CN1774515A - 用于制造还原铁的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是通过合适地控制比如空气(氧化气体)的气体流动提供一种解决下面问题的技术：由于空气进入进料供给区域或卸料区域不能增大还原度的问题。所述技术是一种制造还原铁的方法。所述方法包括供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤、加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤、熔化还原铁的熔化步骤、冷却熔化的还原铁的冷却步骤、以及排出冷却的还原铁的卸料步骤，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤。炉包括在其中设置的流量控制隔板，所述流量控制隔板用于控制炉内气体的流动，并利用流量控制隔板允许冷却步骤中的炉内气体在炉膛的移动方向上流动。

Description

用于制造还原铁的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于通过利用含碳的还原剂和/或还原剂气体直接还原比如铁矿石和氧化铁的氧化铁源的制造还原铁的方法中的改进。本发明具体涉及一种用于合适地控制转底炉中气体流动的技术。
背景技术
在直接炼铁工艺过程中，利用含碳的还原剂(下文中在一些情况中称作含碳的原料)或还原剂气体将比如铁矿石和氧化铁的氧化铁源直接还原成还原铁。在已知的直接炼铁工艺过程中，将包含比如铁矿石的氧化铁和比如煤的含碳原料的进料供给于包括在转底炉中的移动床之上；通过利用燃烧器和辐射热加热进料，利用含碳的原料将氧化铁还原成铁；渗碳、熔化还原铁，并在然后所述铁聚结；得到的还原铁与熔化的炉渣分离；并通过冷却将得到的还原铁固化成颗粒。
为了以高还原度有效地制造还原铁，本发明人已经提出用于分别控制环境气体(atmosphere gas)的流动和这种转底炉中温度的技术，通过在这些区域之间提供至少一个隔板，所述转底炉包括在前的加热/还原区域和随后的渗碳/熔化/聚结区域。
为了实现进一步的改进，本发明人已继续进行了调查研究。具体地，本发明人已研究解决由于氧化气体不能充分地增大还原度的问题。
在已知的工艺过程中，炉具有设置于炉的合适部分处用于排出燃烧气体的炉内气体出口，因为比如二氧化碳的氧化气体和水的含量的增大会阻止还原度的增大，在用于加热的燃烧过程中所述氧化气体从燃烧器产生。由于排出燃烧气体，在一些情况中空气通过进料供给单元和/或还原铁卸料单元周围的空间被拖进炉。本发明人已经发现空气抑制了氧化铁的还原。
本发明人已经解决了所述问题，本发明的目的是提供一种用于合适控制炉中气体流动的方法，并且也提供了一种用于合适控制气体流动的设备。所述方法和设备用于避免还原被氧化气体抑制。
发明内容
本发明提供一种能够解决上面的问题的方法，所述方法用于控制气体的流动，也就是一种用于制造还原铁的方法。所述方法包括供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤，加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤，熔化金属的熔化步骤，冷却熔化的还原铁的冷却步骤，以及排出冷却的还原铁的卸料步骤，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤。炉包括在其中设置的流量控制隔板，所述流量控制隔板用于控制炉内气体的流动，并利用流量控制隔板允许冷却步骤中的炉内气体在炉膛的移动方向上流动。
本发明提供另一种用于制造还原铁的方法，所述方法包括供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤，加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤，熔化金属的熔化步骤，冷却熔化的还原铁的冷却步骤，以及排出冷却的还原铁的卸料步骤，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤，其中炉包括在其中设置的流量控制隔板，所述流量控制隔板用于控制炉内气体的流动，并利用流量控制隔板保持冷却步骤中的炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力。
在本发明中，优选将加热/还原步骤分成具有流量控制隔板的其中之一的至少两个区域，在炉膛的移动方向上位于另一个的上游的区域的一个具有炉内气体出口，并且通过从炉内气体出口排出炉内气体控制炉内气体的流动。
此外，优选用下面的方式控制炉内气体的流动：通过在炉膛的移动方向上提供位于炉内气体出口的上游的位置上的流量控制隔板的一个将加热/还原步骤分成至少三个区域。
隔板的至少一个优选具有一个或多个穿孔和/或竖直可移动。
在本发明中，通过改变一个或多个穿孔的开孔控制炉内气体的流动。
本发明提供一种用于制造还原铁的设备，其包括用于执行供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤，加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤，熔化还原铁的熔化步骤，冷却熔化的还原铁的冷却步骤，以及排出冷却的还原铁的卸料步骤的转底炉，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤，其中转底炉包括用于控制炉内气体的流动的竖直可移动的流量控制隔板和/或具有一个或多个穿孔以用于控制炉内气体的流量的流量控制隔板，在转底炉中设置这些隔板。
在本发明中，优选将加热/还原步骤分成具有流量控制隔板的其中之一的至少两个区域，并且在炉膛的移动方向上位于另一个的上游的区域的一个具有炉内气体出口。
此外，优选通过在炉膛的移动方向上提供位于炉内气体出口的上游的位置上的流量控制隔板的一个将加热/还原步骤分成至少三个区域。
具有一个或多个穿孔的流量控制隔板具有用于调节一个或多个穿孔的开孔的调节器。
附图说明
图1是示出了转底炉的结构的示意性平面图；
图2是示出了另一转底炉的结构的示意性平面图；
图3是示出了另一转底炉的结构的示意性平面图；
图4是以横截面示出了在图2中示出的转底炉的示意性展开图。
图5(1)是示出了当在炉膛的移动方向上看时，流量控制隔板的实例的示意图，并且图5(2)是示出了沿着线A-A获得的流量控制隔板的示意性横截面图；
图6是示出了可分的流量控制隔板的示意性横截面图；
图7是示出了当在炉膛的移动方向上看时，流量控制隔板的实例的示意性横截面图；
图8是(1)和(2)是每一个都示出了竖直可移动的流量控制隔板的实例的示意性横截面图。
具体实施方式
在转底炉的操作过程中，从供给单元供给进料至回转炉底，以在转炉底以预定速度(进料供给步骤)旋转时形成具有合适厚度的层。当在加热/还原步骤中处理进料时，将放置在转炉底上的进料暴露于从燃烧器产生的燃烧热和辐射热，因此利用包含在原料中的含碳的还原剂和从燃烧产生的一氧化碳还原包含在进料中的氧化铁。在熔化步骤中，在还原环境气体中进一步加热通过还原产生的还原铁，从而熔化得到的还原铁(优选渗碳并在然后熔化)，并允许其聚结以形成颗粒，同时熔化的还原铁与副产品炉渣分离。在冷却步骤中，利用任意的冷却单元冷却还原铁，并固化还原铁。在随后的卸料步骤中，利用卸料单元连续排出还原铁。在该步骤中，尽管排出炉渣，在它们通过漏斗之后，利用任意的分离单元(例如筛网或磁分离系统)将还原铁与炉渣彼此分离。获得的还原铁具有95％或更高的铁含量，并且优选为98％或更多，且具有极低的炉渣含量。
通常可以在二十分钟内完成氧化铁的还原、熔化和聚结，尽管该时间基于原料中氧化铁的含量、包含在原料中的包含氧化铁的物质对含碳的还原极的混合比率以及原料的成分会稍微改变。
为了解决当利用转底炉通过上面提到的方法制造还原铁时不能充分增大还原铁的还原度的问题，本发明人已经研究了炉中气体的流动。该研究示出当在加热/还原步骤或熔化步骤中设置炉内气体出口时，空气被从原料供给步骤和卸料步骤拖进炉，并抑制了氧化铁的还原。
在炉燃烧过程中的所述步骤中消耗了朝加热/还原步骤流动的空气，在所述步骤中的原料处于还原中，并且围绕原料的环境气体是减少的；因此大大抑制了氧化铁的还原。然而，当还原铁被移动进入冷却步骤的末期时，从卸料步骤朝冷却步骤流动的空气可能抑制氧化铁的还原。
由于氧化铁的不充分的还原引起不充分的渗碳，铁的熔点不减小至适于有效制造的温度；因此，通过普通方法不能容易地制造高纯度还原铁。
在渗碳之后，完成还原铁的熔化和聚结，环境气体(炉内气体)的还原能力大大减小。在实际操作中，由于熔化，聚结的还原铁几乎完全与副产品炉渣分离，通过环境气体很难影响还原铁；因此通过冷却步骤中的空气很难引起问题。
根据本发明，为了通过还原和熔化比如焦炭或煤的含碳的还原剂(下文中在一些情况中被称作含碳的材料)以及比如铁矿石、氧化铁或其部分还原的产品的包含包括氧化铁的物质(下文中在一些情况中被称作铁矿石等)的原料而制造还原铁，通过提供用于控制炉中炉内气体流动的流量控制隔板，允许在冷却步骤中流动的炉内气体在炉膛得移动方向上流动，并因此避免了还原气体从卸料步骤流向冷却步骤，从而以高可再现性有效获得具有高度还原的还原铁。具体地，利用能够控制炉内气体流动的流量控制隔板控制在所述步骤中流动的炉内气体的流量，从而改变炉内气体流动的方向。不具体限制设置流量控制隔板的位置，并且优选在这种区域中设置流量控制隔板，以允许在冷却步骤中流动的炉内气体在炉膛移动的方向上流动。
根据本发明，允许炉内气体从熔化步骤流动至冷却步骤，于是，在炉中配备用于控制炉内气体的流动的流量控制隔板，并且保持熔化步骤中炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力，因此解决了上面的问题：由于氧化气体从冷却步骤流动，还原铁的还原度不是足够高。不具体限制流量控制隔板的位置，并且可以在任何位置设置流量控制隔板，以保持熔化步骤中炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力。例如，优选利用流量控制隔板的一个将熔化步骤与加热/还原步骤分离，并利用流量控制隔板的另一个将熔化步骤与冷却步骤分离。如果如上面所述地隔离熔化步骤，通过如下面所述的作用，可以保持熔化步骤中炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力。
现在参照附图详细说明本发明的实施例，然而可以理解，本发明不局限于实施例。
在具有转底炉的还原铁的制造中，当炉中环境气体的温度极高，也就是当环境气体温度超过包含包括在原料中的脉石成分的炉渣的熔点时，未还原的氧化铁以及其中氧化铁被还原的周期过程中的其它成分、低熔点炉渣熔化，并与用于转底炉的耐熔材料反应，从而磨损耐熔材料。这导致炉的平直度方面的恶化。此外，如果加热还原中的氧化铁至高于用于还原的必须温度，包含在原料中的氧化铁、FeO在还原氧化铁之前被熔化。熔化的FeO与含碳原料中的碳(C)反应，也就是熔炼还原(其中还原熔化混合物并且其不同于固态还原的现象)迅速进行。尽管通过熔炼还原可以制造还原铁，熔炼还原引起具有高流动性的包含FeO的炉渣严重地磨损耐熔材料；因此在实际应用中炉不能连续地工作。
因此，为了有效地执行一系列加热/还原步骤、熔化步骤和聚结步骤，优选对每一步骤合适地控制温度和环境气体。如果例如使用块状的原料(下文中称为源集料)，优选将转底炉分成在炉移动的方向设置的区域，并且每一步骤的温度和步骤中炉内气体的成分可别可控制，从而增大还原度至(去除氧的百分比)95％或更高，优选为97％或更高，更优选为99％或更高，于是，保持源集料为固态，并且包含在源集料中的炉渣成分不是部分熔化的。具体地，用下面的方式优选执行固态还原：加热/还原步骤的温度保持在1200℃至1500℃，优选为1200℃至1400℃。
当包括在加热/还原步骤中的还原子步骤的时间长时，在还原的最后或最后阶段出现包括下面的问题的各种问题：由于氧化铁的还原度方面的差别熔化氧化铁的问题，通过增强具有低还原度的氧化铁的还原可以减小源冲击之间还原度方面的差别，于是将加热/还原步骤分开，以将加热/还原步骤的最后阶段(将其中还原度是80％或更高的阶段称作最后阶段)与加热/还原步骤分离，从而担当独立的步骤(下文中在一些情况中称作还原增强步骤)，因此在该步骤中可以获得具有高还原度的还原铁。源集料优选在当氧化铁的还原度达到确定值(优选为80％或更高)的时间点处受还原增强步骤的支配。优选用下面的方式还原氧化铁：还原增强步骤的温度保持在1200℃至1500℃(不会出现熔化的温度)。
在固态氧化铁的还原度不是足够高的情况中，当通过加热在熔化步骤中熔化源坯块时，低熔点炉渣从源集料渗出，从而磨损耐熔原料。如果还原的程度增大至高水平(优选95％或更高)，并通过加热然后在熔化步骤中熔化源坯块。不管源坯块中铁矿石的等级和/或百分比还原源坯块中剩余的FeO；因此渗出炉渣的量是小的，并且耐熔原料因此很难被磨损。因此，可以执行稳定的连续操作。
优选还原剩余的氧化铁，并且渗碳、熔化制造的还原铁，并在然后允许其聚结，于是熔化步骤的温度保持在1350℃至1500℃。这是由于利用高可再现性可以有效地制造还原铁的颗粒。
为了控制如上面所述的优选范围中每一步骤的温度，优选利用隔板将所述步骤彼此分离，并为温度而单独控制分离区域。
已知利用隔板将步骤彼此分离。已知的隔板用于控制优选范围中这些步骤的温度，并且不具有控制炉内气体的流动的任何功能，也不具有调节每一步骤的压力的任何功能；因此已知的隔板具有不能如上面所述地充分增大还原度的问题。
图1示出了优选的转底炉，其包括炉体2、四个隔板K1、K2、K3和K4以及炉膛1。炉体2具有四个区域：设置于其中的原料供给区域Z1、加热/还原区域Z2(对应于加热/还原步骤)、熔化区域Z3(对应于熔化步骤)以及冷却区域Z4(对应于冷却步骤)，利用隔板K1、K2、K3和K4将所述区域彼此分离，并在炉膛1移动的方向上设置这些区域。原料供给区域Z1包括进料单元4，比如漏斗，其用于原料供给步骤，以及卸料单元6(由于旋转结构位于卸料单元6的上游)，比如刮刀，其用于卸料步骤，并在进料单元4和卸料单元6之间设置炉膛1。
本发明不局限于这种分离区域。区域的数量可以基于尺寸、目标制造量或炉的操作而任意改变。如图2所示，利用隔板K1A可将加热/还原步骤分隔成加热/还原子区域Z2A(加热/还原子步骤)和还原增强子区域Z2B(还原增强子步骤)，从而使加热/还原子区域Z2A位于还原增强子区域Z2B的上游。
将从进料单元4供给的进料被限定为：一种粉末；包含两种或多种粉末的粉末混合物；或通过处理粉末制造的集料，其具有比如小球或团块形状的形状。进料可以包含原料、辅助原料和添加剂。用于制造还原铁的进料的实例包括通过混合包含氧化铁的粉末和含碳的原料制备的粉末混合物(其可以进一步包括其它成分)；各种源粉末，比如包含氧化铁的粉末和包含含碳原料的粉末；通过处理这些粉末制备的集料，其具有比如小球或团块形状的形状；各种辅助原料，比如在炉膛上放置的包含含碳原料的粉末，耐熔粉末、炉渣粉末、碱度调节剂(石灰等)，炉膛修补原料(例如，如用于制造炉膛的那些相同的原料)，以及熔点调节剂(铝、氧化镁等)，以及添加剂。进料不局限于这些实例，并且可以包括可以供给进入炉的任何粉末或集块。可以利用设置于任意部分中的另一供给单元将辅助原料或添加剂供给进入炉。
辅助原料优选包括含碳原料，因为含碳原料起用于促进渗碳、熔化和聚结的环境气体调节剂的作用。在将源集料供给于炉膛之上之前可在炉膛上放置含碳原料。可替代地，可刚好在渗碳源集料并在然后熔化之前将含碳原料掸在炉膛之上。可以基于操作过程中使用的环境气体的还原能力调节使用的含碳原料的量。
在本发明中，转底炉进一步包括多个燃烧器3，每一燃烧器设置在炉体2的壁的各个部分中。通过从燃烧器3施加燃烧热和还原热至源集料加热和还原源集料(见图4)。从燃烧器产生的燃烧气体通过炉内气体出口9排出。
不具体限制其中设置炉内气体出口9的部分。然而，如果在熔化区域Z3中设置炉内气体出口9，由于燃烧气体是氧化的，炉内气体从加热/还原区域Z2流动，不能充分增大移进熔化区域Z3中的还原铁的还原度。因此，优选将炉内气体出口9设置在加热/还原区域Z2中。
根据本发明，用下面的方式解决上面的问题：利用用于控制炉内气体流动的流量控制隔板控制炉内气体，以允许炉内气体在移动转底炉的方向上朝冷却步骤流动。此外，用下面的方式解决上面的问题：利用流量控制隔板控制炉内气体，以保持熔化步骤中炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力。
根据本发明，以这样的方式避免空气进入冷却区域Z4和熔化区域Z2：利用流量控制隔板允许炉内气体在移动炉膛的方向上、优选在从冷却区域Z4至进料供给区域Z1的方向上流动。此外，允许炉内气体在从熔化区域至冷却区域Z4的方向上流动，方式是利用流量控制隔板增大熔化区域Z3中炉内气体的压力，从而解决由空气进入冷却区域Z4引起的上面的问题。
根据本发明，为了允许冷却步骤中的炉内气体在炉膛移动的方向上流动，在炉的各个部分中设置用于控制炉内气体的流动的流量控制隔板。
如果使用用于控制炉内气体流动的具有穿孔的流量控制隔板，这些流量控制隔板可以在炉的各个部分中设置。为了保持熔化步骤中炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力，可以在炉的各个部分中设置流量控制隔板。
由于操作环境基于原料、其进料速度、含碳原料的含量等改变，如果取代流量控制隔板使用已知的固定隔板，不能执行合适的控制。因此，优选使用每一个都具有一个或多个穿孔的流量控制隔板和/或竖直可移动的流量控制隔板(下文中在一些情况中将其称作流量控制隔板)，以使可以基于操作环境控制炉内气体的流量。不具体限制流量控制隔板的形状或其它特征，并且流量控制隔板可以具有不是上面所述特征的任何其它特征，从而实现上面的优点。
将每一个都具有一个或多个穿孔的流量控制隔板限定为具有将区域彼此联通连接的孔的壁。不具体限制穿孔的形状、数量、尺寸和位置。
为了避免围绕源集料的还原环境气体如下面所述地被干扰，优选在流量控制隔板K的上部区域中设置在图5(1)中示出的穿孔8(当将隔板分成两个上部和下部相等的部分，在上部部分中设置穿孔)，并且更优选在邻近炉的顶板的区域中设置所述孔(当将隔板分成三个相等的部分，在最上部部分中设置穿孔)。
当区域之间温度方面存在差别时，优选不将辐射热通过穿孔传送至其它区域。然而，如果穿孔具有大的开孔面积，使其开孔面积的和等于期望的值，不能容易地阻塞辐射热。因此，穿孔的数量优选是大的，并且穿孔具有小的开孔面积。
为了控制利用具有穿孔的流量控制隔板隔开的炉内气体流动空间(也就是区域中的空间)中的压力(环境气体压)，用于调节穿孔的开孔的开孔调节器优选用于调节穿孔的开孔面积。不具体限制开孔调节器，并且其实例包括设置于穿孔的开口之上的可移动的盖子。可替代地，如图8(1)所示，可以用下面的方式调节其开孔：多个成对的具有穿孔的流量控制隔板每一个都独立地竖直移动(或横向移动)。
可替代地，如图7所示，可以用下面的方式调节开口的数量：在流量控制隔板中设置开口部分7，并且在开口部分中堆叠比如砖的耐热部件5，从而形成风嘴印(checker pattern)。优选如上面所述地使用开口部分7和耐热部件5，因为通过改变耐热部件的设置或数量可以容易地调节开口的开孔面积、数量和位置。
当如上面所述地在流量控制隔板K中设置开口部分7或穿孔8时，为了避免开口部分7或穿孔8周围区域的温度增高，流量控制隔板K优选具有冷却单元(未示出)。
将竖直可移动的流量控制隔板限定为壁，所述壁能够调节每一壁的下端和炉的表面(最接近其下端的炉的一部分)之间的距离(见图8(2))。不具体限制用于竖直移动这些壁的方法，并且利用已知的提升和降低机器可以竖直地移动这些流量控制隔板。可替代地，可以使用在图6中示出的可分的流量控制隔板。可以用下面的方式调节所述隔板和炉膛之间的距离：隔板部分10可以连接至所述隔板(通过比如接合或螺丝固定的已知技术可以连接隔板部分)的下端，或从所述隔板的下端去除。所述流量控制隔板优选竖直可移动，因为基于炉中的压力可以容易地控制炉内气体的流动，于是通过改变其之间的距离调节区域之间压力差别。所述流量控制隔板可以通过炉的顶板延伸，从而以和在图4中示出的流量控制隔板(K1A和K2)相同的方式竖直可移动。所述竖直可移动的流量控制隔板可以具有穿孔。
通过以所述隔板是移动的方式调节竖直可移动流量控制隔板的下端和炉膛之间的空间(气体流动通道)和/或通过以改变穿孔的数量和/或开孔面积的方式调节设置在流量控制隔板中穿孔的开孔面积的和，可以调节在炉膛移动的方向上直接位于每一隔板的上游的区域和直接位于其下游的区域之间的压力差，并且改变其它区域中的压力；因此，可以控制炉内气体的流动。利用流量控制隔板可以保持具体区域中的压力高于邻近所述具体区域的其它区域中的压力。
在本发明中，不具体限制流量控制隔板的位置，并且可以在允许冷却区域Z4中的炉内气体在炉膛移动的方向上流动的任何位置上设置流量控制隔板，于是其中利用流量控制隔板控制炉内气体流动的区域之间压力差。此外，可以在保持熔化区域Z3中的炉内气体的压力高于其它区域中的压力的任何位置设置流量控制隔板。
为了允许在从冷却区域Z4至进料供给区域Z1的方向上流动，其中优选控制炉内气体流动的区域中的压力，于是通过提供在除隔板K2和/或K3之外的隔板K4和/或K1上的流量控制隔板扩大流量控制隔板中气体流动通道。由于在冷却区域Z4中冷却在从冷却区域Z4至进料供给区域Z1的方向上流动的炉内气体，在加热/还原区域Z2中流动的冷却炉内气体的流量方面的增大引起热损耗的增大。这不是优选的。
如果炉内气体流动使流出进料供给区域Z1的炉内气体不进入冷却区域Z4，不会出现还原度的问题。因此，冷却区域Z4和进料供给区域Z1之间压力差别可以是非常小的(冷却区域Z4中的压力高于进料供给区域Z1中的压力)。
在本发明中，优选设置和操作流量控制隔板，以最小化从冷却区域Z4通过进料供给区域Z1进入加热/还原区域Z2而流动的炉内气体的流量。优选在隔板K2上配备流量控制隔板，并且更优选在隔板K2和K3上配备所述流量控制隔板。
如果利用用于隔板K2的流量控制隔板控制区域之间压力差，可以允许炉内气体在从熔化区域Z3至加热/还原区域Z2的方向上流动，并且也允许所述炉内气体在从熔化区域Z3至冷却区域Z4的方向上流动。由于在熔化区域Z3产生比如CO的相当大量的气体，尽管在熔化区域Z3中产生的气体的量小于在加热/还原区域Z2中产生的气体的量，熔化区域Z3中的压力高于其中难产生气体的冷却区域Z4中的压力。因此，如果通过流量控制隔板变窄炉内气体通过其流动的通道，以使炉内气体朝冷却区域Z4流动，可以如上面所述地合适控制炉内气体的流动。
当隔板K2是可移动的，可以向下移动隔板K2。当隔板K2具有穿孔，可以减小穿孔的开孔面积的和。当隔板K2具有这些特征(隔板K2是可移动的，并具有这种穿孔)，隔板K2可以向下移动，并且可以减小穿孔的开孔面积的和。
当隔板K2和K3是流量控制隔板时，可以合适地控制炉内气体的流动。可以容易地允许炉内气体在从熔化区域Z3至冷却区域Z4的方向上流动，以这种方式，例如隔板K2向下移动，并且隔板K3向上移动。
当仅隔板K3是流量控制隔板时，优选向上移动隔板K3，以使炉内气体在从熔化区域Z3至冷却区域Z4的方向上流动。
为了分别控制区域的环境气体压和/或用于每一区域的区域中环境气体的成分，所述区域优选彼此独立。具体地，炉膛和每一流量控制隔板的下端之间的空间优选是小的。
当区域彼此独立时，通过在其之间的空间在区域中流动的炉内气体的流量是大的，并且炉内气体在源集料周围不规则地流动；因此不能保持围绕源集料的环境气体是还原性的，并且在一些情况中由于氧化的气体不能充分还原源集料。因此，如果通过降低可移动的流量控制隔板干扰围绕源集料的还原环境气体，优选不将在炉膛上流动的炉内气体的流量控制的极高，于是取代可移动的流量控制隔板使用具有穿孔的流量控制隔板或具有穿孔的可移动的流量控制隔板。此外，优选使用具有穿孔的流量控制隔板，因为炉内气体能够通过穿孔在区域之间流动，并因此可以防止通过炉膛上的空间流动的炉内气体的流量增大。
图2示出了根据本发明的另一实施例的炉。
在该附图中示出的炉中，将加热/还原区域分成具有流量控制隔板的至少两个子区域。在炉膛移动的方向上在另一个的上游定位分开的加热/还原区域的子区域Z2A，并且其具有炉内气体出口。
不具体限制用于隔开加热/还原区域的流量控制隔板的位置。在于如上面所述的加热/还原区域Z2中执行的还原初始阶段中产生大量CO气体；然而，在还原进行至确定的水平之后产生的CO气体的量是小的。因此，优选隔开加热/还原区域，以在其中在炉膛移动的方向上产生大量CO气体的部分的上游定位流量控制隔板。可以在下面的位置处设置流量控制隔板：使氧化铁的还原度增大至大的值(优选80％或更高)。在分开的加热/还原区域(用于执行加热/还原步骤的子区域Z2A和用于执行还原增强步骤的子区域Z2B)中，优选从设置于子区域Z2A中的炉内气体出口排出燃烧气体。尽管由于炉内气体的排出，燃烧气体从其它区域流进子区域Z2A，如上面所述地在子区域Z2A中产生大量CO气体，通过自屏蔽效应可以增大集料(还原铁)的还原度。
此外，当在子区域Z2A的后面区域(在炉膛移动的方向上位于下游)中设置炉内气体出口时，可以在子区域Z2A中增大还原度，并且可以容易地允许炉内气体在从子区域Z2B至子区域Z2A的方向上流动。当隔开加热/还原区域Z2(子区域Z2A和子区域Z2B)时，可以允许炉内气体在从冷却区域至进料供给区域的方向上流动，于是通过提供在隔板K1A上的流量控制隔板控制其中炉内气体流动的空间中的压力。
此外，隔板K2和K3优选是流量控制隔板，因为压力控制是容易的，并且容易允许炉内气体从熔化区域Z3流动。
当如附图所示地将加热/还原区域Z2分成两个子区域时，隔板K1A优选是流量控制隔板，并且隔板K1A和K2更优选是流量控制隔板。如果可以允许炉内气体在从冷却区域至进料供给区域的方向上流动，可以组合使用流量控制隔板和已知的位置。
图3示出了根据本发明的另一实施例的炉。
在该附图中示出的炉中，将加热/还原区域分成具有流量控制隔板的至少三个子区域。位于分开的加热/还原区域的中间的子区域Z2D具有炉内气体出口。
不具体限制流量控制隔板的位置。并且可以在能够隔开加热/还原区域的任何位置处设置流量控制隔板。可将加热/还原区域分成例如三个相等的部分。优选将炉内气体出口设置在减小产生的CO气体的量的位置处，在邻近炉内气体出口并在其上游的位置处设置流量控制隔板K1B，并在邻近炉内气体出口并在其下游的位置处设置流量控制隔板K1C。依据这种结构，利用流量控制隔板K1C控制子区域Z2E和子区域Z2D之间压力差，并可以利用流量控制隔板K1E控制子区域Z2C和子区域Z2D之间压力差。如果流量控制隔板用于隔板K1C和/或K1B，可以容易控制其中炉内气体流动的空间中的压力，因此能够允许炉内气体在从冷却区域至进料供给区域的方向上流动。
在本发明中，优选控制压力，以允许炉内气体从熔化区域Z3流动。优选如上所述地在隔板K1C或K1B上配备流量控制隔板。具体地，优选在隔板K1C和K1B上配备流量控制隔板，因为可以合适地执行压力控制。
优选在隔板K2A和K3上配备流量控制隔板，因为压力控制是容易的，并且可以允许炉内气体从熔化区域Z3流动。
当将加热/还原区域Z2如附图所示地分成三个子区域时，隔板K1C优选是流量控制隔板，并且隔板K1C和K1B更优选是流量控制隔板。如果允许炉内气体在从冷却区域至进料供给区域的方向上流动，可以组合使用流量控制隔板和已知的隔板。
可替代地，可将熔化区域Z3分成多个子区域，于是在其中设置一个或多个流量控制隔板。如果允许炉内气体在从冷却区域Z4至进料供给区域Z1的方向上流动、并且优选允许在从熔化区域Z3至冷却区域Z4的方向上以及从加热/还原区域Z2的方向上流动，就不具体限制一个或多个流量控制隔板，于是控制分开熔化区域的子区域中的压力。为了隔开熔化区域Z3，优选使用一个或多个流量控制隔板，并且可以和已知隔板组合使用所述一个或多个流量控制隔板。
优选用下面的方式控制熔化区域Z3的子区域之间的压力差：将熔化区域Z3分成两个子区域，并优选分成如图3所示的三个子区域(Z3A、Z3B、Z3C)。这是因为允许炉内气体在从熔化区域Z3至冷却区域Z4的方向上流动，并也允许炉内气体在从熔化区域Z3至加热/还原区域Z2的方向上流动。
图4是示出了图2中所示的转底炉的示意性展开图。在隔板K1A和K3上配备流量控制隔板。在该附图中，邻近炉膛地设置位于子区域Z2A中的燃烧器3，并在炉的上部区域中设置位于子区域Z2B或加热/还原区域Z2中的燃烧器3。优选邻近炉膛(子区域Z2A)地设置燃烧器3，因为产生的气体是燃烧的，并促进了其加热。优选在炉上部区域(子区域Z2B和熔化区域Z3)中设置燃烧器，因为由于从燃烧器产生的气体，避免了干扰在原料周围流动的气流。
用于本发明的燃烧器优选是低速度类型，并且更优选是喷嘴混合类型的(在喷嘴中混合燃料气体和空气)，因为燃烧器火焰是稳定的。
在本发明中，描述下面的实例：在转底炉中执行其中从氧化铁制造还原铁的一系列步骤的实例。如果转底炉用于还原比如氧化铁的氧化物的步骤中，本发明的方法和设备有用于制造还原铁。在在转底炉中仅还原氧化铁之后，可将还原产品供给至另一步骤(例如熔炉)。
产业适用性
根据本发明，可以增大氧化铁的还原度，并且可以容易执行渗碳、熔化和聚结；因此可以有效制造还原铁。

Claims (14)

1、一种用于制造还原铁的方法，其包括供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤、加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤、熔化还原铁的熔化步骤、冷却熔化的还原铁的冷却步骤、以及排出冷却的还原铁的卸料步骤，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤，其中炉包括在其中设置的流量控制隔板，所述流量控制隔板用于控制炉内气体的流动，并利用流量控制隔板允许冷却步骤中的炉内气体在炉膛的移动方向上流动。
2、一种用于制造还原铁的方法，其包括供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤、加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤、熔化还原铁的熔化步骤、冷却熔化的还原铁的冷却步骤、以及排出冷却的还原铁的卸料步骤，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤，其中炉包括在其中设置的流量控制隔板，所述流量控制隔板用于控制炉内气体的流动，并利用流量控制隔板保持冷却步骤中的炉内气体的压力高于其它步骤中炉内气体的压力。
3、依据权利要求1或2的方法，其中将加热/还原步骤分成具有流量控制隔板的其中之一的至少两个区域，在炉膛的移动方向上位于另一个的上游的区域的一个具有炉内气体出口，并且通过从炉内气体出口排出炉内气体控制炉内气体的流动。
4、依据权利要求3的方法，其中用下面的方式控制炉内气体的流动：通过在炉膛的移动方向上提供位于炉内气体出口的上游的位置上的流量控制隔板的一个将加热/还原步骤分成至少三个区域。
5、依据权利要求1或2的方法，其中隔板的至少一个具有一个或多个穿孔和/或竖直可移动。
6、依据权利要求5的方法，其中通过改变一个或多个穿孔的开孔控制炉内气体的流动。
7、依据权利要求3的方法，其中隔板的至少一个具有一个或多个穿孔和/或竖直可移动。
8、依据权利要求7的方法，其中通过改变一个或多个穿孔的开孔控制炉内气体的流动。
9、依据权利要求4的方法，其中隔板的至少一个具有一个或多个穿孔和/或竖直可移动。
10、依据权利要求9的方法，其中通过改变一个或多个穿孔的开孔控制炉内气体的流动。
11、一种用于制造还原铁的设备，其包括用于执行供给包含含碳还原剂和含氧化铁材料的进料进入转底炉的进料供给步骤、加热进料以还原包含在进料中的氧化铁成还原铁的加热/还原步骤、熔化还原铁的熔化步骤、冷却熔化的还原铁的冷却步骤、以及排出冷却的还原铁的卸料步骤的转底炉，在炉膛的移动方向上按上述顺序执行这些步骤，其中转底炉包括用于控制炉内气体流动的竖直可移动的流量控制隔板和/或具有一个或多个穿孔以用于控制炉内气体流量的流量控制隔板，在转底炉中设置这些隔板。
12、依据权利要求11的设备，其中将加热/还原步骤分成具有流量控制隔板的一个的至少两个区域，并且在炉膛的移动方向上位于另一个的上游的区域的一个具有炉内气体出口。
13、依据权利要求12的设备，其中通过在炉膛的移动方向上提供位于炉内气体出口的上游的位置上的流量控制隔板的一个将加热/还原步骤分成至少三个区域。
14、依据权利要求11至13中任一权利要求所述的设备，其中具有一个或多个穿孔的流量控制隔板具有用于调节一个或多个穿孔的开孔的调节器。
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