CN101835911A - 在转炉的初级侧上用针对铬铁和镍铁的直接还原炉生产不锈钢的方法 - Google Patents
在转炉的初级侧上用针对铬铁和镍铁的直接还原炉生产不锈钢的方法 Download PDFInfo
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Abstract
为了在生产含合金元素铬和镍的不锈钢中能够显著降低钢的生产成本，根据本发明提出，所需的中间产生铬铁和镍铁在两个分开的基于成本有利的铬矿石和镍矿石的直接还原过程中在两个平行于后续加工的转炉(6)的初级侧设置的SAF(3、4)中进行。
Description
本发明涉及基于铬矿石和镍矿石以多个经中间产物铬铁(Ferrochrom)和镍铁(Ferronickel)相互协调的方法步骤来生产不锈钢(Rostfreistahl)的方法。
迄今在世界范围内建立的不锈钢生产线(Prozesslinie)几乎仅由EAF-AOD-L(双联法(Duplex-Verfahren))或EAF-AOD-L(MRP-L)-VOD(三联法(Triplex-Verfahren))形成。
EAF炉料(Einsatz)根据废钢可供应性(Schrottverfügbarkeit)或者废钢和生铁可供应性不同而不同地进行设计。目前，该方法的发展在于使用生铁和/或液态铬连同降低份额的结合有合金的低合金或高合金废钢(Schrott)。
其中，铬和镍形成合金元素名下的绝大部分。其中，镍是最昂贵的成分。鉴于持续增长的最终消费市场和由此持续增长的世界生产，有限的镍资源是不断增长的镍需求和由此不断升高的镍价的主要原因。
需要寻找新的技术来成本有利地调节钢材价格。
因此，EP 1 641 946 B1提出了一种用于生产合金化的金属熔体的方法，其目的在于在高品质的条件下最小化生产成本和将废料例如含Cr或者含Cr和Ni的粉尘返回到生产过程中。所述方法由下面依序进行的方法步骤在各种具有顶吹和底吹(Auf-und Unterbadblasen)的转炉中组成，其中在各个方法步骤中将来自混铁炉(Roheisenmischer)的液态生铁进料到各个转炉中：
第一方法步骤：在循环转炉中，生产含20.3％Cr和2％Ni且温度为1560℃的预合金化的熔体。
第二方法步骤：向在KMS-S转炉中先预合金化的熔体中引入Cr载体和额外的还原剂、造渣剂(Schlackenbildner)和化石能量载体，并产生用于第三方法步骤的含有25.9％Cr和1.38％Ni并具有1500℃温度的合金化的预熔体。
第三方法步骤：最后在K-OBM-S转炉中并在添加特别的铁合金的条件下进行处理，并实施脱碳过程和调节经合金化的钢熔体具有18.14％Cr和8.06％Ni的预定化学分析和1680℃的预定温度。
另一用于生产不锈钢的技术记载于US 5,514,331中。在该方法中实施具有下列示例性结果的下列方法步骤：
-在电弧炉中生产Cr含量为52％的液态铬铁，
-将所述液态铬铁装料到铬铁转炉中，在该铬铁转炉中在添加块状碳钢废钢(碳钢废料(Carbon Steel Scrap))的情况下得到铬含量为35％的钢水(Stahlschmelze)，
-将所述钢水填充到运输桶(Transportpfanne)中并向其中装料第二钢水，所述第二钢水在另外的电弧炉中熔炼有13％含量的镍和一定量的铬，
-将该含有19％的Cr和6.6％的Ni的混合熔体的运输桶装填到AOD转炉中，在其中随后产生含有18％的Cr和8％的Ni的最终产物。
从该已经描述的借助迄今已知的用于生产含有合金元素铬和镍的不锈钢的方法进程的现有技术出发，本发明的任务在于，提出一种方法途径，借此通过直接利用铬矿石和镍矿石能显著降低钢生产成本。
根据本发明，所提出的任务借助权利要求1的特征按照所述方法以如下方式实现：上文所述的相互协调的方法步骤的特点在于下列在生产线中实施的工序：
*在两个分开的直接还原过程中在使用成本有利的铬矿石或镍矿石-原料混合物的情况下产生含有铬铁的液态钢和含有镍铁的液态钢，其中所述两个分开的直接还原过程在继续加工转炉的初级侧(
Seite)上平行设置的两个直接还原炉，例如SAF-炉，中进行，
*将所述液态钢从两个直接还原炉放出(abstechen)到运输桶中，其中先让含有铬铁的液态钢放出，然后让含有镍钢的液态钢放出，
*将在所述运输桶中所含的由含有铬铁的液态钢和含有镍钢的液态钢组成的金属混合物装料到继续加工转炉中，
*在该转炉中通过常规精炼该金属混合物、熔渣还原和化学目标分析的微调，产生所需品质的不锈钢，
*让所产生的液态不锈钢放出到浇铸桶(Gieβpfanne)中并将所述不锈钢输送到浇铸机(Gieβmaschine)。
通过根据本发明在继续加工转炉之前在生产线中在两个平行的(直接还原炉)上分开产生铬铁和镍铁(其中作为转炉可以使用例如AOD、AOD-L或MRP、MRP-L)，通过直接利用铬和镍两种矿石实现了钢生产成本的显著降低。尽管带有专属装置的还原炉(埋弧炉(Submerged AreFurnace))的投资成本是典型EAF-AOD-L路线的大约9倍高，但是原材料成本以大约相同的比例更为有利。因此，投资可很快摊销。此外，由于在转炉中仅仅进行DRI(铁的直接还原)或添加废钢(Schrott)，能显著更简单地实施该方法。
在生产线的初级侧实施的用原材料镍矿和铬矿进行的两个直接还原过程在大约1小时的周期(Takt)中提供例如均为大约1600℃的大约340kg/t钢的含有大约55％Cr的液态铬铁和大约540kg/t钢的含有大约15％Ni的液态镍钢。两种金属按照铬铁和然后镍铁的顺序放出到运输桶中，并借此输送到继续加工的转炉中，在其中借助铁的直接还原(DRI)或借助碳钢废钢以大约160kg/t钢的量典型地精炼(Frischen)该具有某一重量组成的金属混合物。所述DRI或碳钢废钢在此还经受熔体冷却作用以补偿由于碳、硅和一部分铬和铁的氧化反应引起的高能量产生。所述转炉过程以熔渣还原和化学目标分析的微调而结束。
在本发明的方法中，磷仅以较低量出现，使得该元素对于不锈钢而言被认为是毫无问题的，而较高的硫含量在转炉过程中以足够的效率除去。
下面依照例举的示意性示出的生产线的工作实施例详细阐述本发明的方法。
在附图中示意性示出了具有示例性举出的各个组件的生产线10，借此能够实施本发明的方法。在各个组件之间的材料流动方向(其在每一情况下用双箭头(Doppelpfeil)表示)从附图的左上开始并向右下行进。两个直接还原炉，也即用于产生铬铁的SAF 3和用于产生镍铁的SAF4，形成生产线10的起始。除了在每一情形下这些直接还原炉之外，所用的原料混合物1、2以不同大小的聚集体
的形式画出。用于实施本发明的初级直接还原(
Direktreduktion)的原料混合物1、2的平均组成如下：
*铬矿石-原料混合物1＝焦炭，含有24-37％Cr，大约30％Fe的铬矿石
*镍矿石-原料混合物2＝焦炭，含有1.2-1.5％Ni，大约15％Fe的镍矿石。
在SAF3、4中用这些原料混合物1、2进行的还原过程在大约1小时周期内提供例如：
SAF3大约340kg/t钢的含有大约55％Cr且温度为大约1600℃的液态铬铁，以及
SAF 4大约540kg/t钢的含有大约15％Ni且具有大约1600℃的大致相同温度的液态镍铁。
在将该熔体放出到装料桶(Charging Ladle)5中之后(其中首先将铬铁和随后将镍铁填充到运输桶5中)，例如对于所得的金属混合物得到下面的典型组成：
C％ Si％ P％ S％ Cr％ Ni％ 温度℃
2.92 1.36 0.032 0.035 21.31 9.2 1600
所述金属混合物现借助运输桶5装料到继续加工的转炉6中，在所示出的工作实施例中所述继续加工的转炉是AOD-L，在其中实施必需的接下来的用于产生具有给定化学目标分析的不锈钢的方法步骤。然后设置在该AOD-L 6后面的具有中间连接的钢水包处理站(Ladle TreatmentStation)(LTS)7的连续铸锭设备(Stranggieβanlage)(CCM)8形成该生产线10的末尾。
附图标记列表：
1 铬矿石-原料混合物
2 镍矿石-原料混合物
3 铬铁-直接还原炉(SAF)
4 镍铁-直接还原炉(SAF)
5 运输桶(装料桶)
6 AOD-L转炉
7 浇铸桶(LTS)
8 浇铸机(CCM)
10 生产线
Claims (6)
1.基于铬矿石和镍矿石以多个经中间产物铬铁和镍铁相互协调的方法步骤的用于生产不锈钢的方法，其特征在于，
在生产线(10)中进行的下列工序：
*在两个分开的直接还原过程中在使用成本有利的铬矿石原料混合物(1)或镍矿石原料混合物(2)的情况下产生含有铬铁的液态钢和含有镍铁的液态钢，其中所述两个分开的直接还原过程在平行设置于继续加工转炉(6)的初级侧上的两个直接还原炉(3，4)，例如SAF-炉，中进行，
*将所述液态钢从两个直接还原炉(3，4)放出到运输桶(5)中，其中先让含有铬铁的液态钢放出，然后让含有镍钢的液态钢放出，
*将在所述运输桶(5)中所含的由含有铬铁的液态钢和含有镍钢的液态钢的金属混合物装料到继续加工的转炉(6)中，
*在该转炉(6)中通过常规地精炼该金属混合物、熔渣还原和化学目标分析的微调，产生所需品质的不锈钢，
*将所产生的液态不锈钢放出到浇铸桶(7)中并将所述不锈钢输送到浇铸机(8)。
2.权利要求1的方法，其特征在于，装料到所述直接还原炉(3，4)中的原料混合物(1，2)具有下列平均组成：
*铬矿石-原料混合物(1)＝焦炭，含有24-37％Cr，大约30％Fe的铬矿石
*镍矿石-原料混合物(2)＝焦炭，含有1.2-1.5％Ni，大约15％Fe的镍矿石。
3.权利要求2的方法，其特征在于，用所述原料混合物(1，2)在所述直接还原炉(3，4)中进行的直接还原过程在大约1小时的周期中例如提供：
大约340kg/t钢的大约1600℃的含有大约55％Cr的液态铬铁，和
大约540kg/t钢的具有大约1600℃的大致相同温度的含有大约15％Ni的液态镍钢。
4.权利要求2或3的方法，其特征在于，在所述运输桶(5)中的由两个直接还原炉(3，4)汇合的金属混合物具有下列典型组成：
C％ Si％ P％ S％ Cr％ Ni％ 温度℃
2.92 1.36 0.032 0.035 21.31 9.2 1600。
5.权利要求1、2、3或4的方法，其特征在于，作为继续加工的转炉(6)使用AOD、AOD-L或MRP、MRP-L。
6.权利要求5的方法，其特征在于，在所述转炉(6)中，借助铁的直接还原(DRI)或借助碳钢废钢以大约160kg/t钢的量常规地精炼该具有某一重量组成的金属混合物，并借助同时的熔体冷却来补偿由于碳、硅和一部分铬和铁的氧化反应引起的高能量产生。
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