CN1392272A - 一种钢铁生产工艺及其专用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铁生产工艺及其专用设备,该钢铁生产工艺是一个连续的、封闭的生产过程,从原料精矿粉到最终成为成品钢材,均在一个封闭的专用设备中不间断的完成,该专用设备由炼铁反应室1、铁水收集室2、炼钢反应室3、钢水收集室4、近终形连铸成形系统5、连轧成材系统6、自动控制系统7七部分构成,其中,前六部分装置相邻部分相互连通,自动控制系统7控制前六部分的生产操作。
Description
本发明涉及一种冶金行业的钢铁生产工艺,本发明还涉及实现该钢铁工艺的专用设备。
现有的钢铁生产工艺是:经过采矿、选矿并处理后得到精矿粉;精矿粉经过烧结过程,生成炼铁用的原料烧结矿;烧结矿随焦炭一起加入高炉进行炼铁生产;高炉冶炼出的铁水装入铁水罐,运输到炼钢厂,进行转炉或电炉等冶炼,形成钢水;成品钢水经过模铸或连铸过程,形成模铸锭或连铸坯;之后经过轧钢机轧制成成品钢材。该生产流程的不足是主辅工序多,生产周期长,劳动生产率低,能耗高,人员多,资金占用量大,生产成本高,环保难度大,经济效益和社会效益低。
本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的全新的钢铁生产工艺,该生产工艺生产周期短,生产成本低,人员少,生产率高,经济效益和环保社会效益显著,本发明的目的还在于提供一种实现上述工艺的专用设备。
本发明是这样实现的:一种钢铁生产工艺,以矿石为原料生产出铁水,以铁水为原料生产炼制出钢水,钢水浇制出铸坯,铸坯轧制成成品钢材,上述生产工艺的全过程是一个连续的、不间隔的生产过程,从原料精矿粉到最终成为成品钢材,均在一个封闭的设备系统中不间断的完成。
为实现上述生产工艺要采用专门设计的设备,该设备由炼铁反应室、铁水收集室、炼钢反应室、钢水收集室、近终形连铸成形系统、连轧成材系统、自动控制系统七部分构成,其中,前六部分装置相邻部分相互连通,自动控制系统控制前六部分的生产操作。
本发明的优点是:本生产工艺中,从原料精矿粉到最终成为钢材的全过程均在封闭、连续的黑匣子式专用生产设备中完成,省去了焦炭生产、矿石烧结、高炉炼铁、转炉炼钢等工序,省去了各工序间的产品运输,以及因运输带来的能量损耗等一系列问题,本生产工艺从原料投入到成材生产周期短,能耗低,利于环保,生产人员少,生产率高,钢铁生产成本大幅度下降,给钢铁生产带来较强的经济效益和生命力。
以下结合附图对本发明做进一步详细的描述。
图1为本发明专用设备示意图。
图2、图3、图4分别是图1中A-A、B-B、C-C剖视图。
由图可知,本发明的专用设备由炼铁反应室1、铁水收集室2、炼钢反应室3、钢水收集室4、近终形连铸成型系统5、连轧成材系统6及自动控制系统7七部分组成。
炼铁反应室1内布置若干个原料喷射器8,通过喷射器8往室1内喷入经充分混合有氧气的精矿粉颗粒、造渣剂、煤粉等。煤粉与氧气发生反应而燃烧,在室内产生平均温度达1700℃左右的高温煤气;精矿粉(铁矿石)在运动过程中不断被煤气加热和还原,其中的含氧量不断下降,生成铁水,落入铁水收集室2,进行聚集形成铁水熔池。
铁矿石中主要成分是Fe2O3,其被CO(煤气)还原的过程可分为下面几个步骤:
产生的CO2还可与C发生反应生成CO
C也可以还原液态的FeO
铁水在铁水收集室内经挡渣坝9挡渣,去除部分渣子后,粗铁水被变为成品铁水,通过铁水出口10注入炼钢反应室3。在炼钢反应室3,成品铁水在下落过程中,从入口11被吹入与氧气充分混合的石灰粉及其他造渣原材料,将铁水流击碎成细小的铁水液滴,造渣料与铁水液滴充分接触,进行一系列化学反应,完成脱碳、脱硅、脱硫、脱磷及提高温度等工艺过程,生成粗钢液滴落入钢水收集室4的粗钢水熔池;通过挡渣坝12挡除钢渣后,进入成品钢水熔池,在此从入口18喷入钢种所需要的各种脱氧剂及合金,进行脱氧及合金化的工艺过程,形成成品钢水,成品钢水熔池中设有成分探测器19,探测到的数据传送给自动控制系统7,自动控制系统7控制加入的脱氧剂和合金的数量。
铁水被炼成钢水的反应有如下步骤:
铁液中化学元素的氧化
式中,M——铁液中的元素
脱碳反应
脱磷反应
脱硫反应
钢的脱氧
式中M——脱氧剂
成品钢水经过钢水出口13注入中间包14,在中间包14内再进行必要的中间包冶金,之后注入近终形连铸系统5,形成近终形连铸坯;连铸坯进入钢坯温控炉15,实现铸坯温度的连铸控制与调节,达到轧制所需要的温度,实现连续轧材,最终得到用户所要求的钢材。
在铁水收集室2、钢水收集室4、连铸中间包13,均设有出渣口17,将反应产生的钢渣排出到系统外面,实现铁水及钢水的净化处理等功能。在铁水反应室1、炼钢反应室3,均设有烟气收集及除尘口16,通过必要的设备将烟气(主要是煤气)、灰尘抽出进行处理,作为钢铁生产的副产品,实现其他的用途。整个生产系统设有自动控制系统7,对加料、化学反应、过程参数监测、成品控制等均实现全自动控制。
本发明可实现:从原料到钢材的生产周期仅用30min;年产能力100万吨钢材的黑匣子工厂,定员仅50人;生产成本折合现价格计算为吨钢500元人民币。
Claims (4)
1、一种钢铁生产工艺,以矿石为原料生产出铁水,以铁水为原料生产炼制出钢水,钢水浇制出铸坯,铸坯轧制成成品钢材,其特征在于:上述生产工艺过程是一个连续的、封闭的生产过程,从原料精矿粉到最终成为成品钢材,均在一个封闭的设备中不间断的完成。
2、一种实现权利要求1所述生产工艺过程的专用设备,其特征在于:该设备由炼铁反应室(1)、铁水收集室(2)、炼钢反应室(3)、钢水收集室(4)、近终形连铸成形系统(5)、连轧成材系统(6)、自动控制系统(7)七部分构成,其中,前六部分装置相邻部分相互连通,自动控制系统(7)控制前六部分的生产操作。
3、根据权利要求2所述的专用设备,其特征在于:所述炼铁反应室(1)内部布置若干原料喷射器(8),下部为铁水收集室(2),铁水收集室(2)中部设置挡渣坝(9),下部开设铁水出口(10),铁水出口(10)与炼钢反应室(3)连通,炼钢反应室(3)周围设置氧气和石灰粉吹入口(11),下部为钢水收集室(4),钢水收集室(4)中部设置挡渣坝(12),下部开设钢水出口(13),近终形连铸成形系统(5)包括中间包(14)、连铸机,钢水出口(13)与中间包(14)连通,连轧成材系统(6)包括铸坯温控炉(15)和轧机,连铸机出口连接铸坯温控炉(15),温控炉(15)出口连接轧机,铁水收集室(2)、钢水收集室(4)、中间包(14)内部合适位置均设有出渣口(17),在炼铁反应室(1)、炼钢反应室(3),还设有烟气收集及除尘口(16)。
4、根据权利要求1所述的钢铁生产工艺,其特征在于:所述连续封闭的生产工艺具体为:精矿粉颗粒、造渣剂、煤粉等与氧气充分混合,通过喷射器(8)向炼铁反应室(1)内喷出,在室中进行铁矿石到铁的还原过程,并去除杂质,生成铁水,落入铁水收集室(2),铁水在铁水收集室(2)经挡渣坝(9)挡渣,去除部分渣子后,粗铁水边为成品铁水,通过铁水出口(10)注入炼钢反应室(3);在炼钢反应室(3),成品铁水在下落过程中,被吹入与氧气充分混合的石灰粉及其他造渣原材料,将铁水流击碎成细小的铁水液滴,造渣料与铁水液滴充分接触,进行一系列化学反应,完成脱碳、脱磷、脱硅及提高温度等工艺过程,生成粗钢液滴落入钢水收集室(4)内,粗钢水经过挡渣坝(12)挡除钢渣后,变为半成品钢水,半成品钢水中喷入钢种所需要的各种脱氧剂及合金,进行脱氧及合金化的工艺过程,形成成品钢水;成品钢水经过钢水出口(13)注入近终形连铸系统(5),形成近终形连铸坯;连铸坯进入钢坯温控炉(15),实现铸坯温度的连铸控制与调节,达到轧制所需要的温度,实现连续轧材,最终得到用户所要切的钢材;生产过程中,在铁水收集室(2)和炼钢反应室(3)产生的烟尘由烟气收集口(16)抽出,并通过其他设备处理;在上述整个生产过程中,自动控制系统(7)对加料、化学反应、过程参数监测、成品控制等均进行全自动控制。
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