EA044072B1

EA044072B1 - METHOD FOR PRODUCING MOLTEN STEEL

Info

Publication number: EA044072B1
Application number: EA202291124
Authority: EA
Inventors: Кодзи ТОКУДА; Цуёси МИМУРА
Original assignee: Кабусики Кайся Кобе Сейко Се (Кобе Стил; Лтд.)
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2023-07-20

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к способу получения расплавленной стали.The present invention relates to a method for producing molten steel.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention

Получение железа прямым восстановлением проводили способом, в котором источник оксида железа, такой как железная руда, подвергают твердофазному восстановлению углеродистым материалом или восстановительным газом для получения железа прямого восстановления. Способ получения расплавленной стали восстановлением железной руды природным газом и плавлением полученного железа прямого восстановления в электрической печи раскрыт в непатентной литературе 1.Direct reduction iron production has been carried out by a method in which an iron oxide source such as iron ore is subjected to solid phase reduction with a carbonaceous material or a reducing gas to produce direct reduced iron. A method for producing molten steel by reducing iron ore with natural gas and smelting the resulting direct reduced iron in an electric furnace is disclosed in non-patent literature 1.

В последние годы сократилась добыча так называемой высокосортной железной руды с низким содержанием загрязняющих примесей, таких как пустая порода, так что возросла важность низкосортной железной руды.In recent years, the production of so-called high-grade iron ore, which contains low contaminants such as gangue, has declined, so that low-grade iron ore has increased in importance.

Однако, железо прямого восстановления, полученное из низкосортной железной руды как сырьевого материала, содержит относительно большое количество пустой породы, так что, когда пустая порода расплавляется в электрической печи, образуется большое количество шлака вместе с расплавленной сталью.However, direct reduced iron obtained from low-grade iron ore as a raw material contains a relatively large amount of gangue, so that when the gangue is melted in an electric furnace, a large amount of slag is generated along with the molten steel.

Поскольку содержание железа в шлаке, образованном вместе с расплавленной сталью, является столь высоким, как около 25 мас.%, то чем больше количество шлака, тем больше содержащегося в шлаке железа, и выход расплавленной стали значительно снижается. Поэтому, хотя низкосортная железная руда имеет более низкую стоимость на единицу веса, чем высокосортная железная руда, вес железной руды, требуемой для получения расплавленной стали в расчете на единицу веса низкосортной железной руды, становится значительно более высоким, по сравнению с высокосортной железной рудой, и стоимость производства расплавленной стали в расчете на единицу веса из низкосортной железной руды не очень сильно отличается от стоимости при применении высокосортной железной руды.Since the iron content of the slag formed together with molten steel is as high as about 25 mass%, the larger the amount of slag, the more iron contained in the slag, and the yield of molten steel is greatly reduced. Therefore, although low-grade iron ore has a lower cost per unit weight than high-grade iron ore, the weight of iron ore required to produce molten steel per unit weight of low-grade iron ore becomes significantly higher compared to high-grade iron ore, and The cost per unit weight of producing molten steel from low-grade iron ore is not very different from that of high-grade iron ore.

Как описано выше, применение низкосортной железной руды в качестве сырьевого материала для железа прямого восстановления в настоящее время ограничено, поскольку нет значительного преимущества в затратах вследствие низкого выхода.As described above, the use of low-grade iron ore as a raw material for direct reduced iron is currently limited because there is no significant cost advantage due to the low yield.

Настоящее изобретение было создано с учетом такой проблемы, и его цель состоит в создании способа получения расплавленной стали, обеспечивающего возможность получения высокого выхода, даже когда в качестве сырьевого материала для железа твердофазного прямого восстановления применяют низкосортную железную руду.The present invention has been made in view of such a problem, and its object is to provide a method for producing molten steel that can obtain high yield even when low-grade iron ore is used as the raw material for solid-state direct reduced iron.

Список цитированной литературы.List of cited literature.

Непатентная литература.Non-patent literature.

Непатентная литература 1: Masaaki ATSUSHI, Hiroshi UEMURA, Takashi SAKAGUCHI, MIDREX (Registered Trademark) Processes (Процессы MIDREX (зарегистрированный товарный знак)), R&D Kobe Steel Technical Report (Технический отчет по исследованиям и разработкам фирмы Kobe Steel), том 60, № 1, апрель 2010 года, стр. 5-11.Non-Patent Literature 1: Masaaki ATSUSHI, Hiroshi UEMURA, Takashi SAKAGUCHI, MIDREX (Registered Trademark) Processes, R&D Kobe Steel Technical Report, Vol. 60, No. 1, April 2010, pp. 5-11.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В результате различных исследований авторы настоящего изобретения нашли, что вышеуказанная цель может быть достигнута следующими изобретательскими подходами.As a result of various studies, the inventors of the present invention have found that the above object can be achieved by the following inventive approaches.

Способ получения расплавленной стали согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой способ получения расплавленной стали с использованием железа твердофазного прямого восстановления в качестве исходного материала, в котором железо твердофазного прямого восстановления содержит 3,0 мас.% или более SiO₂ и Al₂O₃ в сумме, и 1,0 мас.% или более углерода, отношение металлического железа к общему содержанию железа, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления, составляет 90 мас.% или более, и содержание избыточного углерода Сх, заданное нижеследующей формулой (1), относительно углерода, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления, составляет 0,2 мас.% или более, причем способ включает стадию плавления в первой печи от 40 до 100 мас.% железа твердофазного прямого восстановления, и разделения расплавленного чугуна, имеющего содержание углерода от 2,0 до 5,0 мас.% и температуру от 1350 до 1550°C, и шлака, имеющего основность от 1,0 до 1,4, и стадию плавления во второй печи остального железа твердофазного прямого восстановления вместе с расплавленным чугуном, отделенным в первой печи, и вдувания кислорода на расплавленный материал для обезуглероживания с образованием расплавленной стали.A method for producing molten steel according to one aspect of the present invention is a method for producing molten steel using solid direct reduced iron as a raw material, in which the solid direct reduced iron contains 3.0 mass% or more of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in total , and 1.0 mass% or more of carbon, the ratio of metallic iron to the total iron content contained in the solid-phase direct reduced iron is 90 mass% or more, and the excess carbon content Cx given by the following formula (1) relative to carbon contained in the solid-phase direct reduced iron is 0.2 wt.% or more, and the method includes the step of melting in a first furnace from 40 to 100 wt.% of the solid-phase direct reduced iron, and separating the molten iron having a carbon content of 2.0 up to 5.0 wt.% and a temperature from 1350 to 1550°C, and slag having a basicity from 1.0 to 1.4, and the stage of melting in a second furnace the remaining solid-phase direct reduced iron together with the molten pig iron separated in the first furnace , and injecting oxygen onto the molten material to decarburize it to form molten steel.

Cx=[C]-[FeO]xl2%55,85+16)^0,947(1)Cx=[C]-[FeO]xl2%55.85+16)^0.947(1)

В формуле: Сх - содержание избыточного углерода (мас.%), [С] - содержание углерода в железе твердофазного прямого восстановления (мас.%), [FeO] - содержание FeO в железе твердофазного прямого восстановления (мас.%).In the formula: Cx - excess carbon content (wt.%), [C] - carbon content in solid-phase direct reduced iron (wt.%), [FeO] - FeO content in solid-phase direct reduced iron (wt.%).

Цель, признак и преимущество настоящего изобретения будут разъяснены в нижеследующем подробном описании и сопроводительными чертежами.The object, feature and advantage of the present invention will be explained in the following detailed description and the accompanying drawings.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 представляет блок-схему способа получения расплавленной стали согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 1 is a flow diagram of a method for producing molten steel according to one embodiment of the present invention.

Фиг. 2 представляет график, показывающий один пример взаимосвязи между количеством углеро- 1 044072 да, содержащегося в расплавленном чугуне, и общим количеством железа, которое может содержаться в шлаке, находящемся вместе с расплавленным чугуном.Fig. 2 is a graph showing one example of the relationship between the amount of carbon contained in molten iron and the total amount of iron that may be contained in the slag contained with the molten iron.

Фиг. 3 представляет вид в вертикальном разрезе электрической печи для выплавки чугуна согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 3 is a vertical sectional view of an electric iron smelting furnace according to one embodiment of the present invention.

Описание варианта осуществления изобретенияDescription of an embodiment of the invention

Далее будет детально описан способ получения расплавленной стали согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение им не ограничивается.Next, a method for producing molten steel according to one embodiment of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to it.

Способ получения расплавленной сталиMethod for producing molten steel

Способ получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения представляет собой способ получения расплавленной стали с использованием железа твердофазного прямого восстановления в качестве исходного материала, в котором железо твердофазного прямого восстановления содержит 3,0 мас.% или более SiO₂ и Al₂O₃ в сумме, и 1,0 мас.% или более углерода, отношение металлического железа к общему содержанию железа, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления, составляет 90 мас.% или более, и содержание избыточного углерода Сх, заданное нижеследующей формулой (1), относительно углерода, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления, составляет 0,2 мас.% или более.The method for producing molten steel according to the present embodiment is a method for producing molten steel using solid direct reduced iron as a raw material, in which the solid direct reduced iron contains 3.0 mass% or more of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in total, and 1.0 mass% or more of carbon, the ratio of metallic iron to the total iron content contained in the solid-phase direct reduced iron is 90 mass% or more, and the excess carbon content Cx given by the following formula (1), relative to carbon, solid phase direct reduction contained in iron is 0.2 wt.% or more.

Cx=[C]-[FeO]^x 12-(55,85+16)-0,947(1)Cx=[C]-[FeO] ^x 12-(55.85+16)-0.947(1)

Согласно вышеуказанной конфигурации, может быть создан способ получения расплавленной стали с высоким выходом, даже если в качестве сырьевого материала для железа твердофазного прямого восстановления используют низкосортную железную руду.According to the above configuration, a method for producing molten steel with high yield can be achieved even if low-grade iron ore is used as the raw material for solid-state direct reduced iron.

Кроме того, способ получения расплавленной стали согласно настоящему изобретению, как показано в блок-схеме на фиг. 1, включает стадию плавления в первой печи от 40 до 100 мас.% железа твердофазного прямого восстановления, и разделения расплавленного чугуна, имеющего содержание углерода от 2,0 до 5,0 мас.% и температуру от 1350 до 1550°C, и шлака, имеющего основность от 1,0 до 1,4 (далее называемую стадией в первой печи), и стадию плавления во второй печи остального железа твердофазного прямого восстановления вместе с расплавленным чугуном, отделенным в первой печи, и вдувания кислорода на расплавленный материал для обезуглероживания с образованием расплавленной стали (далее называемую стадией во второй печи).Moreover, the method for producing molten steel according to the present invention, as shown in the flowchart in FIG. 1, includes the stage of melting in the first furnace from 40 to 100 wt.% solid-phase direct reduced iron, and separating molten cast iron having a carbon content from 2.0 to 5.0 wt.% and a temperature from 1350 to 1550 ° C, and slag , having a basicity of 1.0 to 1.4 (hereinafter referred to as the first furnace stage), and the second furnace stage of melting the remaining solid-phase direct reduction iron together with the molten pig iron separated in the first furnace, and injecting oxygen onto the molten material for decarburization with forming molten steel (hereinafter referred to as the second furnace step).

Далее будет описано каждое условие способа получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения.Next, each condition of the method for producing molten steel according to the present embodiment will be described.

Железо твердофазного прямого восстановленияSolid phase direct reduced iron

В способе получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения используют железо твердофазного прямого восстановления, имеющее общее содержание SiO₂ и Al₂O₃ 3,0 мас.% или более. Например, в качестве железа твердофазного прямого восстановления могут быть использованы источники оксида железа, такие как железная руда, которые восстановлены в твердом состоянии посредством углеродистого материала или восстановительного газа. В отношении способа получения железа твердофазного прямого восстановления нет конкретных ограничений, и могут быть применены способы получения с использованием известных установок для получения железа прямого восстановления, таких как печи с вращающимся подом, восстановительные печи типа печей с подвижным подом, такие как с прямым измельчением, вертикальные печи, такие как шахтные печи, и вращающиеся печи, такие как барабанные печи.The method for producing molten steel according to the present embodiment uses solid-phase direct reduced iron having a total content of SiO ₂ and Al ₂ O _{3 of} 3.0 mass% or more. For example, iron oxide sources such as iron ore that have been reduced to a solid state by a carbonaceous material or a reducing gas can be used as the solid-state direct reduced iron. There are no specific restrictions on the production method of solid phase direct reduced iron, and production methods using known direct reduced iron production plants such as rotary hearth furnaces, moving hearth type reduction furnaces such as direct grinding, vertical kilns such as shaft kilns, and rotary kilns such as drum kilns.

Когда совокупное содержание SiO₂ и Al₂O₃ в железе твердофазного прямого восстановления составляет менее, чем 3,0 мас.%, сортность источника оксида железа, такого как железная руда, используемая для получения железа твердофазного прямого восстановления, является высокой. Даже если такое железо твердофазного прямого восстановления непосредственно расплавляют во второй печи, количество шлака, образованного в качестве побочного продукта, является малым, так что расплавленная сталь может быть получена с высоким выходом. В результате, когда общее содержание SiO₂ и Al₂O₃ в железе твердофазного прямого восстановления составляет менее 3,0 мас.%, нет необходимости в применении способа получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения, в котором железо твердофазного прямого восстановления преобразуют в расплавленный чугун в первой печи перед второй печью. Поэтому в способе получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения используют железо твердофазного прямого восстановления, имеющее общее содержание SiO₂ и Al₂O₃3,0 мас.% или более.When the combined content of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in the solid direct reduced iron is less than 3.0 mass%, the grade of the iron oxide source such as iron ore used to produce the solid direct reduced iron is high. Even if such solid-phase direct reduced iron is directly melted in the second furnace, the amount of slag generated as a by-product is small, so that molten steel can be produced in high yield. As a result, when the total content of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in the solid direct reduced iron is less than 3.0 mass%, it is not necessary to apply the molten steel production method of the present embodiment in which the solid direct reduced iron is converted into molten pig iron in the first oven before the second oven. Therefore, the molten steel producing method of the present embodiment uses solid direct reduced iron having a total content of SiO ₂ and Al ₂ O _{3 of} 3.0 mass% or more.

Содержание углерода в железе твердофазного прямого восстановления устанавливается как 1,0 мас.% или более. Когда железо твердофазного прямого восстановления расплавляют в первой печи, FeO в железе твердофазного прямого восстановления восстанавливается углеродом, содержащимся в железе твердофазного прямого восстановления, в результате чего образуется газообразный СО. Регулированием содержания углерода в железе твердофазного прямого восстановления на 1,0 мас.% или болееThe carbon content of the solid-phase direct reduced iron is set to 1.0 mass% or more. When the solid-phase direct reduced iron is melted in the first furnace, the FeO in the solid-phase direct reduced iron is reduced by the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron, resulting in the formation of CO gas. By adjusting the carbon content of solid-phase direct reduced iron to 1.0 mass% or more

- 2 044072 может быть генерировано достаточное количество газообразного СО, и тем самым достаточное вспенивание шлака может быть достигнуто образованным газообразным СО. Эффективное нагревание становится возможным при выполнении дугового нагрева в этом вспененном шлаке. С этой точки зрения, содержание углерода в железе твердофазного прямого восстановления предпочтительно составляет- 2 044072 a sufficient amount of CO gas can be generated, and thereby sufficient foaming of the slag can be achieved by the generated CO gas. Efficient heating becomes possible by performing arc heating in this foamed slag. From this point of view, the carbon content of solid-phase direct reduced iron is preferably

1,5 мас.% или более.1.5 wt.% or more.

С другой стороны, если содержание углерода в железе твердофазного прямого восстановления является избыточным, концентрация углерода в расплавленном чугуне может превышать концентрацию насыщения углеродом. Когда концентрация углерода в расплавленном чугуне превышает концентрацию насыщения углеродом, углерод, который не участвует в реакции восстановления FeO, выводится наружу из печи вместе с шлаком или направляемым на утилизацию отходящим газом. Поэтому содержание углерода в железе твердофазного прямого восстановления предпочтительно составляет 7,0 мас.% или менее, и более предпочтительно 6,0 мас.% или менее.On the other hand, if the carbon content of the solid-state direct reduced iron is excessive, the carbon concentration in the molten iron may exceed the carbon saturation concentration. When the carbon concentration in the molten iron exceeds the carbon saturation concentration, the carbon that does not participate in the FeO reduction reaction is removed out of the furnace along with the slag or waste gas sent for disposal. Therefore, the carbon content of the solid-phase direct reduced iron is preferably 7.0 mass% or less, and more preferably 6.0 mass% or less.

Отношение металлического железа к общему содержанию железа, находящемуся в железе твердофазного прямого восстановления (далее также называемое степенью металлизации железа твердофазного прямого восстановления, или просто степенью металлизации), устанавливают как 90 мас.% или более. Регулированием степени металлизации железа твердофазного прямого восстановления на 90 мас.% или более расплавленная сталь может быть получена с высоким выходом в условиях способа получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения.The ratio of metallic iron to the total iron content of solid-state direct reduced iron (hereinafter also referred to as the metallization degree of solid-phase direct reduced iron, or simply the metallization degree) is set to 90 mass% or more. By adjusting the metallization degree of solid-phase direct reduced iron to 90 mass% or more, molten steel can be produced in high yield under the conditions of the molten steel producing method according to the present embodiment.

Когда степень металлизации железа твердофазного прямого восстановления составляет менее 90 мас.%, возрастает содержание FeO в железе твердофазного прямого восстановления. Содержание углерода в железе твердофазного прямого восстановления может быть повышено в процессе науглероживания, выполняемом во время получения железа твердофазного прямого восстановления. Однако, существует верхний предел содержания углерода в железе твердофазного прямого восстановления, который осуществим в промышленном масштабе. Поэтому, когда содержание FeO в железе твердофазного прямого восстановления является высоким, FeO, который не восстановлен углеродом, содержащимся в железе твердофазного прямого восстановления, остается в первой печи. Невосстановленный FeO вымывается в шлак как есть, и выводится из первой печи вместе со шлаком. Как описано выше, когда степень металлизации железа твердофазного прямого восстановления составляет менее 90 мас.%, затруднительно получить расплавленную сталь с высоким выходом, даже если выполняют стадию в первой печи и стадию во второй печи согласно настоящему варианту исполнения. Поэтому в способе получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения степень металлизации железа твердофазного прямого восстановления регулируют на 90 мас.% или более. Кроме того, когда содержание FeO в железе твердофазного прямого восстановления является высоким, также возрастает количество энергии, необходимое для восстановления FeO в стадии в первой печи и в стадии во второй печи. Поэтому степень металлизации железа твердофазного прямого восстановления более предпочтительно составляет 92 мас.% или более. Чем выше степень металлизации, тем более предпочтительной становится степень металлизации, так что нет конкретного верхнего предела. Однако, поскольку чрезмерно высокая степень металлизации весьма значительно снижает производительность получения железа твердофазного прямого восстановления в процессе производства железа твердофазного прямого восстановления, степень металлизации предпочтительно составляет 98 мас.% или менее, более предпочтительно 97 мас.% или менее.When the metallization degree of the solid-phase direct reduced iron is less than 90 mass%, the FeO content of the solid-phase direct reduced iron increases. The carbon content of the solid-state direct reduced iron can be increased by the carburization process performed during the production of the solid-state direct reduced iron. However, there is an upper limit to the carbon content of solid-phase direct reduced iron that is feasible on an industrial scale. Therefore, when the FeO content of the solid-state direct reduced iron is high, the FeO that is not reduced by the carbon contained in the solid-state direct reduced iron remains in the first furnace. Unreduced FeO is washed into the slag as is, and is removed from the first furnace along with the slag. As described above, when the metallization degree of solid-phase direct reduced iron is less than 90 mass%, it is difficult to obtain molten steel with a high yield even if the first furnace step and the second furnace step are performed according to the present embodiment. Therefore, in the method for producing molten steel according to the present embodiment, the metallization degree of solid-phase direct reduced iron is adjusted to 90 mass% or more. In addition, when the FeO content of the solid-state direct reduced iron is high, the amount of energy required to reduce FeO in the first furnace step and in the second furnace step also increases. Therefore, the metallization degree of solid-phase direct reduced iron is more preferably 92 mass% or more. The higher the metallization degree, the more preferable the metallization degree becomes, so there is no specific upper limit. However, since an excessively high degree of metallization greatly reduces the production rate of SDI iron in the SDI iron production process, the degree of metallization is preferably 98 mass% or less, more preferably 97 mass% or less.

Что касается углерода, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления, содержание избыточного углерода Сх, заданное в вышеуказанной формуле (1), регулируют на 0,2 мас.% или более. Содержание избыточного углерода Сх представляет собой количество остающегося углерода (далее также называемое избыточным углеродом, когда весь FeO, содержащийся в железе твердофазного прямого восстановления, был восстановлен углеродом, содержащимся в железе твердофазного прямого восстановления. Регулированием содержания избыточного углерода Сх на 0,2 мас.% или более, когда железо твердофазного прямого восстановления расплавляют в первой печи, весь FeO, содержащийся в железе твердофазного прямого восстановления, восстанавливается углеродом, содержащимся в железе твердофазного прямого восстановления. Поэтому может быть предотвращено вымывание в шлак FeO, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления.As for the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron, the excess carbon content Cx specified in the above formula (1) is adjusted to 0.2 mass% or more. The excess carbon content Cx is the amount of remaining carbon (hereinafter also called excess carbon) when all the FeO contained in the solid-phase direct reduced iron has been reduced by the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron. By adjusting the excess carbon content Cx to 0.2 mass% or more, when the solid-phase direct reduced iron is melted in the first furnace, all the FeO contained in the solid-phase direct reduced iron is reduced by the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron.Therefore, the FeO contained in the solid-phase direct reduced iron can be prevented from being washed into the slag.

Кроме того, поскольку содержание углерода в расплавленном чугуне может быть повышено избыточным углеродом, можно сократить долю внешнего науглероживания, необходимого для получения расплавленного чугуна с содержанием углерода от 2,0 до 5,0 мас.%. Здесь внешнее науглероживание подразумевает введение углерода в печь вместе с железом твердофазного прямого восстановления. С другой стороны, внутреннее науглероживание означает, что железо твердофазного прямого восстановления получено содержащим углерод. Такое внутреннее науглероживание выполняют, например, при получении железа твердофазного прямого восстановления. Поскольку внешнее науглероживание является худшим по сравнению с внутренним науглероживанием в плане эффективности, эффективность науглероживания может быть улучшена в целом регулированием содержания избыточного углерода Сх до 0,2 мас.% или более. Здесь эффективность науглероживания подразумевает отношение углерода, растворенного в расплавленном чугуне, к углероду, загружаемому в печь в ходе внешнего науглероживания или внутреннего науглероживания.In addition, since the carbon content of molten iron can be increased by excess carbon, the proportion of external carburization required to obtain molten iron with a carbon content of 2.0 to 5.0 wt.% can be reduced. Here, external carburization involves introducing carbon into the furnace along with solid-state direct reduced iron. On the other hand, internal carburization means that solid-phase direct reduced iron is produced containing carbon. Such internal carburization is performed, for example, when producing solid-phase direct reduced iron. Since external carburizing is inferior to internal carburizing in terms of efficiency, the efficiency of carburizing can be generally improved by adjusting the excess carbon content Cx to 0.2 mass% or more. Here, carburizing efficiency refers to the ratio of carbon dissolved in molten iron to carbon charged into the furnace during external carburizing or internal carburizing.

- 3 044072- 3 044072

Содержание избыточного углерода Сх предпочтительно составляет 0,2 мас.% или более, и более предпочтительно 0,5 мас.% или более. Если содержание избыточного углерода Сх является чрезмерным, концентрация углерода в расплавленном чугуне может превышать концентрацию насыщения углеродом. Когда концентрация углерода в расплавленном чугуне превышает концентрацию насыщения углеродом, как описано выше, углерод, который не участвует в реакции восстановления FeO, выводится наружу из печи вместе с шлаком или направляемым на утилизацию отходящим газом. Поэтому содержание избыточного углерода Сх предпочтительно составляет 6,0 мас.% или менее, и более предпочтительно 5,0 мас.% или менее.The excess carbon content Cx is preferably 0.2 mass% or more, and more preferably 0.5 mass% or more. If the excess carbon content Cx is excessive, the carbon concentration in the molten iron may exceed the carbon saturation concentration. When the carbon concentration in the molten iron exceeds the carbon saturation concentration as described above, the carbon that does not participate in the FeO reduction reaction is removed to the outside of the furnace along with the slag or waste gas sent for disposal. Therefore, the excess carbon content Cx is preferably 6.0 mass% or less, and more preferably 5.0 mass% or less.

Далее будет описана каждая стадия способа получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения.Next, each step of the method for producing molten steel according to the present embodiment will be described.

Стадия в первой печиStage in the first furnace

В первой печи расплавляют от 40 до 100 мас.% железа твердофазного прямого восстановления, которое представляет собой исходный материал для расплавленной стали. Доля расплавляемого в первой печи железа твердофазного прямого восстановления может быть определена в зависимости, например, от общего содержания SiO₂ и Al₂O₃, содержащихся в железе твердофазного прямого восстановления, целевого количества шлака, получаемого из остаточного железа твердофазного прямого восстановления во второй печи, и тому подобного. Предпочтительно, что чем выше совокупное содержание SiO₂ и Al₂O₃, тем выше доля железа твердофазного прямого восстановления, расплавляемого в первой печи. Это обусловлено тем, что чем выше доля расплавляемого в первой печи железа твердофазного прямого восстановления, тем меньшее количество шлака образуется во второй печи, так что может быть повышен выход расплавленной стали. С другой стороны, если доля расплавляемого в первой печи железа твердофазного прямого восстановления увеличена сверх необходимой, возрастает количество электрической энергии, используемой на 1 тонну расплавленной стали, совокупно в стадии в первой печи и стадии во второй печи. Поэтому доля расплавляемого в первой печи железа твердофазного прямого восстановления предпочтительно составляет 45 мас.% или более, и более предпочтительно 50 мас.% или более. Доля железа твердофазного прямого восстановления, расплавляемого в первой печи, предпочтительно составляет 95 мас.% или менее, более предпочтительно 90 мас.% или менее.In the first furnace, 40 to 100 wt.% solid-phase direct reduced iron, which is the starting material for molten steel, is melted. The proportion of solid-phase direct reduced iron melted in the first furnace can be determined depending on, for example, the total content of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ contained in the solid-phase direct reduced iron, the target amount of slag obtained from the residual solid-phase direct reduced iron in the second furnace, and the like. Preferably, the higher the combined content of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ , the higher the proportion of solid direct reduced iron melted in the first furnace. This is because the higher the proportion of solid-phase direct reduced iron melted in the first furnace, the less slag is generated in the second furnace, so that the yield of molten steel can be increased. On the other hand, if the proportion of solid-phase direct reduction iron melted in the first furnace is increased beyond what is required, the amount of electrical energy used per ton of molten steel in the aggregate of the first furnace stage and the second furnace stage increases. Therefore, the proportion of solid-phase direct reduced iron melted in the first furnace is preferably 45 mass% or more, and more preferably 50 mass% or more. The proportion of solid-phase direct reduced iron melted in the first furnace is preferably 95 mass% or less, more preferably 90 mass% or less.

В качестве первой печи может быть применена, например, электрическая печь для выплавки чугуна, описываемая далее.As the first furnace, for example, an electric iron smelting furnace described below can be used.

Железо твердофазного прямого восстановления загружают в первую печь и нагревают, и при необходимости добавляют шлакообразующие материалы, такие как негашеная известь и доломит, сообразно общему содержанию SiO₂ и Al₂O₃ в железе твердофазного прямого восстановления. В дополнение, при необходимости проводят внешнее науглероживание сообразно содержанию углерода в железе твердофазного прямого восстановления, с последующим расплавлением. В результате этого действия разделяют расплавленный чугун, имеющий содержание углерода от 2,0 до 5,0 мас.% и температуру от 1350 до 1550°C, и шлак, имеющий основность от 1,0 до 1,4. Для сокращения количества энергии, необходимой для нагрева, железо твердофазного прямого восстановления, загруженное в первую печь, предпочтительно находится в состоянии до снижений температуры после его получения.The solid-state direct reduced iron is charged into the first furnace and heated, and slag-forming materials such as quicklime and dolomite are added, if necessary, according to the total content of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in the solid-state direct reduced iron. In addition, if necessary, external carburization is carried out according to the carbon content of the solid-phase direct reduced iron, followed by melting. As a result of this action, molten iron having a carbon content of 2.0 to 5.0 wt.% and a temperature of 1350 to 1550° C. and slag having a basicity of 1.0 to 1.4 are separated. To reduce the amount of energy required for heating, the solid phase direct reduced iron charged into the first furnace is preferably kept in a state until the temperature drops after it is produced.

Фиг. 2 представляет график, показывающий один пример взаимосвязи между количеством углерода, содержащегося в расплавленном чугуне, и количеством всего железа, которое может содержаться в шлаке, находящемся вместе с расплавленным чугуном. Как показано в фиг. 2, как правило, чем больше количество углерода, содержащегося в расплавленном чугуне, тем меньше количество общего железа, которое может содержаться в шлаке. То есть, расплавленный чугун, имеющий относительно высокое содержание углерода, содержится в меньшем количестве в шлаке, чем в расплавленной стали, имеющей относительно низкое содержание углерода. В настоящем варианте исполнения расплавленный чугун имеет отношение к расплавленному чугуну, имеющему содержание углерода 2,0 мас.% или более, и расплавленная сталь имеет отношение к расплавленному железу, имеющему содержание углерода менее 2,0 мас.%.Fig. 2 is a graph showing one example of the relationship between the amount of carbon contained in molten iron and the amount of total iron that may be contained in the slag contained with the molten iron. As shown in FIG. 2, as a general rule, the greater the amount of carbon contained in the molten iron, the less the amount of total iron that can be contained in the slag. That is, molten iron, which has a relatively high carbon content, is contained in less quantity in the slag than molten steel, which has a relatively low carbon content. In the present embodiment, molten iron refers to molten iron having a carbon content of 2.0 mass% or more, and molten steel refers to molten iron having a carbon content of less than 2.0 mass%.

В стадии в первой печи согласно настоящему варианту исполнения, содержание углерода в расплавленном чугуне регулируют на величину от 2,0 до 5,0 мас.%. В результате может быть снижено общее количество железа, которое может содержаться в шлаке, и количество железа, которое переносится в шлак, может быть сокращено. Поэтому количество всего железа, выводимого вместе с шлаком, может быть уменьшено, и может быть предотвращено снижение выхода расплавленного чугуна. Кроме того, в результате этого можно предотвратить снижение выхода расплавленной стали, полученной во второй печи. Содержание углерода в расплавленном чугуне предпочтительно составляет 3,0 мас.% или более.In the first furnace step of the present embodiment, the carbon content of the molten iron is adjusted to 2.0 to 5.0 mass%. As a result, the total amount of iron that can be contained in the slag can be reduced, and the amount of iron that is transferred to the slag can be reduced. Therefore, the amount of total iron discharged along with the slag can be reduced, and a decrease in the yield of molten iron can be prevented. In addition, as a result, the yield of molten steel produced in the second furnace can be prevented from decreasing. The carbon content of the molten iron is preferably 3.0 mass% or more.

В первой печи температуру расплавленного чугуна регулируют на величину от 1350 до 1550°C. В результате этого углерод, содержащийся в расплавленном чугуне, может быть растворен до доведения содержания углерода в расплавленном чугуне до величины от 2,0 до 5,0 мас.%. Регулированием температуры расплавленного чугуна на 1350°C или выше снижают вязкость шлака, так что расплавленный чугун и шлак могут быть легко разделены, и каждый из расплавленного чугуна и шлака может быть легко выведен из первой печи. С другой стороны, регулированием температуры расплавленного чугуна на 1550°C или ниже можно подавить эрозию огнеупорной футеровки первой печи. Температура расплавленного чугуна предпочтительно составляет 1400°C или выше. В дополнение, температура расплавленного чугу- 4 044072 на предпочтительно составляет 1530°C или ниже.In the first furnace, the temperature of the molten pig iron is adjusted to a value between 1350 and 1550°C. As a result, the carbon contained in the molten iron can be dissolved to bring the carbon content of the molten iron to a value of 2.0 to 5.0 mass%. By adjusting the temperature of the molten iron to 1350°C or higher, the viscosity of the slag is reduced so that the molten iron and the slag can be easily separated, and each of the molten iron and the slag can be easily removed from the first furnace. On the other hand, by controlling the temperature of the molten iron to 1550°C or lower, erosion of the refractory lining of the first furnace can be suppressed. The temperature of the molten iron is preferably 1400°C or higher. In addition, the temperature of the molten iron is preferably 1530°C or lower.

Основность шлака регулируют на величину от 1,0 до 1,4. Регулированием основности до 1,4 или менее может быть обеспечена текучесть шлака, и шлак может быть легко выпущен из первой печи. Кроме того, когда в качестве огнеупорной футеровки первой печи применяют основный жаростойкий материал, эрозия огнеупорного материала шлаком может быть предотвращена регулированием основности шлака на значение 1,0 или более. Здесь основность шлака означает массовое отношение СаО к SiO₂(CaO/SiO₂) в отношении СаО и SiO₂, содержащихся в шлаке. Основность шлака может быть отрегулирована корректированием количества шлакообразующего материала, загружаемого в первую печь вместе с железом твердофазного прямого восстановления.The basicity of the slag is adjusted to a value from 1.0 to 1.4. By adjusting the basicity to 1.4 or less, the fluidity of the slag can be ensured, and the slag can be easily discharged from the first furnace. In addition, when a basic refractory material is used as the refractory lining of the first furnace, erosion of the refractory material by slag can be prevented by adjusting the basicity of the slag to a value of 1.0 or more. Here, the basicity of the slag means the mass ratio of CaO to SiO ₂ (CaO/SiO ₂ ) in relation to the CaO and SiO ₂ contained in the slag. The basicity of the slag can be adjusted by adjusting the amount of slag-forming material charged into the first furnace along with the solid-state direct reduced iron.

Стадия во второй печиStage in the second furnace

Во второй печи остальное железо твердофазного прямого восстановления расплавляют вместе с расплавленным чугуном, отделенным в первой печи, и вдувают кислород на расплавленный материал для обезуглероживания расплавленной стали. Поскольку в первой печи должно быть расплавлено от 40 до 100 мас.% железа твердофазного прямого восстановления, остальное железо твердофазного прямого восстановления, расплавляемое во второй печи, составляет от 0 до 60 мас.%. То есть, когда общее количество железа твердофазного прямого восстановления (100 мас.%) расплавляют в первой печи, то во второй печи не должно быть расплавлено никакое количество (0 мас.%) железа твердофазного прямого восстановления.In the second furnace, the remaining solid phase direct reduced iron is melted together with the molten pig iron separated in the first furnace, and oxygen is blown onto the molten material to decarburize the molten steel. Since 40 to 100 wt% of the solid-state direct reduced iron should be melted in the first furnace, the remaining solid-phase direct reduced iron melted in the second furnace is from 0 to 60 wt.%. That is, when the total amount of solid phase direct reduced iron (100 mass%) is melted in the first furnace, no amount (0 mass%) of solid phase direct reduced iron should be melted in the second furnace.

В отношении второй печи, может быть применена обычная электродуговая печь (EAF), которая создает плазму дугового разряда для выполнения нагрева. Расплавленный чугун, полученный в первой печи, заливают во вторую печь, загружают в нее остальное железо твердофазного прямого восстановления, и затем нагревают и расплавляют расплавленный чугун и железо твердофазного прямого восстановления. В это время, на основе состава железа твердофазного прямого восстановления и тому подобного, к расплавленному материалу, если необходимо, надлежащим образом добавляют шлакообразующий материал, такой как негашеная известь и доломит.For the second furnace, a conventional electric arc furnace (EAF) may be used, which creates an arc plasma to perform heating. The molten iron produced in the first furnace is poured into the second furnace, the rest of the SDI iron is charged into it, and then the molten iron and the SDI iron are heated and melted. At this time, based on the composition of the solid-phase direct reduced iron and the like, a slag-forming material such as quicklime and dolomite is suitably added to the molten material if necessary.

Расплавленный материал, находящийся во второй печи, содержит расплавленный чугун, пополненный расплавлением железа твердофазного прямого восстановления и шлака, образованного из SiO₂ и Al₂O₃, и подобного, содержащихся в железе твердофазного прямого восстановления. Кислород вдувают от верхней поверхности расплавленного материала или от нижней части печи для окисления углерода, содержащегося в расплавленном чугуне, и удаления углерода в виде монооксида углерода. В результате этого получают расплавленную сталь. Кроме того, если необходимо, состав шлака регулируют посредством шлакообразующего материала для переноса примесей, содержащихся в расплавленном чугуне, в шлак, так что содержание загрязняющих примесей в расплавленной стали может быть отрегулировано до желательного значения.The molten material in the second furnace contains molten pig iron replenished by melting SDI iron and slag formed from SiO ₂ and Al ₂ O ₃ and the like contained in the SDI iron. Oxygen is injected from the top surface of the molten material or from the bottom of the furnace to oxidize the carbon contained in the molten iron and remove the carbon as carbon monoxide. The result is molten steel. In addition, if necessary, the composition of the slag is adjusted by means of a slag-forming material to transfer impurities contained in the molten iron into the slag, so that the content of impurities in the molten steel can be adjusted to a desired value.

Основность шлака во второй печи не является конкретно ограниченной, но когда основный огнеупорный материал применяют в части второй печи в контакте со шлаком, основность шлака предпочтительно является высокой, например, 1,8, чтобы предотвратить эрозию основного огнеупорного материала.The basicity of the slag in the second furnace is not particularly limited, but when the base refractory material is used in a portion of the second furnace in contact with the slag, the basicity of the slag is preferably high, for example 1.8, to prevent erosion of the base refractory material.

Кроме того, количество углерода, содержащегося в расплавленной стали после обезуглероживания, может быть отрегулировано до желательного значения согласно варианту применения стали, полученной при затвердевании расплавленной стали.In addition, the amount of carbon contained in the molten steel after decarburization can be adjusted to a desired value according to the application of the steel obtained by solidifying the molten steel.

Кроме того, во вторую печь может быть загружен железный лом в дополнение к расплавленному чугуну, полученному в первой печи, и остальному железу твердофазного прямого восстановления. Более того, все количество расплавленного чугуна, полученного в первой печи, может быть залито во вторую печь как есть. Часть полученного в первой печи расплавленного чугуна охлаждают и отливают с образованием чушкового чугуна, и чушковый чугун добавляют к расплавленному чугуну, полученному в первой печи, и остальному железу твердофазного прямого восстановления, и затем загружают во вторую печь. Кроме того, чушковый чугун может быть продан с предприятия в качестве исходного материала для сталеплавильной печи.In addition, scrap iron may be charged into the second furnace in addition to the molten pig iron produced in the first furnace and the remaining solid phase direct reduced iron. Moreover, the entire amount of molten pig iron produced in the first furnace can be poured into the second furnace as is. A portion of the molten iron produced in the first furnace is cooled and cast to form pig iron, and the pig iron is added to the molten iron produced in the first furnace and the rest of the solid direct reduced iron, and then charged into the second furnace. In addition, pig iron can be sold from the enterprise as a starting material for a steel smelting furnace.

Соответственно способу получения расплавленного чугуна согласно настоящему варианту исполнения, как описано выше, может быть предотвращено снижение выхода расплавленного чугуна в первой печи, и расплавленная сталь может быть получена из расплавленного чугуна во второй печи так, что такая расплавленная сталь может быть получена с высоким выходом, даже если в качестве сырьевого материала для железа твердофазного прямого восстановления используют низкосортную железную руду.According to the molten iron production method of the present embodiment as described above, the yield of molten iron in the first furnace can be prevented from decreasing, and molten steel can be produced from the molten iron in the second furnace so that such molten steel can be produced at a high yield, even if low-grade iron ore is used as the raw material for solid-state direct reduced iron.

Когда все количество железа твердофазного прямого восстановления расплавляют в первой печиWhen the entire amount of solid phase direct reduced iron is melted in the first furnace

Как описано выше, когда все количество железа твердофазного прямого восстановления (100 мас.%) расплавляют в первой печи, непосредственно во второй печи не должно быть расплавлено никакое количество (0 мас.%) железа твердофазного прямого восстановления без поступления через первую печь. Поэтому во второй печи проводят обезуглероживание только расплавленного чугуна, отделенного в первой печи. В этом случае, поскольку расплавленный чугун не охлаждается железом твердофазного прямого восстановления, и нагревание расплавленного чугуна не требуется, в качестве второй печи может быть применен конвертер. Это делает возможным сокращение количества энергии, необходимой для получе- 5 044072 ния расплавленной стали во второй печи. Когда применяют конвертер, шлакообразующий материал загружают в конвертер вместе с расплавленным чугуном, если необходимо, и кислород вдувают в расплавленный чугун по меньшей мере из одной из верхней и нижней сторон для обезуглероживания расплавленного чугуна.As described above, when the entire amount of solid phase direct reduced iron (100 wt.%) is melted in the first furnace, no amount (0 wt.%) of solid phase direct reduced iron should be melted directly in the second furnace without passing through the first furnace. Therefore, only the molten pig iron separated in the first furnace is decarburized in the second furnace. In this case, since the molten iron is not cooled by solid-phase direct reduced iron and heating of the molten iron is not required, a converter can be used as the second furnace. This makes it possible to reduce the amount of energy required to produce molten steel in the second furnace. When a converter is used, the slag-forming material is charged into the converter along with molten iron, if necessary, and oxygen is blown into the molten iron from at least one of the upper and lower sides to decarburize the molten iron.

Электрическая печь для выплавки чугунаElectric furnace for smelting cast iron

Далее будет описана электрическая печь для выплавки чугуна (EIF), которая может быть использована в качестве первой печи в способе получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения.Next, an electric iron furnace (EIF) that can be used as the first furnace in the molten steel producing method of the present embodiment will be described.

Фиг. 3 представляет вид в вертикальном разрезе электрической печи для выплавки чугуна. Электрическая печь 10 для выплавки чугуна представляет собой стационарную плавильную печь ненаклонного типа, в которой плавят железо твердофазного прямого восстановления дуговым нагревом, главным образом составленным тепловым излучением. Далее номера позиций, показанные в чертежах, обозначают 1: железо твердофазного прямого восстановления, 2: расплавленный чугун, 3: шлак, и 5а: электрическая дуга.Fig. 3 is a vertical sectional view of an electric iron smelting furnace. The electric iron smelting furnace 10 is a stationary non-tilting type melting furnace in which solid-phase direct reduction iron is melted by arc heating mainly composed of thermal radiation. In the following, the item numbers shown in the drawings indicate 1: solid phase direct reduced iron, 2: molten iron, 3: slag, and 5a: electric arc.

Электрическая печь 10 для выплавки чугуна имеет основной корпус 11, который заключает в себе железо 1 твердофазного прямого восстановления, расплавленный чугун 2 и шлак 3; электрод 5, размещенный в верхней части основного корпуса 11, для нагревания железа 1 твердофазного прямого восстановления, расплавленного чугуна 2 и шлака 3, находящихся в основном корпусе 11, посредством электрической дуги 5а; загрузочную часть 6 для загрузки железа 1 твердофазного прямого восстановления в основной корпус 11; выпускную часть 7 для выведения газа и пыли, образованных при нагревании железа 1 твердофазного прямого восстановления, расплавленного чугуна 2 и шлака 3; крышечную часть 8, которая покрывает основной корпус 11 сверху; и охладительную часть 9, которая охлаждает основной корпус 11. Крышечная часть 8 снабжена сквозным отверстием, через которое проходят электрод 5, загрузочная часть 6 и выпускная часть 7. Кроме того, основной корпус 11 снабжен шлаковыпускным отверстием 11a для выгрузки шлака 3, и леткой 11b, размещенной ниже шлаковыпускного отверстия 11a для выпуска расплавленного чугуна 2 таким образом, чтобы соответственно пронизывать стенку. Шлаковыпускное отверстие 11a и летка 11b могут быть закрыты с помощью пушки для забивки летки, и вскрыты перфоратором.The electric furnace 10 for smelting iron has a main body 11, which contains solid-phase direct reduction iron 1, molten iron 2 and slag 3; an electrode 5 placed in the upper part of the main body 11 for heating solid-phase direct reduction iron 1, molten cast iron 2 and slag 3 located in the main body 11 by means of an electric arc 5a; a loading part 6 for loading solid-phase direct reduction iron 1 into the main body 11; outlet part 7 for removing gas and dust formed when heating solid-phase direct reduction iron 1, molten cast iron 2 and slag 3; a cover portion 8 that covers the main body 11 from above; and a cooling part 9, which cools the main body 11. The cover part 8 is provided with a through hole through which the electrode 5, the loading part 6 and the outlet part 7 pass. In addition, the main body 11 is equipped with a slag outlet 11a for discharging slag 3, and a tap hole 11b located below the slag outlet 11a for discharging the molten iron 2 so as to penetrate the wall accordingly. The slag outlet 11a and the tap hole 11b can be closed using a tap gun and opened with a hammer drill.

Охладительная часть 9 имеет первый охлаждающий элемент 9а, размещенный окружающим наружную периферию основного корпуса 11, и второй охлаждающий элемент 9b, размещенный над крышечной частью 8. Каждый из первого охлаждающего элемента 9а и второго охлаждающего элемента 9b имеет конструкцию водяного охлаждения и охлаждает основной корпус 11 и крышечную часть 8. Первый охлаждающий элемент 9а и второй охлаждающий элемент 9b могут иметь конструкцию воздушного охлаждения. Благодаря наличию охладительной части 9 основной корпус 11 может быть охлажден, и может быть предотвращена эрозия огнеупорного материала, составляющего основной корпус 11.The cooling part 9 has a first cooling element 9a disposed surrounding the outer periphery of the main body 11, and a second cooling element 9b disposed above the cover portion 8. Each of the first cooling element 9a and the second cooling element 9b has a water cooling structure and cools the main body 11 and a cover portion 8. The first cooling element 9a and the second cooling element 9b may be of an air cooling structure. By having the cooling portion 9, the main body 11 can be cooled, and erosion of the refractory material constituting the main body 11 can be prevented.

Электрическая печь 10 для выплавки чугуна имеет замкнутую конструкцию, которая может поддерживать внутренность печи в предварительно заданной атмосфере. Поэтому части, которые могут снижать воздухонепроницаемость в печи, такие как соединительные части между крышечной частью 8 и верхним концом основного корпуса 11, и части, которые приходят в контакт с электродом 5 и выпускной частью 7 крышечной части 8, уплотнены известным способом, таким как обдув азотом или керамическое герметизирующее кольцо. Кроме того, между загрузочной частью 6 и крышечной частью 8 предусмотрена шлюзовая камера 6а, объединяющая затвор для материала из бункера и питатель для выгрузки железа 1 твердофазного прямого восстановления из бункера. Конструкция шлюзовой камеры 6а этим не ограничена.The electric iron smelting furnace 10 has a closed structure that can maintain the inside of the furnace in a predetermined atmosphere. Therefore, parts that can reduce the air tightness in the furnace, such as connecting parts between the cap part 8 and the upper end of the main body 11, and parts that come into contact with the electrode 5 and the outlet part 7 of the cap part 8, are sealed by a known method such as blowing nitrogen or ceramic sealing ring. In addition, between the loading part 6 and the lid part 8 there is a lock chamber 6a, which combines a shutter for material from the hopper and a feeder for unloading solid-phase direct reduced iron 1 from the hopper. The design of the airlock chamber 6a is not limited to this.

Далее будет описан способ получения расплавленного чугуна 2 с использованием электрической печи 10 для выплавки чугуна. Железо 1 твердофазного прямого восстановления и, если необходимо, шлакообразующий материал, такой как негашеная известь и доломит, загружают в основной корпус 11 через загрузочную часть 6. После этого подают электроэнергию на электрод 5, и нагревают железо 1 твердофазного прямого восстановления электрической дугой 5 а, образованной из оконечности электрода 5. Когда температура железа 1 твердофазного прямого восстановления возрастает, оксид железа (FeO), содержащийся в железе 1 твердофазного прямого восстановления, сначала восстанавливается углеродом, содержащимся в железе 1 твердофазного прямого восстановления. В это время образуется монооксид углерода, и атмосфера внутри основного корпуса 11 становится восстановительной атмосферой, состоящей главным образом из монооксида углерода. Затем металлическое железо, содержащееся в железе 1 твердофазного прямого восстановления, расплавляется, и углерод, содержащийся в железе 1 твердофазного прямого восстановления, растворяется в расплавленном металлическом железе так, что содержание углерода в металлическом железе повышается с образованием расплавленного чугуна 2. Кроме того, SiO₂ и Al₂O₃, содержащиеся в железе 1 твердофазного прямого восстановления, расплавляются с образованием шлака 3 как побочного продукта, который плавает на расплавленном чугуне 2. После образования шлака 3 оконечность электрода 5 оказывается внутри шлака 3 для формирования электрической дуги 5а внутри шлака 3.Next, a method for producing molten iron 2 using an electric iron smelting furnace 10 will be described. The solid-phase direct reduced iron 1 and, if necessary, slag-forming material such as quicklime and dolomite are loaded into the main body 11 through the loading part 6. Electricity is then supplied to the electrode 5, and the solid-phase direct reduced iron 1 is heated by an electric arc 5 A, formed from the tip of the electrode 5. When the temperature of the solid-phase direct reduced iron 1 increases, the iron oxide (FeO) contained in the solid-phase direct reduced iron 1 is first reduced by the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron 1. At this time, carbon monoxide is generated, and the atmosphere inside the main body 11 becomes a reducing atmosphere composed mainly of carbon monoxide. Then, the metallic iron contained in the solid-phase direct reduced iron 1 is melted, and the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron 1 is dissolved in the molten metallic iron so that the carbon content of the metallic iron increases to form molten iron 2. In addition, SiO ₂ and Al ₂ O ₃ contained in the solid-phase direct reduction iron 1 are melted to form slag 3 as a by-product, which floats on the molten iron 2. After the formation of slag 3, the tip of the electrode 5 is placed inside the slag 3 to form an electric arc 5a inside the slag 3.

В то время, как подают электроэнергию на электрод 5, железо 1 твердофазного прямого восстановления, шлакообразующий материал и материал для внешнего науглероживания непрерывно загружают вWhile electric power is supplied to the electrode 5, the solid-phase direct reduced iron 1, slag-forming material and external carburization material are continuously loaded into

- 6 044072 основной корпус 11, и количества расплавленного чугуна 2 и шлака 3 постепенно увеличиваются с повышением уровня жидкости. Когда уровень жидкости расплавленного чугуна 2 достигает предварительно определенной высоты ниже шлаковыпускного отверстия 11а, или когда уровень жидкого шлака 3 достигает предварительно определенной высоты выше шлаковыпускного отверстия 11а, открывают шлаковыпускное отверстие 11а для начала выгрузки шлака 3, и регулируют высоту уровня жидкого шлака 3. Уровень жидкого шлака 3 поддерживают выше верхнего конца шлаковыпускного отверстия 11a, чтобы сохранять атмосферу внутри основного корпуса 11. Кроме того, толщину шлака 3 поддерживают по меньшей мере равной или большей, чем предварительно определенная толщина, чтобы электрическая дуга 5а могла образовываться в шлаке 3. В результате этого шлак 3 можно непрерывно выводить из основного корпуса 11, тогда как железо 1 твердофазного прямого восстановления непрерывно подают в основной корпус 11.- 6 044072 main body 11, and the amounts of molten iron 2 and slag 3 gradually increase with increasing liquid level. When the liquid level of the molten iron 2 reaches a predetermined height below the slag outlet 11a, or when the level of the liquid slag 3 reaches a predetermined height above the slag outlet 11a, open the slag outlet 11a to start discharging the slag 3, and adjust the height of the liquid slag 3. Liquid level slag 3 is supported above the upper end of the slag outlet 11a to maintain an atmosphere inside the main body 11. Moreover, the thickness of the slag 3 is maintained at least equal to or greater than the predetermined thickness so that an electric arc 5a can be formed in the slag 3. As a result, the slag 3 can be continuously withdrawn from the main body 11, while the solid-phase direct reduced iron 1 is continuously supplied to the main body 11.

Когда уровень жидкого шлака 3 снижается до верхнего конца шлаковыпускного отверстия 11a, или когда толщина шлака 3 достигает вышеупомянутой предварительно определенной толщины, шлаковыпускное отверстие 11a закрывают, и когда уровень жидкости расплавленного чугуна 2 достигает предварительно определенной высоты ниже шлаковыпускного отверстия 11a, или когда уровень жидкого шлака 3 достигает предварительно определенной высоты выше шлаковыпускного отверстия 11а, опять открывают шлаковыпускное отверстие 11а. Следует отметить, что высоту уровня жидкости расплавленного чугуна 2 и толщину шлака 3 оценивают по количеству железа 1 твердофазного прямого восстановления, загружаемого в основной корпус 11.When the level of the liquid slag 3 drops to the upper end of the slag outlet 11a, or when the thickness of the slag 3 reaches the above-mentioned predetermined thickness, the slag outlet 11a is closed, and when the liquid level of the molten iron 2 reaches a predetermined height below the slag outlet 11a, or when the liquid slag level 3 reaches a predetermined height above the slag outlet 11a, the slag outlet 11a is opened again. It should be noted that the height of the liquid level of molten cast iron 2 and the thickness of the slag 3 are estimated by the amount of solid-phase direct reduction iron 1 loaded into the main body 11.

Кроме того, когда уровень жидкости расплавленного чугуна 2 достигает предварительно определенной высоты выше летки 11b, начинают выгрузку расплавленного чугуна 2, и корректируют высоту уровня жидкости расплавленного чугуна 2. Уровень жидкости расплавленного чугуна 2 поддерживают выше летки 11b, чтобы не выпускать шлак вместе с расплавленным чугуном 2. В результате этого расплавленный чугун 2 можно непрерывно выводить из основного корпуса, тогда как железо 1 твердофазного прямого восстановления непрерывно подают в основной корпус 11.In addition, when the liquid level of the molten iron 2 reaches a predetermined height above the tap hole 11b, discharging of the molten iron 2 is started, and the height of the liquid level of the molten iron 2 is adjusted. The liquid level of the molten iron 2 is maintained above the tap hole 11b so as not to release slag along with the molten iron. 2. As a result, the molten iron 2 can be continuously discharged from the main body, while the solid-state direct reduced iron 1 is continuously supplied into the main body 11.

Когда уровень жидкости расплавленного чугуна 2 снижается до верхнего конца летки 11b, летку 11b закрывают, или когда уровень жидкого шлака 3 достигает предварительно определенной высоты выше шлаковыпускного отверстия 11а, опять открывают летку 11b.When the liquid level of the molten iron 2 drops to the upper end of the tap hole 11b, the tap hole 11b is closed, or when the level of the liquid slag 3 reaches a predetermined height above the slag outlet 11a, the tap hole 11b is opened again.

Как описано выше, с использованием вышеуказанной электрической печи для выплавки чугуна как первой печи в способе получения расплавленной стали согласно настоящему варианту исполнения можно непрерывно получать чугун из железа твердофазного прямого восстановления, и он может быть эффективно получен, так, чтобы в целом эффективно получать расплавленную сталь.As described above, by using the above electric iron smelting furnace as the first furnace in the molten steel producing method of the present embodiment, cast iron can be continuously produced from solid-state direct reduced iron, and it can be efficiently produced, so that molten steel is generally effectively produced .

Настоящее описание раскрывает различные аспекты способов, как описанных выше, и основные способы обобщены ниже.The present description discloses various aspects of the methods as described above, and the main methods are summarized below.

Как описано выше, способ получения расплавленной стали согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой способ получения расплавленной стали с использованием железа твердофазного прямого восстановления в качестве исходного материала, в котором железо твердофазного прямого восстановления содержит 3,0 мас.% или более SiO₂ и Al₂O₃ в сумме, и 1,0 мас.% или более углерода, причем отношение металлического железа к общему содержанию железа, содержащемуся в железе твердофазного прямого восстановления, составляет 90 мас.% или более, и содержание избыточного углерода Сх, заданное нижеследующей формулой (1), относительно углерода, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления, составляет 0,2 мас.% или более, причем способ включает стадию плавления в первой печи от 40 до 100 мас.% железа твердофазного прямого восстановления, и разделения расплавленного чугуна, имеющего содержание углерода от 2,0 до 5,0 мас.% и температуру от 1350 до 1550°C, и шлака, имеющего основность от 1,0 до 1,4, и стадию плавления во второй печи остального железа твердофазного прямого восстановления вместе с расплавленным чугуном, отделенным в первой печи, и вдувания кислорода на расплавленный материал для обезуглероживания с образованием расплавленной стали.As described above, the method for producing molten steel according to one aspect of the present invention is a method for producing molten steel using solid-state direct reduced iron as a raw material, in which the solid-state direct reduced iron contains 3.0 mass% or more of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in total, and 1.0 mass% or more of carbon, wherein the ratio of metallic iron to the total iron content contained in the solid-phase direct reduced iron is 90 mass% or more, and the excess carbon content Cx given by the following formula ( 1), relative to the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron, is 0.2 wt.% or more, and the method includes the step of melting in a first furnace from 40 to 100 wt.% of the solid-phase direct reduced iron, and separating the molten cast iron having a content carbon from 2.0 to 5.0 wt.% and a temperature from 1350 to 1550°C, and slag having a basicity from 1.0 to 1.4, and a stage of melting in a second furnace of the remaining solid-phase direct reduced iron together with molten cast iron separated in the first furnace, and blowing oxygen onto the molten material to decarburize it to form molten steel.

Cx=[C]-[FeO]x 12=(55,85+16)=0,947(1)Cx=[C]-[FeO]x 12=(55.85+16)=0.947(1)

Согласно этой конфигурации, количество всего железа, которое может содержаться в отделенном шлаке, может быть снижено в первой печи, и может быть сокращено общее количество железа, которое выводится вместе с шлаком. Поэтому может быть предотвращено снижение выхода расплавленного чугуна в первой печи, и расплавленная сталь может быть получена из расплавленного чугуна во второй печи. Таким образом, даже если в качестве сырьевого материала для железа твердофазного прямого восстановления применяют низкосортную железную руду, расплавленная сталь может быть получена с высоким выходом.According to this configuration, the amount of total iron that can be contained in the separated slag can be reduced in the first furnace, and the total amount of iron that is discharged with the slag can be reduced. Therefore, the yield of molten iron in the first furnace can be prevented from decreasing, and molten steel can be produced from the molten iron in the second furnace. Thus, even if low-grade iron ore is used as the raw material for solid-state direct reduced iron, molten steel can be produced in high yield.

В первой печи, имеющей вышеуказанную конфигурацию, железо твердофазного прямого восстановления может быть расплавлено посредством электрической дуги, и расплавленный чугун и шлак со- 7 044072 ответственно могут непрерывно выгружаться из первой печи.In the first furnace having the above configuration, the solid-phase direct reduced iron can be melted by an electric arc, and the molten iron and slag, respectively, can be continuously discharged from the first furnace.

В результате этого в первой печи может быть эффективно получен расплавленный чугун, так что расплавленная сталь может быть эффективно получена способом получения в целом.As a result, molten pig iron can be efficiently produced in the first furnace, so that molten steel can be efficiently produced by the production method as a whole.

Далее настоящее изобретение будет описано более конкретно со ссылкой на Примеры. Нижеследующие примеры не должны толковаться как ограничивающие область изобретения, и настоящее изобретение может быть осуществлено с модификациями, которые внесены в пределах области, соответствующей описанным выше и ниже целям, и любая из них должна быть включена в пределы технического диапазона настоящего изобретения.Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples. The following examples should not be construed as limiting the scope of the invention, and the present invention may be made with modifications that are made within the scope of the purposes described above and below, and any of them should be included within the technical scope of the present invention.

ПримерыExamples

Условия испытаний.Test conditions.

Провели компьютерное моделирование в отношении получения расплавленной стали нижеследующих испытаний с номерами 1-3, с использованием электрической печи для выплавки чугуна (первой печи), и электродуговой печи (второй печи), описанной выше, и с использованием сортов железа твердофазного прямого восстановления, каждый из которых имеет состав, показанный в табл. 1, в качестве исходного материала. Железо А1 твердофазного прямого восстановления было получено из низкосортной железной руды в качестве сырьевого материала, и имело общее содержание SiO₂ и Al₂O₃ 7,63 мас.%. Железо А2 твердофазного прямого восстановления было получено из высокосортной железной руды как сырьевого материала, и имело общее содержание SiO₂ и Al₂O₃ 2,47 мас.%. Степень металлизации составляла 94,0% в каждом случае. Обозначение Fe общ, указанное в табл. 1, означает общее содержание железа, содержащегося в железе твердофазного прямого восстановления.Computer simulations were carried out regarding the production of molten steel of the following tests numbered 1-3, using the electric iron furnace (first furnace), and the electric arc furnace (second furnace) described above, and using solid-phase direct reduced iron grades, each of which has the composition shown in table. 1, as starting material. Solid phase direct reduced iron A1 was obtained from low-grade iron ore as raw material, and had a total content of SiO ₂ and Al ₂ O _{3 of} 7.63 mass%. Solid phase direct reduced iron A2 was obtained from high-grade iron ore as raw material, and had a total content of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ of 2.47 mass%. The degree of metallization was 94.0% in each case. Fe general designation indicated in table. 1 means the total iron content contained in solid-phase direct reduced iron.

Таблица 1Table 1

Железо твердофазного прямого восстановления Solid phase direct reduced iron Компонентный состав (мас.%) Component composition (wt.%) SiO₂+Al₂ О₃ SiO ₂ +Al ₂ O ₃ Степень металлизации (%) Degree metallization (%) Реобщ Reob SiO 2 SiO 2 А1₂ ОзA1 ₂ Oz Са О Sa ABOUT Mg О Mg ABOUT С WITH А1 A1 88,3 88.3 7,6 3 7.6 3 0,0 0 0.0 0 0,4 7 0.4 7 0,5 1 0.5 1 1,5 1.5 7,63 7.63 94,0 94.0 А2 A2 93,1 93.1 1,7 2 1.7 2 0,7 5 0.7 5 0,8 9 0.8 9 0,3 4 0.3 4 1,5 1.5 2,47 2.47 94,0 94.0

Тест 1.Test 1.

Тест 1 представляет собой один пример настоящего изобретения. В тесте 1 испытание проводили с использованием железа А1 твердофазного прямого восстановления. В первой печи 70 мас.% железа твердофазного прямого восстановления преобразовали в расплавленный чугун. Во второй печи остальное железо твердофазного прямого восстановления расплавляли вместе с чугуном, полученным в первой печи, и затем проводили обезуглероживание для получения расплавленной стали.Test 1 is one example of the present invention. In Test 1, the test was performed using solid phase direct reduced iron A1. In the first furnace, 70 wt.% solid phase direct reduced iron was converted into molten pig iron. In the second furnace, the remaining solid direct reduced iron was melted together with the pig iron produced in the first furnace, and then decarburized to produce molten steel.

В первой печи железо твердофазного прямого восстановления при 500°C загружали в электрическую печь для выплавки чугуна, и содержание углерода в расплавленном чугуне было отрегулировано на 3,0 мас.%. Во второй печи железо твердофазного прямого восстановления при 25°C загружали в электродуговую печь, и содержание углерода в расплавленной стали было отрегулировано на 0,05 мас.%.In the first furnace, solid direct reduced iron at 500°C was loaded into an electric iron smelting furnace, and the carbon content of the molten iron was adjusted to 3.0 mass%. In the second furnace, solid-phase direct reduced iron at 25°C was charged into the electric arc furnace, and the carbon content of the molten steel was adjusted to 0.05 mass%.

В обеих из первой печи и второй печи негашеную известь и доломит применяют как шлакообразующий материал, и, как показано в табл. 2 и 3, основность шлака была отрегулирована на 1,3 в первой печи и 1,8 во второй печи. Температура расплавленного чугуна в первой печи является более низкой, чем температура расплавленной стали во второй печи, и содержание FeO в шлаке также является низким, так что нагрузка на основный огнеупорный материал снижена благодаря возможности снизить основность шлака в первой печи.In both the first kiln and the second kiln, quicklime and dolomite are used as slag-forming material, and, as shown in table. 2 and 3, the basicity of the slag was adjusted to 1.3 in the first furnace and 1.8 in the second furnace. The temperature of the molten iron in the first furnace is lower than the temperature of the molten steel in the second furnace, and the FeO content of the slag is also low, so that the load on the base refractory material is reduced by being able to reduce the basicity of the slag in the first furnace.

Тест 2 и тест 3.Test 2 and test 3.

Тест 2 и тест 3 являются сравнительными примерами. Испытание проводили с использованием железа А1 твердофазного прямого восстановления в тесте 2 и железа А2 твердофазного прямого восстановления в тесте 3. В обоих из теста 2 и теста 3 все (100 мас.%) железо твердофазного прямого восстановления расплавляли во второй печи и проводили обезуглероживание для получения расплавленной стали. Поэтому в тесте 2 и тесте 3 первую печь не использовали.Test 2 and Test 3 are comparative examples. The test was carried out using solid phase direct reduced iron A1 in test 2 and solid phase direct reduced iron A2 in test 3. In both test 2 and test 3, all (100 wt.%) solid phase direct reduced iron was melted in a second furnace and decarburized to obtain molten steel. Therefore, in test 2 and test 3 the first oven was not used.

В обоих из теста 2 и теста 3 железо твердофазного прямого восстановления при 500°C загружали в электродуговую печь, и содержание углерода в расплавленной стали было отрегулировано на 0,05 мас.%. В дополнение, негашеную известь и доломит применяли как шлакообразующий материал, и основность шлака была отрегулирована на 1,8, как показано в табл. 3.In both of Test 2 and Test 3, solid-phase direct reduced iron at 500°C was charged into an electric arc furnace, and the carbon content of the molten steel was adjusted to 0.05 mass%. In addition, quicklime and dolomite were used as the slag-forming material, and the basicity of the slag was adjusted to 1.8, as shown in Table. 3.

- 8 044072- 8 044072

Таблица 2table 2

Первая печь First oven Тест 1 Test 1 Основность шлака Basicity of slag 1,3 1.3 Содержание MgO в шлаке (мас.%) MgO content in slag (wt.%) 15 15 Содержание FeO в шлаке (мас.%) FeO content in slag (wt.%) 1,0 1.0 Содержание углерода в расплавленном чугуне (мас.%) Carbon content of molten cast iron (wt.%) 3,0 3.0 Температура расплавленного чугуна (°C) Molten Iron Temperature (°C) 1530 1530 Количество использованного железа прямого восстановления (500°С) (кг/т) Amount of direct reduced iron used (500°C) (kg/t) 1098 1098 Количество использованной негашеной извести (кг/т) Amount of quicklime used (kg/t) 88,3 88.3 Количество использованного доломита (кг/т) Amount of dolomite used (kg/t) 55,4 55.4 Количество использованного углерода (кг/т) (внешнее науглероживание) Amount of carbon used (kg/t) (external carburization) 28,50 28.50 Количество использованного кислорода (норм.м³/т)Amount of oxygen used (norm.m ³ /t) 0 0 Количество использованной электроэнергии (кВт/час) Amount of electricity used (kW/hour) 591,1 591.1 Количество полученного шлака (кг/т) Amount of slag produced (kg/t) 237 237 Выход расплавленного чугуна (%) Molten iron yield (%) 99,8 99.8

Таблица 3Table 3

Вторая печь Second oven Тест 1 Test 1 Тест 2 Test 2 Тест 3 Test 3 Основность шлака Basicity of slag 1,8 1.8 1,8 1.8 1,8 1.8 Содержание MgO в шлаке (мас.%) MgO content in slag (wt.%) 12 12 12 12 12 12 Содержание FeO в шлаке (мас.%) FeO content in slag (wt.%) 25,0 25.0 25,0 25.0 25,0 25.0 Содержание углерода в расплавленной стали (мас.%) Carbon content in molten steel (wt.%) 0,05 0.05 0,05 0.05 0,05 0.05 Температура расплавленной стали (°C) Temperature of molten steel (°C) 1630 1630 1630 1630 1630 1630 Количество использованного расплавленного чугуна(1300°С) Amount of molten cast iron used (1300°C) 744,23 744.23 0 0 0 0 Количество использованного железа прямого восстановления (25°С) (кг/т) Amount of direct reduced iron used (25°C) (kg/t) 355,1 355.1 0 0 0 0 Количество использованного железа прямого восстановления (500°С) (кг/т) Amount of direct reduced iron used (500°C) (kg/t) 0 0 1231 1231 1095 1095 Количество использованной негашеной извести (кг/т) Amount of quicklime used (kg/t) 54,9 54.9 149,4 149.4 19,3 19.3 Количество использованного доломита (кг/т) Amount of dolomite used (kg/t) 34 34 87,0 87.0 18,4 18.4 Количество использованной электроэнергии (кВт/час) Amount of electricity used (kW/hour) 203,9 203.9 542,5 542.5 461,5 461.5 Количество использованного углерода (кг/т) (внешнее науглероживание) Amount of carbon used (kg/t) (external carburization) 0 0 0 0 0 0 Количество использованного кислорода (норм.м³/т)Amount of oxygen used (norm.m ³ /t) 31,7 31.7 23,2 23.2 7,6 7.6 Количество полученного шлака (кг/т) Amount of slag produced (kg/t) 169 169 456 456 104 104 Выход расплавленной стали (%) Molten steel yield (%) 96,8 96.8 91,9 91.9 98,0 98.0

Результаты испытаний.Test results.

Табл. 2 показала количество исходных материалов и электроэнергии, использованных для получения расплавленного чугуна, в расчете на 1 тонну, количество полученного шлака и выход расплавленноTable 2 showed the amount of raw materials and electricity used to obtain molten cast iron, per 1 ton, the amount of slag obtained and the yield of molten iron

- 9 044072 го чугуна. Табл. 3 показала количество исходных материалов и электроэнергии, использованных для получения расплавленной стали, в расчете на 1 тонну, количество полученного шлака и выход расплавленной стали. Табл. 4 показала количества исходных материалов и электроэнергии, использованных для получения, в расчете на 1 тонну, расплавленной стали, полученной объединением стадии в первой печи и стадии во второй печи, и выход расплавленной стали. Здесь выход расплавленного чугуна представляет собой отношение (мас.%) содержания железа, выделенного как расплавленного чугуна, к содержанию железа, загруженного в первую печь, в составе железа твердофазного прямого восстановления. В отношении выхода расплавленной стали, отношение (мас.%) железа, выделенного в виде расплавленной стали, к железу, загруженному во вторую печь в составе железа твердофазного прямого восстановления и расплавленного чугуна, в тесте 1, и как железа твердофазного прямого восстановления в тесте 2 и тесте 3. В отношении теста 1, выход всей расплавленной стали в табл. 4 был рассчитан как процентная доля (мас.%) содержания железа, извлеченного в виде расплавленной стали во второй печи, относительно общего содержания железа, загруженного в первую печь и вторую печь в составе железа твердофазного прямого восстановления.- 9 044072 cast iron. Table 3 showed the amount of raw materials and electricity used to produce molten steel per ton, the amount of slag produced and the yield of molten steel. Table 4 showed the amounts of raw materials and electrical energy used to produce, per ton, molten steel obtained by combining the first furnace step and the second furnace step, and the yield of molten steel. Here, the yield of molten iron is the ratio (wt.%) of the iron content recovered as molten iron to the iron content of the solid direct reduced iron charged into the first furnace. With respect to the yield of molten steel, the ratio (wt.%) of the iron recovered as molten steel to the iron charged into the second furnace as a composition of solid-phase direct reduced iron and molten pig iron in test 1, and as solid-phase direct reduced iron in test 2 and test 3. Regarding test 1, the yield of all molten steel in table. 4 was calculated as the percentage (wt.%) of the iron content recovered as molten steel in the second furnace relative to the total iron content charged into the first furnace and the second furnace as solid phase direct reduced iron.

Тест 1.Test 1.

В тесте 1 содержание углерода в расплавленном чугуне было таким высоким, как 3,0% в первой печи, так что содержание FeO в шлаке было столь низким, как 1,0 мас.%. В результате этого удалось снизить содержание железа, выведенного вместе со шлаком, и расплавленный чугун мог быть получен с высоким выходом 99,8%. Количество шлака, образованного в первой печи, составляло 237 кг/т, которое было количеством, которое не создавало никаких технологических проблем.In Test 1, the carbon content of the molten iron was as high as 3.0% in the first furnace, so that the FeO content of the slag was as low as 1.0 wt%. As a result, it was possible to reduce the content of iron removed along with the slag, and molten pig iron could be obtained with a high yield of 99.8%. The amount of slag generated in the first furnace was 237 kg/t, which was an amount that did not pose any technological problems.

Во второй печи содержание углерода в расплавленной стали были снижено до 0,05 мас.%, так что содержание FeO в шлаке было столь высоким, как 25,0 мас.%. Однако количество образованного шлака составляло 169 кг/т, что было значительно меньшим, чем количество 456 кг/т шлака, образованного в тесте 2, в котором все количество того же железа А1 твердофазного прямого восстановления расплавляли во второй печи, и удалось снизить количество железа, выведенного со шлаком. В дополнение, количество шлака составляло количество, которое не создавало никаких эксплуатационных проблем.In the second furnace, the carbon content of the molten steel was reduced to 0.05 wt.%, so that the FeO content of the slag was as high as 25.0 wt.%. However, the amount of slag generated was 169 kg/t, which was significantly less than the amount of 456 kg/t slag generated in Test 2, in which the entire amount of the same solid-phase direct reduction iron A1 was melted in the second furnace, and the amount of iron was reduced removed with slag. In addition, the amount of slag was an amount that did not create any operational problems.

Выход всей расплавленной стали во всем процессе в первой печи и во второй печи является таким высоким, как 96,7%, и даже если в качестве сырьевого материала для железа твердофазного прямого восстановления использовали низкосортную железную руду, расплавленная сталь могла бы быть получена с высоким выходом.The yield of the total molten steel in the entire process in the first furnace and the second furnace is as high as 96.7%, and even if low-grade iron ore was used as the raw material for solid-phase direct reduced iron, molten steel could be produced at a high yield .

Тест 2.Test 2.

В тесте 2 содержание углерода в расплавленной стали было снижено до 0,05% во второй печи, так что содержание FeO в шлаке было столь высоким, как 25,0 мас.%. В дополнение, поскольку первую печь не применяли, все количество шлака было образовано во второй печи. В результате этого вместе со шлаком было выведено большое количество железа, и выход расплавленной стали снизился до 91,9%.In Test 2, the carbon content of the molten steel was reduced to 0.05% in the second furnace, so that the FeO content of the slag was as high as 25.0 wt%. In addition, since the first furnace was not used, the entire amount of slag was generated in the second furnace. As a result, a large amount of iron was removed along with the slag, and the yield of molten steel decreased to 91.9%.

В дополнение, количество полученного шлака было столь высоким, как 456 кг/т. Шлак, образованный в таким большом количестве, требует длительного времени для расплавления шлакообразующего материала, и длительное время занимает выгрузка расплавленного шлака из второй печи, что значительно снижает производительность получения расплавленной стали. В дополнение, поскольку большое количество шлака удерживается в печи и расплавляется, необходимо модифицировать оборудование, например, увеличением кожуха печи. Такое большое количество шлака делает затруднительным проведение операции.In addition, the amount of slag produced was as high as 456 kg/t. The slag generated in such a large amount requires a long time to melt the slag-forming material, and it takes a long time to discharge the molten slag from the second furnace, which greatly reduces the productivity of producing molten steel. In addition, since large amounts of slag are retained in the furnace and melted, it is necessary to modify the equipment, such as by enlarging the furnace shell. Such a large amount of slag makes the operation difficult.

Тест 3.Test 3.

В тесте 3 использовали высокосортную железную руду в качестве сырьевого материала для железа твердофазного прямого восстановления, так что количество образованного шлака было столь малым, как 104 кг/т. Поэтому содержание железа, выведенного вместе со шлаком, было малым, и выход расплавленной стали составлял 98,0%, который был выше, чем выход в тесте 1. В дополнение, количество образованного шлака представляло собой количество, которое не создавало никаких технологических проблем.In Test 3, high-grade iron ore was used as the raw material for solid-phase direct reduced iron, so that the amount of slag generated was as small as 104 kg/t. Therefore, the content of iron discharged with the slag was small, and the yield of molten steel was 98.0%, which was higher than the yield in Test 1. In addition, the amount of slag generated was an amount that did not create any processing problems.

--

Claims

Table 4

Test 1 (entire process) Test 2 Test 3

The amount of total solid-phase direct iron used recovery (kg/t) 1172 1231 1095

Yield of total molten steel (%) 96.7 91.9 98.0

Total electricity used (kWh) 644 542.5 461.5

Amount of carbon used (kg/t) (external carburization) 21.2 0 0

Amount of oxygen used (norm.m ³ /t) 31.7 23.2 7.6

Amount of quicklime used (kg/t) 120.6 149.4 19.3

Amount of dolomite used (kg/t) 75.2 87.0 18.4

Summary.

As described above, according to the method for producing molten steel according to the present invention, it is confirmed that even if low-grade iron ore is used, molten steel could be produced with a high yield equivalent to that when high-grade iron ore is used.

This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-210829, filed with the Japan Patent Office on November 21, 2019, the contents of which are hereby incorporated herein by reference.

To describe the present invention, the invention has been suitably and sufficiently described in the above description using embodiments with reference to specific examples and the like. However, it should be understood that changes and/or modifications to the foregoing embodiments will be readily made by those skilled in the art. Therefore, unless a change or modification made by those skilled in the art is outside the scope of the appended claims, such change or modification should be within the scope of the appended claims.

Industrial applicability

The present invention has wide industrial applicability in technical fields that relate to a method for producing molten steel.

CLAIM

1. A method for producing molten steel using solid direct reduced iron as a raw material, in which the solid direct reduced iron contains 3.0 mass% or more of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ in total, 1.0 mass% or more carbon, the ratio of metallic iron to the total iron content contained in the solid-phase direct reduced iron is 90 mass% or more, and the excess carbon content Cx given by the following formula (1) to the carbon contained in the solid-phase direct reduced iron is 0 ,2 wt.% or more, and the method includes the stage of melting in a first furnace from 40 to 95 wt.% solid-phase direct reduction iron and separating molten cast iron having a carbon content from 2.0 to 5.0 wt.% and a temperature from 1350 up to 1550°C, and slag having a basicity from 1.0 to 1.4, and the stage of melting in a second furnace the remaining solid-phase direct reduction iron together with the molten pig iron separated in the first furnace, and injecting oxygen onto the molten material for decarburization to form molten steel,

Cx=[C]-[FeO]x 12-(55.85+16)-0.947 (1)

-