高炉连续炼钢与制钢生产的连续化制造技术

现高炉固焦渗碳炼成生铁，不能直接成钢；本发明专利技术的主要技术特征和用途：革焦碳、用加压气化煤气，使铁变钢；革空气、用纯氧、提产三倍以上；革间断工艺、由单连变全连工艺；加压气化煤气大于纯氧的还原冶炼气氛和高温特点，致能炼电炉所炼钢种．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高炉连续炼钢高炉连续炼钢是指铁矿石经高炉冶炼直接成钢液。本专利技术所属钢铁冶炼生产
，其目的是在于用有效方法的条件下，快速地达到中国在钢冶金重工业生产力方面的先进性和高速性发展之跃进。以产业技术革命的成果，赶超世界先进水平。本专利技术在原料使用方法改进方面，已由原来的在高炉中使用鼓风空气作氧化剂和全部使用固体焦炭作燃料和还原剂之方法，改进为在高炉中使用纯氧作氧化剂和加加压气化煤气作燃料和还原剂以及加纯焦(经低汶甲醇处理之净煤所炼)以作为钢种调节之新方法。故能造成高炉由炼铁变炼钢的产品结构之改进和由低产炼铁变高产三倍以上炼钢产量之效果。如此，不论任何炼铁企业使用本专利技术，都可获得经改进炼铁方法后的炼钢产品新结构，并提高钢产量三倍以上之效果。如此，将极快地加速其中国四化之实现。对于高炉冶炼方法与产品结构之改进一、高炉冶炼原理1.氧化还原原理高炉用气体燃料还原时，燃料还原剂和氧化剂燃烧的三种作用1).燃料还原剂和氧化剂对等作用时，主要只起燃烧的能源作用。其次，由于燃料和氧气在混合时不十分均匀，所以，便产生下列两种情况的作用第一、燃料燃烧不完全，造成剩余CO的上升，并与铁矿石起还原作用第二、CO2在高汶下因呈可逆性反应，故造成可逆作用使所剩O2上升成为煤气。但上述两种情况在整个冶炼中，只属少量。2).燃料还原剂大于氧化剂的作用，对铁矿石及其他有关成分起还原作用3).氧化剂大于燃料还原剂，对于铁矿石和其他有关成分起过氧化作用高炉冶炼的实质，需要第一和第二两种作用。第一种作用造成燃烧冶炼的能源。第二种作用造成间接还原的直接成钢作用。因此，高炉冶炼的燃料还原剂供给量，不但应满足冶炼的燃烧作用，以供能源，而且应满足对铁矿石的还原作用，以获产品。因此，燃料还原剂的供给量是燃烧时冶炼能源供给量加上还原剂与铁矿石还原作用供给量之总和。第三种作用只有在目前使用固体焦炭时有加快冶炼之益，但也是有限的，而对已改进的纯粹间接还原冶炼，则不允许氧量大于气体燃料之配比，以免造成废品的产生和氧气的浪费。2.酸碱中和原理矿石中除铁外，还有酸性或碱性脉石。它们单独存在熔点较高，中和后熔点较低。中和是降低造渣熔点、去除P、S有害杂质以纯洁产品并与之分离的一个冶炼方法。中和反应有二.现时高炉冶炼的问题高炉固体(焦炭)燃料还原剂的作用1.风口空气中氧和风口处的焦炭直接氧化C+O2＝CO2+97650千卡2CO+O2＝2CO+58860千卡2.氧和焦炭生成的还原气体，在风口以上对铁矿石的还原3.高炉风口处未燃尽焦块下落炉缸对熔液增碳和风口以上已熔焦炭对铁水熔液的熔融，是使所炼产品不能直接成钢而生成铁的主因，是高炉现时冶炼的弊病。三.高炉炼钢1.高炉炼铁现时高炉是用固体焦炭进行冶炼的，固体焦炭造成两种燃烧和两种还原1)、两种燃烧2)、两种还原(1).CO在风口以上对铁矿石的间接还原(2).未燃尽焦块在风口以下落入炉缸和风口以上焦水熔融于铁水。故造成了熔液渗碳的直接还原。因生铁含C高达1.7-4.3%，故生铁质地硬脆，因含P、S高，故机械强度低，因生铁韧性低，不易焊接等，造成生铁不能广泛的应用。2.高炉炼钢钢的含C量一般在1.7%以下。高炉炼钢就是去除目前高炉焦炭空气所炼生铁使用的方法，根据所炼钢种加纯焦，并创造下列条件而炼钢1).使用较强的气体燃料还原剂如加压气化煤气。即用纯氧、水蒸气和煤。利用加压气化炉制造加压气化煤气。并用加压气化煤气和纯氧进行高炉的新冶炼。这种新冶炼，是间接还原冶炼。这种新冶炼，是气体燃料还原剂既供燃烧能源，又供铁矿还原用量的新冶炼。这种新冶炼用褐煤制造的以体积计的加压气化煤气成分和含量是CH422.1% H252.3% CnHm 0.9%CO22.0% O20.2% N21.8%低热值 4470千卡/m3这种煤气是较强还原剂，能达到纯粹的间接还原冶炼，能在此煤气适当地大于氧气配比的条件下，由生铁产品直达钢产品结构之改进。2).使用上述的燃料还原剂和纯氧燃烧。一则供给高炉冶炼之能源;一则可达较快的炼钢冶炼之速度。产生提高三倍以上钢产量之效果。3).炼钢中加入灰石而造渣去Si、去P、S。4)、在炼制一定含碳规格钢种时，可用适当纯焦炭作调合剂。5).最简单地说(1).高炉炼铁原理a.就是用固体燃料还原剂对铁矿石或烧球矿石内各种铁的氧化物，如FeO、Fe2O3、Fe3O4等所进行的铁的还原过程。b.就是铁矿石或烧球矿石中高熔点杂质和有害杂质通过酸碱中和及去P、S作用而与炉液产品分离的造渣过程。C.未燃碳和熔融碳被炉液吸收而变成生铁的固焦直接还原之结果。(2).高炉炼钢原理高炉炼钢原理就是针对高炉炼铁的蔽病，去除渗碳的固体燃料(新冶炼所加纯焦，只为调整所炼钢成分)而用气体燃料对铁矿石的间接还原过程和造渣过程。6).高炉炼钢优点高炉炼钢法，因为是还原性冶炼气氛，故有和电炉相同的冶炼性质。又因不通过空气而通过封闭导槽直接流入水平连注机，所以熔液在炉内炉外只有极少氧气进入，故无须使用铁合金脱氧。加铁合金仅为配制钢种而用。因为铁合金的冶炼亦采用本法，故铁合金亦为质地纯净而无杂质。故经破碎可直接加入。又因高炉炼钢可达高汶，故可炼制高硅钢、高锰钢和高铬钢。因可去焦炭、故可炼含C在万分之四、即0.04%以下的工业纯铁。因此，在原料配制得当，选定适当钢种规格的条件下，高炉可炼电炉所炼之钢种。7).高炉炼钢的生产规模现实的炼焦煤和富铁矿资源日渐不足，而现在的煤气气化技术已日渐解决着利用劣质煤造气，并用煤气代替焦炭而行其冶炼之进展。本专利技术就说明着这种新的技术发展进程。因此，高炉不应愈建愈大。高炉现实的冶炼，浪费着这些人力、物力和资源。高炉出铁后再炼钢，就是这种浪费的事实。这是不科学不经济的，今后的钢冶金生产，应在优质燃料能源和富铁矿的缺乏下，造成高炉冶炼直接成钢，制钢产品直接成材的全部连续工艺生产线。应普遍建小高炉，特殊用材才建大高炉，应吃精料，以构成新时期的高炉炼钢、高炉炼铁合金、高炉炼高级合金钢的新发展。这种新冶炼发展，就是气体燃料还原剂既供燃烧能源又供铁矿还原用量的新冶炼。这种新冶炼，对于特殊用材的大高炉炼钢，是指需铸大部件的生产任务之需求。故高炉炼钢的生产规模，一方面不宜过大，一方面应大小兼顾。铁矿还原原理的实践是导致在高炉中炼钢的基础1.钢与生铁所以不同，主要在于两者的含碳量差别钢一般含碳在1.7%以下，生铁含碳却在1.7-4.3%左右。2.转炉和平炉炼钢都不同程度地利用其生铁液或生铁块中所含碳量进行燃烧作能源。可见这部分能源之巨大。因此，在当今科学技术条件下，继续在高炉中使用固态焦炭作燃料和还原剂炼铁，一方面浪费国家巨大能源，一方面从还原冶炼工艺上也太不合理。利用固体焦炭在于产生着产品直接还原渗碳不能一次成钢的蔽病。因此，所炼生铁在需要二次冶炼成钢产品之前，需要种种的运输设备、仓库和重新冶炼之蔽病。因此，浪费人力、物力和能源巨大。因此，必须第一，从使用原料方法上除去固体焦炭，采取能够适合钢冶金的加压气化煤气，在煤气大于氧量并适于冶炼能源和还原量的配比下，以达一次冶炼成钢。而为了冶炼的快速度，应除去对空气的使用，采取纯氧作氧化剂。现代的转炉炼钢，虽然比平炉冶炼快，但第一，它的工艺生产不是连续性质的。第二，因转炉顶吹是在钢水表面上进行，本文档来自技高网...

【技术保护点】
高炉连续炼钢ａ、使用净化的加压气化煤气，进行对烧球矿的还原，只用纯焦作调钢种，所炼熔液直接成钢。ｂ、炼焦前，利用甲醇洗煤炼纯焦，满足α项调钢种用。ｃ、使用制氧机向炉内送纯氧化氧化剂。ｄ、使用连续式（开启式）水冷出钢口和出渣口 ，作为连续生产开端，连续出钢口和出渣口水冷方法和构造形式相同。ｅ、使用与连续出钢口和出渣口相衔接的连续式四周封闭式的水冷导钢流铁合金槽和连续式四周封闭式水冷导渣槽。连续导钢流铁合金槽除有一开启口为加铁合金使用外，和连续式四周封闭式的水冷 导渣槽构造形式相同。连续导钢流铁合金槽每一个单体都设有水冷箱，与结晶器相衔接的单体，耐材厚度小，且为耐热钢制作。ｆ、本冶炼易于炼含碳０．０４％以下的工业纯铁，它是电器、电讯和电工仪表使用的磁性材料。ｇ、根据权利要求１．ｃ对纯氧的使用 ，强化冶炼所造成的提产三倍以上之效果。

【技术特征摘要】
1.高炉连续炼钢a、使用净化的加压气化煤气，进行对烧球矿的还原，只用纯焦作调钢种，所炼熔液直接成钢。b、炼焦前，利用甲醇洗煤炼纯焦，满足α项调钢种用。c、使用制氧机向炉内送纯氧化氧化剂。d、使用连续式(开启式)水冷出钢口和出渣口，作为连续生产开端，连续出钢口和出渣口水冷方法和构造形式相同。e、使用与连续出钢口和出渣口相衔接的连续式四周封闭式的水冷导钢流铁合金槽和连续式四周封闭式水冷导渣槽。连续导钢流铁合金槽除有一开启口为加铁合金使用外，和连续式四周封闭式的水冷导渣槽构造形式相同。连续导钢流铁合金槽每一个单体都设有水冷箱，与结晶器相衔接的单体，耐材厚度小，且为耐热钢制作。f、本冶炼易于炼含碳0.04%以下的工业纯铁，它是电器、电讯和电工仪表使用的磁性材料。g、根据权利要求1.C对纯氧的使用，强化冶炼所造成的提产三倍以上之效果。2.制钢连续化a、经连续导钢流铁合金槽直接导入与其相接一体的单连水平连注结晶器而连注，而经新创的连续均热炉进入连轧机，再经剪切而成材。b、连续均热炉的特征，在于钢锭的每一截面经过在两炉门开启的炉内连续运动后，通过炉内全程中煤气和氧气的燃烧而加热，所加热的是未截断的钢锭。c、使用激光切割机由于上述特征，构成了本工艺的连续化、一体化和自动化的新流程和新效益。3.权利要求1.a所述的加压气化煤气，其量计算方法，是根据加压气化煤气与氧燃烧所生成的热能平衡于加压气化煤气与烧球矿中氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国成，
申请(专利权)人：刘国成，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]