【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关在电熔炉中生产铁水的改进。众所周知，关于熔化含铁材料有许多方法和装置，这些都是采用部分还原态的含铁材料。这就意味着必须在用于生产铁水的炼炉或熔炉中作相当大量的进一步还原(随之而耗用更多的电力)。其结果需要很大的能源和电力消耗，这在实用上和经济上都会成问题。而且，当这种部分还原的材料用于生产铁水时，对这种含铁材料的进一步还原已表明所产生铁水的含铁量已降低，有时已不适于作进一步令人满意的加工。而且，在沿用至今的采用部分还原含铁材料的方法和装置中，还存在哪些类型的含铁材料或矿石可以使用的问题。因此，由于采用某些含铁材料(特别是处于部分还原状态)造成的固有困难，时间和人力就得化在挑选含铁材料或原料上。因为某些材料(例如含钛铁矿砂)不能有效地用于迄今所用生产铁水的方法和装置中。有些沿用至今的方法，在采用这种含铁材料上为精确地和适当地控制生成铁水的成份和品级，从实用观点来说已造成极大困难(如不是不可能的话)。而且，在采用优质含铁材料上有着现实问题。炼炉成熔炉中采用部分还原材料时，在还原过程中，炼炉内和铁水顶部生成的炉渣面之下形成大量的气体。这气体的产生，是由于含铁材料只是部分还原性质的结果，它到这时才发作起来，在熔炉或炼炉内引起爆炸和炉渣炸开及沸腾。当用优质含铁材料做试验时，发现在这种包括用部分还原材料的过程中是不适宜的。优质含铁材料或矿石形成炉渣，当气体在表层之下时会容易地穿过和弄破优质材料的炉渣而出现问题，这又再在熔炉或炼炉内引起爆炸和炉渣炸开及沸腾，这使沿用至今的采用部分还原材料的方法和装置在效率和一般操作上受到非议。举例来说，在沿用至今的方法和装...
【技术保护点】
一种采用高度还原海绵铁（如本文所定义的），在电熔炉中生产铁水的方法。
【技术特征摘要】
中，提到了“高度还原的海绵铁”。在下文整个说明书及权利要求中的这条术语定义为通过还原所得的海绵铁，其金属化程度超过60%。此处金属化用分析的金属铁除以分析的总铁量来表达。这里所提到的迄今沿用的方法和装置使用金属化通常低于50%的部分还原的海绵铁。从本发明的一个方面来说，它提供了一种采用高度还原海绵铁(如在本文中所定义的)，在电熔炉中生产铁水的方法。从本发明的另一个方面来说，它提供了一种在电熔炉中生产铁水的方法，其中高度还原海绵铁(如在本文中所定义的)连同残余碳在热态下转移到上述熔炉中，没有大的温度损失或再氧化。从本发明的又一个方面来说，它提供了一种在电熔炉中生产铁水的方法，包括将热的、带一些残余碳的高度还原海绵铁(如在本文中所定义的)基本上在无氧状态之下转移到熔炉中，然后，控制此高度还原的海绵铁及碳进入所述的熔炉的流通。从本发明的再一个方面来说，它提供了一种在带有一个或多个电极的电熔炉中生产铁水的装置，用于将热的高度还原的海绵铁(如在本文中所定义的)及残余碳在基本上无氧的情况下转移到所述的熔炉中去的方法。本发明仅以实施例并参照附图加以说明，其中图1为根据本发明的一种形式的生产流程示意图。图2为在本发明的一种形式中所采用的一种熔炉的概图。图3为在本发明之一种形式中所用的热转移容器实例的概图。本发明是关于在电炉或熔炉(下文中整个说明书及权利要求内，均称“熔炉”)中生产铁水，采用用还原法高度还原过的海绵铁，如在合适的还原设备、装置或炉窑中。如上面已提到的，术语“高度还原的海绵铁”，在整个说明书和权利要求中，定义为金属化程度在60%以上的海绵铁，金属化以分析的金属铁除以分析的总铁量来表达。这个“高度还原的海绵铁”的定义，用于整个说明书和权利要求中，以便与其他已知的采用部分还原海绵铁的生产过程相区别，这种部分还原海绵铁的金属化一般低于50%(典型为20%至40%)。以往技术文献和工业实践所揭示的是用冷的和热的部分还原的铁矿石或其他材料向电熔炉供料。而这些材料的还原典型地只有20%到40%因此这些材料没有如要求的和本发明所揭示的那样事先经过高度还原。此外，已确证，高度还原的矿石极易再氧化(随着温度的正常快速上升使还原材料集聚和烧结)。从试验的结果发现，本发明最宜采用金属化程度高于75%的高度还原海绵铁。还发现金属化范围在85%至87%之间是最合要求的。但应认识到这60%以上的金属化程度，会随不同的矿石分析而起变化。本发明为此提供一种用电熔炉生产铁水的方法和装置，其中，适量的高度还原的海绵铁供入熔炉。高度还原的海绵铁最好是连同由前面的还原工序(如在还原设备或炉窑中)所产生的残余碳在热态下转移到熔炉中去。这样就提供了残余碳和过热，有助于高度还原海绵铁从炉窑向熔炉的热转移。这也可使铁水以具有充分过热和足够的碳的形式存在，适于作进一步炼钢的加工过程。在提到高度还原海绵铁在热态下转移，然后又转入到熔炉中时，应认识到转移和流转到熔炉中去未必要在高温之下。但应进一步认识到，如果不是热态转移和流转到熔炉中去，再氧化的危险就增加，而且，熔炉将需要额外的能源和电力。基本上在无氧的状态之下，将高度还原的海绵铁连同残余碳在热态下转移到熔炉中去，最好用一个或多个适当的转移容器。从而，高度还原的海绵铁从炉窑转移到熔炉中时，没有任何大的温度损失，也没有任何大的再氧化。沿用至今的加工过程的一个实际问题就是大量的能源需求。尤其是大量的电力需求。因此，将高度还原的海绵铁在热态下和基本上无氧情况下转移到熔炉中，可以大大节省熔炉用于熔化海绵铁所需的电力。此外，如前所述，向铁水提供了较高的碳含量，这特别适合于进一步的炼钢加工过程。本发明还允许使用精炼形态的高度还原海绵铁，(这可能至今未成为现实)。高度还原海绵铁还由于在熔炉中生成的来自高度还原海绵铁的气体较为少量而可以有效地熔化。熔炉中放出或生成的任何气体(与从先前方法和装置所发出的气体量相比，它是较少的。)，可通过精炼材料逸出，在熔炉中形成至少一部分液态炉渣，而没有(或至少大大减少)爆炸或炉渣炸开或沸腾的危险。将可以认识到，这是超过先前已知方法和装置的重要优点。此外，本发明的方法和装置可以用实际上敞开的熔池或在反应区或面积上形成的熔融炉渣区(实际上围绕着或靠近在熔炉内的一个或多个电极处)。它还允许至少有一些气体生成，可从熔池穿过逸出，而不需穿过炉渣。预计在使用时精矿石或含铁材料的大小一般将应为约60%(以重量计)的材料在106微米至如212微米之间。预计在大规模工厂里使用的材料将允许例如大至150毫米的较大的烧结团块。例如，在试验中所用铁矿石或含铁材料的大小为+300微米 15%+212～300微米 7%+150～212微米 23%+106～150微米 42%+75～106微米 13%+53～75微米 1%～53微米 无本发明使用现在所用的矿石和精矿石(先前认为不适用或不适宜的)的能力，意味着本发明具有很大的用途和有使用很大范围含铁材料的能力。本发明的方法和装置还提供了将热的，高度还原的海绵铁，在受控状态下，通过适当的控制手段(如阀，螺旋进料装置或振动进料装置)送入或进入到熔炉中去，因此送入到熔炉中去的高度还原海绵铁的量可以精确地调节和监控。在这种方法中，将熔炉内熔化而提供给一个或多个电极的电能，可以精确地与高度还原海绵铁的控制进料所需能量相匹配。这样也就能使炉渣和金属的温度得到控制，这十分有助于本发明的效率和操作。向熔炉中一个或多个电极提供的电能，最好用适当的方式和适当的控制方法对其电压和电流进行控制，当电阻作适当地调节时，使总的电能供应足以使熔炉内熔化。这就可生成溶有有用的钒的较高含碳量的铁水，而其它金属(例如硅、钛或锰)不会有大的含量出现。在本发明的一种较好结构形式中，高度还原海绵铁和残余碳一起，(最好是有相混合的焦炭中的残余碳和高度还原海绵铁的全部炉窑排出物)从炉窑或还原炉套或还原设备热转移(即指在热态下并基本上在无氧情况下)到熔炉中去。因此其优点是在焦炭中存在残余碳，这很有助于防止再氧化。这样就可在没有大的热损失或再氧化的情况下热转移及流转到熔炉中去。注意到总有可能有一些氧会存在或进入到热转移用的转移容器或槽中去，一旦出现氧存在或进入的情况，立即就会和一些残余碳一起烧掉。那么，这就不会影响高度还原海绵铁或立即影响到其温度。确实，已发现，在热转移过程中存在的氧会和残余碳一起燃烧，并产生和形成一氧化碳的保护气氛。这通常可充分地防止或减少高度还原海绵铁的再氧化。如将认识到的，将高度还原海绵铁从炉窑以热态转移到熔炉中是合乎希望的。在这热转移过程中再氧化得以防止或至少减至最小也是很合乎希望的。如上文所指出的，本发明的一种较好结构形式中，残余碳是和高度还原海绵铁一起转移到熔炉中去的。如果在热转移时只有少量的碳存在，则可在热转移的容器或槽中引进人造气氛(例如一种还原气体或氮气)，这样可防止氧与高度还原海绵铁之间的接触或将此接触减至最小。那么，这种还原气体或氮气可以作为碳的代替物(或作为补充)。应该认识到，氮气的引用是一个很理想的安全因素，当炉窑出炉处于不完全受控状态时(例如当开始运转、停止运转或在例如停电等紧急状态下)，可使工厂免遭破坏。参照附图1可见精铁矿石和煤是用来产生高度还原的海绵铁的。如前所述，本发明允许采用精铁矿石和优质含铁材料，此类材料至今未能得到有效地利用。尤其是，煤是用在还原过程中，这避免了昂贵的电力的使用且因此可节省能源费用。从前面所述将可认识到，含铁材料(尤其是在较优质状态的)被高度还原(如在本文所定义的)。然后将最好和残余碳一起的高度还原的海绵铁，在热态下并基本上在无氧状态下转移到一个或多个熔炉中去。从熔铁炉中去除煤渣并倒掉。熔炉的铁流入炼钢容器中，然后被做成板坯。本发明的较好形式如附图1所示，熔铁炉中的熔融金属流入铸勺，用来回收贵重元素如钒之类。来自炼钢容器的炉渣被送至或转至一个或多个适当的倾卸场去。在一个或多个适当的容器或料罐内的高度还原的海绵铁(如本文所定义的)，最好和残余碳在一起，并最好在热态下和基本上在无氧状态下，被转移到熔炉内。在本发明的另一形式中，热的高度还原海绵铁可用密封传递装置或其他合适的容器来转移。在本发明更好的形式中，则重要的一点是高度还原海绵铁应在热态下转移，并且不发生任何大的氧化作用。因此，用这种方法，使进入熔炉的高度还原海绵铁和残余碳仍处于具有过热的特点热态之下，同时仍具有有用的碳的性质。参照附图2和3，示出了用于热转移的一种适当容器1。容器1有一个主体部分，带角度的或倾斜的下部侧面2，在容器的上端至少有一个入口3，而在其底端有一个出口4。在入口3和出口4上有着气密的或可密封的隔板，以防止当热态高度还原海绵铁通过(进入及出自容器1)时氧气进入容器1。例如容器1正好安装在位于炉窑末端或连到炉窑上的料斗或料槽(图中未示)的下方，从炉窑中流转来的高度还原海绵铁和碳进入料斗或料槽之中，(在热转移之前在此保留着)。炉窑料斗的下端设有一适当的气密或可密封的阀门装置，连同入口3，可形成气密状态，因此，热的及高度还原海绵铁从料斗进入到转移容器1时，基本上处于无氧状态。然后将入口3关闭，尽可能地防止氧气进入。因此转移容器1在无氧条件下保留着热的高度还原的海绵铁及碳炉料，并以任何适当的方法或适当的措施将其转移或传递到熔炉10处。此外容器1处于或靠近熔炉10的上方，则容器1的出口4可以和11相连接进入熔炉中。熔炉10的上方表面或顶部处最好设有多个入口11。这在下文中将再进一步说明。容器1的下端或底端1a处设有一阀门15如附图3中所示，因此容器的出口4和熔炉10的入口11是共同并列处于相互封闭状态，一滑阀15作横向运动，可使炉料从转移容器1流入到熔炉入口11内。滑阀装置15包括例如在其一端上有一手柄17的一块板16，板16能在转移容器1的槽缝或间隙内、在弹簧加压的密封件18之间作横向移动，密封件18紧靠着板16的毗邻表面，从而形成实质上的气密密封。开启滑阀装置时，抓住手柄17，将板16向外横向拉出，(如附图3中箭头“A”所示的方向)。这样就打开了出口4，并使它可和熔炉10的入口11相通。当要关闭容器1的开口时，则抓住手柄17，将板向内推入或滑进，(则其位置实际上正如附图3所示)，并进入到某一位置，使容器1的出口4得以关闭和密封。在容器1的下端设有一溢出腔4a，它靠近一排料出口4，这样可使多余的物料在出口4周围集中，(这些物料将在关闭的板16上横向或朝旁边移动)，并能通过溢出腔4a溢出或排出。但以上所述只是举例。应认识到任何适当的和有效的密封装置及联动控制或操作方法可以和到热转移容器的入口和/或出口结合起来。多个转移容器需要时可和通入到熔炉10中去的多个入口11结合起来使用。容器1是用耐火材料作衬里的容器，可有任何适当的形状和结构，尽管在附图2中示出了一种形状和结构的例子，但这使高度还原海绵铁可从炉窑直接并有效地转移到熔炉中去。如需要，可在转移容器1上安装一个或多个可密封入口2a，以便让过量的碳或一种或多种惰性气体(例如供入氮气)进入，特别是当需要时可向容器中通入氮气(如在转移时为达到保持较高含碳量及保持高温的目的)。在试验中，对自0到10%(按重量计)范围内不同焦炭混合的热还原初级选矿的处理已作过广泛的试验。例如在试验工厂里，以高至1300千克的批量，在还原试验结束时，将还原的初级选矿通过一封闭的斜槽和阀门倒入或移送到一用耐火材料作衬里的容器或槽的顶部。温度变化范围在800℃到1000℃之间。用耐火材料作衬里的容器有一较小的锥形截面，并有一密封的滑阀装置，用于让热物料排到或流入到熔炉进口装置中去。这在后面将进一步说明。如前面已说明的，即使有较少量的焦炭或残余碳和高度还原海绵铁在一起，也将会很快形成一层一氧化碳的保护层，复盖在高度还原海绵铁上(这可防止再氧化或至少将减到最小)。已提到过的是封闭的和基本上无氧的容器或槽，但应认识到可以使用顶部敞开的容器或槽。例如，敞顶的容器或槽，盛放高度还原的海绵铁(与来自炉窑的适当量的焦炭或残余碳一起)，很可能在高度还原海绵铁上形成一层一氧化碳保护层(由残余碳和氧气反应形成)，这就保持了需要的热量及高度还原海绵铁的含碳量。例如，如容器是敞顶的，所生成的一氧化碳将烧成二氧化碳，而表面将快速冷却到低温更进一步的再氧化将不会再发生。而且，应当认识到，如有任何再氧化发生，也将局限于容器内物料的顶层，它将在上面结一硬层，防止顶层物料或表层的进一步再氧化或至少将它减至最小。但在使用时，且在本发明的较好形式中，当容器...
【专利技术属性】
技术研发人员：塞西尔彼得贝茨，特伦斯威廉香农，新西兰奥克兰帕派库拉，卡法纳普雷斯六，
申请(专利权)人：新西兰钢铁公司，
类型：发明
国别省市：NZ[新西兰]
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