CN117737409A - 用于电炉的烧结石料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电炉的烧结石料。烧结石料以基于干燥状态的重量％计包括6‑15％的水泥粘结剂、25‑60％的碳载体并且其余为金属载体。根据本发明的烧结石料的特殊组成使其特别适合在电炉中对生铁进行渗碳处理。渗碳的生铁可以在下游转炉中进一步加工成粗钢，无需再进行任何预处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电炉的烧结石料。
背景技术
在现有技术中，用于高炉的烧结石料是已知的，见DE 10 2004
027 193A1。
除了用于生产生铁的传统高炉路线外，还有一种路线是直接还原，然后在电炉中冶炼还原的铁矿石(海绵铁)形成生铁。根据还原气体的不同，海绵铁可以掺入更多或更少的碳，尤其是使用氢气时掺入更少的碳。为了能够保证和维持现有工艺，生铁中最低的碳含量已被证明是有利的。为此，还可以将焦炭或煤炭形式的碳引入电炉，参见EP 0 257 450A2。
与现有技术不同的是，通过直接还原设备/冶炼厂路线生产生铁时，使用的是由含碳材料组成的团聚骨料，这种团聚骨料可以使冶炼厂直接还原设备下游的海绵铁渗碳，使其碳含量大于标准生铁的2.5％，这样生铁就可以在下游的LD炼钢厂进一步加工成粗钢，而无需任何进一步的预处理
发明内容
因此，本发明涉及一种在电炉中使用的烧结石料(Agglomeratstein)，其以基于干燥状态的重量％计包括6-15％的水泥粘结剂、25-60％的碳载体并且其余为金属载体。
根据本发明，烧结石料的组成是这样彼此协调的：当冶炼操作进行时，通过碳载体可以引起对液态生铁进行渗碳，并且通过金属载体可以额外产出金属或铁。根据本发明的烧结石料的特殊组成使其特别适合在电炉中对生铁进行渗碳处理。
为了使烧结石料在熔化过程中在液态炉渣下方直接与优选待渗碳的液态生铁接触，所述液态炉渣在熔化过程中在液态生铁上方形成，根据本发明的一个实施方案，烧结石料的密度至少为1.90kg/m3。烧结石料的密度尤其至少为1.950kg/m3，优选至少为2.0kg/m3，优选至少为2.050kg/m3，特别优选至少为2.10kg/m3，进一步优选至少为2.150kg/m3。
根据本发明的一个设计方案，金属载体的形式为矿石、残余材料和/或回收材料，其尤其含有金属。金属载体优选是铁载体。矿石不是金属铁，而只是纯氧化铁，其可能被少量矸石污染。优选的铁矿石以赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、方铁矿(FeO)和/或针铁矿(FeO(OH))的形式存在，其粒度或粒径最大为5mm，尤其最大为3mm，优选最大2mm。尤其是含金属的残余材料和/或回收材料，例如在钢铁生产和加工过程中以过滤粉尘、高炉粉尘或轧制氧化皮的形式出现，其粒度或粒径最大为5mm。金属载体或铁载体也可以粒径小于1mm的灰尘或粉尘形式使用。替代性地，铁载体尤其也可以只包括金属铁而不是氧化铁。
根据本发明的一个设计方案，烧结石料中的铁含量至少为5重量％，以促进生铁的有效生产。特别是，铁的含量至少为6重量％，优选至少为7重量％，更优选至少为8重量％，尤其优选至少为10重量％。此外，还可以通过铁的含量来调节烧结石料的密度。
适合的碳载体原则上是所有具有游离碳的材料。根据本发明的一个设计方案，碳载体的形式为焦尘、焦渣、焦屑和/或无烟煤。焦尘、焦渣、焦屑尤其是含碳的残留物和/或回收物。碳载体的粒度最大为5mm，尤其最大3mm，优选最大2mm。具有这种粒度的碳载体可以特别经济有效地获得，并在铁生产中很难使用。
根据本发明的一个设计方案，烧结石料中的碳含量至少为25重量％。碳含量尤其至少为27重量％，优选至少为30重量％，优选至少为34重量％，特别优选至少为37重量％。
所使用的残余材料和/或回收材料尤其也可以是含金属材料和含碳材料的组合。
本发明利用了人们已经熟知的想法，即借助水泥粘结剂，在不进行任何特殊热处理的情况下，对烧结石料进行冷粘结。在此，在生铁生产过程中，水泥粘结剂根据其含量可以通过烧结石料中de水泥比例来改变炉渣组成，尤其是MgO、CaO、SiO2、Al2O3的比例。根据本发明的一个设计方案，水泥粘结剂是硅酸盐水泥或矿渣水泥。
根据本发明的一个设计方案，烧结石料可选择性基于干燥状态包含最多10重量％的凝结和强化促进剂，其可以是水玻璃、氧化铝水泥、氯化钙、碱金属盐，尤其是Na盐或纤维素粘合剂，如浆糊。
根据本发明的一个设计方案，烧结石料具有圆柱形、立方体或多边形形状，特别是具有多边形，尤其是六边形底面的块状形状。这里讨论类型的烧结石料可以使用本身已知的制石机来生产，例如用于生产铺路石的机器。这种制石机实现了特别低成本的生产，而且还有助于以特别优惠的、进一步提高其使用经济性的价格生产本发明的烧结石料。
作为“生坯”，即在成型后仍处于湿润状态时，烧结石料的含水量应低于25重量％。与加工含水量较高的固体相比，生产地湿的、易碎的生坯更为简便。此外，通过限制生坯的含水量还可避免在电炉中以高能耗驱除多余的水分。
为了特别有利地增大表面积，从而增大烧结石料的有效面积，可以例如在烧结石料中设置至少一个呈盲孔或优选是连续孔形式的开口。
烧结石料在三天后的早期强度至少为5N/mm2，28天后的冷压缩强度至少为10N/mm2，特别是至少15N/mm2。
同时，所得到的烧结石料的早期强度足以使其在生产后短时间就能运输。例如，这样就可以在烧结石料形成后不久将其堆放在干燥室中，然后在干燥室中对其进行特别有效的干燥。
根据本发明的烧结石料特别容易生产。为此，将碳载体和金属载体与作为水硬性水泥相存在的粘结剂以及可选地与凝结和强化促进剂混合，规格如下，即在干燥状态下所得到的混合物中水泥粘结剂按重量％计的比例为6-15％，碳载体的比例最大为25％至60％，凝结和强化促进剂的比例最大为10％，其余为金属载体。所得混合物填充到模具中。根据第一种方法变体，混合物在干燥之前被压缩。替代性地，也可以不压缩，而是摇晃装入模具中的混合物，使混合物中的各个成分以尽可能均匀的方式分布和结合。因此，如果压缩和振荡结合起来或以适当的方式彼此先后进行，就能实现烧结石料的最佳性能。
本发明还提供了根据本发明得到的烧结石料在电炉中的应用。
所有电气运行的熔炉都可考虑作为电炉。电熔炉优选是OSBF(开式渣浴炉，OpenSlag Bath Furnace)类型的电炉。这包括电还原炉，尤其是埋弧电炉(SAF，SubmergedElectric Arc Furnace)，这是一种电弧电阻加热的熔炼炉，其在电极和固体和/或熔渣之间形成电弧，或通过焦耳效应加热固体和/或熔渣。在埋弧电炉中，电极(或存在多个电极时的多个电极)浸入炉料和/或炉渣中。根据功能原理/运行模式的不同，电还原炉可配置为交流电弧还原炉(SAFac)或直流电弧还原炉(SAFdc)。替代性地，也可以使用具有直接电弧作用的熔炼炉，即所谓的电弧炉(EAF，Electric Arc Furnace)，它与上述功能原理/运行模式不同，其在电极和金属之间形成电弧。这包括交流电弧熔炼炉(EAFac)、直流电弧熔炼炉(EAFdc)和钢包炉(LF，Ladle Furnace)。
使用电弧电阻加热的电还原炉(SAF)的优点在于它们是在还原气氛中运行的，而使用直接电弧作用的熔炼炉(EAF)是在氧化气氛中运行的。因此，根据本发明生产的烧结石料也可以引入所谓的EAF中。
具体实施方式
下文将根据实施例更详细地阐明本发明。
将不同的混合物，见表1，在本身已知的石材成型机中摇动并压缩形成块状的烧结石料，其底面为六边形，边长约为25mm，高度为90mm。
表1
在所有混合物中作为碳载体使用的都是粒度不超过3mm的焦渣(残余材料)。1号和4号至6号混合物的金属载体是来自氧气炼钢厂的粒度最大为3mm的含铁粉尘(残余材料)，2号混合物的金属载体是来自高炉煤气浆和钢包炉渣的粒度最大为3mm的含铁残余材料，3号混合物的金属载体是来自生铁脱硫渣的粒度最大为3mm的含铁材料。表1中所有混合物使用的水泥均为硅酸盐水泥。
对于所有烧结石材，“生坯”的混合物水分在从石材成型机中取出后约为14％至21％。表1中的强度是在干燥(在105℃的干燥柜中干燥24小时)和存放3天后测定的。以重量百分比表示的碳和铁的含量是根据分析计算得出的，这对本领域的技术人员来说是常见的。(体积)密度也分别是通过基于石料体积的石料重量来确定的。
4至6号烧结石料的密度大大高于在熔化含铁起始材料、优选是熔化海绵铁和可能的废钢及熔渣形成剂时产生的液态熔渣的密度。因此，在电炉运行过程中，这些烧结石料可以浸没在液态炉渣下面，(更)快速分解并将碳直接输送到生铁中。
在一个实施例中，在实验室规模的“SAF”型电炉中使用了100千克直接还原产生的海绵铁，该直接还原过程使用100％的氢气作为还原气体。因此，通过海绵铁引入的总碳含量小于0.30重量％。熔渣形成剂按常规含量添加。在引入的固体完全熔化并出现生铁和位于其上的液态熔渣后，再加入约10千克的“4号”类型的烧结石料，使得在熔炼操作后，铁熔体中的碳含量约为4.3重量％。由于烧结石料中的铁含量，生铁的产量也增加了约3％。因此，通过烧结石料，每吨所生产的生铁可加入30kg至45kg碳。炉渣的碱性也发生了变化，这表现在煤矸石炉渣的量增加了最多约5kg。
通过这种方法渗碳的生铁可以在下游转炉中例如在LD炼钢厂中进一步加工成粗钢，尤其无需再进行任何预处理。
Claims (13)
1.用于电炉的烧结石料，以重量百分比计，其基于干燥状态包括6-15％的水泥粘结剂、25-60％的碳载体和剩余的金属载体。
2.根据权利要求1所述的烧结石料，其中烧结石料的密度至少为1.90kg/m3。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中金属载体的形式为矿石、残余材料和/或回收材料。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中金属载体具有最大为5mm的粒度。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中铁的含量至少为5重量％。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中碳载体的形式为焦尘、焦渣、焦屑和/或无烟煤。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中碳载体具有最大为5mm的粒度。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中碳含量至少为25重量％。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中水泥粘结剂为硅酸盐水泥或矿渣水泥。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中烧结石料能够选择性基于干燥状态包含最多10重量％的凝结和强化促进剂，其能够是水玻璃、氧化铝水泥、氯化钙、碱金属盐，尤其是Na盐或纤维素粘合剂，如浆糊。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中其具有圆柱形、长方体形或多边形形状，尤其是具有多边形、尤其是六边形底面的块状形状。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的烧结石料，其中，其作为生坯在其干燥前具有低于25％的含水量。
13.根据权利要求1至12中任意一项得到的烧结石料在电炉中的应用。
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