一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鋼鐵冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程主要有從焦爐煉焦、燒結(jié)(或球團)、高爐煉鐵到轉(zhuǎn)爐煉鋼的長流程和從廢鋼、海綿鐵到電弧爐的短流程。短流程雖然對環(huán)境壓力小，但由于受廢鋼資源短缺的影響，我國電爐煉鋼還存在一定的生產(chǎn)難度，長流程煉鋼仍占據(jù)主導地位。但隨著不可再生資源尤其是煉焦用焦煤的日益短缺和環(huán)保壓力的不斷增大，取消焦爐煉焦一燒結(jié)(或球團)一高爐煉鐵等工藝，實現(xiàn)非高爐煉鐵、直接煉鋼成為未來鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展的方向。
[0003]直接還原與熔融還原等非高爐煉鐵工藝的開發(fā)和發(fā)展有助于節(jié)能減排。目前世界上已開發(fā)出的直接還原工藝有20多種，分氣基與煤基直接還原，其中氣基的Midrex與HYL工藝應(yīng)用最成熟，但由于氣基還原中是采用還原性氣體煤氣作為含鐵物料的還原劑，對煤氣的要求較高，必須通過人工制造符合要求的冶金還原煤氣，煤氣消耗量大，成本高，且氣基直接還原中對煤氣能量的利用程度較低，對含鐵物料的還原不均勻，從而限制了氣基直接還原的使用。煤基直接還原有回轉(zhuǎn)窯法、轉(zhuǎn)底爐法和隧道窯法，其中轉(zhuǎn)底爐法的應(yīng)用最為廣泛。轉(zhuǎn)底爐法是采用燃燒碳氫化合物產(chǎn)生熱量，并以輻射方式傳遞給含碳球團，由于球團礦只能是一層或兩層，存在熱能利用率和工作效率低的弊端，此外設(shè)備故障率較高。目前，能直接生產(chǎn)鐵水且可商業(yè)運行的熔融還原工藝只有COREX及韓國浦項制鐵的FINEX工藝，而這兩種工藝均需使用焦炭，因此也不能取消焦爐，且這兩種熔融還原工藝均較復(fù)雜，設(shè)備故障率偏高，總體運行結(jié)果不理想。此外，現(xiàn)有的直接還原與熔融還原工藝均不能用于直接生產(chǎn)鋼水，工藝流程仍較復(fù)雜。因此，實現(xiàn)鐵礦石、煤直接煉鋼是目前冶金工作者追求的目標。
[0004]通過專利檢索，目前已有相關(guān)的直接煉鋼工藝公開。如:中國專利申請?zhí)朇N200810139695.6公開了一種鐵礦石直接煉鋼工藝，該申請案中是預(yù)先在熔池中形成高溫的渣鐵液，當含鐵物料進入熔池后，即被含碳物料還原，然后吹氧煉鋼，放渣出鋼。由于該方法在含鐵物料的還原過程中產(chǎn)生了大量CO氣體，使得爐渣泡沫化，破壞了反應(yīng)的動力學條件，同時不利于出渣，生產(chǎn)效率低。專利申請?zhí)朇N200910018446.6公開的一種綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法同樣會出現(xiàn)泡沫渣問題，嚴重影響了鋼水的生產(chǎn)。
[0005]專利申請?zhí)朇N200910014710.9公開了一步法煉鐵煉鋼新工藝，在煉鐵煉鋼兩用爐內(nèi)先加入經(jīng)直接還原的球團、煤和渣料得到鐵水，然后向鐵水中吹氧熔煉得到鋼水，雖然在原理上是可行的，但是這種工藝要求投入的熱球團溫度達到1100°C，否則容易造成爐渣溫度降低，流動性差，增加了生產(chǎn)的難度，而且能量利用率和生產(chǎn)效率都比較低。
[0006]綜上所述，采用現(xiàn)有的直接煉鋼裝置進行煉鋼時，均需采用鐵礦石或普通球團配加焦炭或煤粉先進行鐵水的冶煉，再通過吹煉脫氧、脫碳，以獲得最終的鋼水。雖然僅采用一個冶煉爐便可完成從含鐵物料到鋼水的冶煉過程，但其實質(zhì)是將轉(zhuǎn)爐或電爐作為冶煉爐，將含鐵物料作為鐵水或直接還原鐵的替代品，本質(zhì)上并沒有精簡了傳統(tǒng)的含鐵礦物一鐵水或直接還原鐵一鋼水的生產(chǎn)工序，生產(chǎn)效率并沒有得到真正提高。此外，在采用現(xiàn)有直接煉鋼技術(shù)中的裝置煉鋼時，由于加入的爐料與出鋼鋼液的溫差較大，以及吹煉的進行，需等到放渣出鋼后方可加入下一批爐料，冶煉周期較長。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0008]本實用新型的目的在于克服采用現(xiàn)有直接煉鋼裝置進行煉鋼時易發(fā)生爐渣泡沫化、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率和能源利用率低以及工藝流程復(fù)雜的不足，提供了一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置。通過使用本實用新型中的直接煉鋼裝置，可由含碳球團直接連續(xù)冶煉出鋼水，解決了以上現(xiàn)有直接煉鋼工藝的不足，且冶煉出的鋼水成分完全符合要求。
[0009]2.技術(shù)方案
[0010]為達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0011]本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，包括煉鋼爐本體，在所述的煉鋼爐本體的頂部設(shè)有布料口和煤氣出口，該煉鋼爐本體自上而下依次包括布料區(qū)、還原區(qū)、軟熔區(qū)和渣鐵熔分區(qū)，其中，布料區(qū)、還原區(qū)和軟熔區(qū)組成雙圓臺形結(jié)構(gòu)，所述的還原區(qū)包括上部還原區(qū)和下部還原區(qū)兩部分，上部還原區(qū)位于雙圓臺形結(jié)構(gòu)的上圓臺下部，下部還原區(qū)位于雙圓臺形結(jié)構(gòu)的下圓臺上部，且軟熔區(qū)位于該雙圓臺形結(jié)構(gòu)的下圓臺下部；所述的渣鐵熔分區(qū)呈圓柱形結(jié)構(gòu)；在所述的布料區(qū)和還原區(qū)的爐體四周設(shè)有至少兩排微波加熱裝置，在軟熔區(qū)和渣鐵熔分區(qū)的爐體四周設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置，上述渣鐵熔分區(qū)包括爐渣區(qū)和鋼液區(qū)，鋼液區(qū)位于爐渣區(qū)的下方，且在爐渣區(qū)對應(yīng)的爐體一側(cè)爐墻上設(shè)有出渣口，在鋼液區(qū)對應(yīng)的爐體另一側(cè)爐墻上設(shè)有出鋼口。
[0012]更進一步地，所述的微波加熱裝置為兩排，分別為上排微波加熱裝置和下排微波加熱裝置。
[0013]更進一步地，所述的煤氣出口與煤氣收集裝置相連。
[0014]更進一步地，所述的布料口與爐體外部皮帶上料機相連。
[0015]更進一步地，所述的布料區(qū)、還原區(qū)和軟熔區(qū)組成的雙圓臺形結(jié)構(gòu)與渣鐵熔分區(qū)的圓柱形結(jié)構(gòu)的體積比為2:1。
[0016]更進一步地，所述的電磁感應(yīng)加熱裝置選用中頻感應(yīng)加熱裝置。
[0017]3.有益效果
[0018]采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0019](1)本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，其煉鋼爐本體包括布料區(qū)、還原區(qū)、軟熔區(qū)和渣鐵熔分區(qū)，含碳球團的預(yù)還原和熔池中的渣鐵分離分別采用微波加熱裝置和電磁感應(yīng)加熱裝置進行加熱，實現(xiàn)了在同一爐體上部進行球團還原、下部進行渣鐵熔分的工藝，并通過煉鋼爐本體頂部的煤氣出口將含碳球團預(yù)還原中產(chǎn)生的C0氣體排出煉鋼爐，從而解決了含碳球團在熔池中還原時使得爐渣泡沫化的難題。又由于本實用新型中采用電磁感應(yīng)加熱裝置對熔池進行加熱，一方面，其對熔池存在強烈的電磁攪拌作用，保證了熔池中爐渣良好的流動性，為放渣出鋼做好了鋪墊作用；另一方面，避免了傳統(tǒng)中使用石墨電極加熱帶來的鐵水滲碳問題，不需再進行吹煉脫氧、二次脫碳處理，直接煉鋼裝置得到了進一步簡化。此外，本實用新型中采用電磁感應(yīng)加熱裝置對熔池進行加熱，與現(xiàn)有煉鋼技術(shù)中通過吹入爐內(nèi)的氧氣或空氣向渣鐵熔分提供熱量相比，加熱速度較快，加熱均勻，且能夠?qū)崿F(xiàn)對加熱條件的有效控制，從而能夠更好地控制煉鋼效果。
[0020](2)本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，在煉鋼爐本體頂部的煤氣出口與煤氣收集裝置相連，從而可以防止CO氣體直接排放至空氣中造成環(huán)境污染，且能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣資源的回收利用。
[0021](3)本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，僅采用一座直接煉鋼裝置便可由含鐵礦物直接生產(chǎn)出鋼水，與現(xiàn)有流程相比，本實用新型占地面積少，基建投資和設(shè)備投資大幅節(jié)省，減少了冶煉、運輸過程中的能量損失，能量利用率高，且實現(xiàn)了煉鋼的連續(xù)生產(chǎn)，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，是未來鋼鐵冶煉發(fā)展的重要方向。
[0022](4)本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，融煉鐵、煉鋼裝置于一體，采用該裝置進行煉鋼時，可通過控制加入的含碳球團中的C/0摩爾比來實現(xiàn)對鋼水中[C]含量的控制，可以不進行吹煉即可直接得到鋼水，打破了現(xiàn)有技術(shù)中冶煉鋼水須進行吹煉的技術(shù)認知，使含碳球團能夠一步直接生產(chǎn)出液態(tài)鋼水，精簡了傳統(tǒng)的含鐵礦物一鐵水或直接還原鐵一鋼水的工藝，生產(chǎn)效率高，且得到的鋼水成分完全符合要求。
[0023](5)本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)煉鋼，生產(chǎn)效率較高。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼方法的工藝流程簡圖。
[0026]其中:1、布料口 ；2、煤氣出口 ；301、上排微波加熱裝置；302、下排微波加熱裝置；4、煉鋼爐本體；401、還原區(qū)；402、軟熔區(qū)；403、爐渣區(qū)；404、鋼液區(qū)；5、電磁感應(yīng)加熱裝置；6、出渣口 ；7、出鋼口。
【具體實施方式】
[0027]為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]如圖1所示，本實施例的一種電磁加熱含碳球團連續(xù)直接煉鋼裝置，包括煉鋼爐本體4，在煉鋼爐本體4的頂部設(shè)有布料口 I和煤氣出口 2，其中，布料口 I與爐體外部皮帶上料機相連，煤氣出口 2與煤氣收集裝置相連。上述煉鋼爐本體4自上而下