TWI392742B - 用鉻鐵及鎳鐵的直接還原爐在一轉爐之初級側生產不銹鋼之方法 - Google Patents

用鉻鐵及鎳鐵的直接還原爐在一轉爐之初級側生產不銹鋼之方法 Download PDF

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Description

用鉻鐵及鎳鐵的直接還原爐在一轉爐之初級側生產不銹鋼之方法
本發明關於一種生產不銹鋼的方法，以鉻礦石和鎳礦石為基礎分數道方法步驟，這些步驟經由中間產物--鐵鉻和鐵鎳--互相設定。
迄今世界性成立的不銹鋼程序線幾乎全由以下物之組合構成：EAF、AOD-L(雙重方法)或EAF、AOD-L(MRP-L)-VOD(三重方法)。
EAF的應用各依鐵屑(Schrott)的供應或鐵屑與生鐵的供應而有不同。目前，方法的開發，在使用生鐵或液態鉻時係用較小量比例的低或高合金的鐵屑與合金組合。
在此，鉻與鎳構成該合金元素的大部分。在此，鎳是最貴的組成。就一直成長的終消費市場以及世界的產量而觀，鎳的限資源係為鎳的成長的需求以及鎳價格一直上漲的主因。
新的技術係設法使鋼料便宜。
因此在歐洲專利EP 1 641 946 B1提到一種製造合金的金屬熔融物的方法，其目的在維持高品質的情形下減少成本到最低以及將廢料如含鉻，或含鉻鎳的灰塵及熔渣回流到生產程序，此方法由在不同轉爐中先後相隨實施的方法步驟；該轉爐係由槽液上方吹入空氣或由槽液下方吹入空氣，其在各道方法步驟中將生體混合物構成的液體生鐵充 入各轉爐中：第一程序步驟：在一回流轉爐中在1580℃製造一預合金的熔融物，含20.3%鉻及2%鎳。
第二程序步驟：將一碳載體、一附加之還原劑、一熔渣生成物、及一種化石能源載體(燃料)放入一KMS-S轉爐中到該第一種預合金的熔融物中，並製造在1500℃的溫度一種合金之前熔融物以供第三方法步驟之用，它含有25.9%鉻和1.38%鎳。
第三程序步驟：在一K-OBM-S轉爐中作終處理，且特別是加入鐵合金，並作除碳程序並調整合金的鋼熔融物，其預定的化學分析為18.4%鉻、8.96%鎳，其預定溫度為1680℃。
另一種生產不銹鋼的技術見於US 5,514,331。在此方法中，以下例示的結果實施以下的方法步驟：--在一電弧爐中製造含52%鉻的液體鐵鉻(Ferrochrom)；--將此液體鐵鉻充入到一鐵鉻轉爐，在該轉爐中在加入塊狀之碳鋼鐵屑(Carbon Steel Scrap)，產生一鉻含量35%的鋼熔融物，--將此鋼熔融物注入--一運送盛桶中，並加入第二鋼熔融物，它係在另一電弧爐中熔融，它含13%鎳及一些鉻，--將該運送盛桶中所含的混合熔融物(它含19%鉻及6.6%鎳)注入一AOD轉爐，最後在該轉爐中產生一終產 物，它含18%鉻及8%鎳。
本發明係由此所述之先前技術著手，用這種習知的方法步驟過程製造含有合金元素--鉻與鎳--的生鐵。本發明的目的在指示一方法路徑，利用它可藉著直接使用鉻礦石和鎳礦石而將鋼製造成本大大減少。
這種目的依本發明在方法方面係利用具有申請專利範圍第1項的特點的方法達成：以下在一程序線(10)中實施的方法過程˙在二道分別的直接還原程序生產具有鐵鉻的液態鋼和具有鐵鎳的液態鋼，其中使用廉價的鉻礦石原料混合物(1)或鎳礦石、原料混合物，在二個平行設置的直接還原爐(3)(4)(例如SAF爐)中實施，該直接還原爐平行設在一個進一步作處理的轉爐的初級側上，˙將該液體鋼從該二直接還原爐(3)(4)刺穿放流到一運送盛桶(5)中，其中首先將具鐵鉻的液體鋼放流，然後將具有鐵鎳的液體鋼放流，˙將該在運送盛桶(5)中所含的材料混合物(由具有鐵鉻的液體鋼和具鐵鎳的液體鋼構成)充料到一個進一步作處理的轉爐(6)中，˙藉著將該金屬混合物作典型的清新作業、熔渣還原作業及作化學標的分析的微調整，在轉爐(6)中製造所要品質的不銹鋼， ˙將產生的液體不銹鋼放流到一鑄造盛桶(7)中並將該不銹鋼運送到一鑄造機(8)。
依本發明將鐵鉻及鐵鎳的產生作業分開，在二個直接還原爐實施(它們平行設置在一進一步作處的轉爐的初級側上)，其中所用轉爐舉例而言，為一AOD、AOD-LIRM MRP、MRP-L，如此，藉著直接使用該二種鉻與鎳的礦石，可將鋼製造成本大大降低，固然，還原爐〔埋設式電弧爐(Smbmerged Arc Furnace)〕的投資成本及相關設備會比傳統的EAF、AOD-L高約9倍，但管材成本便宜約9倍。因此投資可很快就賺回了。此外在轉爐中只將鐵直接還原(DRI)或供應鐵屑的作業也簡單得多。
在程序線的初級側發生的二個直接還原程序(使用材料為鎳礦石和鉻礦石)在約一小時的週期中，舉例而言，產生約340公斤的液體鐵鉻/每噸鋼(具約55%鉻)和約540公斤液體鐵鎳/每噸鋼(具約15%鎳)，溫度各約1600℃。這二種金屬的順序先是鐵鉻，然後鐵鎳放流到一運送盛桶中，並用它運送到一作進一步處理的轉爐，在該轉爐中將金屬混合物作典型的清新作業，藉著鐵直接還原(DRI)或藉著碳鐵屑作清新，重量構成的量約160公斤/每噸鋼。在此，該DRI或碳鐵屑也擔任熔融物的冷卻功能，以將碳、矽及一部分鉻與鐵的氧化反應產生的高熱抵消。轉爐程序隨著熔渣還原及化學標的分析的細調整而結束。
在本發明的方法，磷的量較少，因此該元素可看成對不銹鋼不造成問題，且較高的硫含量在轉爐程序中以充分 的效率除去。
以下本發明方法用一示意圖示的程序線的實施例。
圖式中顯示一程線(10)的示意圖，它具有選設之個別成份，利用該成份可實施本發明的方法。個別成份之間的材料流方向(它用一雙箭頭表示)在圖中左上方開始且向右下延伸。
程序線(10)的前端形成二個直接還原爐：一個用於產生鐵鉻的SAF(3)及一個用於產生鐵鎳的SAF(4)。除了這些直接還原爐外，還顯示所使用的原料混合物(1)(2)，呈不同大小的料堆(Anhäufung)形式。
用於實施本發明之一次直接還原作用的原料混合物(1)(2)的平均組成如下：˙鉻礦石原料混合物(1)=焦炭、鉻礦石、具24~37%鉻，約30%鐵；˙鎳礦石原料混合物(2)=焦炭、鎳礦石，具1.2~1.5鎳，約15%鐵。
該用此原料混合物(1)(2)在SAF(3)(4)中實施的還原程序在約1小時的週期中，舉例而言，產生約340公斤液體鐵鉻/每噸鋼，具有約55%鉻，約1600℃/約540公斤液體鐵鎳/每噸鋼，具有約15%鎳，溫度約1600℃。
在此熔融物放流到一充料盛桶(5)(Charging Ladle)中 後〔其中先將鐵鉻然後將鐵鎳注入運送盛體(5)中〕舉例而言，對該所得之金屬混合物產生如下之典型組成：
此金屬混合物此時用運送盛桶(5)充入該作進一步處理的轉爐(6)，在圖示之實施例中，它係一個AOD-L，在該AOD-L中，實施所需之最後的程序步驟，以產生具有預設之化學標的分析的不銹鋼。該設在AOD-L(6)後方的連續鑄造設備(CCM)(8)〔它具有設在中間的盛桶處理站(LTS)(7)〕構成程序線(10)的終點。
(1)‧‧‧鉻礦石原料混合
(2)‧‧‧鎳礦石原料混合
(3)‧‧‧鐵鉻直接還原爐(SAF)
(4)‧‧‧鉻鎳直接還原爐(SAF)
(5)‧‧‧運送盛桶
(6)‧‧‧AOD-L轉爐
(7)‧‧‧鑄造盛桶(LTS)
(8)‧‧‧鑄造機(CCM)
(10)‧‧‧程序線
圖1係本發明程序線的示意圖。
(1)‧‧‧鉻礦石原料混合
(2)‧‧‧鎳礦石原料混合
(3)‧‧‧鐵鉻直接還原爐(SAF)
(4)‧‧‧鉻鎳直接還原爐(SAF)
(5)‧‧‧運送盛桶
(6)‧‧‧AOD-L轉爐
(7)‧‧‧鑄造盛桶(LTS)
(8)‧‧‧鑄造機(CCM)
(10)‧‧‧程序線

Claims (6)

  1. 一種生產不銹鋼的方法，以鉻礦石和鎳礦石為基礎分數道方法步驟，這些步驟經由中間產物--鐵鉻和鐵鎳--互相設定，其特徵在：以下在一程序線(10)中實施的方法過程：˙在二道分別的直接還原程序生產具有鐵鉻的液態鋼和具有鐵鎳的液態鋼，其中使用鉻礦石原料混合物(1)或鎳礦石原料混合物，在二個平行設置的直接還原爐(3)(4)(例如SAF爐)中實施，該直接還原爐平行設在一個進一步作處理的轉爐的初級側上，˙將該液體鋼從該二直接還原爐(3)(4)刺穿放流到一運送盛桶(5)中，其中首先將具鐵鉻的液體鋼放流，然後將具有鐵鎳的液體鋼放流，˙將該在運送盛桶(5)中所含的材料混合物(由具有鐵鉻的液體鋼和具鐵鎳的液體鋼構成)充料到一個進一步作處理的轉爐(6)中，˙藉著將該金屬混合物作典型的清新作業、熔渣還原作業及化學標的分析的微調整，在轉爐(6)中製造所要品質的不銹鋼，˙將產生的液體不銹鋼放流到一鑄造盛桶(7)中並將該不銹鋼運送到一鑄造機(8)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：該充填到直接還原爐(3)(4)中的原料混合物(1)(2)具有以下之平均組成： ˙鉻礦石原料混合物(1)=焦黃、鉻礦石，具24~37%鉻，約30%鐵，˙鎳礦石原料混合物(2)=焦炭、鎳礦石，具1.2~1.5%鎳，約15%鐵。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中：該用原料混合物(1)(2)在直接還原爐(3)(4)中實施的還原程序在約1小時的週期中，舉例而言，生產了約340公斤液體鐵鉻/每噸鋼，具有約55%鉻，約1600℃及約540公斤液體鐵鎳/每噸鋼，具有約15%鎳，溫度約1600℃。
  4. 如申請專利範圍第2或第3項之方法，其中：在該運送盛桶(5)中由該二直接還原爐(3)(4)出來的金屬混合物具有以下之典型組成：
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：所用之進一步作處理的轉爐為一種AOD、AOD-L或MRR、MRP-L。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中：在轉爐(6)中將該金屬混合物作典型清新作業，利用鐵直接還原(DRI)或利用碳鐵屑作業，重量構成約160公斤/ 每噸鋼，同時將熔融物冷卻，以將由於碳、矽以及部分的鉻與鐵的氧化反應所生的高熱能抵消。
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