Применение DRI в сталеплавильном производстве
В сталеплавильном производстве во всем мире наблюдается нехватка лома. В связи с небольшой внутренней самообеспеченностью ломом в Китае и нестабильным качеством имеющегося лома необходимо найти альтернативу лому.Железо прямого восстановления (DRI)уже много лет используется в качестве сырья для производства стали и постепенно применяется в Китае.
1. Производительность DRI
В качестве сырья для производства стали основные свойства DRI по сравнению со стальным ломом следующие:
ДРИ | стальной лом | |
Композиционная стабильность | стабильный | волатильность |
Содержание примесей | Очень низкий | Высокая |
счастливая банда | содержит | Очень мало |
Содержание углерода | средний | низкий |
пористость | пористый | Нет |
Можно видеть, что ПВЖ является своего рода высококачественным сырьем для производства стали, и только высокое содержание пустой породы приведет к высокому энергопотреблению. Кроме того, сталеплавильная печь должна быть приспособлена для переработки большого количества шлака. Из-за плохой теплопроводности идеальный процесс плавки DRI должен иметь высокотемпературный источник тепла, такой как электродуговая печь и конвертер, для поддержания высокой температуры в DRI и его окрестностях.
DRI может быть сферическим, комковатым (губчатое железо) или кусковым (CDRI или HBI) и обычно имеет следующие физические свойства:
пеллеты | Губка железа | CDRI | ГБЖ | |
Размер частиц (мм) | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30x55x106 |
пористость (%) | 52 | 49 | 24 | 24 |
Насыпная плотность (т/м³) | 1,8 | 2.0 | 2,6 | 2,8 |
Химический состав DRI очень важен для процесса плавки и должен быть максимально приближен к стальному лому. Химический состав DRI следующий, он может варьироваться в зависимости от сырья и производственных процессов.
полное железо (TFe) 92%
Металлическое железо 83%
Содержание углерода 0,25~1,0%
Содержание серы 0,025%макс.
Содержание фосфора 0,06%макс.
Это не2 2-3%
Высококачественные свойства DRI, подходящие для производства стали, должны быть:
Максимально возможная степень металлизации (предпочтительно выше 85%);
Содержание кремнезема должно быть как можно меньше.
Объемная плотность DRI должна быть выше 3,5 т/м³, предпочтительно около 5,5 т/м³ и выше 1,8 т/м³. Поскольку мелкие частицы размером менее 3 мм легко взвешиваются в шлаке и трудно плавятся, чем меньше их содержание, тем лучше.
2. Применение ПВЖ в электросталеплавильном производстве.
Использование ПВЖ в качестве сырья для производства стали имеет следующие преимущества:
Стабильный состав, низкое содержание примесей, особенно низкое содержание серы
Быстрое плавление
Простота в управлении, удобная транспортировка
Непрерывная подача может быть реализована
Теоретически доля DRI, замещающего лом, может достигать 100%. Когда количество DRI невелико, его можно подавать из бункера для лома, а когда количество DRI велико, очень удобно использовать систему непрерывной подачи. В настоящее время применение DRI в производстве стали eAF достигло следующего прогресса:
① Повышена производительность eAF. Из-за низкого содержаниясераа такжефосфорв DRI время рафинирования eAF сокращается. Кроме того, за счет реализации непрерывной подачи сокращается время подачи и ускоряется скорость плавления.
② Он может производить высококачественную сталь, потому что в стальном ломе много примесей, трудно производить высококачественную сталь из 100% стального лома в электропечи, но содержание примесей в DRI очень низкое, а высококачественная сталь, такая как Электросталь можно производить в электропечах.
③ Благодаря стабильности состава DRI время печи необычного состава стали может быть сокращено, особенно при производстве низкоуглеродистой стали.
④ Сокращается поломка электрода и уменьшается расход электрода.
Однако плавка DRI в электропечи увеличивает расход электроэнергии по сравнению с плавкой лома. Повышенное энергопотребление используется для уменьшения остаточного оксида железа и пустой породы при плавке прямого восстановления и шлакообразования для отделения от железа. Также было замечено, что, когда доля DRI в сырье превышала 20%, повышенное энергопотребление оставалось постоянным. Применение DRI также увеличит расход извести и шлака. Когда электрическая печь, предназначенная для плавки стального лома, используется для плавки DRI, срок службы материала футеровки снижается. Для решения вышеуказанных проблем необходимо разработать электропечь нового типа с непрерывной загрузкой ПВЖ, которая имеет следующие характеристики:
① Увеличить диаметр кожуха печи;
② Уменьшите диаметр центра электрода или используйте метод наклонной колонны электродов;
③ использовать стенки печи с водяным охлаждением вместо огнеупорных материалов;
④ В период плавления используйте низкий коэффициент мощности, режим работы с короткой дугой и соответствующий выходной ток трансформатора, направляющую шины, гибкий кабель и электрод;
⑤ Выберите запасное низкое реактивное сопротивление для печи;
⑥ Плавка под пеношлаком, покрывающая дугу.
Производственная практика показывает, что губчатое железо в количестве до 30 % можно добавлять в шихту электропечи без каких-либо эксплуатационных проблем, но при более высокой доле более высоких ингредиентов в печи могут образовываться наросты. Это говорит о том, что DRI-100 % заменить лом все еще сложно.
3. Применение ПВЖ в кислородно-конверторном сталеплавильном производстве.
Стальной лом используется в качестве хладагента в кислородно-конверторном сталеплавильном производстве. По мере уменьшения количества возвращаемого лома необходимо найти другие виды охлаждающей жидкости взамен стального лома. Обычно есть два варианта:
Используйте железную руду илиизвестняк
Использовать DRI
Использование DRI в качестве охлаждающей жидкости имеет следующие преимущества:
① Относительно чистый, меньше примесей
② Ценовая стабильность
③ Скорость восстановления расплавленной стали выше, чем у железной руды и известняка.
Теоретически непрерывное добавление DRI при производстве стали с кислородным конвертером подходит, потому что кислородный конвертер обеспечивает очень концентрированное тепло, необходимое для плавления DRI, поэтому DRI быстро плавится и остается в окислительной атмосфере печи в течение короткого времени. В применении ПВЖ в кислородном конвертере достигнут следующий прогресс.
① Может производить сталь с низким содержанием серы, такую как электротехническая сталь.
② Срок службы футеровки печи увеличивается за счет снижения температуры шлака и (3) устранения механического воздействия взвешенного стального лома на футеровку печи.
③ Когда доля DRI высока, время подачи через бункер сокращается, что сокращает время выплавки стали на печь.
Режим подачи DRI в кислородный конвертер может быть через бункер лома (периодическая подача) или непрерывная подача через высокий бункер. Последний имеет следующие преимущества:
① DRI плавится быстрее, потому что его можно подавать во время процесса продувки;
② Регулируя скорость подачи, процесс продувки может достичь теплового баланса в любое время, поэтому температуру в печи легче контролировать.
③ Сокращение содержания FeO в шлаке, что снижает разбрызгивание и увеличивает скорость извлечения расплавленной стали.
По сравнению с губчатым железом HBI или CDRI имеют очевидные преимущества. Результаты испытаний сталелитейного завода следующие:
① Скорость извлечения расплавленной стали снизилась на 1%.
② Единичный расход жидкого чугуна увеличился на 11 кг/т.
③ Расход извести увеличился на 6 кг/т
④ В качестве замены металлолома можно использовать ГБЖ до 32% лома без каких-либо эксплуатационных проблем.
По результатам испытаний можно оценить, что 30 % стального лома можно заменить ПВЖ без ущерба для работы конвертера. Если необходимо использовать более высокую долю DRI, необходимо принять следующие меры:
① DRI имеет более высокую скорость металлизации
② Используйте систему непрерывной подачи DRI.
③ Увеличьте удельный вес тоннажа стали в корпусе печи.
④ Увеличение количества оборудования для обработки шлака
