WO2010072043A1

WO2010072043A1 - 熔炼炉和炼钢设备以及炼钢工艺

Info

Publication number: WO2010072043A1
Application number: PCT/CN2009/001038
Authority: WO
Inventors: 董杰; 李丰功; 曾晖; 王学斌; 王博
Original assignee: 莱芜钢铁集团有限公司
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-07-01
Also published as: JP2012513007A; KR20110114590A; CN101445848A; EP2380995B1; EP2380995A4; EP2380995A1; CN101445848B; KR101561930B1; JP5619021B2

Description

熔炼炉和炼钢设备以及炼钢工艺技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及用含铁物料进行炼钢的工艺和设备,尤其涉及用含铁物料的钢水生产。背景技术

随着世界钢铁工业的飞速发展和国际社会对环保的日益重视，铁矿石、废钢铁、焦炭等资源的短缺，焦煤资源的短缺尤为突出，人们不断寻找一种不用焦煤的炼铁炼钢方法，寻求一种能再利用在目前的烧结、炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢等炼钢过程中产生的含铁粉尘的方法。通常，炼钢按工艺流程可分为短流程和长流程两种。典型的长流程是从铁矿石开始，进行烧结（或球团）、炼焦、高炉炼铁、转炉吹炼钢水和精炼炉炼钢。焦炭是长流程不可缺少的重要原料，由于炼焦煤资源有限，焦煤仅占煤总量的

5%至 10%,现有技术可经济开发的焦煤只占 1.5%至 4%,使依赖炼焦煤的长流程面临煤资源匮乏的局面。此外，长流程规模庞大，投资高，占用土地面积大，生产周期长，吨钢能耗高，环境污染严重，尤其是炼焦系统污染是传统长流程无法克服的弊端。现有的短流程是以废钢、直接还原铁 ( DRI、海绵铁）等为原料，通过电炉熔化，氧化成粗钢水，经精炼炉炼出成品钢，不需要焦炭。短流程通常首先需要对原料进行还原，最普遍采用的是以天然气为还原剂的 Midrex、 HYL 法以及以煤为还原剂的回转窑法、竖炉法、转底炉法等。转底炉经过 30 多年的发展而日趋完善，主要工艺包括： 1978年加拿大国际镍集团的 INMETCO工艺，利用冶金厂废弃物并同时进行 Zn、 Ni、 Cr等金属回收的转底炉； Fastmelt工艺，由著名的美国直接还原公司 Midrex于 60年代开发， 80年代转向利用转底炉炼铁，与埋弧电炉（矿热炉）双联，形成两步法熔融还原过程生产铁水； IDP, 由美国动力钢公司开发，是以天然气为燃料的转底炉；由德国曼内斯德马格公司开发的 Redsmelt工艺，计划为 NSM 带钢厂（年产钢 150万吨)的炼钢电弧炉提供铁水热装。在出了转底炉后， DRI被趁热（900°C)加入电炉，获得铁水，计算成本为每吨铁水 168.85美元，低于同等条件下的高炉和其它熔融还原的铁水。 Itmk3 "第三代炼铁法" 是日本神户制铁与美国米德兰 (Midrex)公司联合开发的转底炉直接还原新工艺（Fastmet),在 20世纪 90 年代中后期取得突破性进展，使金属化球团（直接还原铁， DRI, 海绵铁) 在转底炉中还原时轻度熔化，生成铁块，同时脉石也熔化，形成渣铁初步分离。此法的成功将解脱 DRI对原料品位的苛求，能用普通的高炉用铁矿为电炉提供优质铁料，因此意义重大，被命名为 "第三代炼铁法"（Itmk3)。在行业中，高炉被称为第一代炼铁法，产品属高碳液态铁水，直接还原被称为第二代炼铁法，产品属低碳固态铁，第三代炼铁法的产品介于二者之间，属中碳准熔化 (或半熔)状态。

因而，熔融还原是非焦煤生产铁水 -转炉炼钢流程主要采用的工艺，现已知有 COREX、 FINEX、 AUSIRON、 HISMELT、 DIOS、 ROMELT、 CCF、 AISI、 CLEANMELT 等，大多数熔融还原工艺还处于研发阶段，只有 COREX炼铁工艺建成了 5条生产线，在浦项、南非、印度等一些厂已经运行十年以上，尤其是南非的 COREX-2000,韩国浦项的 FINEX煤耗达到 720公斤，中国宝钢的 COREX-3000于 2007年 11月投产， 2008年燃料比 1054公斤，其中焦碳 26.25%,仍然不能摆脱焦碳，生产的是铁水。 HISMELT 熔融还原工艺的核心技术为 SRV熔融还原炉，而 HISMELT工艺已开发成熟，在澳大利亚昆纳建设了一座 80 万吨的工厂，目前正在试运行， SRV 熔融还原炉生产出的只是碳含量在 4.3%左右的铁水，不能直接生产出满足碳含量小于 0.1%的炼钢精炼工艺要求，还存在着传热效率低的问题。

CN02116882.2公开一种煤 -铁矿波还原-电炉直接炼钢方法及设备，这种方法生产效率低，难以规模化生产。 CN86105494 公开了褐煤预还原矿石直接炼钢轧材，其中矿石先被制成海绵铁，再由电炉炼钢，再轧成钢材，能源利用效率和生产效率氏。 CN200610040303.1公开了用感应炉直接炼钢的方法，其能耗高、生产效率低。 CN200610040696.6公开了用铁矿粉与无烟煤粉的混合料块用转炉直接炼钢的方法， CN200610040838.9公开了用氧化铁皮与无烟煤粉的混合料用电炉直接炼钢的方法，以及 CN87101210公开了一种铁矿石直接炼钢的方法，它们都涉及将由铁精矿、非焦煤和溶剂做成的未经任何还原的冷固结球团加到现代工业熔炼炉中来炼钢的方法，在这些方法中，铁矿石还原效率低，能耗高，生产效率低。 CN92113519.X 公开了用矿石直接炼钢的方法及设备，其中先将矿石用还原气体还原成海绵铁，然后将高温海绵铁在与外界大气隔离的情况下送入熔化室内熔化，再加入造渣剂去除有害元素的方法，能耗高，生产效率低，未见到产业化的报道。 CN86106417 涉及高炉连续炼钢与制钢生产的连续化，并且提出改进的高炉用纯氧和加压气化煤气作燃料以及加入还原剂直接炼钢的方法，但仍然未去掉烧结、球团等工序并且未见到产业化的报道。

CN87104957.0涉及槽式炉连续炼钢工艺及设备，其中设有前炉、槽式炉和后炉，所用原料仍然是高炉铁水，其效率低，成本高。发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种熔炼炉、一种连续炼钢设备及炼钢工艺，借此可以克服现有技术中的炼钢效率低、能耗大的缺点。

为此，本发明提供一种熔炼炉，包括用于容纳钢水和钢渣的炉体、用于将含铁物料加入炉体的加料机构、以及将钢水从炉体排出的出钢口，其中在钢水上方的钢渣中形成有泡沫渣沸腾区，其特点是，该熔炼炉还包括至少一支煤氧枪，该煤氧枪的枪口插埋在钢渣中，用于向钢渣中喷吹氧气和含碳物料，并由此在钢渣中形成泡沫渣沸腾区，加料机构被布置成使含铁物料被加入该泡沫渣沸腾区。

所述出钢口优选为虹吸出钢口。

该煤氧枪的枪口优选被布置成以这样的方式被插埋在钢渣中，即使得氧气和含碳物料燃烧的火焰被埋在钢渣内。对于本发明来说，所述氧气和含碳物料燃烧的火焰被埋在钢渣中是特别有利的，因为燃烧所产生的热量能被钢渣高效吸收。

对于本领域技术人员来说，煤氧枪是公知的且应理解为用于喷入含碳物料和氧气的通用机构，本领域技术人员可以采用任何合适的煤氧输入机构以输入含碳物料和氧气。煤氧枪例如是可更换的。一种优选方案中，煤氧枪是套管型的，其中心管道用于输送含碳物料，其外部管道用于输送氧气。作为替代，含碳物料和氧气也可以分别用两个并列的水冷管道输送，这也可称为煤氧枪。

该煤氧枪喷入的氧气和含碳物料比例是可以调整的，通过调整氧气和含碳物料比例可以使钢渣中碳保持在适宜的浓度，优选为 3— 12重量％。

根据本发明的一个优选实施例，煤氧枪枪口插埋在钢渣底部以上 1/3 至 1/5高度处。

熔炼炉的炉体优选呈圓柱形。

根据本发明的另一个优选实施例，煤氧枪被布置成相对水平面向下倾斜 α角且其在水平面上的投影相对炉体内表面在插入点处的法线方向成 β角，其中 α角的范围为 15°至 60°, β角的范围为 0至 45°。在优选实施例中，煤氧枪以 α角布置以使其斜向下喷吹含碳物料和氧气，这有利于反应的动力性能。而且，煤氧枪以 β角布置可以吹动钢渣使其旋转，这进一步改善了反应的动力性能。根据煤氧枪的 β角的布置，可以使钢渣顺时针、逆时针旋转，或者不旋转。

优选设置多支煤氧枪，这些煤氧枪可被布置成围绕炉体均勾分布地从炉体侧壁插入钢渣中。当然，这些煤氧枪也可以是非均勾分布的。煤氧枪均匀布置并且如上述按 β角布置是特别有利的，因为可以更好地吹动浮在钢水上的钢渣旋转，以提供更高的反应动力性能。

根据本发明的又一个优选实施例，加料机构包括插入泡沫渣沸腾区以便喷入含铁物料的喷枪。作为替代方式，加料机构可以包括位于泡沫渣沸腾区上方且对准泡沫渣沸腾区的串罐式布料器，用于将含铁物料布施在泡沫渣沸腾区中。

根据本发明的又一个优选实施例，还设有以枪口位于钢渣上方的方式插入炉体中的煤气燃烧氧枪。可以理解，氧枪用于喷入高温氧气或富氧空气，以燃烧熔炼炉上方炉腔内的煤气（CO 和 ¾ ), 把热量传到熔渣，加速含铁物料和熔剂物料的熔化。

根据本发明的另一个优选实施例，在熔炼炉底部装有吹氧透气砖。熔炼炉的吹氧透气砖向钢水连续吹氧，使钢水脱碳，提高钢水温度并起到熔池搅拌作用。特别优选的是，吹氧透气砖可以包括分别布置在炉体底部的中心位置和靠近出钢口的炉底位置的吹氧透气砖。

可依据熔炼炉的大小设置 2至 4块吹氧透气砖。本领域技术人员可以根据实际需要优化设计 /选择吹氧透气砖的数量和位置。

熔炼炉还可以包括浸没于钢水中的至少一支惰性气体喷枪，优选为氩气枪。氩气枪最好可以从炉体侧壁的任何合适位置插没于钢水中。氩气枪最好是可更换的。

熔炼炉最好具有位于炉体侧壁上且在钢渣层的上限部位处的出渣口。出钢口包括设置在炉体下部的虹吸出钢口，以确保无渣出钢。优选的是，熔炼炉底部设有放钢口，供设备大修时使用。

容纳有钢水和钢渣部分的熔炼炉下部外壳以及包括出钢口的外壳均采用水冷炉壁结构，这有利地延长了熔炼炉的使用寿命，甚至可使熔炼炉的使用寿命达 20年以上。熔炼炉最好在其上部具有煤气输出机构，用于将炼钢过程中所产生的废气回收再利用。

本发明还提出一种连续的炼钢设备，包括：用于预还原含铁物料的预还原装置；根据本发明的熔炼炉，其中加料机构用于将通过预还原装置被预还原的含铁物料加入熔炼炉的炉体内；和钢水处理容器，它与熔炼炉的出钢口相连通，用于接纳来自熔炼炉的钢水并对钢水进行脱脱磷。

根据本发明进一步的实施例，该炼钢设备还包括对经过钢水处理容器处理的钢水进行精炼的精炼炉。

根据本发明，预还原装置包括转底炉和 /或悬浮预还原炉。此外，该设装置。、 ' 、；、 '；

根据本发明的一个具体实施例，预还原装置是转底炉，其包括转底炉螺旋出料机。送料装置包括依次连接的转底炉出料仓、一级螺旋输料机、中间储料罐、二级螺旋输料机，并且该送料装置分别与转底炉的螺旋出料机和加料机构（这里是串罐式布料器）相连。在转底炉出料仓的上方，优选设有熔剂料仓。

根据本发明的另一个具体实施例，预还原装置为转底炉，转底炉包括转底炉螺旋出料机。而送料装置包括转底炉出料仓、输料小车、输料小车轨道和卸料仓，其中，经预还原的高温含铁物料经螺旋出料机送到转底炉出料仓中，通过出料仓被装入输料小车中，该输料小车通过输料小车轨道被送入卸料仓，而卸料仓与串罐式布料器相连。同样地，在转底炉出料仓的上方，可以设置有熔剂料仓。

根据本发明一个具体实施例，预还原装置是悬浮预还原炉。送料装置可以为高温密相输送床，该输送床包括依次连接的发送罐和输送管道，并且该输送管道优选通到加料机构（串罐式布料器）的上部。

根据本发明的一个优选实施例，所述预还原装置仍为悬浮预还原炉，所述加料机构是插入到钢渣中用于喷入经预还原的含铁物料的喷枪，该喷枪的另一端与悬浮预还原炉相连，从而该加料机构与送料装置是集成为一体，呈现喷枪形式。

根据本发明的另一个实施例，用于吹氧脱碳、脱硫脱磷的钢水处理容器包括吹氧炉，吹氧炉包括用于吹入氧气的机构如氧枪。

作为吹氧机构，吹氧炉在底部可以设有底吹氧透气砖，用于对钢水进行连续弱吹氧，使钢水稳定脱碳，防止钢液出现大沸腾、喷溅等，并提高钢水温度。依据吹氧炉的大小，可以设置 1至 3块底吹氧透气砖并对安装位置进行优化设计。

根据本发明的一个实施例，吹氧炉设有从上方插入的氧枪来吹炼钢水，使钢水中的碳含量和钢水温度达到精炼炉进料的要求。

在吹氧炉的侧壁下部设有出钢口，用于实现无渣出钢。而且，在吹氧炉侧壁上的一定高度位置设有出渣口，当钢水达到该高度时，先放出一定量的钢渣，然后再出钢。吹氧炉在底部优选设有放钢口，供吹炼炉大修使用。优选的是，容纳钢水的吹氧炉外壳采用水冷炉壁结构。

吹氧炉优选还包括用于加入熔剂的机构。

吹氧炉在顶部优选设有煤气输出机构，以便循环利用排出的废气。在熔炼炉上方的煤气输出机构最好与吹氧炉顶部的煤气输出机构相联，以达到压力平衡。

根据本发明又一个实施例，所述精炼炉包括 RH或 LF精炼炉。

本发明提出一种炼钢工艺，其包括：

i )在熔炼炉中形成下层为钢水上层为钢渣的熔池；

ϋ ) 用至少一支煤氧枪插埋在钢渣中的情况下向熔炼炉内的钢渣中喷吹含碳物料和氧气，所述含碳物料和氧气在钢渣中燃烧放热反应，该燃烧放热反应产生的气体以及煤氧枪喷吹形成的沖击力共同作用于钢渣，从而在其中形成泡沫渣沸腾区；

iii )将含铁物料加入泡沫渣沸腾区中；

iv ) 出 4¾口出 4冈。

在本工艺中，往钢渣中喷吹含碳物料和氧气发生反应，所产生的气体以及被喷吹入的氧气使钢渣形成含 4艮多气泡的泡沫渣。这种形式对于反应的动力性能的提升是有利的。

此外，含碳物料和氧气燃烧放热反应所产生的热量被钢渣吸收对于提升反应动力性能，进而提升本工艺的反应效率和能效。特别地，步骤 ii ) 包括使得该燃烧放热反应产生的火焰被埋在钢渣中。

该煤氧枪喷入的氧气和含碳物料比例是可以调整的，通过调整氧气和含碳物料比例可以使钢渣中碳保持一定的浓度，优选为 3— 12重量％。

根据本工艺，本领域技术人员应理解，所述泡沫渣沸腾区即作为含铁物料的布料区。在本工艺中，加入熔炼炉的含铁物料的熔化和还原反应全部在钢渣中和钢渣界面完成，避免了含碳物料大量进入钢水而造成钢水大量增碳变成铁水的问题，这是特别有利的，因为通过该工艺，可以很容易且低能耗地获得碳含量不高于 3.5重量％的钢水。

根据本发明的优选实施例，熔池中初始加入的钢水温度在 1350 °C至 1550°C的范围中。

根据进一步的实施例，在步骤 ii ) 中的含碳物料和氧气在钢渣中的放热反应使钢渣温度达到 1500°C至 1650°C , 同时钢渣下面的钢水温度达到 1500°C至 1550°C。

优选的是，在步骤 i ) 中的熔池钢水层的厚度为 500mm至 1000mm, 钢渣层的厚度为 500mm ~ 1500mm。

根据本发明进一步的实施例，所述步骤 ii ) 包括用煤氧枪在钢渣底部以上 1/3至 1/5 高度处喷吹所述含碳物料和氧气。所述含碳物料优选是煤粉、焦粉、天然气、可燃冰、焦炉煤气、发生煤气等中的一种或几种。可燃冰是天然气水合物，是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、 PH值等）下由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。

对于本领域技术人员来说，煤氧枪是公知的且应理解为用于喷入含碳物料和氧气的通用机构，本领域技术人员可以采用任何合适的煤氧输入机构以输入含碳物料和氧气。煤氧枪例如是可更换的。一种优选方案中，煤氧枪是套管型的，其中心管道用于输送含碳物料，其外部管道用于输送氧气。作为替代，含碳物料和氧气也可以分别用两个并列的水冷管道输送，这也可统称为煤氧枪。优选的是，可控制煤氧枪喷吹的煤氧比以减少向钢水中增碳，同时保持碳在钢渣具有一定浓度（优选为 3— 12重量％ )。根据熔炼炉的大小和冶炼需要，可以设有 2到 16支煤氧枪，它们布置在炉壁周围的合适位置上，为含铁物料快速熔化提供充分的物理和化学反应动力学条件以及熔化热量。本领域技术人员可以根据实际需要来选择煤氧枪的数量和位置。

更优选的是，所述步骤 ii ) 包括使多支煤氧枪以围绕炉壁周向均匀布置的方式插入钢渣中并喷吹所述含碳物料和氧气。或者，所述多支煤氧枪也可以不均匀分布的方式插入。

根据本发明的一个实施例，所述步骤 ii ) 包括使所述煤氧枪以与水平面成 α角的方式斜向下插埋在钢渣中并喷吹所述含碳物料和氧气，其中 α 的范围是 0至 90。，这有利于煤氧燃烧产生的热量被钢渣高效吸收，有利于反应动力性能的改进。根据本发明的一个优选实施例， α角的范围是 15° 至 60 °。

根据本发明又一个实施例，所述步骤 ii ) 包括使煤氧枪以在水平面上的投影与熔炼炉炉体内表面在插入点处的法线方向成 β角的方式插埋在钢渣中并喷吹所述含碳物料和氧气，其中 β角的范围是 0至 45°。特别是，当 β =0时，钢渣不转动，而当 β ≠0时，可以吹动钢渣旋流。在这里， β 角的范围优选为 0至 45。。在此情况下优选规定，所述煤氧枪被配置成使钢渣顺时针旋转流动，或者使钢渣逆时针旋转流动。按照 β角的布置能使钢渣旋转，从而改善了反应的动力性能。

根据本发明的一个特别优选实施例，所述步骤 ii ) 包括使煤氧枪以与水平面成 α角且其在水平面上的投影与炉体内表面在插入点处的法线方向成 β角的方式斜向下插埋在钢渣中并喷吹含碳物料和氧气以使钢渣旋流，其中 α角的范围为 15°至 60 °, β角的范围为 0至 45°。煤氧枪倾斜喷吹以使泡沫渣沸腾区顺时针或逆时针旋流是特别有利的，在此情况下，进一步促进了物理和化学的反应动力。

特别是，当设有多支煤氧枪且它们按照上述方式均勾分布地插入钢渣中时，且在煤氧枪按照不等于 0的上述 β角布置的情况下，可以更利于钢渣的旋转流动，从而提供更高的反应动力性能。

优选地，所述步骤 iv )所述出钢口包括虹吸出钢口，从而实现了从熔炼炉的无渣出钢。

本工艺有益之处还在于，含铁物料在泡沫渣中的还原反应所产生的气体作用于泡沫渣，以帮助形成泡沫渣沸腾区（布料区）和 /或提升物理和化学反应动力性能。

根据本发明的一个特别优选的实施例，还包括优选通过煤气燃烧氧枪向熔炼炉的钢渣层上方的气相空间吹入高温氧气或富氧空气，与熔炼炉所产生的煤气（CO和 H₂ ) 燃烧，燃烧产生的高温传至渣中，加速含铁物料和熔剂的熔化。吹入气体的温度优选为 1200°C至 1250°C。

根据本发明另一优选实施例，还包括向熔池中吹入惰性气体以搅拌熔池钢水。惰性气体优选包括氮气和 /或氩气。惰性气体起到搅拌熔炼炉熔池的作用。优选设置氩气枪来吹入氩气，该氩气枪从熔炼炉侧壁的任何合适位置插入钢水中，氩气枪可以是 1至 3支。优选氩气枪是可更换的。

根据本发明又一个优选实施例，还包括通过熔炼炉底吹氧透气砖向熔池钢水吹入氧气，用于脱碳、提升钢水温度和搅拌熔池钢水。所述吹氧透气砖可以为 2至 4块，其可布置在熔炼炉底的虹吸出钢口附近处、熔炼炉底中心处或在熔炼炉底的其它合适位置上。

优选的是，用串罐式布料器将含铁物料加入熔炼炉的泡沫渣沸腾区 (布料区），或用喷枪将含铁物料喷入钢渣的泡沫渣沸腾区中。被喷枪喷入的含铁物料优选为微粉状的。

根据本发明的一个优选的实施例，可以在熔炼炉中加入熔剂造渣，对钢水脱直脱騎。

熔剂优选为生石灰、白云石、萤石中的一种或几种。

熔剂优选被制成例如 1至 3mm粗细的粉末并被加入含铁物料中，随其一起通过串罐布料器或喷枪被加入熔炼炉的布料区中。

根据本发明的一个优选实施例，该工艺还包括在将含铁物料加入泡沫渣沸腾区之前用预还原装置预还原含铁物料的步骤。

预还原装置最好包括转底炉和 /或悬浮预还原炉。

在本发明的工艺中，已被预还原金属化率 80— 97重量％的含铁物料熔化成钢水，进入钢渣层下面的钢水中， 3至 20重量％的未被预还原的含铁物料熔化成液态铁氧化物，被泡沫渣中的碳快速还原，得到钢水。因此，本工艺中的钢水含碳量可控制在 3.5重量％以下，通常为 2.0至 3.0重量％。

更优选的是，含铁物料在被加入转底炉之前被制成球团。或者，含铁物料被制成 Ι μ ηι至 40 μ ηι微粉，然后被加入悬浮预还原炉。优选，经悬浮预还原炉所预还原的含铁物料温度范围在 400-800 °C。或者优选，经转底炉所预还原的含铁物料的温度范围在 900-1200 °C。

含铁物料可以选自含铁矿石、氧化铁皮、含铁粉尘和 /或含铁尘泥中的一种或几种。

根据本发明的另一个优选实施例，本发明的工艺还包括用吹氧炉对通过出钢口从熔炼炉中流入吹氧炉的钢水进行吹氧处理。优选的是，吹氧炉如此与熔炼炉的出钢口相连通，即，熔炼炉中最初所装的钢水要流入到吹氧炉内，使吹氧炉内的钢水量达到 1/3至 2/3。

装入最初的钢水后，通过吹氧炉底部的吹氧透气砖，可以进行弱吹氧。根据本发明的一个优选实施例，通过顶吹氧枪适量吹氧，以进一步调整钢水中的碳含量和温度，从而获得具有期望碳含量（C: 0.01至 0.40重量％) 和温度（ 1580°C至 1680°C ) 的钢水，直接供精炼炉使用。

根据本发明的另一个优选实施例，还包括加入熔剂到吹氧炉内，以进行造渣和脱硫脱磷，并使炉渣的碱度控制在 3.0至 3.5范围内，以获得碳含量为 0.01至 0.40重量％的钢水，从而可以直接供 LF或 RH精炼炉使用。关于渣的碱度，生产现场多采用二元碱度计算法，即 CaO/Si02 的比值。在这里，可以按每吨钢水 40公斤至 70公斤的量加入熔剂。

在本工艺中，使用吹氧炉对钢水脱硫脱磷并进一步调整碳含量，由此获得碳含量为 0.01重量％至 0.40重量％且符合精炼条件的钢水，这对生产是特别有利的。

熔炼炉反应产生的高温煤气优选可以用于经余热锅炉回收显热来发电，或用于预热原材料，或用作转底炉的燃气或悬浮预还原炉的还原气体。

本发明提出一种连续的炼钢工艺，该工艺包括：

i )在熔炼炉中形成下层为钢水上层为钢渣的熔池；

ii ) 用至少一支煤氧枪在熔炼炉侧壁插埋在钢渣中的情况下向熔炼炉内的钢渣中喷吹含碳物料和氧气，所述含碳物料和氧气在钢渣中燃烧放热反应，并且所述燃烧放热反应所产生的气体以及煤氧枪喷吹形成的沖击力共同作用于钢渣，从而在钢渣中形成泡沫渣沸腾区；

iii )将经预还原装置预还原的含铁物料加入该泡沫渣沸腾区中； iv )对从出钢口流入到吹氧炉中的钢水进行脱硫脱磷处理，从而获得碳含量为 0.01至 0.40重量％的钢水。

其中，含碳物料和氧气燃烧放热反应所产生的热量被钢渣吸收从而提升反应动力性能，进而提升本工艺的反应效率和能效。特别地， ii ) 包括使得该燃烧放热反应产生的火焰被埋在钢渣中。

根据进一步的实施例，该连续炼钢工艺还包括在步骤 iv )后对获得的碳含量为 0.01至 0.40重量％的钢水进行精炼。为此，优选采用 RH精炼炉或 LF精炼炉。

在根据本发明的连续炼钢工艺的一个特别优选实施例中，在熔炼炉内预先已形成钢渣熔池，渣层厚度为 500mm至 1500mm, 其中用至少一支煤氧枪向熔渣底部以上 1/3至 1/5位置喷入含碳物料和氧气，此时，含碳物料和氧气燃烧放热反应，其放热被熔渣高效吸收，而且，煤氧枪喷吹射流的沖击力、含碳物料与氧反应产生的气体、以及含铁物料还原反应产生的气体共同作用，形成泡沫渣沸腾区（布料区）。被转底炉或悬浮预还原炉预还原后的高温（悬浮预还原 400-800 °C , 转底炉预还原 900-1200°C )含铁物料和熔剂被加入该泡沫渣沸腾区。高温含铁物料中已预还原部分（金属化率 80至 97重量％ )很快熔化成钢水（含碳量 1.0至 2.0重量％ )而进入熔渣层；其它少量部分（ 3至 20重量％ )未被预还原的含铁物料熔化成液态铁氧化物，被钢渣中的高温含碳物料快速还原成钢水。钢水在通过渣层进入钢水层的过程中被熔渣中的高温碳渗碳，同时在钢渣界面的碳也不断渗到钢水中，得到碳含量 1.0至 3.5重量％的钢水。在钢渣层上方的空间内设有两支煤气氧燃烧枪，给熔渣补充热量，以加速含铁物料熔化。氩气枪浸没于钢水中，对熔炼炉的熔池起到搅拌作用，增强反应动力学条件，使温度和成分均勾。熔炼炉底吹氧透气砖连续吹入的氧气起到对熔池钢水脱碳、提升钢水温度、搅拌熔池的钢水、增强反应动力学条件、均勾熔池温度和成分的作用。钢水从熔炼炉内的虹吸出口被连续无渣地排入吹氧炉中，向吹氧炉加入适量的造渣剂，其同时起到脱硫脱磷作用，在吹氧脱碳的同时，提高钢水温度，以获得具有期望的碳含量（0.01至 0.40重量％) 和温度的钢水，直接供 RH或 LF精炼炉精炼使用。吹氧炉底部出钢实现了无渣出钢。熔炼炉和吹氧炉中的高温煤气可以用于经余热锅炉回收显热发电或预热原材料，或用作转底炉的燃气或悬浮预还原炉的还原气体。

需要提出的是，在本文中除非另作说明，否则所提到的百分比均为重量百分比 (；重量％：)。

本发明的优点体现在：

向熔炼炉钢渣中喷吹含碳物料和氧气，形成泡沫渣形式的钢渣，碳和氧快速燃烧反应产生的热量被泡沫渣和渣钢界面吸收，热效率高；煤氧枪喷吹射流沖击力、含碳物料与氧反应产生的气体、含铁物料还原反应产生的气体共同作用形成泡沫渣沸腾区，反应动力学条件好；

充分利用了转底炉或悬浮预还原炉预还原输出的高预还原（金属化率 80至 97重量％ )、高温（ 400 °C至 1200°C )含铁物料在泡沫渣沸腾区能快速熔化成钢水，同时少量（ 3至 20重量％ )未被预还原的熔融含铁物料被还熔渣中的高温碳快速还原，得到碳含量为 1.0至 3.5重量％的钢水。本发明的生产率高，余热利用效率高，这一点优于现有的高炉 -转炉流程、 COREX 熔融还原炼铁 -转炉流程， Hismelt-转炉流程，同时也优于一些专利提出连续炼钢或一步炼钢方法；本发明充分利用了转底炉或悬浮预还原炉提供的高温预还原含铁物料的热量和熔炼炉提供的煤气燃烧氧枪燃烧热用于补偿熔化和还原反应所需的热量，加速了含铁物料的熔化，进而进一步提高生产力；

根据本发明可直接冶炼出碳含量（0.01至 0.40重量％)和温度均符合直接供 RH或 LF精炼炉的钢水，实现了全连续炼钢；

本发明用紧凑的转底炉或悬浮预还原炉、熔炼炉、吹氧炉组成的连续炼钢设备实现了从矿石或含铁物料直接生产合格钢水，与现有的长流程相比，设备和基建投资节省 60%以上，节约土地 2/3以上，物流得到充分筒化，节能减排约 60%以上，易于实现生产的连续化和自动控制，炉子寿命可长达 20年以上，是钢铁冶金的一个革命性工艺变革。附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图 1是本发明实施例 1的示意图；

图 2示出了根据本发明的实施例的熔炼炉内部的俯视图；

图 3是本发明实施例 2的示意图；

图 4是本发明实施例 4的示意图；

图 5是本发明实施例 5的示意图；

图 6是本发明一实施例的示意图；

图 7是本发明实施例 6的示意图

图 8是本发明实施例 7的示意图。附图标记列表

1.转底炉， 2.转底炉螺旋出料机， 3.转底炉出料仓， 4.熔剂料仓， 5.—级螺旋输料机， 6.中间储料罐， 7.二级螺旋输料机， 8.串罐式布料器， 9.熔炼炉， 10.煤气输出机构， 11.煤气氧燃烧枪， 12.煤氧枪， 13.氩气枪， 14.熔炼炉出渣口， 15.熔炼炉底部放钢口， 16.熔炼炉水冷炉壁， 17.熔炼炉耐火材料炉壁； 18.虹吸出钢口， 19.虹吸出钢口水冷炉壁， 20.虹吸出钢口耐火材料壁， 21.吹氧炉， 22.吹氧炉氧枪， 23.吹氧炉的煤气输出机构， 24.吹氧炉熔剂加入机构， 25.吹氧炉炉盖， 26.吹氧炉出渣口， 27.吹氧炉出钢口， 28.吹氧炉放钢口， 29.吹氧炉水冷炉壁， 30.吹氧炉耐火材料炉壁， 31.吹氧炉的吹氧透气砖， 32和 33熔炼炉的吹氧透气砖， 34.高温输料小车， 35.输料小车轨道， 36.卸料仓， 37.悬浮预还原炉， 38.发送罐， 39.输送管道， 40.含铁物料微粉喷枪， 41.钢水， 42.钢渣， 91.高温储料仓， 92.发送罐， 93.输送管道， 94.集料罐， 95.串罐式布料器， 96.熔炼炉， 97.煤气输出装置， 98.熔池氧枪， 99.CO氧燃烧枪， 910.喷枪， 911.含碳物料喷枪， 912.熔炼炉氧枪， 913.熔炼炉出渣口， 914.熔炼炉虹吸出钢口， 915.熔炼炉底部放钢口， 916.吹氧炉， 917.吹氧炉氧枪， 918.吹氧炉含碳物料燃烧枪， 919.吹氧炉熔剂加入系统， 920.吹氧炉出钢口， 921.吹氧炉出渣口， 922.吹氧炉底部放钢口， 923.吹氧炉煤气输出装置。具体实施方式

结合以下实施例对本发明做进一步的说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例 1 :

含铁物料：铁矿微粉、粘结剂等形成的球团；

含碳物料：煤粉。

如图 1所示，在本发明的连续炼钢设备中，在熔炼炉中形成下层为钢水 41、上层为钢渣 42的熔池。该设备包括熔炼炉 9和吹氧炉 21 , 熔炼炉 9和吹氧炉 21通过熔炼炉的虹吸出钢口 18相连通。熔炼炉 9的上方有高温加料系统，熔炼炉 9的上部装有煤气氧燃烧枪 11、煤氧枪 12、氩气枪 1 3 , 熔炼炉的下部设有熔炼炉出渣口 14、熔炼炉底部放钢口 15、熔炼炉水冷炉壁 16、熔炼炉耐火材料炉壁 17、熔炼炉炉盖 19。熔炼炉虹吸出钢口 18、熔炼炉虹吸出钢口水冷壁 19、熔炼炉虹吸出钢口耐火材料壁 20、熔炼炉底吹氧透气砖 32和 33。在吹氧炉 21上安装有吹氧炉氧枪 22、吹氧炉熔剂加入系统 24、吹氧炉炉盖 25、吹氧炉出渣口 26、吹氧炉出钢口 27、吹氧炉底部放钢口 28、吹氧炉水冷炉壁 29、吹氧炉耐火材料炉壁 30和吹氧炉底吹氧透气砖 31。本领域技术人员还可以根据需要设置在现有技术中已知的特征和零部件。

如图 1的纵剖面图所示，高温预还原球团通过转底炉 1 , 确切说是通过转底炉螺旋出料机 2、转底炉出料仓 3被直接装入高温输料小车 34 , 通过输料小车轨道 35被送入卸料仓 36,卸料仓 36经串罐式布料器 8与熔炼炉炉盖 19相连。转底炉出料仓 3的上方设有熔剂料仓 4。

转底炉 1依次通过转底炉出料机 2、转底炉出料仓 3 (转底炉出料仓 3 上方设置熔剂料仓 4 )、高温输料小车 34和输料小车轨道 35将物料送入卸料仓 36, 卸料仓 36经串罐式布料器 8与熔炼炉炉盖 19相连，预还原球团通过串罐布料器 8被加入熔炼炉的泡沫渣沸腾区，即布料区。

在熔炼炉的上方两侧炉壁上的两个煤气氧燃烧枪 11 的高温火焰喷射到钢渣上的布料区，加热预还原铁矿和熔剂。熔炼炉侧壁的四支煤氧枪 1 2与钢渣层的水平面成 25度夹角 α , 即如图 1所示的 α =25°。同时，与熔炼炉炉体内表面的法向方向成 15度夹角 β,向下插入钢渣中，如图 2所示， β =15。。煤氧枪的喷吹在渣层中形成了泡沫渣沸腾区，在这里，煤氧枪按上述角度 β布置使泡沫渣沸腾区逆时针旋转。但可以想到的是，可调整喷枪的角度 β以使泡沫渣沸腾区不转动或顺时针转动。泡沫渣沸腾区为预还原含铁物料和熔剂提供充分的物理和化学反应动力学条件、以及熔化热量。在熔炼炉炉壁上部的出渣口 14位于钢渣层的上限位置，用于实现连续出渣。熔池的氩气枪 13 插入熔池中，用于搅拌熔池。熔炼炉底吹氧透气砖 32和 33对钢水连续吹氧，以实现脱碳、提升钢水温度和搅拌熔池。熔炼炉外侧炉壁下部的虹吸出钢口 18 保证了无渣连续出钢到吹氧炉 21 中。在吹氧炉 21上方的氧枪 24用于吹氧吹炼钢水，使钢水的碳含量（0. 01至 0.40重量％ ) 和钢水温度达到 RH或 LF精炼炉的要求。吹氧炉熔剂加入系统 24 为吹氧炉添加生石灰、萤石等造渣剂，在保温的同时，进一步脱除钢水中的硫和磷。当钢水接近吹氧炉壁上部的出渣口 26的高度时，可以先放出一定量的渣，然后从吹氧炉壁下部的出钢口 27实现无渣出钢。

熔炼炉的熔池钢水深度约 700mm至 800mm、温度约 1450°C至 1550 °C。熔渣层厚度约 800至 1000mm、温度约 1550°C至 1650°C。

煤氧枪向熔渣喷入的煤粉所含的硫磷量应尽量低，一般固定碳含量在 77重量％以上。喷入煤粉的一部分与喷入的氧气燃烧，产生大量的热量，用于熔化预还原铁矿和熔剂，一部分连续与钢渣中的液态 FeO发生还原反应，少部分进入铁水中向铁水渗碳。煤粉和氧气被同时喷吹到钢渣中部，使高温熔渣与预还原铁矿、熔剂粉、碳粉剧烈混合，为预还原铁矿、熔剂的快速熔化和碳还原液态铁氧化物的连续还原反应创造良好的动力学条件。铁水中的溶解碳也在渣钢混合界面不断还原熔渣中的 FeO。通过调整煤氧枪的煤氧比，控制熔渣和钢水的氧化性，得到碳含量 2.0至 3.0重量％、磷含量 <0.020重量％、硫含量 <0.05重量％的钢水。在吹氧炉中，按每吨钢 40至 70公斤的标准加入熔剂到吹氧炉内，进行造渣和脱直脱磷，渣碱度控制在 3.0-3.5范围内。通过吹氧，使钢水的碳含量和温度分别达到 RH或 LF精炼炉的要求，得到以下钢水成分， C为 0.01至 0.40 %, Si < 0.01 %, Mn < 0.02 % , S、 P < 0.010 %, 钢水温度为 1580°C至 1680°C。

熔炼炉熔渣中煤粉的燃烧和还原反应产生的 CO, 通过二次燃烧产生的热量以辐射和热传导的方式传递给泡沫渣沸腾区的预还原球团和熔剂，进一步加速了原料的熔化速度。

熔炼炉 9和吹氧炉 21所产生的废气余热被回收用于发电，煤气可用被用于预热原料、用于转底炉燃料等， C02回收利用。钢渣用于生产水泥、钢渣微粉等。实施例 2:

含铁物料：铁矿粉 50%、含铁冶金粉尘 50%; 含碳物料：煤粉。

含铁冶金粉尘组成：氧化铁皮、高炉除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰、烧结球团除尘灰等。

铁矿粉 50%、含铁冶金粉尘 50%、粘结剂等制成球团，经转底炉预还原后和生灰石、白云石熔剂一起加入熔炼炉。

如图 3所示，转底炉 1预还原球团通过转底炉螺旋出料机 2输送到转底炉出料仓 3 , 在通过一级高温螺旋输料机 5、中间储料罐 6、二级高温螺旋输料机 7把 800 ~ 900 °C预还原球团和生石灰、白云石等熔剂输送到熔炼炉 9上方的串罐布料器 8 , 通过串罐布料器 8加入到熔炼炉沸腾熔渣布料区。转底炉出料仓 3上方设置有熔剂料仓 4。

熔炼炉侧壁的煤氧枪 12与渣层水平面成 30度夹角，即如图 1所示 α 角。同时与在插入点处的熔炼炉直径方向成 0度夹角地插入渣区中层的渣中，即 β =0。其它同实施例 1。实施例 3

含铁物料：含铁冶金粉尘 100%;

含碳物料：焦炉煤气、高炉煤气、天然气、发生煤气中的一种或几种。煤氧枪 12 喷入的是焦炉煤气、高炉煤气、天然气、发生煤气中的一种或几种。熔炼炉侧壁的煤氧枪 12与水平面成 45。夹角即 α =45。、且同时与在插入点处的熔炼炉炉体内表面的法线方向成 30。夹角地斜向下插入钢渣中部，如图 2所示 β =30。，其它同实施例 1。实施例 4

含铁物料：铁矿微粉；

含碳物料：煤粉。

如图 4所示，本发明的连续炼钢设备，悬浮预还原炉 37代替转底炉 1。与悬浮预还原炉 37相连的高温输送床包括发送罐 38和高温输送管道 39 , 高温输送管道 39与串罐式布料器 8相连，把金属化率为 85%、温度 600 V至 800 °C的预还原含铁微粉加入熔炼炉 9 , 即熔炼炉的泡沫渣沸腾区。其它同实施例 1。实施例 5

含铁物料：铁矿微粉；

含碳物料：煤粉。

如图 5所示，在本发明的连续炼钢设备中，悬浮预还原炉 37代替了转底炉 1 , 其中，含铁物料微粉喷枪 40把金属化率为 85%、温度 600°C至 800 °C的预还原含铁微粉喷入熔炼炉 9的泡沫渣沸腾区。其它同实施例 1。实施例 6

含铁物料：铁矿微粉，含碳物料：煤粉。其中该实施例采用了高温密相输送床和串罐布料器。

本发明的连续炼钢设备，包括：与悬浮预还原炉相连的含铁物料和熔剂混合的高温储料仓 91、发送罐 92、输送管道 93、集料罐 94、串罐式布料器 95、熔炼炉 96、煤气输出装置 97、熔池氧枪 98、 CO氧燃烧枪 99、含碳物料喷枪 911、熔炼炉氧枪 912、熔炼炉出渣口 913、熔炼炉虹吸出钢口 914、熔炼炉底部放钢口 915; 吹氧炉 916、吹氧炉氧枪 917、吹氧炉含碳物料燃烧枪 918、吹氧炉熔剂加入系统 919、吹氧炉出钢口 920、吹氧炉出渣口 921、吹氧炉底部放钢口 922、吹氧炉顶部设有煤气输出装置 923 ; 熔炼炉 96和吹氧炉 916是圓柱形炉子，纵剖面如图 6或 7所示。熔炼炉 9 6和吹氧炉 916包括耐材系统，水冷系统，废气处理和余热回收系统。其中图 6与图 7的不同在于，图 6除了用串罐式布料器加入含铁物料之外，还用喷枪向钢渣中喷入含铁物料及熔剂。

用高温密相输送床与悬浮预还原炉相连的含铁物料和熔剂混合的高温储料仓 91、发送罐 92、输送管道 93和集料罐 94把悬浮预还原炉提供的 400 ~ 800 °C预还原铁矿微粉和生石灰、白云石熔剂微粉输送到熔炼炉 9 6上方的串罐布料器 95 , 通过布料器 95加入到熔炼炉中渣面上的布料区；熔炼炉的上方两侧炉壁上的 2个 CO氧燃烧枪 98的高温火焰喷射到渣面上的布料区加热铁矿石微粉和熔剂微粉；熔炼炉侧壁的含碳物料喷枪 911在熔炼炉氧枪正上方，上下排列，二者与渣层水平面成 15-60度夹角；同时与熔炼炉直径方向成 0-45度夹角，并分别插入渣区中的渣中成如图 2所示 β角，喷吹时使渣层形成沸腾区，调整喷枪的角度可使沸腾区不转动，或顺时针或逆时针转动，沸腾区为铁矿微粉和熔剂微粉提供充分的物理和化学反应动力学条件；熔炼炉炉壁中上部的出渣口 913在渣层的上限部位，可实现连续出渣；熔池氧枪 98插入到熔池中虹吸出钢口 914的前面钢水中，对钢水吹氧进一步降低钢水中的碳含量，同时提高钢水的温度、产生的 CO气体对熔炼炉熔池起到搅拌作用；虹吸出钢口 913熔炼炉外侧炉壁下部的虹吸出钢口 914 , 以保证无渣连续出钢到吹氧炉 916; 吹氧炉 916 上方的氧枪 917吹炼钢水，使钢中的 C含量（ 0.01-0.40% ) 和钢水的温度达到 RH或 LF精炼炉的要求；吹氧炉含碳物料燃烧枪 918燃烧熔炼炉产生的 CO或可燃气体，为保持或提高吹氧炉中钢水的温度提供热量；吹氧炉熔剂加入系统 919为吹氧炉添加生石灰、萤石等造渣剂保温的同时进一步脱除钢水中的硫磷；当钢水达到吹氧炉壁上部的出渣口 921的高度时，先放出一定量的渣，然后从吹氧炉壁下部的出钢口 920实现无渣出钢。

铁矿精粉和生石灰、白云石用球磨机细磨得到 10-40μηι的微粉，将铁矿微粉在悬浮预还原炉中 600-1000°C预还原，得到预还原率是 85-97 %的预还原铁矿微粉。预还原铁矿微粉和石灰石、白云石的混合配比根据几种物料在冶炼过程中渣成分控制来确定，一般取渣的碱度为 1-1.5 , A1203 13 %-16%, MgO 8%-10%, FeO 0.5%以下， CaO 38%-40%, Si02 32%-34%。

熔炼炉内渣层厚度约 700-1000mm、温度约 1450°C-1550°C , 熔池钢水深度约 700mm, 铁矿微粉和熔剂的混合物加入后， 5到 30秒即被熔化进入渣中。

用 N2或 CO作为载气通过水冷喷枪向熔渣中喷入的煤粉硫磷尽量低，一般固定碳含量在 77%以上。喷入的煤粉一部分被喷入的氧气燃烧产生大量的热量熔化预还原铁矿微粉和熔剂微粉，一部分连续与渣中的液态 FeO 发生还原反应，少部分进入铁水中向铁水渗碳。煤粉和氧气同时喷吹到渣层的中上部使高温熔渣与预还原铁矿微粉、熔剂微粉、碳粉剧烈混合，为预还原铁矿微粉、熔剂微粉的快速熔化和碳还原液态铁氧化物的连续还原反应创造良好的动力学条件。铁水中的溶解碳也在渣钢混合界面不断还原熔渣中的 FeO。通过对熔渣和钢水吹氧，控制熔渣和钢水的氧化性，得到碳含量 1.0%-3.5%的钢水；在吹氧炉中按每吨钢 40-70公斤加入熔剂到吹氧炉内造渣脱硫、脱磷，渣碱度控制在 3.0-3.5范围内，通过吹氧使钢水的 C含量和温度分别达到 RH或 LF精炼炉的要求，得到钢水成分 C 0.01-0. 40%,Si < 0.05%, Mn < 0.30%,S、 P < 0.010%, 钢水温度为 1580-1680°C。

熔炼炉熔渣中煤粉的燃烧和还原反应产生的 CO, 通过二次燃烧产生的热量以辐射和热传导的方式传递给布料区的预还原铁矿微粉、熔剂微粉，进一步加速了原料微粉的熔化速度。

熔炼炉 96和吹氧炉 916产生的废气余热回收用于发电，吸附 C02后用于铁矿微粉的预热预还原等， C02回收利用。钢渣用于生产水泥、钢渣微粉等。实施例 7

含铁物料：铁矿微粉 80%、含铁冶金粉尘 20%, 含碳物料：煤粉。含铁物料及熔剂采用喷枪喷入炉内。

将铁矿微粉、氧化铁皮、高炉除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰、烧结球团除尘灰两种或两种以上和生灰石、白云石细磨成 10 ~ 40μηι的粉。

本发明的连续炼钢设备，包括：熔炼炉 96、煤气输出装置 97、熔池氧枪 98、 CO氧燃烧枪 99、含铁物料及熔剂喷枪 910、含碳物料喷枪 911 熔炼炉氧枪 912、熔炼炉出渣口 913、熔炼炉虹吸出钢口 914、熔炼炉底部放钢口 915; 吹氧炉 916、吹氧炉氧枪 917、吹氧炉含碳物料燃烧枪 918、吹氧炉熔剂加入系统 919、吹氧炉出钢口 920、吹氧炉出渣口 921、吹氧炉底部放钢口 922、煤气输出装置 23 ; 熔炼炉 96和吹氧炉 916是圓柱形炉子，纵剖面如图 8所示。熔炼炉 96和吹氧炉 916包括耐材系统，水冷系统，废气处理和余热回收系统。

其它同实施例 6。实施例 8

含铁物料：铁矿微粉 10% ~ 90%、含铁冶金粉尘 90% ~ 10%, 含碳物料：天然气、可燃冰、焦炉煤气、发生煤气中的一种或几种。含铁物料及熔剂采用喷枪喷入炉内。

渣层含碳物料喷枪 911喷入的是天然气、可燃冰、焦炉煤气、发生煤气中的一种或几种。其它同实施例 7。以上结合附图描述了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应该能根据本发明实施例做出修改、改进和替换以及对几个实施例结合而不超出本发明的范围，特别是本说明书中对于特征个数的描写（如 1个或 2个），如果没有进行特别限定的话通常只是用于举例而不是为了限定，本领域技术人员根据本发明的技术启示可以设置合适数目的特征，因此以上的所有这些实施例、以及对这些实施例的修改、改进、替换和结合均被包括在所附的权利要求书中，本发明范围仅由该所附权利要求书及其等同所限定。

Claims

权利要求

1. 一种熔炼炉，包括用于容纳钢水和在钢水上方的钢渣的炉体、用于将含铁物料加入该炉体内的加料机构、以及将钢水从该炉体排出的出钢口，其特征是，该熔炼炉还包括至少一支煤氧枪，该煤氧枪的枪口插埋在该钢渣中，用于向钢渣中喷吹氧气和含碳物料并由此在钢渣中形成泡沫渣沸腾区，该加料机构被布置成使含铁物料被加入到该泡沫渣沸腾区中。

2. 根据权利要求 1所述的熔炼炉，其特征是，所述煤氧枪被布置成其枪口插埋在钢渣底部以上 1/5至 1/3高度处。

3. 根据权利要求 1所述的熔炼炉，其特征是，该煤氧枪被布置成相对于水平面向下倾斜 α角且其在水平面上的投影相对于插入点处的炉体内表面的法线方向成 β角，其中 α角范围为 15°至 60°, β角范围为 0至 45°。

4. 根据权利要求 1或 3所述的熔炼炉，其特征是，所述至少一支煤氧枪包括多支煤氧枪，所述多支煤氧枪以围绕炉体均布的方式布置。

5. 根据权利要求 1所述的熔炼炉，其特征是，还包括以枪口位于钢渣上方的方式插入该炉体中的至少一支煤气燃烧氧枪。

6. 根据权利要求 1所述的熔炼炉，其特征是，该加料机构包括被插入该泡沫渣沸腾区用于喷入含铁物料的喷枪和 /或对准该泡沫渣沸腾区加入含铁物料的串罐式布料器。

7. 一种连续的炼钢设备，其特征是，包括：

用于预还原含铁物料的预还原装置；

根据权利要求 1至 6中任一项所述的熔炼炉，其中该加料机构用于将通过该预还原装置被预还原的含铁物料加入该熔炼炉的炉体内；和

钢水处理容器，与该熔炼炉的出钢口相连通，用于接纳来自该熔炼炉的钢水并对该钢水进行脱碳、脱直和脱騎处理。

8. 根据权利要求 7所述的炼钢设备，其特征是，该预还原装置包括转底炉和 /或悬浮预还原炉。

9. 根据权利要求 7所述的炼钢设备，其特征是，所述钢水处理容器包括带有吹氧枪的吹氧炉。

10. 一种炼钢工艺，其特征是，包括以下步骤：

i )在具有出钢口的熔炼炉中形成下层为钢水上层为钢渣的熔池； ii ) 用至少一支煤氧枪在枪口插埋在钢渣中的情况下向该熔炼炉内的钢渣喷吹含碳物料和氧气，其中所述含碳物料和氧气在该钢渣中燃烧放热反应，且该燃烧放热反应所产生的气体以及该煤氧枪喷吹形成的沖击力共同作用于钢渣，从而在钢渣中形成泡沫渣沸腾区；

iii )将含铁物料加入该泡沫渣沸腾区中；

iv )通过该出钢口从该熔炼炉中出钢。

11. 根据权利要求 10所述的工艺，其特征是，步骤 ii ) 中煤氧燃烧火焰埋在钢渣中以使反应所放出的热量被熔渣吸收；其中，步骤 iv )所述出钢口包括虹吸出钢口。

12. 根据权利要求 10所述的工艺，其特征是，熔炼炉中钢水深度范围为 500mm-1000mm, 钢渣的厚度范围为 500mm-1500mm。

13. 根据权利要求 10所述的工艺，其特征是，所述步骤 ii ) 包括用所述煤氧枪在钢渣底部以上 1/3至 1/5 高度处喷吹所述含碳物料和氧气，且该煤氧枪喷入的氧气和含碳物料比例是可以调整的，其中调整氧气和含碳物料比例从而使钢渣中碳含量保持 3重量％-12重量％。

14. 根据权利要求 10所述的工艺，其特征是，所述步骤 ii ) 包括使所述煤氧枪以与水平面成 α角且在水平面上的投影与在插入点处的熔炼炉钢渣旋转，其中所述 α角的范围为 15°至 60 °,所述 β角的范围为 0至 45°。

15. 根据权利要求 10至 14中任一项所述的工艺，其特征是，还包括在将含铁物料加入泡沫渣沸腾区中之前用预还原装置预还原含铁物料。

16. 根据权利要求 15所述的工艺，其特征是，被预还原的所述含铁物料的金属化率为 80重量％至 97重量％。

17. 根据权利要求 15所述的工艺，其特征是，所述预还原装置包括悬浮预还原炉和 /或转底炉，其中，用悬浮预还原炉预还原的所述含铁物料的温度范围在 400°C -800°C , 用所述转底炉预还原的含铁物料的温度范围在 900°C -1200°C。

18. 根据权利要求 10至 15中任一项所述的工艺，其特征是，还包括用吹氧炉对通过出钢口从熔炼炉中流入的钢水进行吹氧以进行脱石克脱磷。

19. 一种连续炼钢工艺，其特征是，包括：

i )在具有出钢口的熔炼炉中形成下层为钢水上层为钢渣的熔池； ii ) 用至少一支煤氧枪在枪口插埋在钢渣中的情况下向熔炼炉内的钢渣中喷吹含碳物料和氧气，其中所述含碳物料和氧气在钢渣中燃烧放热反应，并且所述燃烧放热反应所产生的气体以及煤氧枪喷吹形成的沖击力共同作用于钢渣，从而在钢渣中形成泡沫渣沸腾区；

iii )将被预还原装置预还原的含铁物料加入该泡沫渣沸腾区中； iv )对从该出钢口中出来的钢水进行脱硫脱磷处理，从而获得碳含量为 0.01重量％至 0.40重量％的钢水。