CN110129499B - 一种高炉添加废钢生产铁水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉添加废钢生产铁水的方法，主要包括混料、布料、冶炼、铁沟改造、铁沟布料、铁水罐布料、铁水罐烤包和出铁等步骤。本发明通过在高炉冶炼过程中的不同时机以不同的方式将废钢进行添加，实现了缩短了整体冶炼时间，提高了出铁量，且大幅节约了焦炭的使用量，提高了高炉顺行程度等技术效果。采用本发明方法可以大大提高废钢利用率，更多的消化工业及生活废弃钢材，降低能源消耗，减少有害物质的排放，符合环保节能的发展要求，在增加高炉经济效益的同时，有着重要的社会效益。

Description

一种高炉添加废钢生产铁水的方法
技术领域
本发明属于高炉炼铁领域，具体涉及一种高炉添加废钢生产铁水的方法。
背景技术
高炉-转炉工艺是利用铁矿石而冶炼为钢的常规工艺流程，对于废钢的利用主要在于电炉工艺，但是电炉炼钢需要耗费大量的电能，在能源日益紧张的情况下，有效利用能源、减少环境污染的重要性日益凸显，如果能在高炉-转炉流程中更多的利用废钢，一方面会使得废钢的利用率得到大幅度的提升，另一方面可以节省大量能源，再者，在高炉工艺以部分废钢替代铁矿石，还可以降低有害物质的排放，减轻对环境的污染，无疑是推进钢铁业节能减排的重要途径。最近几年，高炉的工艺操作有了很大的改变，但在炉料方面几乎没有太大的变化。
如果在高炉炼铁过程中添加废钢，则在高炉中仅需要对废钢进行加热融化为铁水即可，并不像铁矿石需要对其进行还原，因此在高炉中添加废钢可以大幅度提高高炉生产率，同时也会降低燃料比的。
对于废钢而言，根据本领域的普遍共识和俗称，主要分为社会废钢和厂内废钢，厂内废钢主要是钢厂生产钢制品过程中产生的切头，其成分相对确定简单，即其成分基本上就是钢的成分；而除了厂内废钢之外的废钢为社会废钢，由于社会废钢一般为钢与其他物质固接为具体产品后被整体回收，因此社会废钢通常是与其它材料固定在一起进行回收的(例如回收的汽车面板即为钢以及钢表面的漆面的结合体，即使在挤压或破碎过程中漆面大多化粉除去，但是依然有一定的残留量)，因此成分相对复杂。因此如何合理添加才能合理利用社会废钢和厂内废钢成为研究人员需要进行深入研究的技术问题。同时由于废钢的粒度大小与铁矿石不同，合理设定废钢的不同粒度还可以调节料床的透气性，保证高炉的顺行。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高炉添加废钢生产铁水的方法。
具体通过如下技术手段实现：
一种高炉添加废钢生产铁水的方法，包括如下步骤：
(1)配料：将破碎压制后的等效直径为8-15mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份(55-60):(15-30)进行配料后，在第一料罐内以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混装后得到第一混合料；将破碎压制后的等效直径为5-8mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份(60-65):(15-29)进行配料后，在第二料罐以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混装后得到第二混合料。
其中所述第一废钢料为15-30重量份的社会废钢与65-80重量份的厂内废钢的混合料。
(2)布料：将步骤1得到的第二混合料沿着高炉炉顶圆心与炉墙之间的中点部位(也称为半径中心)向炉墙方向进行布料，布料宽度为炉顶半径的20-40％，将步骤1得到的第一混合料沿着第二混合料的外部进行布料，布料宽度为炉顶半径的10-35％，在其它布料位置进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料。
(3)冶炼：控制热风压力为360-380kPa，风温为1100-1150℃，喷煤比为155-165kg/t铁。
(4)铁沟改造：将铁沟两侧的中部拓宽形成铁沟翼，整个铁沟呈“十”字形，其中每个铁沟翼的宽度为原始铁沟宽度的35-65％，所述铁沟翼的底壁为倾斜设置，且倾斜方式为从铁沟中轴部位向两侧向上倾斜，且靠近铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角α为25-35°，远离铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角β为65-85°。
(5)铁沟加料：将第二废钢料破碎为直径为5-10mm的颗粒，然后在预热炉内预热到300-500℃后布置铺设于铁沟底部，其中铁沟翼内的布料厚度是铁沟其他部分的布料厚度的1.5-2.1倍。
其中所述第二废钢料为50-55重量份的社会废钢与35-50重量份的厂内废钢的混合料。
(6)铁水罐加料：在铁水罐内部拉设多层钢网，在每层钢网上铺设被破碎为直径10-15mm的第二废钢料，其中第二废钢料的添加量是铁水罐总容积的5-18％。
(7)铁水罐烤包：通过高温烧嘴对铁水罐进行烤包操作，实现对铁水罐以及铁水罐内的废钢进行预热，预热温度为580-920℃。
(8)出铁：当铁水温度达到1480-1520℃的时候，打开铁口进行出铁，铁水流经铁沟后进入到铁水罐。
作为优选，铁沟翼内的布料厚度为铁沟翼深度的35-55％。
作为优选，在第一混合料内进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料，其中烧结矿、块矿和球团矿的重量比为6:2:2。
作为优选，铁沟翼的侧壁与铁沟相交部位设置为圆倒角。
作为优选，铁水罐顶部设置有补温烧嘴。
作为优选，所述第一废钢料中块状废钢通过破碎机械进行破碎后进行筛选，所述第一废钢料中的轻薄废钢通过压制后进行筛选，均分别筛分为8-15mm的、5-8mm的、以及小于5mm的(大于15mm的颗粒返回重新破碎)，其中小于5mm的第一废钢料重新压块成5-15mm后再次筛分。
作为优选，所述第二废钢料通过切割机械或破碎机械进行切割或破碎后进行筛选，分别筛分为10-15mm的和5-10mm的。
作为优选，所述铁沟设置有铁沟盖。
本发明的效果在于：
1、合理设定通过高炉炉顶加料口加入废钢的粒径和铺料位置以及搭配小焦丁，由于废钢的透气性小于焦炭而大于矿石，反而透气性会增加，从而增加反应速度，一方面单位时间内的燃料比减少，另一方面吸热的直接还原反应和熔损速度降低，铁水生产率得到提高。本发明同时在废钢中搭配了与废钢粒径配合的小焦丁，废钢与小焦丁的粒径搭配非常重要，粒径搭配不合适会造成死料柱的透液性不佳，本发明通过合理设定二者粒径的具体搭配，提高了边部软熔带上部的温度，强化了死料柱的透气性和透液性。
通过实验得知，当废钢比达到380-395kg.Fe-1的时候，直接还原度达到33％左右，吨铁成本降低量达到37元t.Fe-1左右，使得燃料比、直接还原和吨铁成本达到一定相对的平衡值，并且产铁量也大大提高，经过大量的实验和数据分析，在中心布料的情况下，轴心部分由于废钢的需要而变凉，导致高炉内煤气分布出现意想不到的变坏。而对于炉墙布料，并没有使高炉稳定性降低，由于废钢的透气性小于焦炭而大于矿石，反而透气性会增加，从而增加反应速度，高炉其他状态同基准期非常相似。因此将废钢粒径相对较大且搭配小焦丁的混合料更加的靠近炉墙配置，而废钢粒径相对较小且搭配小焦丁的混合料设置在相对的内部，强化了反应速度和透气性，从而强化了高炉整体顺行，同时通过合理设定在炉墙内(从半径中心向炉墙方向布料)的两种料的布料宽度，实现了对废钢添加量的合理设定。
2、由于社会废钢成分相对厂内废钢成分会复杂很多并且密度不均一，因此通过在高炉入料处加入特定粒度和具体比例的第一废钢料，而在铁沟和铁水罐中加入成分与第一废钢料不同的第二废钢料，从而实现了社会废钢和厂内废钢的合理使用，强化了废钢的利用。
3、通过在将第一废钢料与小焦丁混合进行布料，并合理设定布料位置以及强化热风压力，适当提高风温和喷煤比，使得出铁的铁水温度得到适度的提高，从而铁水在铁沟和铁水罐中与第二废钢料结合时能够在对废钢加热融化之后铁水依然能保证铁水的温度。
4、通过合理设定铁沟的形状，在入口一侧的角度较小而在出口一侧的角度较大(接近于直角)，使得铁水在进入铁沟之后，向两侧冲击时形成反向的漩涡，使得铁水在铁沟翼部停留时间得到增加强化了废钢的熔化，并且通过铁水的冲刷强化了废钢与铁水的接触。通过对铁沟内的第二废钢料和铁水罐内的第二废钢料均进行预热和烤包操作，实现了废钢的预热，从而避免了结块问题的出现。
本发明为高炉炼铁过程中利用废钢提供了一种切实可行的工艺方法，采用本发明方法可以大大提高废钢利用率，更多的消化工业及生活废弃钢材，降低能源消耗，减少有害物质的排放，符合环保节能的发展要求，在增加高炉经济效益的同时，有着重要的社会效益。
附图说明
图1为本发明高炉添加废钢生产铁水方法的工艺流程图。
图2为本发明铁沟的俯视的结构示意图。
图3为本发明其中一种实施方式的布料的俯视的结构示意图。
其中：1-铁沟入口端，2-铁沟翼，3-炉墙，α-靠近铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角，β-远离铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角，A-第二混合料布料位置，B-第一混合料布料位置，C-烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料位置。
具体实施方式
实施例1
一种高炉添加废钢生产铁水的方法，包括如下步骤：
(1)配料：所述第一废钢料中块状废钢通过破碎机械进行破碎后进行筛选，所述第一废钢料中的轻薄废钢通过压制后进行筛选，均分别筛分为9-12mm的、5-8mm的、以及小于5mm的(大于15mm的颗粒返回重新破碎)，其中小于5mm的第一废钢料重新结块筛选后使用。所述第一废钢料为18重量份的社会废钢与70重量份的厂内废钢的混合料。
将破碎压制后的等效直径为9-12mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份58:16进行配料后，在第一料罐内以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混装后得到第一混合料；将破碎压制后的等效直径为5-8mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份63:16进行配料后，在第二料罐以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混装后得到第二混合料。
(2)布料：如图3所示为本实施例的布料示意图(该图仅为为说明本发明而进行的示意性的图例)，将步骤1得到的第二混合料沿着高炉炉顶圆心与炉墙之间的中点部位(也称为半径中心)向炉墙方向进行布料，布料宽度为炉顶半径的22％，将步骤1得到的第一混合料沿着第二混合料的外部进行布料，布料宽度为炉顶半径的12％，在其它布料位置进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料。其中烧结矿、块矿和球团矿的重量比为6:2:2。
(3)冶炼：控制热风压力为369kPa，风温为1138℃，喷煤比为163kg/t铁。
(4)铁沟改造：将铁沟两侧的中部拓宽形成铁沟翼，整个铁沟呈“十”字形，其中每个铁沟翼的宽度为原始铁沟宽度的61％，所述铁沟翼的底壁为倾斜设置，且倾斜方式为从铁沟中轴部位向两侧向上倾斜(图2为俯视图，因此图中未示出底壁深度的倾斜情况)，且靠近铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为31°，远离铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为80°。铁沟翼的侧壁与铁沟相交部位设置为圆倒角。为了对铁水进行保温，所述铁沟设置有铁沟盖。
所述第二废钢料通过破碎机械进行破碎后进行筛选，分别筛分为10-15mm的和5-10mm的。所述第二废钢料为50重量份的社会废钢与37重量份的厂内废钢的混合料。
(5)铁沟布料：将第二废钢料破碎为直径为5-10mm的颗粒，然后在预热炉内预热到480℃后布置铺设于铁沟底部，其中铁沟翼内的布料厚度是铁沟其他部分的布料厚度的2倍。且铁沟翼内的布料厚度为铁沟翼深度的50％。
(6)铁水罐布料：在铁水罐内部拉设多层钢网，在每层钢网上铺设被破碎为直径10-15mm的第二废钢料，其中第二废钢料的添加量是铁水罐总容积的5.8％。
(7)铁水罐烤包：通过高温烧嘴对铁水罐进行烤包操作，实现对铁水罐以及铁水罐内的废钢进行预热，预热温度为630℃。
(8)出铁：当铁水温度达到1516℃的时候，打开铁口进行出铁，铁水流经铁沟后进入到铁水罐。在铁水进入到铁水罐后，向铁水罐内加入硅钙线。铁水罐顶部设置有补温烧嘴。
实施例2
一种高炉添加废钢生产铁水的方法，包括如下步骤：
(1)配料：第一废钢料中块状废钢通过破碎机械进行破碎后进行筛选，所述第一废钢料中的轻薄废钢通过压制后进行筛选，均分别筛分为8-15mm的、5-8mm且不包含8mm的、以及小于5mm的(其中大于15mm的颗粒返回重新破碎)，其中小于5mm的第一废钢料颗粒重新结块后筛分使用。将破碎压制后的等效直径为8-15mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份56:20进行配料后，在第一料罐内以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混合后得到第一混合料；将破碎压制后的等效直径为5-8mm且不包含8mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份63:20进行配料后，在第二料罐以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混合后得到第二混合料。所述第一废钢料为25重量份的社会废钢与69重量份的厂内废钢的混合料。
(2)布料：将步骤1得到的第二混合料沿着高炉炉顶圆心与炉墙之间的中点部位向炉墙方向进行布料，布料宽度为炉顶半径的31％，将步骤1得到的第一混合料沿着第二混合料外部进行布料，布料宽度为炉顶半径的21％，在其它布料位置进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料。其中烧结矿、块矿和球团矿的重量比为6:2.5:2.5。
(3)冶炼：控制热风压力为366kPa，风温为1128℃，喷煤比为158kg/t铁。
(4)铁沟改造：将铁沟两侧的中部拓宽形成铁沟翼，整个铁沟呈“十”字形，其中每个铁沟翼的宽度为原始铁沟宽度的39％，所述铁沟翼的底壁为倾斜设置，且倾斜方式为从铁沟中轴部位向两侧向上倾斜，且靠近铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为28°，远离铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为69°。铁沟翼的侧壁与铁沟相交部位设置为圆倒角。所述铁沟设置有铁沟盖。
(5)铁沟布料：第二废钢料通过切割机械进行切割后进行筛选，分别筛分为10-15mm的和5-10mm的。将第二废钢料破碎为直径为5-10mm的颗粒，然后在预热炉内预热到392℃后布置铺设于铁沟底部，其中铁沟翼内的布料厚度是铁沟其他部分的布料厚度的1.6倍。铁沟翼内的布料厚度为铁沟翼深度的36％。所述第二废钢料为55重量份的社会废钢与45重量份的厂内废钢的混合料。
(6)铁水罐布料：在铁水罐内部拉设多层钢网，在每层钢网上铺设被破碎为直径10-15mm的第二废钢料，其中第二废钢料的添加量是铁水罐总容积的6％。
(7)铁水罐烤包：通过高温烧嘴对铁水罐进行烤包操作，实现对铁水罐以及铁水罐内的废钢进行预热，预热温度为820℃。
(8)出铁：当铁水温度达到1492℃的时候，打开铁口进行出铁，铁水流经铁沟后进入到铁水罐。在铁水进入到铁水罐后，向铁水罐内加入硅钙线。
实施例3
一种高炉添加废钢生产铁水的方法，包括如下步骤：
(1)配料：将破碎压制后的等效直径为8-15mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份59:29进行配料后，在第一料罐内以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混合后得到第一混合料；将破碎压制后的等效直径为5-8mm的第一废钢料与直径为5-10mm的小焦丁按照重量份63:28进行配料后，在第二料罐以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混合后得到第二混合料。所述第一废钢料为22重量份的社会废钢与75重量份的厂内废钢的混合料。
(2)布料：将步骤1得到的第二混合料沿着高炉炉顶圆心与炉墙之间的中点部位向炉墙方向进行布料，布料宽度为炉顶半径的36％，将步骤1得到的第一混合料沿着第二混合料内部进行布料，布料宽度为炉顶半径的16％，在其它布料位置进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料。
(3)冶炼：控制热风压力为380kPa，风温为1150℃，喷煤比为163kg/t铁。
(4)铁沟改造：将铁沟两侧的中部拓宽形成铁沟翼，整个铁沟呈“十”字形，其中每个铁沟翼的宽度为原始铁沟宽度的51％，所述铁沟翼的底壁为倾斜设置，且倾斜方式为从铁沟中轴部位向两侧向上倾斜，且靠近铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为31°，远离铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为80°。
(5)铁沟布料：将第二废钢料破碎为直径为5-10mm的颗粒，然后在预热炉内预热到500℃后布置铺设于铁沟底部，其中铁沟翼内的布料厚度是铁沟其他部分的布料厚度的1.8倍。所述第二废钢料为53重量份的社会废钢与48重量份的厂内废钢的混合料。
(6)铁水罐布料：在铁水罐内部拉设多层钢网，在每层钢网上铺设被破碎为直径10-15mm的第二废钢料，其中第二废钢料的添加量是铁水罐总容积的6.5％。
(7)铁水罐烤包：通过高温烧嘴对铁水罐进行烤包操作，实现对铁水罐以及铁水罐内的废钢进行预热，预热温度为915℃。
(8)出铁：当铁水温度达到1500℃的时候，打开铁口进行出铁，铁水流经铁沟后进入到铁水罐。

Claims (8)

1.一种高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配料：将破碎压制后的等效直径为8～15mm的第一废钢料与直径为5～10mm的小焦丁按照重量份(55～60):(15～30)进行配料后，在第一料罐内以下层为第一废钢料、上层为小焦丁的方式混装后得到第一混合料；将破碎压制后的等效直径为5～8mm的第一废钢料与直径为5～10mm的小焦丁按照重量份(60～65):(15～29)进行配料后，在第二料罐内以下层为第一废钢料上层为小焦丁的方式混装后得到第二混合料；
其中，所述第一废钢料为15～30重量份的社会废钢与65～80重量份的厂内废钢的混合料；
(2)布料：将步骤(1)得到的第二混合料沿着高炉炉顶圆心与炉墙之间的中点部位向炉墙方向进行布料，布料宽度为炉顶半径的20～40％，将步骤(1)得到的第一混合料沿着第二混合料的外部进行布料，布料宽度为炉顶半径的10～35％，在其它布料位置进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料；
(3)冶炼：控制热风压力为360～380kPa，风温为1100～1150℃，喷煤比为155～165kg/t铁；
(4)铁沟改造：将铁沟两侧的中部拓宽形成铁沟翼，整个铁沟呈“十”字形，其中每个铁沟翼的宽度为原始铁沟宽度的35～65％，所述铁沟翼的底壁为倾斜设置，且倾斜方式为从铁沟中轴部位向两侧向上倾斜，且靠近铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为25～35°，远离铁沟入口一侧的铁沟翼的侧壁与铁沟中轴的夹角为65～85°；
(5)铁沟加料：将第二废钢料破碎为直径为5～10mm的颗粒，然后在预热炉内预热到300～500℃后布置铺设于铁沟底部，其中铁沟翼内的布料厚度是铁沟其他部分的布料厚度的1.5～2.1倍；
其中，所述第二废钢料为50～55重量份的社会废钢与35～50重量份的厂内废钢的混合料；
(6)铁水罐加料：在铁水罐内部拉设多层钢网，在每层钢网上铺设被破碎为直径10～15mm的第二废钢料，其中第二废钢料的添加量是铁水罐总容积的5～18％；
(7)铁水罐烤包：通过高温烧嘴对铁水罐进行烤包操作，实现对铁水罐以及铁水罐内的废钢进行预热，预热温度为580～920℃；
(8)出铁：当铁水温度达到1480～1520℃的时候，打开铁口进行出铁，铁水流经铁沟后进入到铁水罐。
2.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，铁沟翼内的布料厚度为铁沟翼深度的35～55％。
3.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，在第一混合料内进行烧结矿、块矿、球团矿和焦炭的布料，其中烧结矿、块矿和球团矿的重量比为6:2:2。
4.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，铁沟翼的侧壁与铁沟相交部位设置为圆倒角。
5.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，铁水罐顶部设置有补温烧嘴。
6.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，所述第一废钢料中块状废钢通过破碎机械进行破碎后进行筛选，所述第一废钢料中的轻薄废钢通过压制后进行筛选，均分别筛分为8～15mm的、5～8mm的、以及小于5mm的，其中，大于15mm的颗粒返回重新破碎，小于5mm的第一废钢料重新压块成5～15mm后再次筛分。
7.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，所述第二废钢料通过切割机械或破碎机械进行切割或破碎后进行筛选，分别筛分为10～15mm的和5～10mm的。
8.根据权利要求1所述的高炉添加废钢生产铁水的方法，其特征在于，所述铁沟设置有铁沟盖。
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