α角；同时与熔炼炉直径方向成0度夹角，并插入渣区中层的渣中，如图2所示β角。高温加料系统转底炉出料仓3的高温预还原含铁物料直接装入高温输料小车34，通过输料小车轨道35送入卸料仓36，卸料仓36经串罐式布料器8与熔炼炉炉盖19相连。其它同实施例1。

实施例3

含铁物料：含铁冶金粉尘100％，含碳物料：焦炉煤气、高炉煤气、天然气、发生煤气中的一种或几种。

渣层煤氧枪(12)喷入的是：焦炉煤气、高炉煤气、天然气、发生煤气中的一种或几种。熔炼炉侧壁的煤氧枪12与渣层水平面成45度夹角，如图1和3所示α角；同时与熔炼炉直径方向成30度夹角，并插入渣区中层的渣中，如图2所示β角，其它同实施例1。

Claims

1.一种转底炉双联连续炼钢工艺，包括如下步骤：

1)熔炼炉内预先形成一个钢渣混合的熔池，熔池钢水温度为1350℃～1550℃，熔池装满钢水并使流入吹氧炉内的钢水量达到1/3～2/3，同时吹氧炉底部的吹氧透气砖开始弱吹氧；

2)向熔炼炉内钢渣中喷吹含碳物料和氧气，形成泡沫渣，碳和氧反应产生的高温被高效传入泡沫渣和渣钢界面；

3)转底炉预还原的高温含铁物料被加入到熔炼炉内泡沫渣中，加入的含铁物料被熔化成钢水进入渣中，3～20％(wt％)的未被预还原的含铁物料被渣中的含碳物料还原成钢水；所述高温含铁物料的温度为800℃～1200℃；渣中的含碳物料的比例为1～3％(wt％)；

7)通过熔炼炉底吹氧透气砖向熔炼炉熔池吹入氧气，对钢水脱碳、提升钢水温度和搅拌熔池；

8)无渣钢水通过虹吸口连续流入吹氧炉，加入熔剂到吹氧炉内造渣脱硫、脱磷，渣碱度控制在3.0～3.5范围内，吹氧炉用顶吹氧枪和底吹氧透气砖吹氧进一步调整钢水中的C含量和温度，以获得C含量0.01～0.40％的钢水，直接供LF或RH精炼炉。

2.如权利要求1所述的连续炼钢工艺，其特征是，步骤1)中渣层厚度为550mm～700mm；步骤2)所述含碳物料是煤粉、焦粉、天然气、可燃冰、焦炉煤气或发生煤气中的一种或几种，含碳物料用N₂气体作载气的煤氧枪喷入；步骤8)中按每吨钢水40～70公斤加入熔剂；步骤8)中钢水的温度为1580～1680℃。

3.如权利要求1所述的连续炼钢工艺，其特征是，步骤3)所述含铁物料选自含铁矿石、氧化铁皮、含铁粉尘、和/或含铁尘泥中的一种或几种；步骤4)所述熔剂为生石灰、白云石、或萤石中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的连续炼钢工艺，其特征是，含铁物料制成球团，在转底炉预还原得到金属化率80～97％、温度800～1200℃的预还原含铁物料，经高温螺旋输料机送入串罐式布料器被加入熔炼炉中，已预还原的含铁物料熔化变成钢水进入渣层下的钢水区，3％～20％(wt％)的未预还原含铁料熔化变成液态铁氧化物被泡沫渣中的碳快速还原得到钢水，钢水C含量1.0～2.5％(wt％)。

5.如权利要求1所述的连续炼钢工艺，其特征是，步骤4)所述熔剂随预还原含铁物料经高温螺旋输料机送入串罐布料器加入炉内；步骤5)中，在熔炼炉渣层上方设置2个煤气氧燃烧枪；步骤6)中熔炼炉熔池氩气枪从熔炼炉的侧壁插入到钢水中，氩气枪是1-3支，氩气枪是可更换的；步骤6)所述的惰性气体选自氩气；步骤8)中吹氧炉通过虹吸口与熔炼炉相连。

6.如权利要求1所述的连续炼钢工艺，其特征是，步骤2)中煤氧枪为2到16支；煤氧枪是可更换的，煤氧枪的心部管道是氧气、外部管道是煤粉；煤氧枪向下斜插到到渣的中部，燃烧含碳物料向熔炼炉提供所需热量、控制煤氧比、减少渣向钢水中大量增C。

7.一种转底炉双联连续炼钢装置，包括转底炉(1)、熔炼炉(9)和吹氧炉(21)；转底炉(1)与熔炼炉(9)通过高温加料系统相连；熔炼炉(9)和吹氧炉(21)通过熔炼炉虹吸出钢口(18)相连；熔炼炉(9)上安装有煤气氧燃烧枪(11)、煤氧枪(12)、熔池氩气枪(13)，熔炼炉下部设置熔炼炉出渣口(14)、熔炼炉底部放钢口(15)、熔炼炉虹吸出钢口(18)；吹氧炉(21)上安装有吹氧炉氧枪(22)、吹氧炉熔剂加入系统(24)、吹氧炉出钢口(27)、吹氧炉出渣口(26)、吹氧炉底部放钢口(28)；吹氧炉顶部设有煤气输出装置(23)。

8.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征是，熔炼炉底部和吹氧炉底部分别装有熔炼炉底吹氧透气砖和吹氧炉底吹氧透气砖。

9.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征是，高温加料系统与转底炉(1)的转底炉螺旋出料机(2)相连，依次包括转底炉出料仓(3)、一级高温螺旋输料机(5)、中间储料罐(6)、二级高温螺旋输料机(7)和串罐式布料器(8)，然后与熔炼炉炉盖(19)相连，转底炉出料仓(3)上方设置有溶剂料仓(4)，熔炼炉(9)和吹氧炉(21)是圆柱形炉子。

10.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征是，高温加料系统依次包括转底炉出料仓(3)、高温输料小车(34)、输料小车轨道(35)、卸料仓(36)，然后通过串罐式布料器(8)与熔炼炉炉盖(19)相连；转底炉出料仓(3)上方设置有溶剂料仓(4)。

11.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征是，熔炼炉的上方有煤气输出装置(10)与吹氧炉顶部的煤气输出装置(23)相联；熔炼炉的上方两侧壁设有二个煤气氧燃烧枪(11)插入到熔炼炉上方的气相空间；熔炼炉侧壁设有煤氧枪(12)插入渣区中层的渣中；氩气枪(13)插入到钢水中；

熔炼炉出渣口(14)位于熔炼炉外侧炉墙中上部渣层的上限部位；在熔炼炉外侧炉墙下部开有熔炼炉虹吸出钢口(18)，以保证无渣出钢，熔炼炉虹吸出钢口与吹氧炉(21)相连；在熔炼炉的底部设有放钢口(15)供熔炼炉大修时使用。

12.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征是，熔炼炉侧壁的煤氧枪(12)与渣层水平面成α角；同时与熔炼炉直径方向成β角，并插入渣区中层的渣中；所述的熔炼炉熔池氩气枪(13)从熔炼炉的侧壁插入到钢水中，氩气枪的数目是1-2支，氩气枪是可更换的。

13.如权利要求12所述的连续炼钢装置，其特征是，α角为15～60度夹角；β角为0～45度夹角。

14.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征熔炼炉底吹氧透气砖分别布置在虹吸出钢口(18)前面和熔炼炉底中心处，设2～4个；吹氧炉底吹氧透气砖设1～3个。

15.如权利要求7所述的连续炼钢装置，其特征是，熔炼炉(9)和吹氧炉(21)的下部熔池部分的外壳以及虹吸出钢口(18)的外壳均采用水冷炉壁结构。