專利名稱：使用粒狀金屬鐵的鋼液制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電弧爐熔融由回轉(zhuǎn)爐床爐等的還原熔融爐所制造的粒狀金屬鐵而制造鋼液的方法。
背景技術(shù)：
在煉鋼用電弧爐中，歷來采取的方法是，將廢鋼、銑鐵(生鐵錠)、還原鐵等的鐵原料從爐上用鏟斗分批裝入爐內(nèi)，熔融后打開爐蓋，分批追加裝入所述鐵原料，加以熔融的方法。因此，在爐蓋打開和鐵原料裝入之間，就產(chǎn)生了熱損失和時(shí)間損失，以及大量的粉塵飛散到爐外這樣的作業(yè)環(huán)境惡化的問題。作為其對策，能夠進(jìn)行成分和尺寸比較均勻的還原鐵的連續(xù)投入(例如，參照專利文獻(xiàn)I 3)，但因?yàn)檫€原鐵含有脈石成分和未還原的氧化鐵，所以存在相比廢鋼和銑鐵 (生鐵錠)而大量需要熔融能量的問題。另一方面，在銑鐵(生鐵錠)中，出于制造上的問題，存在不能減小尺寸的制約，由連續(xù)投入進(jìn)行的大量投入，不能實(shí)現(xiàn)熔融。另外，以煉鋼用電弧爐的生產(chǎn)率提高為目的而確立附加氧操業(yè)，氧使用量也增加，與投入氧量相應(yīng)的碳源的使用量也增加。作為此碳源，使用鐵液和生鐵錠中的碳分、塊狀焦炭、焦炭粉等。然而，使用鐵液時(shí)存在的問題是，在煉鋼用電弧爐的上游側(cè)需要鐵液的專用制造設(shè)備和向電弧爐的專用裝入設(shè)備。另一方面，使用生鐵錠時(shí)，如上述，因?yàn)槠涑叽绱螅韵抻诜峙b入，另外熔融花費(fèi)時(shí)間，因此有使用量受到制約的問題。另外，使用塊狀焦炭、焦炭粉時(shí)，使用量受到總硫分和灰分組成制約，其在向電弧爐裝入時(shí)被爐渣捕捉或與廢氣一起被排出到爐外，有添加效率降低等問題。在此，公開有一種方法(例如，參照專利文獻(xiàn)4、5)，其是將含有碳質(zhì)還原材和含氧化鐵物質(zhì)的原料在回轉(zhuǎn)爐床爐等的還原熔融爐內(nèi)加熱，在對該原料中的氧化鐵進(jìn)行固體還原后，再加熱所生成的金屬鐵使之熔融，并且一邊使之與爐渣成分分離一邊使之凝集，由此制造高純度的粒狀金屬鐵。該粒狀金屬鐵若與還原鐵比較，則因?yàn)槟軌蝾A(yù)先除去爐渣成分，并且能夠提高碳含量，所以可以期待的是，通過連續(xù)裝入電弧爐而替代還原鐵，能夠與氧吹煉并用而大幅降低電弧爐中的熔融能量，并且提高鋼液的生產(chǎn)率。但是，在煉鋼用電弧爐中，關(guān)于連續(xù)裝入這樣的粒狀金屬鐵，更高效率地進(jìn)行熔融的技術(shù)尚未確立。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開昭50-64111號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開昭51-65007號公報(bào)
專利文獻(xiàn)3 :日本特開昭58-141314號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本特開2002-339009號公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本特開2003-73722號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明其目的在于，提供一種鋼液制造方法，其在將回轉(zhuǎn)爐床爐等的還原熔融爐所制造的粒狀金屬鐵連續(xù)裝入煉鋼用電弧爐進(jìn)行熔融而制造鋼液時(shí)，能夠更高效率地進(jìn)行熔融。本發(fā)明提供一種使用以下的粒狀金屬鐵的鋼液的制造方法。(I) 一種包括用電弧爐熔融由粒狀金屬鐵和其他鐵原料構(gòu)成的全部裝入鐵原料的工序的鋼液的制造方法，所述粒狀金屬鐵通過包含如下工序的方法制造在還原熔融爐內(nèi) 加熱含有碳質(zhì)還原材和含氧化鐵物質(zhì)的原料，對于該原料中的氧化鐵進(jìn)行固體還原，生成金屬鐵的工序；進(jìn)一步加熱所生成的金屬鐵而使之熔融，并且一邊使之與爐渣成分分離一邊使之凝集的工序，在使用了粒狀金屬鐵的鋼液的制造方法中，使所述粒狀金屬鐵中的碳的含量為I. O 4. 5質(zhì)量％，通過與氧吹煉并用，使所述粒狀金屬鐵中的碳燃燒，所述粒狀金屬鐵相對于所述全部裝入鐵原料的使用比例為40 80質(zhì)量％ ,將所述其他的鐵原料初始裝入所述電弧爐而制成鐵水后，在該鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。(2)根據(jù)⑴所述的制造方法，其中，投入功率每I麗的所述粒狀金屬鐵的裝入速度為 40 100kg/min/MW。(3)根據(jù)(I)或(2)所述的制造方法，其中，使所述粒狀金屬鐵在鐵水表面的裝入位置在電極節(jié)距圓內(nèi)。(4)根據(jù)⑴ (3)中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，使所述粒狀金屬鐵的平均粒徑為I 50mm。(5)根據(jù)(I) (4)中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，一邊使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆蓋電極的下端，一邊向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。(6)根據(jù)⑴ (5)中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，不要讓由所述還原熔融爐制造的粒狀金屬鐵冷卻至常溫，而是以400 700°C連續(xù)地裝入所述電弧爐的鐵水中。根據(jù)本發(fā)明，通過使由還原熔融爐制造的、碳含量I. O 4. 5質(zhì)量％的粒狀金屬鐵與氧吹煉并用，使所述粒狀金屬鐵中的碳燃燒，并且相對于全部裝入鐵原料使用40 80質(zhì)量％，將其連續(xù)地裝入使其他的鐵原料初始裝入電弧爐而制成的鐵水中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熔融能量大幅降低而使電弧爐的能源效率上升，并且能夠使鋼液的生產(chǎn)率大幅提高。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的鋼液制造設(shè)備的概略構(gòu)成的流程圖。圖2是表示電弧爐中，粒狀金屬鐵相對于全部裝入鐵原料的使用比例與熔融能量的關(guān)系的標(biāo)繪圖。
圖3是表示電弧爐中，粒狀金屬鐵相對于全部裝入鐵原料的使用比例與鋼液生產(chǎn)速度的關(guān)系的標(biāo)繪圖。圖4是表示熔融試驗(yàn)裝置的概略構(gòu)成的局部縱剖面圖。圖5是表示熔融試驗(yàn)裝置中，粒狀金屬鐵和還原鐵的裝入速度與投入功率的關(guān)系的標(biāo)繪圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對于本發(fā)明的實(shí)施的方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。[實(shí)施方式I]圖I中表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的鋼液制造設(shè)備的概略構(gòu)成。本實(shí)施方式的設(shè)備，是作為還原熔融爐的回轉(zhuǎn)爐床爐I和電弧爐2靠近設(shè)置時(shí)的例子。然后，本發(fā)明中所使用的粒狀金屬鐵A，例如以如下方式制造。首先，將含有煤等的碳質(zhì)還原材和鐵礦石等的含氧化鐵物質(zhì)的原料壓塊成球團(tuán)或團(tuán)塊。然后，將該壓塊物載置于鋪設(shè)有炭材C的未圖示的爐床上，在回轉(zhuǎn)爐床爐I內(nèi)，加熱至例如1350 1400°C左右，將原料中的氧化鐵進(jìn)行固體還原后，再將生成的金屬鐵加熱到1400 1550°C左右而使之熔融，并且一邊使之與爐渣成分分離一邊使之凝集。其后，在爐內(nèi)的冷卻部冷卻至1000 1100°C左右，得到固化的粒狀金屬鐵A和爐渣B的混合物。然后，使該混合物與鋪設(shè)炭材C 一起從回轉(zhuǎn)爐床爐I排出之后，使用網(wǎng)篩3和磁選機(jī)4分離除去爐渣B和鋪設(shè)炭材C，得到粒狀金屬鐵A (例如，參照上述專利文獻(xiàn)I 3。其內(nèi)容在此參照并援引)。該粒狀金屬鐵A中的碳含量為I. O 4. 5質(zhì)量％。之所以使碳含量的下限為I. O質(zhì)量％，是為了確保與制造的鋼的各類相應(yīng)的所需C量，提高作為鐵原料的通用性。另一方面，之所以使碳含量的上限為4.5質(zhì)量％，是為了不加重脫碳處理等的附加的處理的負(fù)荷而進(jìn)行使用。粒狀金屬鐵A中的碳含量的優(yōu)選范圍是I. 5 3. 5質(zhì)量％。粒狀金屬鐵A中的碳含量，能夠通過調(diào)節(jié)上述壓塊物中的碳質(zhì)還原材的調(diào)配量和回轉(zhuǎn)爐床爐I內(nèi)的氣氛而很容易地進(jìn)行調(diào)整。在此，在回轉(zhuǎn)爐床爐I內(nèi)粒狀金屬鐵A處于熔融狀態(tài)時(shí)，該粒狀金屬鐵A中的碳容易聚集在該粒狀金屬鐵A的表面鄰域，因此固化后的粒狀金屬鐵A越靠近其表面鄰域，碳濃度越高。因此，裝入電弧爐2的鐵水F中的粒狀金屬鐵A容易從碳濃度高的低熔點(diǎn)的表面鄰域開始熔融。此熔融的高碳濃度鐵水中的碳，通過與氧吹煉并用，即，向電弧爐2內(nèi)吹入氧，借助該氧燃燒，在此燃燒熱下，粒狀金屬鐵A內(nèi)部的碳濃度低的高熔點(diǎn)的部分也容易熔融。該粒狀金屬鐵A與作為其他的鐵原料的廢鋼D合在一起作為全部裝入鐵原料，該粒狀金屬鐵A相對于全部裝入鐵原料的使用比例為40 80質(zhì)量％。然后，首先將廢鋼D初始(分批裝入)裝入電弧爐2，以電極7進(jìn)行電弧加熱而熔融，制成鐵水F。其后，一邊繼續(xù)進(jìn)行電弧加熱，一邊吹入氧(根據(jù)需要再一邊吹入炭粉)，在該鐵水F中連續(xù)裝入粒狀金屬鐵A并使之熔融，從而既能夠使電弧爐2的能量效率上升，又能夠提高鋼液G的生產(chǎn)率，能夠更高效率地得到鋼液G。
在此，之所以使粒狀金屬鐵A相對于全部裝入鐵原料的使用比例為40 80質(zhì)量％，是基于以下的理由。S卩，采用實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的電弧爐(內(nèi)容量90t、變壓器容量74MVA)為例，基于粒狀金屬鐵的使用比例、裝入方法的差異，預(yù)計(jì)熔融全部裝入鐵原料所需要的熔融能量，和對鋼液的生產(chǎn)速度造成的影響。在此，粒狀金屬鐵的碳含量為2. 5質(zhì)量％。另外，將粒狀金屬鐵“分批裝入”和“連續(xù)裝入”時(shí)的粒狀金屬鐵的溫度為常溫(25°C )，“高溫連續(xù)裝入”時(shí)的粒狀金屬鐵的溫度為400°C。另外，對于粒狀金屬鐵從“分批裝入”變更成“連續(xù)裝入”，爐的熱損失每追加裝入I次減少870Mcal (在此，IMcal = 4. 18605MJ。下同。)，停電時(shí)間2min，球化(術(shù)一1J >夕'' )期的時(shí)間也為2min，分別被縮短。預(yù)計(jì)的結(jié)果顯示在圖2和圖3中。圖2表示基于粒狀金屬鐵的使用比例、裝入方法的差異，熔融全部裝入鐵原料所需要的熔融能量的變化。另外，圖3表示基于粒狀金屬鐵 的使用比例、裝入方法的差異，鋼液生產(chǎn)速度的變化。若粒狀金屬鐵A的使用比例低于40質(zhì)量％，就是說若作為其他的鐵原料的廢鋼D的使用比例超過60質(zhì)量％，則由于分批裝入而未圖示的鏟斗的容量制約，就產(chǎn)生出將廢鋼D的初始裝入分成2次進(jìn)行的需要，如圖3所示，即使連續(xù)裝入粒狀金屬鐵A，鋼液生產(chǎn)速度也大幅降低。另一方面，若粒狀金屬鐵A的使用比例超過80質(zhì)量％，則粒狀金屬鐵A“高溫連續(xù)裝入”時(shí)，脫碳時(shí)間比電弧爐2的投入功率容量所決定的熔融時(shí)間長，因?yàn)樵撁撎繒r(shí)間對于鋼液的生產(chǎn)率進(jìn)行速率控制，所以如圖3所示，鋼液生產(chǎn)速度的上升達(dá)到頂點(diǎn)。據(jù)以上的結(jié)果，粒狀金屬鐵A相對于全部裝入鐵原料的使用比例為40 80質(zhì)量％。另外，投入功率每1麗的粒狀金屬鐵A的裝入速度，基于以下的理由而優(yōu)選為40 100kg/min/MW。S卩，為了把握連續(xù)裝入時(shí)的粒狀金屬鐵的熔融特性，作為熔融鐵原料，使用具有下述表I所示的物理/化學(xué)性狀的粒狀金屬鐵和作為比較材的還原鐵，實(shí)施熔融試驗(yàn)。表I
熔融鐵原料表觀密度成分(質(zhì)量％)
的種類__(g/cm3) (mm) TFe M.Fe FeO C
粒狀金屬鐵—5.5 2.4—2.5~~ — >95.0 — 1.5 3.0 還原鐵2.8 3.0 2.4 18.0 92.5 85.6 6.3 0.4 0.8作為熔融試驗(yàn)裝置，如圖4中顯示的概略構(gòu)成，使用由如下構(gòu)成的500kg高頻感應(yīng)爐(額定值350kW，1000Hz);原料供給裝置(料斗容量200kg、原料投入速度0 15kg/min);用于觀察熔融狀況的監(jiān)控用攝像機(jī)；用于記錄熔液溫度和原料投入速度的數(shù)
據(jù)搜集裝置。作為熔融條件，是制作C :0· 2 O. 3質(zhì)量％、Si < 0. 03質(zhì)量％、Mn 0. 05質(zhì)量％，溫度1550°C的初始熔液250kg，一邊將熔液溫度維持在1550 1600°C—邊依次改變原料投入速度，一邊由監(jiān)控用攝像機(jī)確認(rèn)連續(xù)裝入的鐵原料順利熔融，一邊調(diào)整投入功率。熔融試驗(yàn)的結(jié)果顯示在圖5和下述表2中。
表2
權(quán)利要求
1.一種使用粒狀金屬鐵的鋼液的制造方法，其特征在于，是包含用電弧爐熔融含有粒狀金屬鐵和其他鐵原料的全部裝入鐵原料的工序的鋼液的制造方法，所述粒狀金屬鐵通過包含如下工序的方法制造而成在還原熔融爐內(nèi)加熱含有碳質(zhì)還原材和含氧化鐵物質(zhì)的原料，對該原料中的氧化鐵進(jìn)行固體還原而生成金屬鐵的工序；進(jìn)一步加熱所生成的金屬鐵使該金屬鐵熔融，并且一邊使該金屬鐵與爐渣成分分離一邊使該金屬鐵凝集的工序，在所述使用粒狀金屬鐵的鋼液的制造方法中， 所述粒狀金屬鐵中的碳的含量為I. O 4. 5質(zhì)量％，通過與氧吹煉并用，使所述粒狀金屬鐵中的碳燃燒， 并且，所述粒狀金屬鐵相對于所述全部裝入鐵原料的使用比例為40 80質(zhì)量％，將所述其他鐵原料初始裝入所述電弧爐制成鐵水后，在該鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，投入功率每IMW的所述粒狀金屬鐵的裝入速度為 40 100kg/min/MW。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，所述粒狀金屬鐵在鐵水表面的裝入位置在電極節(jié)距圓內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，所述粒狀金屬鐵在鐵水表面的裝入位置在電極節(jié)距圓內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，所述粒狀金屬鐵的平均粒徑為I 50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，所述粒狀金屬鐵的平均粒徑為I 50mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其中，所述粒狀金屬鐵的平均粒徑為I 50mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，所述粒狀金屬鐵的平均粒徑為I 50mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，使所述鐵水上所形成的熔融爐渣層起泡而始終被覆電極的下端，同時(shí)向所述鐵水中連續(xù)地裝入所述粒狀金屬鐵。
17.根據(jù)權(quán)利要求I 16中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，不將由所述還原熔融爐制造的粒狀金屬鐵冷卻至常溫，而是在400 700°C將該粒狀金屬鐵連續(xù)地裝入所述電弧爐的鐵水中。
全文摘要
涉及一種在將還原熔融爐所制造的粒狀金屬鐵連續(xù)裝入煉鋼用電弧爐加以熔融而制造鋼液時(shí)，更高效率地進(jìn)行熔融的鋼液制造方法，是包含以電弧爐(2)熔融粒狀金屬鐵(A)和作為其他的鐵原料的廢鋼(D)所構(gòu)成的全部裝入鐵原料的工序的鋼液(G)的制造方法，所述粒狀金屬鐵(A)通過包括如下工序的方法制造在作為還原熔融爐的回轉(zhuǎn)爐床爐1內(nèi)含有加熱碳質(zhì)還原材和含氧化鐵物質(zhì)的原料，使該原料中的氧化鐵固體還原，生成金屬鐵的工序；再加熱生成的金屬鐵而使之熔融，并且一邊使之與爐渣成分(B)分離一邊使之凝集的工序，在使用了粒狀金屬鐵的鋼液的制造方法中，其特征在于，使粒狀金屬鐵(A)中的碳的含量為1.0～4.5質(zhì)量％，通過并用氧吹煉而使所述粒狀金屬鐵(A)中的碳燃燒，并且使所述粒狀金屬鐵相對于全部裝入鐵原料的(A)的使用比例為40～80質(zhì)量％，將廢鋼(D)初始裝入電弧爐(2)而制成鐵水(F)后，向該鐵水(F)中連續(xù)地裝入粒狀金屬鐵(A)。
文檔編號C21B13/10GK102959095SQ20118003087
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者津下修, 宮原逸雄, 伊東修三 申請人:株式會社神戶制鋼所