CN103562414A - 集成钢制造系统和用于集成钢制造的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个方面，提供用于制造钢的集成系统，其包括：用于还原细铁矿以制造还原的细铁矿的还原细铁矿制造装置，该装置包括第一流态化炉装置和第二流态化炉装置，各自包括至少一个流态化炉；分别用于从第一流态化炉装置和第二流态化炉装置中接收还原的细铁矿并使其烧结以制造烧结的还原铁的第一烧结装置和第二烧结装置；炼铁装置，其包括用于熔融在第一烧结装置中烧结的烧结的还原铁并且制造铁水的熔融炉；和用于接收在炼铁装置中制造的铁水和烧结的还原铁并且制备钢水的炼钢装置。

Description

集成钢制造系统和用于集成钢制造的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造钢的集成系统和方法，以及更具体而言，涉及一种低能量消耗并且显著降低在原料处理过程中和炼铁过程中的环境污染物的制造钢的生态友好的集成系统和方法。 

背景技术

通常地，在高炉中制备铁水，并且通过精炼过程在转炉中使用铁水作为主要材料制备钢水。 

尚未开发出能量效率和生产率高于高炉法的铁水炼制法。但是，这种高炉法需要将由特定类型的煤所获得的焦炭作为碳源用作燃料和还原剂，并且通常需要通过一系列的烧结过程所得的烧结矿作为铁源。 

换言之，当前的高炉法需要初步处理原材料的设备例如炼焦设备和烧结设备，因此除了高炉装置外，可需要巨额费用构建这种辅助设备。 

此外，这种初步原材料处理设备产生相当大量的环境污染物，例如SOx、NOx和粉尘，因此可需要额外设备来接收和处理这种环境污染物。特别地，由于环境法规在许多国家越来越严格，用于制备铁水的高炉由于在其中配置污染物处理设备导致的巨额费用，因此将失去竞争力。 

已进行了开发旨在解决上述关于高炉的问题的方法大量的研究。在这些正在开发的方法中，煤基熔融还原法是一种值得注意的铁水制备法，因为可使用非焦化煤作为燃料和还原剂以及可使用细铁矿（占全球矿石产量的80%）作为铁源。 

但是，与可通过大型高炉（例如每年能生产三百万至四百万吨铁水的高炉）制备的铁水的量相比，可通过这种煤基熔融还原法用单位熔融还原设备制备的铁水的量仍不足。因此，为制备与可通过单一高炉制备的铁水相同量的铁水，应当构建许多台熔融还原装置，其可在炼钢厂中占据较大面积。 

此外，如果使用大量的废钢来弥补铁水的不足，铁水比（hot metal ratio，HMR或molten iron ratio）可被降低，热量将变得不足。 

因此，越来越需要一种用于通过在炼钢过程中还原铁矿石的简化的方法制造钢的集成系统和方法。 

发明内容

技术问题 

本发明的一个方面提供由生铁制造钢同时消耗低能量的生态友好型集成系统和方法，其中生铁由铁水制造设备通过多重路线执行的熔融还原法提供。 

本发明的另一方面提供由如上所述制备的钢水通过在单一过程中铸造和轧制钢水制造钢板的集成系统和方法。 

本发明的另一方面提供以每年三百万吨以上至四百万吨以上的生产能力制造钢的集成系统和方法。 

本发明的另一方面提供通过使用废钢以及铁水制备大量钢的集成系统和方法，所述铁水通过熔融还原法在铁水制造设备中制备，同时解决了随废钢使用量的增加而恶化的热量不足的问题。 

本发明的另一方面提供通过无需初步处理还原细铁矿以及在电炉中对还原细铁矿直接进行熔融还原过程制备钢，同时产生较少污染物的集成系统和方法。 

本发明不限于上述方面，并且本发明所属技术领域的技术人员将能够容易地从以下提供的描述领会本发明的其他方面。 

技术方案 

根据本发明的一个方面，提供用于制造钢的集成系统，所述集成系统包括：炼铁装置；炼钢装置，配置该炼钢装置以由从炼铁装置中接收的铁水以及烧结的还原铁制备钢水，其中炼铁装置包括：细铁矿还原设备，其包括第一和第二流态化还原炉装置，所述第一和第二流态化还原炉装置分别包括至少一个用于还原细铁矿的流态化还原炉；第一和第二烧结装置，配置该装置以烧结分别从第一和第二流态化还原炉装置中接收的还原的细铁矿；以及熔融炉，配置该装置以通过熔融从第一烧结装置中接收的烧结的还原铁制备铁水。 

可通过允许气体流过的气体供应管使第一流态化还原炉装置中的最 后流态化还原炉与熔融炉连接，并且可通过允许气体流过的还原气连接管使第一流态化还原炉装置中的第一流态化还原炉与第二流态化还原炉装置中的最后流态化还原炉连接。 

该炼钢装置可包含转炉或电炉，并且转炉或电炉可通过烧结还原铁输送管与第二烧结装置连接以使烧结的还原铁通过。 

根据本发明的另一方面，提供用于制造钢的集成系统，所述集成系统包括：炼铁装置；炼钢装置，配置该炼钢装置以由从炼铁装置中接收的铁水以及废钢制备钢水，其中炼铁装置包括：细铁矿还原装置，其包括流态化还原炉装置，该还原炉装置包括至少一个用于还原细铁矿的流态化还原炉；烧结装置，配置该装置以烧结从流态化还原炉装置中接收的还原的细铁矿；以及熔融炉，配置该装置以通过熔融从烧结装置中接收的烧结的还原铁制备铁水。 

炼钢装置可包括转炉或电炉。 

可在所述转炉的下部提供喷嘴，以向转炉供给燃料和氧气（O₂），也可在转炉的上部提供喷枪，以向转炉供给含氧气体。 

根据本发明的另一方面，提供制造钢的集成系统，所述集成系统包括：烧结还原铁炼制装置；以及电炉，其中烧结还原铁炼制装置包括：细铁矿还原装置，其包括流态化还原炉装置，该还原炉装置包括至少一个用于还原细铁矿的流态化还原炉；以及烧结装置，配置该装置以烧结从流态化还原炉装置中接收的还原的细铁矿。 

该集成系统还可包含板坯铸造装置，其中被配置以铸造由炼钢装置制备的钢水的连铸机可与轧钢机串联连接。 

可配置连铸机以4mpm至15mpm的速率制备具有30mm至150mm的厚度的板坯，并且该轧钢机可包含精轧机，其中该集成系统还可包含配置于连铸机与精轧机之间的钢板加热器和盘卷箱，并且该盘卷箱可在盘卷钢板之后储存钢板。 

该集成系统还可在连铸机和精轧机之间包含粗轧机。 

根据本发明的另一方面，提供一种用于制造钢的集成方法，所述集成方法包括：进行铁水炼制过程；以及进行钢水炼制过程以由从铁水炼制过程中制备的铁水以及烧结的还原铁制备钢水，其中铁水炼制过程包括：通过在第一和第二流态化还原炉装置中还原细铁矿制备还原的细铁 矿；通过使用分别从第一和第二流态化还原炉装置供给至第一和第二烧结设备的还原的细铁矿，在第一和第二烧结设备中制备烧结的还原铁；以及在熔融炉中通过熔融由第一烧结设备接收的烧结的还原铁制备铁水。 

可将从第一流化态还原炉装置排出的废气供给至第二流化态还原炉装置中以用作还原气。 

根据本发明的另一方面，提供一种用于制造钢的集成方法，所述方法包括：进行铁水炼制过程；以及通过使用铁水炼制过程中制备的铁水进行钢水炼制过程以制备钢水，其中所述铁水炼制过程包括：通过流态化和还原细铁矿制备还原的细铁矿；通过接收和烧结还原的细铁矿制备烧结的还原铁；以及通过熔融由烧结设备制备的烧结的还原铁制备铁水，其中在该炼钢过程中，废钢与铁水以70重量%或更低的铁水比（HMR）一起应用。 

根据本发明的另一方面，提供一种用于制造钢的集成方法，所述集成方法包括：通过流态化和还原细铁矿制备还原的细铁矿；通过接收和烧结还原的细铁矿制备烧结的还原铁；以及通过在电炉中熔融烧结的还原铁制备钢水。 

该集成方法还可包括进行板坯铸造过程，其中串联进行连铸过程和轧钢过程，其中可进行连铸过程以铸造制备钢水中产生的铁水。 

可以4mpm至15mpm的速率进行连铸过程以制备具有30mm至150mm厚度的板坯，并且轧钢过程可包括精轧过程，其中该集成方法还可包括在连铸过程和精轧过程之间的钢板加热过程以及盘卷和储存过程，并且可在盘卷和储存过程中盘卷和储存钢板。 

该集成方法还可包括铸造过程和精轧过程之间的粗轧过程。 

有益效果 

根据本发明实施方案的制造钢的集成系统和方法，可以一种灵活的方式处理原材料供应条件或环境，并且可显著降低污染物。 

此外，根据本发明的制造钢的集成系统和方法，可获得与应用高炉的集成钢制造系统和方法可比拟的生产率。 

此外，根据本发明的制造钢的集成系统和方法，可在铁水制造设备 中通过熔融还原过程使用废钢以及铁水制备大量的钢，同时解决了随废钢使用的增加而恶化的热量不足的问题。 

此外，根据本发明的制造钢的集成系统和方法，可通过无需初步处理还原细铁矿并且在电炉中对还原的细铁矿直接进行熔融还原过程制备钢，同时产生较少的污染物。 

附图说明

图1示出了根据本发明的实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。 

图2示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。 

图3示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。 

图4示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。 

图5示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。 

图6示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。 

图7示出了向图1的制造钢的集成系统中添加板坯铸造装置所形成的系统的示意图。 

图8示出了向图2的制造钢的集成系统中添加板坯铸造装置所形成的系统的示意图。 

图9示出了向图3的制造钢的集成系统中添加板坯铸造装置所形成的系统的示意图。 

图10示出了向图4的制造钢的集成系统中添加板坯铸造装置所形成的系统的示意图。 

图11示出了向图5的制造钢的集成系统中添加板坯铸造装置所形成的系统的示意图。 

图12示出了向图6的制造钢的集成系统中添加板坯铸造装置所形成的系统的示意图。 

具体实施方式

现将具体描述本发明。 

在本发明中，术语“用于制造钢的集成系统和方法”表示一种炼钢系统和方法，其包括由铁矿石制备铁水的过程和由铁水制备钢水的过程。可在两步中描述本发明的集成钢制造系统：制备铁水的炼铁过程，和制备钢水的炼钢过程。 

在炼铁过程中，通过应用熔融还原设备（熔融炉）还原细铁矿制备铁水。具体地，通过流态化还原细铁矿并对其烧结，然后通过在熔融炉中进一步还原烧结的还原的细铁矿制备铁水。但是，如上所述，与在高炉中可制备的铁水的量相比在熔融炉中可制备的铁水的量不足，因此可需要构建多个熔融炉以获得足够量的铁水。这降低了生产率并且难以找到一个建立炼钢厂的位置。 

根据本法明的一个实施方案，另外进行一次或多次通过流态化还原细铁矿并烧结还原的细铁矿的过程。这并非意为在熔融炉中熔融并进一步还原通过另外重复的过程所制备的烧结的还原的细铁矿以制备铁水，而意为在之后的炼钢过程中还原通过另外重复的过程制备的烧结的还原的细铁矿以制备钢水。 

换言之，本发明的实施方案涉及一种用于制造钢的集成系统和方法，其中：还原和烧结细铁矿；熔融一部分烧结的还原的细铁矿以制备铁水；使用铁水和剩余的烧结的还原的细铁矿作为主要材料制备钢水。 

图1示出了根据本发明的实施方案制造钢的集成系统的示意图。 

如图1所示，本实施方案的集成钢制造系统1包括炼铁装置10和炼钢装置20（转炉作为炼钢装置20的实例示出，并且将在下文针对炼钢装置20为转炉的情况描述炼钢装置20）。 

炼铁装置10包括：用于还原细铁矿的细铁矿还原装置11；用于烧结由细铁矿还原装置11还原的细铁矿的烧结装置13和14；以及用于通过熔融由烧结装置13和14烧结的细铁矿制备铁水的熔融炉12。 

细铁矿还原装置11包括第一流态化还原炉装置111和第二流态化还原炉装置112。第一流态化还原炉装置111和第二流态化还原炉装置112均包含至少一个流态化还原炉。 

在第一和第二流态化还原炉装置111和112中，在吹入气体的同时细铁矿被还原。在第一和第二流态化还原炉装置111和112中的一系列流态化还原炉中逐步还原细铁矿。换言之，在流态化还原炉中，细铁矿逐步被还原气还原。不限制流态化还原炉的数量。例如，可提供两个以上的流态化还原炉以进行充分还原。又如，可提供三个以上的流态化还原炉。如上所述，通过第一流态化还原炉装置111和第一烧结装v13向熔融炉（熔融还原设备）12中提供烧结的还原铁，并在熔融炉12中进一步还原烧结的还原铁。为此，第一流态化还原炉装置111可包含三个或四个流态化还原炉1111、1112、1113和1114。 

由第二流态化还原炉装置112和第二烧结装置14制备的烧结的还原铁无需在熔融炉12中另外熔融还原而直接供给至转炉20。因此，为了充分还原，第二流态化还原炉装置112可包含四个流态化还原炉1121、1122、1123和1124。 

但是，不限制第一和第二流态化还原炉装置111和112的流态化还原炉的数量。 

在图1所示的实施方案中，第一流态化还原炉装置111包括四个流态化还原炉1111、1112、1113和1114，并且第二流态化还原炉装置112包括四个流态化还原炉1121、1122、1123和1124。 

如同常规的流态化还原炉，流态化还原炉1111、1112、1113和1114以及流态化还原炉1121、1122、1123和1124可包含气体分布板（未示出）。 

烧结装置13和14包括：为从第一流态化还原炉装置111中接收还原的细铁矿并烧结这些还原的细铁矿而配置的第一烧结装置13；以及为从第二流态化还原炉装置112中接收还原的细铁矿并烧结这些还原的细铁矿而配置的第二烧结装置14。 

第一烧结装置13包含用于储存还原的细铁矿并将还原的细铁矿供给至第一烧结装置13中的第一加料斗131，并通过第一还原铁输送管132将第一加料斗131与第一流态化还原炉装置111中的最后流态化还原炉1111连接以接收还原的细铁矿。 

第二烧结装置14包含用于储存还原的细铁矿并将还原的细铁矿供给至第二烧结装置14中的第二加料斗141，并通过第二还原铁输送管142 将第二加料斗141与第二流态化还原炉装置112中的最后流态化还原炉1121连接以接收还原的细铁矿。 

熔融炉12通过熔融从第一烧结装置13中接收的烧结的还原铁制备铁水。 

通过气体输送管121使熔融炉12与细铁矿还原装置10中的第一流态化还原炉装置111中的最后流态化还原炉1111连接，以使气体可在其间流动，并且第一流态化还原炉装置111中的流态化还原炉1111、1112、1113和1114通过气体输送管（未示出）彼此相连，以使气体可在其间流动。 

通过气体输送管121将还原气依次从最后流态化还原炉1111至第一流态化还原炉1114输送至流态化还原炉1111、1112、1113和1114中。 

另一方面，从第一流态化还原炉1114至最后流态化还原炉1111将细铁矿输送至流态化还原炉1114、1113、1112和1111中。将细铁矿依次载入流态化还原炉1114、1113、1112和1111的同时，用还原气还原细铁矿。 

可以与第一流态化还原炉装置111中的流态化还原炉1111、1112、1113和1114中相同的方式，在第二流态化还原炉装置112中的流态化还原炉1121、1122、1123和1124中还原细铁矿。 

换言之，第二流态化还原炉装置112中的流态化还原炉1121、1122、1123和1124通过气体输送管（未示出）彼此相连，以使气体可在其间流动。 

从最后流态化还原炉1121至第一流态化还原炉1124将还原气供给至流态化还原炉1121、1122、1123和1124中。 

另一方面，从第一流态化还原炉1124至最后流态化还原炉1121将细铁矿供给至流态化还原炉1124、1123、1122和1121中，将细铁矿依次载入流态化还原炉1124、1123、1122和1121的同时，用还原气还原细铁矿。 

可将还原气从熔融炉或从另外的还原气运输管道供给至第二流态化还原炉装置112中。在本发明的实施方案中，为了充分利用还原气可通过还原气连接管1116使第一流态化还原炉装置111中的第一流态化还原 炉1114与第二流态化还原炉装置112中的流态化还原炉连接。换言之，可将从第一流态化还原炉装置111中释放的气体供给至第二流态化还原炉装置112中。 

还原气连接管1116使第一流态化还原炉装置111中的第一流态化还原炉1114与第二流态化还原炉装置112中的最后流态化还原炉1111连接以将从第一流态化还原炉装置111中释放的气体供给至第二流态化还原炉装置112中。如后文所述，为了更有效地利用气体，通过循环管1115或1125使第一和第二流态化还原炉装置111和112至少一个中的第一流态化还原炉1114或1124与该至少一个设备中的最后流态化还原炉1111或1121连接，并且可将从该至少一个设备中的第一流态化还原炉中释放的气体供给至另一个设备中的最后流态化还原炉中。如果第一流态化还原炉装置111或第二流态化还原炉装置112包含循环管1115或1125，可使还原气连接管1116与循环管1115或1125连接以使第一流态化还原炉装置111中的第一流态化还原炉1114与第二流态化还原炉装置112中的最后流态化还原炉1121连接，以使气体可在其间流动。但是，即使在提供循环管1115或1125的情况下，可不使还原气连接管1116与循环管1115或1125连接，而是可直接使其连接于第一流态化还原炉装置111中的第一流态化还原炉1114与第二流态化还原炉装置112中的最后流态化还原炉1121之间。在某些情况下，可使还原气连接管1116与循环管1115和1125之一连接。 

在本发明的实施方案中，可使第一流态化还原炉装置111中的最后流态化还原炉1111与第一流态化还原炉1114通过第一循环管1115连接。 

可在第一循环管1115上安装二氧化碳去除装置118，并且可使废气排放管1181与二氧化碳去除装置118连接。 

此外，可在二氧化碳去除装置118与最后流态化还原炉1111之间的第一循环管1115的一部分上安装加热器（未示出）以加热循环气体。 

安装于第一循环管1115上的二氧化碳去除装置118去除从第一流态化还原炉111中释放的气体中的二氧化碳，然后将该气体供给至最后流态化还原炉1111或第二流态化还原炉装置112中。以这种方式，可重复利用还原气。此外，可用加热器控制循环气的温度。 

此外，可通过第二循环管1125使第二流态化还原炉装置112中的最后流态化还原炉1111或1121与第一流态化还原炉1114或1124连接。 

可在第二循环管1125上安装二氧化碳去除装置116，并且可使废气排放管1161与二氧化碳去除装置116连接。 

此外，可在二氧化碳去除装置116与最后流态化还原炉1121之间的第二循环管1125的一部分上安装加热器117以加热循环气体。 

安装于第二循环管1125上的二氧化碳去除装置116去除从第二流态化还原炉装置中释放的气体中的二氧化碳，然后将该气体供给至最后流态化还原炉中。以这种方式，可重复利用还原气。此外，可用加热器117控制循环气的温度。 

在本发明的另一个实施方案中，可在排气管道例如连接第一和第二流态化还原炉装置111和112的还原气连接管上配置集尘器（未示出）例如湿式集尘器以去除气体中的粉尘、硫以及其他杂质。 

炼铁过程后，可用炼钢装置进行炼钢过程，所述炼钢装置包括精炼设备例如转炉或电炉。 

在转炉中，提供氧气或含氧气体以通过用氧气或含氧气体烧除碳以将几乎碳饱和的铁水转化为钢水，然后通过碳或其他燃烧物质的燃烧产生的热量加热钢水。 

存在许多类型的转炉，并且在本发明中可使用任何类型的转炉。换言之，存在许多类型的转炉例如顶吹转炉、底吹转炉、顶吹和底吹转炉、多吹转炉以及其他的特别是由不同钢铁公司设计的转炉，并且在本发明中可使用任何类型的转炉。 

在本发明中，因为从炼铁过程中不仅提供高温铁水还提供烧结的还原铁作为主要材料，因此可使用具有高热效率的转炉。在本发明的实施方案中，可使用以下所描述的转炉。 

在本发明的实施方案中，用于在转炉20中制备钢水的主要材料为由炼铁装置10提供的铁水和由第二烧结装置14提供的烧结还原铁，并且转炉20分别在其上侧和下侧含有喷枪21和喷嘴22。通过转炉20的下侧安装的喷嘴22吹入氧气以精炼钢水。此时，燃料可作为热源与氧气一起吹入。例如，煤或可燃气体可作为燃料吹入。不过，可使用任何其他类型的燃料。燃料可与氧气一起吹入或通过另外的喷 嘴与载气例如氮气一起输入和吹入。除燃料之外，可通过转炉20的下侧与氧气或载气一起吹入粉末，例如可控制熔渣的碱度或作为脱碳反应的晶种的生石灰粉。 

可使用喷枪21向转炉20中吹入含氧气体例如空气。吹入转炉20的含氧气体使产生于钢水的脱碳作用的一氧化碳二次燃烧（后燃），并因此可进一步加热钢水。此时，可在含氧气体的输送通道上另外配置加热器以提高含氧气体的燃烧效率。所述加热器可为任何类型的加热器。例如，该加热器可为利用转炉20中排出废气的热量的换热式加热器或卵石加热器（pebble heater）。该加热器用标记211表示。 

可通过烧结还原铁输送管23使转炉20与第二烧结装置14彼此连接。在这种情况下，由于连接于转炉20与第二烧结装置14之间的烧结还原铁输送管23，可防止当烧结还原铁在两者之间转移时被氧化。可在烧结还原铁输送管23的内部充满氮气。如上所述，可通过转炉20的下部安装的喷嘴22吹入氧气。作为替代，可通过喷枪21或其他喷枪（未示出）向转炉20中吹入氧气以精炼钢水。 

图2和图3示出了根据本发明的其他实施方案用于制造钢的集成系统。 

图2的集成钢制造系统2具有与图1的集成钢制造系统1基本上相同的结构，除第一流态化还原炉装置111包括三个流态化还原炉1111、1112和1113外。 

图3的集成钢制造系统3具有与图1的集成钢制造系统1基本上相同的结构，除了用电炉20-1代替转炉20之外。此外，可将图3的集成钢制造系统2的熔融炉的数量改变为图2的熔融炉的数量。 

图4示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统的示意图。如图4所示，该另一个实施方案的集成钢制造系统1’包括炼铁装置10’和炼钢装置20’（转炉作为炼钢装置20’的实例示出，并且将在下文针对炼钢装置20’为转炉的情况下描述炼钢装置20’）。 

根据图4中所示的另一个实施方案，炼铁装置10’包括：用于还原细铁矿的细铁矿还原装置11’；用于烧结通过细铁矿还原装置11’还原的细铁矿的烧结装置13’；以及用于通过熔融由烧结装置13’烧结的细铁矿制备铁水的熔融炉12’。 

细铁矿还原装置11’包括流态化还原炉装置111’，并且该流态化还原炉装置111’包括至少一个流态化还原炉。流态化还原炉111’在用气体流态化细铁矿的同时还原细铁矿。在流态化还原炉装置111’的一系列流态化还原炉中逐步还原细铁矿。换言之，在流态化还原炉中，用还原气逐步还原细铁矿。不限制流态化还原炉的数量。例如，可安装两个以上流态化还原炉。又如，可安装三个或四个流态化还原炉。 

如上所述，不限制流态化还原炉装置111’的流态化还原炉的数量。 

图4所示的集成钢制造系统中，流态化还原炉装置111’包括四个流态化还原炉1111’、1112’、1113’和1114’。 

如同常规的流态化还原炉，流态化还原炉1111’、1112’、1113’和1114’可包含气体分布板（未示出）。 

烧结装置13’从流态化还原炉装置111’中接收还原的细铁矿并烧结这些还原的细铁矿。所述烧结装置13’包含用来储存还原的细铁矿并将还原的细铁矿供给至第一烧结装置13’中的加料斗131’，并通过还原铁输送管132’使加料斗131’与流态化还原炉装置111’中的最后流态化还原炉1111’连接以接收还原的细铁矿。 

熔融炉12’通过熔融从第一烧结装置13’中接收的烧结的还原铁制备铁水。 

通过气体输送管121’使熔融炉12’与细铁矿还原装置10’中的流态化还原炉装置111’中的最后流态化还原炉1111’连接，以使气体可在其间流动，并且流态化还原炉装置111’中的流态化还原炉1111’、1112’、1113’和1114’通过气体输送管（未示出）彼此相连，以使气体可在其间流动。 

通过气体输送管121’从最后流态化还原炉1111’至第一流态化还原炉1114’将还原气依次供给至流态化还原炉1111’、1112’、1113’和1114’中。 

另一方面，从第一流态化还原炉1114’至最后流态化还原炉1111’将细铁矿供给至流态化还原炉1114’、1113’、1112’和1111’中。在将细铁矿依次载入流态化还原炉1114’、1113’、1112’和1111’的同时用还原气还原细铁矿。 

流态化还原炉装置111’的最后流态化还原炉1111’与第一流态化还原炉1114’可通过循环管1115’彼此连接以使气体可在其间流动。 

可在循环管1115’上安装二氧化碳去除装置118’，并且可使废气排放管1181’与二氧化碳去除装置118’连接。 

此外，可在二氧化碳去除装置118’与最后流态化还原炉1111’之间的循环管1115’的一部分上安装加热器（未示出）以加热循环气体。 

安装于循环管1115’上的二氧化碳去除装置118’去除从第一流态化还原炉1114’中释放的气体中的二氧化碳，然后将该气体供给至最后流态化还原炉1111’中。以这种方式，可重复利用还原气。此外，可使用加热器控制循环气体的温度。 

在本发明的另一个实施方案中，可在排气管道例如循环管1115’上配置集尘器（未示出）例如湿式集尘器。 

炼铁过程后，可用含有精炼装置的炼钢装置进行炼钢过程。此时，如果仅使用炼铁装置中的熔融炉制备的铁水，则不会获得足够量的钢水。因此，在本实施方案中，以30重量%至70重量%的铁水比（HMR）加入大量的废钢。如果将HMR降至小于30重量%，热量将变得不足。向炼钢装置中供给废钢后，可向炼钢装置中供给铁水。为此，可在炼钢装置的前面提供废钢进料器。所述废钢进料器可为废钢斜槽。如果HMR在上述范围内，将难以在常规的炼钢装置中——特别地，在将铁水转化为钢水的装置中——维持足够量的热量。在这种情况下，通过炼钢过程生产的钢水不足够热以被供给到连铸机。 

为了解决这个问题，例如，可将纯氧吹入转炉以燃烧或氧化例如C、Si、Mn和Fe元素，并利用燃烧或反应的热量提高钢水的温度。如果钢水的温度不足够高，可向其中吹入过量的氧气以产生更多的氧化热，称为“过吹”。在这种情况下，钢水中的Fe将被过度氧化以引起例如钢水的损失、熔渣的过度形成以及熔渣的过度氧化的问题。 

因此，如果以常规的方式使用常规转炉，将难以维持本发明实施方案中提出的上述低范围内的HMR。因此，根据本发明，使用具有下述结构的转炉或电炉作为炼钢装置。 

换言之，由于炼钢过程中提供的主要材料不仅包括热铁水还包括以单独路径进料的废钢，因此需要使用热有效方法。为此，在本发明 的实施方案中，炼钢装置可包含下列转炉。 

换言之，在本发明的实施方案中，用于在转炉20’中制备钢水的主要材料为从炼铁装置10’中提供的铁水和通过单独路径提供的废钢，并且转炉20’在其上侧和下侧含有喷枪21’和喷嘴22’。通过转炉20’的下部安装的喷嘴22’吹入氧气以精炼钢水。此时，燃料可作为热源与氧气一起吹入。例如，煤或可燃气体可作为燃料吹入。不过，可使用任何其他类型的燃料。此外，燃料可与氧气一起吹入或通过另外的喷嘴与载气例如氮气一起输入或吹入。除燃料之外，可通过转炉20’的下侧与氧气或载气一起吹入粉末，例如可控制熔渣的碱度或作为脱碳反应的晶种的生石灰粉。 

可使用喷枪21’向转炉20’中吹入含氧气体例如空气。吹入转炉20’的含氧气体使产生于钢水的脱碳作用的一氧化碳二次燃烧（后燃），并因此可进一步加热钢水。此时，可在含氧气体的输送通道上另外配置加热器以提高含氧气体的燃烧效率。所述加热器可为任何类型的加热器。例如，该加热器可为利用转炉20’中排出废气的热量的换热式加热器或卵石加热器。该加热器用标记211’表示。 

根据发明者进行的研究，含氧气体的温度（T）、流速（Q）和吹入时间（t）可满足下列式1。 

[式1] 

0.1≤aTQt≤6 

其中a表示比例常数，1.25x10^-7（1/（℃·m³）），T、Q和t的单位为℃、m³/时间和时间。 

式1示出了对于HMR如本发明实施方案中一般低的情况通过后燃产生足够的热量的各条件之间的关系。优选aTQt等于或大于0.1。但是，因为后燃为再燃烧钢水中产生的一氧化碳的过程，一氧化碳的量有限，因此如果aTQt等于或大于6，将降低吹气效率。因此，将aTQt的上限设为6。 

通过配置于转炉下部的喷嘴22’向转炉吹入氧气以精炼钢水。但是，也可通过喷枪21’或另外的喷枪（未示出）吹入氧气。 

图5示出了根据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统。 

图5的集成钢制造系统2’与图4的集成钢制造系统1’基本上相同，除用电炉20-1’代替转炉20’作为炼钢装置之外。电炉20-1’包含通过电弧产热的电极。在HMR如本发明实施方案中一般低的情况下，可利用电炉20-1’充分加热钢水。 

图6示出了跟据本发明的另一个实施方案用于制造钢的集成系统。参见图6，集成钢制造系统1’’包括烧结还原铁炼制装置10’’和电炉20’’。 

根据图6中所示的另一个实施方案，烧结还原铁炼制装置10’’包括：用于还原细铁矿的细铁矿还原装置11’’；用于烧结用细铁矿还原装置11’’还原的细铁矿的烧结装置13’’。 

细铁矿还原装置11’’包括流态化还原炉装置111’’，并且流态化还原炉装置111’’中包含至少一个流态化还原炉。流态化还原炉111’’在用气体流态化细铁矿的同时还原细铁矿。在流态化还原炉装置111’’中的一系列流态化还原炉中逐步还原细铁矿。换言之，在流态化还原炉中，用还原气逐步还原细铁矿。不限制流态化还原炉的数量。例如，可安装两个以上流态化还原炉。又如，可安装四个流态化还原炉。 

如上所述，不限制流态化还原炉的数量。 

在图6所示的集成钢制造系统中，流态化还原炉装置111’’包括四个流态化还原炉1111’’、1112’’、1113’’和1114’’。 

如同常规的流态化还原炉，流态化还原炉1111’’、1112’’、1113’’和1114’’可包含气体分布板（未示出）。 

烧结装置13’’从流态化还原炉装置111’’中接收还原细铁矿并烧结这些还原细铁矿。烧结装置13’’包含用于储存还原的细铁矿并将还原的细铁矿供给至第一烧结装置13’’中的加料斗131’’，并通过还原铁输送管132’’使加料斗131’’与流态化还原炉装置111’’中的最后流态化还原炉1111’’连接以接收还原的细铁矿。 

流态化还原炉装置111’’中的流态化还原炉1111’’、1112’’、1113’’和1114’’通过气体输送管（未示出）彼此相连，以使气体可在其间流动。 

通过气体输送管121’’从最后流态化还原炉1111’’至第一流态化还原炉1114’’将还原气依次供给至流态化还原炉1111’’、1112’’、1113’’和1114’’中。所述还原气可为LNG或合成气（Syngas）。或者，为了回 收利用资源的目的，还原气可为炼钢厂释放出的副产物气体例如焦炉脱气（COG，Cokes Out Gas）或Finex脱气（FOG，Finex Out Gas）（此处，Finex指的是包含用于熔融铁和还原铁的熔融炉的设备，通过例如烧结还原铁炼制装置10’’或类似装置使其还原和烧结）。 

从第一流态化还原炉1114’’至最后流态化还原炉1111’’将细铁矿供给至流态化还原炉1114’’、1113’’、1112’’和1111’’中。当将细铁矿依次载入流态化还原炉1114’’、1113’’、1112’’和1111’’中时用还原气还原细铁矿。 

流态化还原炉装置111’’中的最后流态化还原炉1111’’和第一流态化还原炉1114’’可通过循环管1115’’彼此连接，以使气体可在其间流动。 

可在循环管1115’’上安装二氧化碳去除装置118’’，并且可使废气排放管1181’’与二氧化碳去除装置118’’连接。 

此外，可在二氧化碳去除装置118’’与最后流态化还原炉1111’’之间的循环管1115’’的一部分上安装加热器（未示出）以加热循环气体。 

安装于循环管1115’’上的二氧化碳去除装置118’’去除从第一流态化还原炉1114’’中释放的气体中的二氧化碳，然后将该气体供给至最后流态化还原炉1111’’中。以这种方式，可重复利用还原气。此外，可使用加热器控制循环气体的温度。 

在本发明的另一个实施方案中，可在排气管道例如循环管1115’’上安装集尘器（未示出）例如湿式集尘器。 

此外，为了更稳定的还原，可在流态化还原炉装置111’’后配置另外的还原设备14’’例如转底炉（Rotary Hearth Furnace，RHF），以进一步还原烧结的还原铁。例如，另外的还原设备14’’可配置在烧结装置13’’的前面或后面。 

在炼铁过程后，可用含有精炼装置的炼钢装置进行炼钢过程。在炼钢过程中，不供给铁水但是供给烧结的还原铁，因此可需要大量的热量以加热和还原烧结的还原铁。为此，根据本发明的实施方案，可使用电炉20’’。电炉20’’通过用电极产生电弧产生热量，并因此适于加热具有相对较低热值的烧结的还原铁。 

电炉20’’可使用任何类型的电源例如直流电源、交流电源、2相 交流电源和3相交流电源。 

为了加速烧结的还原铁的还原可向电炉20’’中供给还原剂。还原剂的实例包括：碳还原剂例如再碳化试剂、煤、煤砖、焦炭和粉煤；废物还原剂例如废塑料；铁合金还原剂例如硅铁合金和铁锰合金；以及金属还原剂例如铝、硅和锰。 

由于电炉20’’可产生大量热量，因此可向电炉20’’中一起供给废钢和烧结的还原铁以产生更多钢水。在这种情况下，全部炉料（烧结的还原铁+废钢，下文称为主要材料）可包含30重量%以上的废钢，优选地，30重量%至90重量%的废钢。 

转炉20’’和烧结装置13’’可通过烧结还原铁输送管23’’彼此连接。在这种情况下，由于连接于转炉20’’和烧结装置13’’之间的烧结还原铁输送管23’’，可防止当烧结的还原铁在两者之间转移时被氧化。可在烧结还原铁输送管23’’的内部充满氮气。 

在本发明的实施方案中，可在炼钢装置的下游配置板坯铸造装置以将钢水铸造成板坯。为了使设备结构紧凑，板坯铸造装置可包含一个连铸机和一个轧钢机，并且所述连铸机可与轧钢机串联连接。此处，表述“串联连接”意为连铸机板坯出口基本上与轧钢机板坯入口相同。换言之，连铸机和轧钢机基本上安装在相同的空间。 

图7至12示出了通过向图1至图6的集成钢制造系统1、2、3、1’、2’、和1’’中添加板坯铸造装置30而构建的系统。如图所示，板坯铸造装置30包含用于连续地将制备于转炉20或电炉20-1中的钢水铸造成板坯的连铸机31。如果板坯的厚度太厚，将难以用轧钢机轧制板坯。换言之，为了在用连铸机31铸造板坯后立即轧制板坯，所述板坯可被铸造成30mm至150mm的厚度。优选地，板坯的厚度可等于或小于120mm或小于等于100mm，并且更优选地，板坯的厚度可为70mm至100mm。在一些优选的实施方案中，从连铸机31中的模具313中脱卸的板坯的厚度可为40mm至200mm，在恰好位于连铸机31的出口前面的液芯压缩（liquid core reduction）区域314处的压缩比可为40%以下、30%以下或25%以下。如果获得了所需的板坯厚度，则可不进行液芯压缩。 

通过轧钢机32轧制从连铸机31中脱卸的板坯。可在连铸机31 与轧钢机32之间配置板坯切割装置315以使甚至在连铸机31与轧钢机32的加工速率不同的情况下工作可连续进行。 

轧钢机32包含精轧机326以精轧成钢板。可在连铸机31与精轧机326之间配置加热器324。加热器324可为感应炉或隧道炉，并且可优选使设备结构紧凑的感应炉。可在加热器324的前面或后面的至少一个位置上配置板坯卸料单元323（在附图中，板坯卸料单元323配置于加热器324的前面）。板坯卸料单元323可在与板坯进料方向垂直（横向）方向上脱卸板坯以处理在之前或之后过程中的错误或分离出有缺陷的板坯。板坯卸料单元323可具有与一个或两个板坯长度相应的长度（例如，5.5m至11m）。 

如果必要，加热板坯，并且通过精轧过程将板坯精轧成所需厚度。此时，可根据其厚度或消费者的需求盘卷或不盘卷最终产品。精轧机326可包含三至八排辊。更特别地，精轧机326可包含四至七排辊。可在精轧机326的后面配置冷却装置328。 

可在精轧机326的前面配置盘卷箱325。例如，可在加热器324与精轧机326之间配置盘卷箱325。盘卷箱325可盘卷和储存本发明实施方案中的板坯或粗轧钢板。盘卷箱325可用作缓冲器以提供时间，使钢板的温度均匀，或处理精轧机326与连铸机31或根据本发明另一个实施方案所提供的粗轧机322（描述于后文）的不同的加工速率。盘卷箱325可为热绝缘的。对于连铸过程，可不通过盘卷箱325进料钢板。 

在本发明的另一个实施方案中，可在连铸机31与精轧机326之间配置粗轧机322。所述粗轧机322可配置于连铸机31与精轧机326之间的任何位置。例如，粗轧机322可配置于盘卷箱325之前在加热器324前面的一个位置。 

为保护钢板或辊，可在粗轧机322和精轧机326中的至少一个的前面配置氧化皮去除装置321以在轧钢过程之前去除钢板上的氧化皮。可在精轧机326的后面配置切割机327以将钢板切割成所需的长度。所述切割机327可为剪切机（shearing machine）。 

在本发明中，不限制流态化还原炉、烧结装置和熔融炉的结构。例如，流态化还原炉、烧结装置和熔融炉可具有本发明所属技术领域 已知的常规结构。 

此处，术语“第一”和“第二”不是用来表示组件的次序而是用来区分一个组件与另一个组件。 

此外，基于细铁矿的进料方向使用术语“初始”与“最后”。例如，首先供给细铁矿的流态化还原炉被称作第一流态化还原炉，以及最后供给细铁矿的流态化还原炉被称作最后流态化还原炉。 

在本发明的实施方案中，转炉被解释成在炼钢过程中将铁水转化成钢水的装置。但是，可使用电炉代替转炉。此外，炼钢过程后，可另外进行二次精炼过程（secondary refining）。可对转炉或电炉中脱卸的钢水进行二次精炼过程以根据最终产品的性质调节钢水的组成并将钢水的温度调节至适于铸造的温度。二次精炼过程可包括任何二次精炼过程，或者可用本发明所属技术领域已知的任何二次精炼装置——例如鼓泡装置、真空精炼装置以及钢水加热装置——进行二次精炼过程。换言之，所述二次精炼过程不限于任何特殊过程或设备。在本发明的一个实施方案中，炼钢装置还可在转炉的下游包含二次精炼装置。 

此外，在炼钢过程中，可在熔融炉与转炉（或电炉）之间配置脱硫装置、脱磷装置以及脱硫和脱磷装置中的至少一种以去除熔融炉中生产的铁水中的硫或磷，然后将该铁水供给至转炉或电炉。此外，本发明的炼钢过程可包括，在用转炉或电炉的过程前进行的在钢铁工业中被称作“粗炼过程”的任何预处理过程。换言之，本发明的炼钢装置可理解为包含以下装置的系统：转炉或电炉；以及配置于转炉或电炉的前面或后面的铁（钢）水预处理（hot metal pretreating）装置和二次精炼装置。但是，上述装置不是必不可少的装置，因此可不包含在炼钢装置中。 

现将根据本发明的实施方案参考图1描述用于制造钢的集成方法。 

如图1所示，根据本发明的实施方案，用炼钢装置1制备铁水，所述炼钢装置1包含炼铁装置10和转炉20。炼铁装置10包含：细铁矿还原装置11；第一烧结装置13；第二烧结装置14；以及熔融炉12。细铁矿还原装置11包含第一流态化还原炉装置111和第二流态 化还原炉装置112。 

在本发明的实施方案中，用第一流态化还原炉装置111和第二流态化还原炉装置112将细铁矿处理成还原的细铁矿。 

具体地，向流态化还原炉中供给细铁矿和其他材料，并且在通过气体输送管引入还原气以形成气流层的同时还原细铁矿和其他材料。供给至流态化还原炉中的细铁矿可具有足够大的比表面积和足够小的粒度以容易被吹动并被还原气还原。在本发明的实施方案中，可用具有12mm以下粒度的细铁矿。优选地，可用具有10mm以下粒度的细铁矿。更优选地，可用具有8mm以下粒度的细铁矿。 

优选通过第一流态化还原炉装置111使细铁矿还原至50%至80%的还原率。在本发明的实施方案中，如下文所述，用含有相对较大量的粉尘和硫并从熔融炉12中排出的还原气（称为“FOG”）还原细铁矿，因此如果细铁矿被还原气以高还原率还原，则会发生粘滞（sticking）现象。因此，由于粘滞现象以及熔融炉12中可能的其他还原，因此可将第一流态化还原炉装置111中的还原率设置在上述范围内。可优选用第二流态化还原炉装置112使细铁矿还原至80%至95%的还原率。在本发明的另一个实施方案中，将从第一流态化还原炉装置111中排出的气体用作第二流态化还原炉装置112中的还原气。由于去除了废气中的粉尘和硫，降低了上述问题的可能性，因此可将第二流态化还原炉装置112中的还原率设置在上述范围内。 

将由第一流态化还原炉装置111和第二流态化还原炉装置112还原的细铁矿分别供给至第一烧结装置13和第二烧结装置14中，以制备烧结的还原铁。可根据本发明所属技术领域已知的方法由第一和第二烧结装置13和14制备烧结的还原铁，所述方法例如使用公开于韩国专利申请公开号10-2005-0068319和10-2003-0085795中的装置。换言之，可用相关领域已知的各种技术用第一和第二烧结装置13和14制备烧结的还原铁。 

其后，将用第一烧结装置13制备的烧结的还原铁供给至熔融炉12中以制备铁水。 

优选由第一和第二烧结装置13和14制备的烧结的还原铁在供给至熔融炉12或炼钢装置时为500℃至800℃的高温。可将还原剂与 烧结的还原铁一起供给至熔融炉12以进一步还原铁水。所述还原剂可为碳还原剂例如煤还原剂。煤还原剂的实例包括煤砖、块煤和焦炭。 

将由熔融炉12制备的铁水，以及由第二烧结装置14制备的烧结的还原铁供给至转炉20中以制备钢水。在向转炉20中供给铁水前，可通过脱硫过程、脱磷过程以及脱硫过程和脱磷过程以及任何其他预处理过程中的至少一种处理铁水。 

为了在转炉20中的有效处理，可优选向转炉20中供给40%至80%的铁水和20%至60%的烧结的还原铁。 

参考图1，用通过第一流态化还原炉装置111制备的烧结的还原铁制备铁水。但是，可从通过第二流态化还原炉装置112制备的烧结的还原铁制备铁水。此外，可不将通过第一流态化还原炉装置111制备的所有烧结的还原铁供给至熔融炉12中。换言之，可将通过第一流态化还原炉装置111制备的烧结的还原铁的一部分直接供给至炼钢装置中。类似地，可不将通过第二流态化还原炉装置112制备的所有烧结的还原铁供给至炼钢装置中，而是将其中的一些供给至熔融炉12中。如果第一和第二流态化还原炉装置111和112之一发生故障，则可将通过另一流态化还原炉装置制备的一些或所有的烧结的还原铁供给至熔融炉12中。 

在制造钢的集成方法中，可通过还原气连接管1116将从第一流态化还原炉装置111中排出的废气作为还原气供给至第二流态化还原炉装置112中。 

可将从第一和第二流态化还原炉装置111和112中的至少一个中排出的废气作为还原气循环。所述废气可进行以下过程中的至少一种：由二氧化碳去除装置116或118执行的二氧化碳去除过程以及由加热器117（在第一流态化还原炉装置111上的加热器，未示出）执行的温度调节过程，然后可将废气供给至第一和第二流态化还原炉装置111和112或者另一个装置112和111。 

当在转炉20中制备钢水时，可通过转炉20的下侧供给燃料和氧气（O₂）以加热钢水。此外，颗粒材料例如可控制熔渣的碱度和作为脱碳反应的晶种的生石灰粉可与燃料和氧气一起吹入转炉20。 

此外，当在转炉20中制备钢水时，可从转炉20的上侧向转炉 20吹入含氧气体例如空气以二次燃烧一氧化碳（后燃）并因此提高热效率。所述含氧气体可在加热后吹入转炉20，以提高热效率。为此，含氧气体可在与转炉20中排出的废气进行热交换后吹入转炉20。 

现将根据本发明的另一个实施方案参考图4描述制造钢的集成方法。 

如图4所示，根据本发明的另一个实施方案，用含有炼铁装置10’和转炉20’的炼钢装置制备铁水。炼铁装置10’包含：细铁矿还原装置11’；烧结装置13；以及熔融炉12’。细铁矿还原装置11’包含流态化还原炉装置111’。 

在本发明的实施方案中，通过流态化还原炉装置111’将细铁矿处理成还原的细铁矿。 

具体地，将细铁矿和其他材料供给至流态化还原炉中，并且在通过气体输送管引入还原气以形成气流层的同时还原细铁矿和其他材料。供给至流态化还原炉中的细铁矿可具有足够大的比表面积和足够小的粒度以容易被吹动并被还原气还原。在本发明的实施方案中，可用具有12mm以下粒度的细铁矿。优选地，可用具有10mm以下粒度的细铁矿。更优选地，可用具有8mm以下粒度的细铁矿。 

为易于在熔融炉12’中另外还原可优选通过流态化还原炉装置111’使细铁矿还原至50%以上的还原率。在本发明的实施方案中，如下文所述，用含有相对较大量的粉尘和硫并从熔融炉12’中排出的还原气（称为“FOG”）还原细铁矿，因此如果细铁矿被还原气以高还原率还原，则会发生粘滞现象。因此，当考虑到熔融炉12’中的粘滞现象和另外的还原时，可优选流态化还原炉装置111’中的还原率为80%以下。 

将通过流态化还原炉装置111’还原的细铁矿供给至烧结装置13’以制备烧结的还原铁。可根据本发明所属技术领域已知的方法由烧结装置13’制备烧结的还原铁，所述方法例如用公开于韩国专利申请公开号10-2005-0068319和10-2003-0085795中的装置。换言之，可用相关领域已知的各种技术用烧结装置13’制备烧结的还原铁。 

其后，将用烧结装置13’制备的烧结的还原铁供给至熔融炉12’中以制备铁水。 

优选由烧结装置13’制备的烧结的还原铁在供给至熔融炉12’时为500℃至800℃的高温。可将还原剂与烧结的还原铁一起供给至熔融炉12’中以进一步还原铁水。所述还原剂可为碳还原剂例如煤还原剂。煤还原剂的实例包括煤砖、块煤和焦炭。 

此时，可用吹入炼钢装置中的氧气燃烧铁水中所含的Si以加热铁水。因此，可优选铁水含有0.1重量%以上的Si。更优选地，铁水可含有0.3重量%以上的Si。但是，如果Si的浓度太高，可在炼钢过程中过度增加熔渣的碱度，因此将不能有效进行例如脱硫过程或脱磷过程的这些过程。因此，Si浓度的上限可设为1.0重量%，优选地，0.5重量%。 

将由熔融炉12’制备的铁水与废钢一起供给至转炉20’中以制备钢水。在向转炉20’供给铁水前，可通过脱硫过程、脱磷过程以及脱硫和脱磷过程以及任意其他预处理过程中的至少一种处理铁水。此时，为制备足够量的钢水，可优选将HMR设为70%以下。换言之，可需要提高废钢的比例以制备足够量的钢水。但是，如果废钢的比例太高，将难以产生足够的热。因此，可优选HMR为30%以上。 

在流态化还原炉装置111’中，可将从第一流态化还原炉中排出的废气作为还原气循环。所述废气可进行以下过程中的至少一种：由二氧化碳去除装置118’执行的二氧化碳去除过程以及由加热器（未示出）执行的温度调节过程，然后可将该废气供给至流态化还原炉装置111’中的最后流态化还原炉中。 

当在转炉20’中制备钢水时，可通过转炉20’的下侧供给燃料和氧气（O₂）以加热钢水。此外，颗粒材料例如可控制熔渣的碱度和作为脱碳反应的晶种的生石灰粉可与燃料和氧气一起吹入转炉20’。 

此外，当在转炉20’中制备钢水时，可从转炉20’的上侧向转炉20’中吹入含氧气体例如空气以使一氧化碳二次燃烧（后燃）并因此提高热效率。含氧气体可在加热后吹入转炉20’，以提高热效率。为此，含氧气体可在与转炉20’中排出的废气进行热交换后吹入转炉20’。 

参考图6，现将根据本发明的另一个实施方案描述用于制造钢的集成方法。如图6所示，根据本发明的另一个实施方案，用烧结还原 铁炼制装置10’’和电炉20’’制备铁水。烧结还原铁炼制装置10’’包含细铁矿还原装置11’’和烧结装置13’’。所述细铁矿还原装置11’’包含流态化还原炉装置111’’。 

在本发明的另一个实施方案中，通过烧结还原铁炼制装置10’’中的流态化还原炉装置111’’将细铁矿处理成还原的细铁矿。 

具体地，将细铁矿和其他材料供给至流态化还原炉中，并且在通过气体输送管引入还原气以形成气流层的同时还原细铁矿和其他材料。供给至流态化还原炉中的细铁矿可具有足够大的比表面积和足够小的粒度以容易被吹动并被还原气还原。在本发明的另一个实施方案中，可用具有12mm以下粒度的细铁矿。优选地，可用具有10mm以下粒度的细铁矿。更优选地，可用具有8mm以下粒度的细铁矿。 

为易于在电炉20’’中另外还原可优选通过流态化还原炉装置111’’使细铁矿还原至80%以上的还原率。优选尽可能多地还原细铁矿，不限制细铁矿还原率的上限。 

将用流态化还原炉装置111’’还原的细铁矿供给至烧结装置13’’中以制备烧结的还原铁。可根据本发明所属技术领域已知的方法由烧结装置13’’制备烧结的还原铁，所述方法例如用公开于韩国专利申请公开号10-2005-0068319和10-2003-0085795中的装置。换言之，可用相关技术领域已知的各种技术用烧结装置13’’制备烧结的还原铁。 

其后，将用烧结装置13’’制备的烧结的还原铁供给至电炉20’’中以制备钢水。优选由烧结装置13’’制备的烧结的还原铁在供给至电炉20’’时为500℃至800℃的高温。 

此时，在本发明的另一个实施方案中，为了稳定地获得所需的还原率，可在流态化还原炉装置111’’的后面配置可制备直接还原铁（DRI）的另外的还原装置14’’例如转底炉（RHF）以进一步还原烧结的还原铁。此外，为了获得更稳定的还原率，可在流态化还原炉装置111’’的后面配置另外的还原装置14’’例如转底炉（RHF）以进一步还原烧结的还原铁。例如，可在烧结装置13’’的前面或后面配置另外的还原装置14’’。在这种情况下，烧结的还原铁在流态化还原炉装置111’’中的还原率可不等于或大于80%。换言之，当将烧结的还原铁供给至电炉20’’中时，烧结的还原铁的还原率等于或大于80%可以 是足够的。 

在流态化还原炉装置111’’中，可将从第一流态化还原炉中排出的废气作为还原气循环。所述废气可进行以下过程中的至少一种：由二氧化碳去除装置118’’执行的二氧化碳去除过程以及由加热器（未示出）执行的温度调节过程，然后可将废气供给至流态化还原炉装置111’’中的最后流态化还原炉中。 

在上述的炼钢过程中，可在利用转炉（或另一个实施方案中的电炉）的过程后进行另外的二次精炼过程。所述二次精炼过程可为任何本发明所属技术领域技术人员已知的二次精炼过程。换言之，该二次精炼过程不限于特殊的过程。在本发明的一个实施方案中，炼钢过程可在使用转炉的过程之前或之后包含二次精炼过程。此外，可在使用转炉的过程前进行铁（钢）水预处理过程。 

此外，在上述实施方案中，转炉作为炼钢装置的实例说明。但是，如图5所示，可用电炉代替转炉。由于电炉利用电弧产生热量，因此甚至在HMR相对较低的情况下，炼钢过程也可充分地在电炉中进行。此外，根据本发明，与相关技术领域的炼钢法（仅废钢熔融于电炉中）相比使用相对较大量的铁水，因此可制造出具有高质量的各种产品。 

根据本发明的另一个实施方案，可在炼钢过程后进行板坯铸造过程。所述板坯铸造过程可包括连铸过程和轧制过程以使设备结构紧凑。此时，可串联进行连铸过程和轧制过程。 

现将参考图7至12描述本发明的实施方案，如图所示，图7至12示出了还包含板坯铸造装置的系统。在连铸过程中根据连铸法铸造板坯。如果板坯的厚度太厚，则增加作用于轧钢机32上的负荷。因此，为了在连铸过程后直接轧制板坯，可优选在连铸过程中制备的板坯具有30mm至150mm的厚度。更优选地，板坯可具有120mm以下、100mm以下或70mm至100mm的厚度。在一些优选的实施方案中，从连铸机31的模具313中脱卸的板坯的厚度可为40mm至200mm，在恰好位于连铸机31的出口前面的液芯压缩区域314处的压缩比可为40%以下、30%以下或25%以下。如果获得了所需的板坯厚度，则可不进行液芯压缩。此外，可优选以4mpm至15mpm，更优选地，4mpm至8mpm的速度进行连铸过程。 

在之后的轧钢过程中轧制从连铸过程中脱卸的板坯。此时，可在连铸过程后切割板坯，然后供给至之后的轧钢过程中以使甚至在连铸过程与轧钢过程的加工速率不同的情况下工作连续进行。 

轧钢过程可包括精轧过程，并且可在连铸过程与精轧过程之间进行加热过程以将板坯加热至精轧过程的温度水平。可在加热过程中应用加热器例如感应炉或隧道炉。可优选感应炉以使设备结构紧凑。如果发生紧急情况，可从加热器的前面或后面的位置脱卸板坯。通过精轧过程将板坯轧制至所需的厚度以作为最终产品。此时，可根据其厚度或消费者的需求盘卷或不盘卷最终产品。可在精轧过程后进行冷却过程。 

在精轧过程前，可进行储存过程，在储存过程中可在盘卷箱325中盘卷并储存本发明实施方案中的板坯或粗轧钢板。盘卷箱325可用作缓冲器以提供时间，使钢板的温度均匀，或处理精轧机326与根据本发明另一个实施方案所提供的粗轧机322（描述于后文）不同的加工速率。优选在盘卷箱325中盘卷和储存的钢板的厚度为20mm以下。对于连铸过程，可不进行储存过程。 

在本发明的另一个实施方案中，可在精轧过程前进行粗轧过程。 

为保护钢板或辊，可在粗轧过程和精轧过程中的至少一个前进行氧化皮去除过程以在轧钢过程之前去除钢板上的氧化皮。可在精轧过程后进行切割过程以将钢板切割成所需的长度。所述切割过程可在冷却过程之前或之后进行。 

如上所述，根据本发明实施方案的集成钢制造系统，由于铁水和烧结的还原铁均可通过单一炼钢装置制备，因此可通过单元设备制备的铁水的量与可通过大型高炉例如年产量为三百万吨或四百万吨的高炉制备的铁水的量相当。 

换言之，可利用熔融炉每年制备1.3至2.5百万吨的铁水，以及可通过烧结装置每年制备1.3至2.5百万吨的烧结的还原铁，并直接供给至转炉中。因此，可通过适当地调整铁水和烧结的还原铁的量获得可与大型高炉相比拟的高生产率。 

此外，由于炼钢装置（即转炉）可提高热效率，可在低HMR下工作，因此可在灵活的工作环境中制备钢水。 

此外，根据本发明，可紧密地构建不含高炉的设备，并且与不利用高炉的常规的电炉炼钢法相比，可制造各种高质量的产品（换言之，与仅使用废钢的常规的电炉炼钢法相比）。 

此外，根据本发明的实施方案用于制造钢的集成系统，由于将烧结的还原铁供给至电炉中并加热，因此可利用与相关技术的钢制造系统相比非常紧凑的设备制备钢水。 

附图标记说明 

1、2、1’、2’、1’’、2’’：集成钢制造系统 

10、10’、10’’：炼铁装置 

11、11’、11’’：细铁矿还原装置 

111、111’、111’’：（第一）流态化还原炉装置 

112：第二流态化还原炉装置 

1111、1112、1113、1114、1121、1122、1123、1124、1111’、1112’、1113’、1114’、1111’’、1112’’、1113’’、1114’’：流态化还原炉 

1115、1115’、1115’’：（第一）循环管 

1125：第二循环管 

116、118、118’：二氧化碳去除装置 

1161、1181、1181’：废气排放管 

117:加热器 

12、12’：熔融炉 

121、121’、121’’：气体输送管 

13、13’、13’’：（第一）烧结装置 

131、131’、131’’：（第一）加料斗 

132、132’：（第一）还原铁输送管 

14：第二烧结装置 

141：第二加料斗 

142：第二还原铁输送管 

20、20’：转炉 

20-1、20-1’、20’’：电炉 

21、21’：喷枪 

211、211’：加热装置 

22、22’：喷嘴 

23：烧结还原铁输送管 

30：板坯铸造装置 

31：连铸机 

311：钢水包 

312：中间包 

313：模具 

314：液芯压缩区域 

315：板坯切割装置 

32：轧钢机 

321：氧化皮去除装置 

322：粗轧机 

323：板坯卸料单元 

324：加热器 

325：盘卷箱 

326：精轧机 

327：切割机 

328：冷却装置 

329：线圈 。

Claims (17)

1.一种用于制造钢的集成系统，包括：

炼铁装置，以及

炼钢装置，配置该装置以由从炼铁装置中接收的铁水以及烧结的还原铁制备钢水，

其中炼铁装置包括：

细铁矿还原装置，其包括第一和第二流态化还原炉装置，所述还原炉装置各自包括至少一个用于还原细铁矿的流态化还原炉；

第一和第二烧结装置，配置所述装置以烧结分别从第一和第二流态化还原炉装置中接收的还原的细铁矿；以及

熔融炉，配置该装置以通过熔融从第一烧结装置中接收的烧结的还原铁制备铁水。

2.权利要求1的集成系统，其中通过允许气体流过的气体输送管使第一流态化还原炉装置中的最后流态化还原炉与熔融炉连接，并且通过允许气体流过的还原气连接管使第一流态化还原炉装置中的第一流态化还原炉与第二流态化还原炉装置中的最后流态化还原炉连接。

3.权利要求1或2的集成系统，其中炼钢装置包含转炉或电炉，并且通过烧结还原铁输送管使所述转炉或电炉与第二烧结装置连接以使烧结的还原铁通过该输送管被传输。

4.一种用于制造钢的集成系统，包括：

炼铁装置；以及

炼钢装置，配置该装置以由从炼铁装置中接收的铁水以及废钢制备钢水，

其中该炼铁装置包括：

细铁矿还原装置，其包括流态化还原炉装置，该还原炉装置包括至少一个用于还原细铁矿的流态化还原炉；

烧结装置，配置该装置以烧结从流态化还原炉装置中接收的还原的细铁矿；以及

熔融炉，配置该装置以通过熔融从烧结装置中接收的烧结的还原铁制备铁水。

5.权利要求4的集成系统，其中炼钢装置包含转炉或电炉。

6.权利要求3或5的集成系统，其中在转炉的下部提供喷嘴，以向转炉供给燃料和氧气（O₂），而且在转炉的上部提供喷枪，以向转炉供给含氧气体。

7.一种用于制造钢的集成系统，包括：

烧结还原铁炼制装置；以及

电炉，

其中烧结还原铁炼制装置包括：

细铁矿还原装置，其包括流态化还原炉装置，该还原炉装置包括至少一个用于还原细铁矿的流态化还原炉；以及

烧结装置，配置该装置以烧结从流态化还原炉装置中接收的还原的细铁矿。

8.权利要求1至7任一项的集成系统，还包括板坯铸造装置，其中被配置以铸造由炼钢装置制备的钢水的连铸机与轧钢机串联连接。

9.权利要求8的集成系统，其中配置连铸机以4mpm至15mpm的速率制备具有30mm至150mm的厚度的板坯，并且轧钢机包含精轧机，

其中该集成系统还包含配置于连铸机与精轧机之间的钢板加热器和盘卷箱，并且该盘卷箱在盘卷钢板之后储存钢板。

10.权利要求9的集成系统，还包含连铸机与精轧机之间的粗轧机。

11.一种用于制造钢的集成方法，包括：

进行铁水炼制过程；以及

进行钢水炼制过程以由从铁水炼制过程中制备的铁水以及烧结的还原铁制备钢水，

其中铁水炼制过程包括：

通过在第一和第二流态化还原炉装置中还原细铁矿制备还原的细铁矿；

通过使用分别从第一和第二流态化还原炉装置供给至第一和第二烧结装置的还原的细铁矿，在第一和第二烧结装置中制备烧结的还原铁；以及

在熔融炉中通过熔融从第一烧结装置接收的烧结的还原铁制备铁水。

12.权利要求11的集成方法，其中将从第一流化态还原炉装置中排出的废气供给至第二流化态还原炉装置中以用作还原气。

13.一种用于制造钢的集成方法，包括：

进行铁水炼制过程；以及

通过用铁水炼制过程中制备的铁水进行钢水炼制过程以制备钢水，

其中铁水炼制过程包括：

通过流态化和还原细铁矿制备还原的细铁矿；

通过接收和烧结还原的细铁矿制备烧结的还原铁；以及

通过熔融用烧结装置制备的烧结的还原铁制备铁水，

其中在该炼钢过程中，废钢与铁水以70重量%以下的铁水比（HMR）一起应用。

14.一种用于制造钢的集成方法，包括：

通过流态化和还原细铁矿制备还原的细铁矿；

通过接收和烧结还原的细铁矿制备烧结的还原铁；以及

通过在电炉中熔融烧结的还原铁制备钢水。

15.权利要求11至14任一项的集成方法，还包括进行板坯铸造过程，其中串联进行连铸过程和轧钢过程，其中进行连铸过程以铸造钢水制备中产生的铁水。

16.权利要求16的集成方法，其中以4mpm至15mpm的速率进行连铸过程以制备具有30mm至150mm的厚度的板坯，并且轧钢过程包括精轧过程，

其中该集成方法还包括在连铸过程和精轧过程之间的钢板加热过程以及盘卷和储存过程，并且在盘卷和储存过程中盘卷和储存钢板。

17.权利要求16的集成方法，还包括连铸过程和精轧过程之间的粗轧过程。

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