首钢国际150t电炉热装直接还原铁工艺设计

1,150t电炉热装直接还原铁工艺设计,北京首钢国际工程技术有限公司武国平2012年7月,2,一、直接还原铁作为电炉炼钢原料的优点二、150t电炉热装DRI的工厂配置介绍三、电炉热装DRI工艺参数控制四、DRI热装工艺流程及设备五、结论,3,一、直接还原铁作为电炉炼钢原料的优点,1、电炉炼钢的钢铁料电炉炼钢是“绿色”生产工艺，它消耗社会废钢，解决了废钢的循环利用问题以及环境污染问题。但是，除了较少的发达国家外，很多国家的废钢资源比较紧缺，而且废钢中有害杂质如P、S以及Cu、As、Pb、Sn等重金属含量较高，对于冶炼高品质钢种影响较大。在国外，直接还原铁(DirectReductionIron，以下简称DRI)已经被广泛的作为电炉炼钢的主要原材料使用。中东地区天然气资源储量丰富，采用天然气生产DRI并以此为原料进行电炉炼钢，冶炼成本低、经济效益好是其它国家和地区不可比拟的。,4,一、直接还原铁作为电炉炼钢原料的优点,2、直接还原铁理化性能DRI是将铁矿石或精矿粉球团放入回转窑或竖炉内，在低于铁的熔点温度下将铁氧化物还原得到的金属产品表1DRI的物理化学性能。,5,一、直接还原铁作为电炉炼钢原料的优点,3、直接还原铁作为电炉炼钢原料的优点DRI中P、S及金属残留元素含量低，具有稀释钢中有害元素、降低气体和夹杂物含量的作用。由于DRI含碳量较高，平均在1.0%3.0%之间，方便电炉造泡沫渣，有利于高压长弧操作，降低电耗及电极消耗。DRI加料采用自动连续加料，减少了非通电时间，钢水的热损失小，有利于提高生产率和实现自动控制。冶炼过程中的噪音也较低。,6,二、150t电炉热装DRI的工厂配置介绍,1.工厂主要设备配置本项目年产钢水111万t，配套生产设施包括：,150t超高功率电炉1台,150tLF炉1台,R9m6流方坯连铸机1套,VD真空精炼炉（预留）1台,电炉原料为为HDRI(HotDirectReductionIron，以下简称HDRI)，入炉温度600，热装比例为100%。,7,1.工厂主要设备配置电炉原料为为HDRI(HotDirectReductionIron，以下简称HDRI)，入炉温度600，热装比例为100%。钢厂设计规模为年产111万吨钢水。,8,1.工厂主要设备配置表2150t超高功率电炉主要参数,9,三、电炉热装DRI工艺参数控制,1.DRI的成分表3DRI成分表：,10,DRI金属化率对电耗及金属收得率的影响,11,DRI的碳含量对电耗及金属收得率的影响,12,三、电炉热装DRI工艺参数控制,2.DRI的热装温度为了提高电炉生产效率和能量利用率，必须在更短的时间内输入更多的能量，一个行之有效的办法是热装具有高化学能的原料铁水或者HDRI。热装DRI能利用DRI的显热，提高生产率和降低电能消耗，从而转换为直接的经济效益。研究表明,DRI热装温度为100时，可以节能20kwh/t；700时节能140kwh/t。,13,三、电炉热装DRI工艺参数控制,3.DRI的热装比例表4国内外废钢、铁水及DRI价格对比,表5不同炉料炼钢时钢中典型残余元素及N含量,14,四、DRI热装工艺流程及设备,1.DRI热装工艺流程国外HDRI的加料方式主要采用气力输送，不仅需要建设复杂的气力输送管道，而且投资高，运行成本较大。,15,四、DRI热装工艺流程及设备,1.DRI热装工艺流程为实现DRI的热装，本次阿曼工程电炉车间紧靠Midrex竖炉建设，HDRI通过溜管加料方式在自重作用下直接溜进电炉进行炼钢，相比而言，重力溜送更为经济，而且操作方便。,电炉,竖炉,16,四、DRI热装工艺流程及设备,1.DRI热装工艺流程电炉炉内加料安装图,17,四、DRI热装工艺流程及设备,2.DRI热装加料装置右图为DRI加料装置结构示意图。1-过渡料罐；2-分配器，3-固定溜管，4-热装旋转溜管，8-受料溜管，9-电炉，12-旋转支撑加料过程为：HDRI从过渡料罐及分配器进入双层套管结构的固定溜管；HDRI从固定溜管进入双层套管结构的热装旋转溜管；从热装旋转溜管进入受料溜管。,18,四、DRI热装工艺流程及设备,3.电炉热装DRI冶炼的工艺要点（1）大留钢量留钢量需比常规EBT电炉大一倍，目的是熔炼初期炉内即有足够的钢水形成熔池，通电加入DRI时就可以启动碳氧喷枪，对加速DRI的熔化，形成泡沫渣，防止熔池大沸腾、大喷溅起到重要作用。（2）“恒”熔池炼钢工艺技术。采用DRI电炉炼钢时，碳氧反应有一个临界温度（1500），当熔池低于临界温度，碳氧反应进行缓慢，甚至处于停顿状态。一旦熔池温度升高或临界动力条件的变化，就会引起碳氧反应的剧烈进行，发生大沸腾，大喷溅。,19,所谓“恒”熔池操作是指恒定熔池的温度，即：在电炉冶炼刚开始通电时，电炉炉内已有足够的钢水，连续加入DRI时，加入的炉料均沉浸在熔池里，必须控制熔池温度始终处于一个高于临界温度（1500）的状态（一般控制在1560左右），才能保证连续加入的DRI边加入边熔化。要达到“恒”熔池操作，必须使供电制度、加料制度、吹氧制度以及喷碳制度相互匹配，才能保证冶炼过程平稳，从而有效防止大沸腾、大喷溅事故的发生。,20,电炉供电及加料制度电炉吹氧及喷碳制度,21,（3）炉壁集束射流碳氧喷枪集束氧枪氧气速度大于2.0马赫数，超音速射流长度最高可以保持至1.7m，可以使超音速流束穿透熔池并避免任何形式的大沸腾大喷溅的发生，保证冶炼过程平稳顺行。（4）造泡沫渣由于DRI中脉石含量及C含量均较高，电炉冶炼初期易于造泡沫渣，为长弧泡沫渣埋弧操作提供了良好的条件。,22,五、结论,（1）电炉100%热装600的DRI不仅可以节省电耗，而且可以节省电极消耗。同时，相比全废钢冶炼，有利于提高钢水质量。（2）DRI重力溜送加料工艺优于气力输送工艺，为此设计了具有自主知识产权的加料装