一体化炼钢系统和一体化炼钢方法.pdf

本发明涉及一种一体化炼钢系统和一体化炼钢方法，且更具体而言，涉及一种环境友好的一体化炼钢系统和一体化炼钢方法，所述系统和方法可显著降低原材料加工过程和炼铁过程中的环境污染物，以及减少能耗。本发明的一个方面的一体化炼钢系统可包括炼铁装置、炼钢装置和连续轧制置。该炼铁装置包括：还原粉铁矿制备装置，其包括第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置——配置为通过还原至少一个流化还原炉中的粉铁矿来生产还原粉铁矿，所述粉铁矿分别包括在第一流化还原炉和第二流化还原炉中；第一粒化装置和第二粒化装置，其配置为分别将由第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置供应的还原粉铁矿和颗粒状的还原粉铁矿生产粒化并还原的铁；和熔炉，其用于通过熔融在第一粒化装置中粒化并还原的铁生产铁水。该炼钢装置用于由炼铁装置中生产的铁水和粒化并还原的铁生产钢水。该连续轧制置中，当铸造和轧制在炼钢设备中生产的钢水时，铸造步骤和轧制步骤直接相连。

1.  一体化炼钢系统，其包括：
炼铁装置；以及
炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水和块化的还原铁生产钢水，
其中，所述炼铁装置包括：
粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置，所述第一流化还原炉装置包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；
第一块化装置，其配置为块化来自所述第一流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及
冶炼炉，其配置为通过熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。

2.  一体化炼钢系统，其包括：
炼铁装置；以及
炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水和块化的还原铁生产钢水，
其中，所述炼铁装置包括：
粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置，每个流化还原炉装置分别包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；
第一块化装置和第二块化装置，其配置为分别块化来自第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及
冶炼炉，其配置为通过熔融来自第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。

3.  一体化炼钢系统，其包括：
炼铁装置；以及
炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水生产钢水，
其中，所述炼铁装置包括：
粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置，所述第一流化还原炉装置包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；
含氢还原气体供给装置，其连接于所述第一流化还原炉装置以向所 述第一流化还原炉装置提供含氢还原气体；
第一块化装置，其配置为块化来自第一流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及
冶炼炉，其配置为通过熔融来自第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。

4.  一体化炼钢系统，其包括：
炼铁装置；以及
炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水和块化的还原铁生产钢水，
其中，所述炼铁装置包括：
粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置，每个流化还原炉装置分别包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；
含氢还原气体供给装置，其连接于所述第一流化还原炉装置或第二流化还原炉装置以向所述第一流化还原炉装置或第二流化还原炉装置提供含氢还原气体；
第一块化装置和第二块化装置，其配置为分别块化来自第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及
冶炼炉，其配置为通过熔融来自第一块化装置的块化的还原铁，以生产铁水。

5.  权利要求1至4中任一项所述的一体化炼钢系统，其中，所述第一流化还原炉装置的最后一个流化还原炉通过供气管连接于冶炼炉，从而使气体从其中通过，且所述第一流化还原炉装置的第一个流化还原炉通过还原气体连接管连接于第二流化还原炉装置的最后一个流化还原炉，从而使气体从其中通过。

6.  权利要求1至4中任一项所述的一体化炼钢系统，其中，所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置包括循环管，并且所述循环管连接第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的第一个流化还原炉和最后一个流化还原炉，从而使气体在其中流动。

7.  权利要求6所述的一体化炼钢系统，其中，所述第一流化还原 炉装置的最后一个流化还原炉通过供气管连接于冶炼炉，从而使气体从其中通过，所述第一流化还原炉装置的流化还原炉通过还原气体连接管连接于第二流化还原炉装置的流化还原炉，从而使气体从其中通过，
其中，所述还原气体连接管连接于第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管。

8.  权利要求1至4中任一项所述的一体化炼钢系统，其中，所述第一流化还原炉装置包括3或4个流化还原炉，且所述第二流化还原炉装置包括4个流化还原炉。

9.  权利要求6所述的一体化炼钢系统，其中，在所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管上提供二氧化碳移除装置和加热器中的至少一个。

10.  权利要求7所述的一体化炼钢系统，其中，在所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管上提供二氧化碳移除装置和加热器中的至少一个。

11.  权利要求2或4所述的一体化炼钢系统，其中，第一流化还原炉装置的废气通过还原气体连接管供给至第二流化还原炉装置。

12.  权利要求11所述的一体化炼钢系统，其中，在所述还原气体连接管上另外提供湿型收尘器。

13.  权利要求1至4中任一项所述的一体化炼钢系统，其中，所述炼钢装置包括转化炉或电炉，且所述转化炉或电炉通过块化还原铁传送管连接于第二块化装置，从而通过其中传送块化还原铁。

14.  权利要求13所述的一体化炼钢系统，其中，在所述转化炉的下部提供喷嘴，以向所述转化炉供应燃料和氧气(O₂)，并在所述转化炉的上部提供喷枪，以向所述转化炉供应含氧气体。

15.  权利要求14所述的一体化炼钢系统，其中，所述含氧气体是加热的空气。

16.  权利要求1至4中任一项所述的一体化炼钢系统，其还包括连续轧制装置，其中，配置为铸造由炼钢装置生产的钢水的连续铸造机依次连接于轧制机。

17.  权利要求16所述的一体化炼钢系统，其中，所述连续轧制装置包括：
连续铸造机，其配置为生产钢带；
切割机，其布置于所述连续铸造机的后部；
轧制机，其布置于所述切割机的后部；以及
冷却装置，其布置于所述轧制机的后部，
其中，所述连续铸造机以4.5mpm至15mpm(米每分钟)的铸造速度生产厚度为30mm到150mm的钢带，且根据所述连续铸造机的铸造速度，选择性地通过分批轧制法轧制所述钢带，所述分批轧制法中，将所述钢带切割为钢锭并随后供应至轧制机，或通过无间断的轧制法轧制所述钢带，所述无间断的轧制法中，直接将所述钢带从连续铸造机供应至轧制机。

18.  权利要求17所述的一体化炼钢系统，其中，仅使用一套轧制机组同时实施粗轧过程和精轧过程。

19.  权利要求17所述的一体化炼钢系统，其中，间隔区位于所述切割机和所述轧制机之间，以在所述连续铸造机和轧制机之间将钢带传输预设的距离。

20.  权利要求17所述的一体化炼钢系统，其中，保温盖位于所述间隔区以覆盖穿过所述间隔区的钢带的至少一个表面，并因此防止所述钢带冷却。

21.  权利要求17所述的一体化炼钢系统，其中，所述保温盖具有可打开的侧面，
其中，所述一体化炼钢系统还包括：
推料机，其配置为推动钢带的切割部分通过所述保温盖的可打开的侧面；以及
堆集机，其布置在所述间隔区的一侧以接收所述钢带的切割部分，
其中，通过所述推料机将所述钢带的切割部分推向所述堆集机并以堆叠的方式放置在所述堆集机上。

22.  权利要求16所述的一体化炼钢系统，其中，所述连续铸造机生产厚度为30mm到150mm的钢锭。

23.  权利要求22所述的一体化炼钢系统，其中，所述连续铸造机具有4mpm到15mpm的铸造速度。

24.  权利要求16所述的一体化炼钢系统，其中，所述轧制机包括 粗轧机和精轧机，并且在所述粗轧机和所述精轧机之间另外布置钢板加热单元。

25.  权利要24所述的一体化炼钢系统，其中，在所述钢板加热单元和所述精轧机之间另外布置卷料箱以将钢板卷曲为卷料并储存所述卷料。

26.  一种一体化炼钢方法，所述方法包括：
实施炼铁过程；以及
实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水生产钢水；
其中，所述炼铁过程包括：
通过在第一流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿；
通过在第一块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，所述还原粉铁矿从所述第一流化还原炉装置供应至所述第一块化装置；以及
通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。

27.  一种一体化炼钢方法，所述方法包括：
实施炼铁过程；以及
实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水和块化的还原铁生产钢水；
其中，所述炼铁过程包括：
通过分别在第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿；
通过在第一块化装置和第二块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，所述还原粉铁矿分别从所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置供应至所述第一块化装置和第二块化装置；以及
通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。

28.  一种一体化炼钢方法，所述方法包括：
实施炼铁过程；以及
实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水生产钢水；
其中，所述炼铁过程包括：
通过在第一流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿，其中， 所述第一流化还原炉装置中使用的一些或全部还原气体为含氢还原气体；
通过在第一块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，所述还原粉铁矿从所述第一流化还原炉装置供应至所述第一块化装置；以及
通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。

29.  一种一体化炼钢方法，所述方法包括：
实施炼铁过程；以及
实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水和块化的还原铁生产钢水；
其中，所述炼铁过程包括：
通过分别在第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿，其中，所述第一流化还原炉装置或第二流化还原炉装置中使用的一些或全部还原气体为含氢还原气体；
通过在第一块化装置和第二块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，其中，所述还原粉铁矿分别从所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置供应至所述第一块化装置和第二块化装置；以及
通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。

30.  权利要求26至29中任一项所述的一体化炼钢方法，其中，在第一流化还原炉装置中以50％至80％的还原率还原粉铁矿，在第二流化还原炉装置中以80％至95％的还原率还原粉铁矿。

31.  权利要求26至29中任一项所述的一体化炼钢方法，其中，在炼钢过程中，使用40重量％至80重量％的铁水和20重量％至60重量％的块化的还原铁生产钢水。

32.  权利要求26至29中任一项所述的一体化炼钢方法，其中，使用转化炉或电炉实施炼钢过程。

33.  权利要求27或29所述的一体化炼钢方法，其中，第一流化还原炉装置排出的废气作为还原气体供应至第二流化还原炉装置。

34.  权利要求33所述的一体化炼钢方法，所述方法还包括：从第一流化还原炉装置排出的废气中移除灰尘。

35.  权利要求26至29中任一向所述的一体化炼钢方法，其中，从第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置排出的废气作为还原气体循环，
其中，通过采用二氧化碳移除装置的二氧化碳移除过程和采用加热器的温度调节过程之一来处理所述废气，并且随后将所述废气供应至第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置或另一个流化还原炉装置。

36.  权利要求26至29中任一项所述的一体化炼钢方法，其中，块化的还原铁在500℃至800℃的高温范围内供应至冶炼炉或用于所述炼钢过程。

37.  权利要求27或29所述的一体化炼钢方法，其中，如果第一流化还原炉装置故障，则将第二流化还原炉装置生产的块化的还原铁中的一些或全部供应至所述冶炼炉。

38.  权利要求26至29中任一项所述的一体化炼钢方法，其中，当在转化炉中生产钢水时，通过所述转化炉的下部将燃料和氧气(O₂)供应至所述转化炉，通过所述转化炉的上部将加热的含氧气体供应至所述转化炉。

39.  权利要求38所述的一体化炼钢方法，其中，所述含氧气体可以是加热的空气。

40.  权利要求26至29中任一项所述的一体化炼钢方法，所述方法还包括：实施连续轧制过程，其中，依次实施连续铸造过程和轧制过程，其中实施连续铸造过程以铸造炼钢过程中生产的铁水。

41.  权利要求40所述的一体化炼钢方法，其中，所述连续轧制过程包括：
实施连续铸造过程以生产钢带；以及
实施轧制过程以轧制所述连续铸造过程中生产的钢带，
其中，根据所述连续铸造过程的铸造速度，选择性地通过分批轧制法轧制所述钢带，所述分批轧制法中，在轧制过程之前将所述钢带切割为钢锭，或通过无间断轧制法轧制所述钢带，在所述无间断轧制法中，连续轧制所述连续铸造过程生产的钢带。

42.  权利要求41所述的一体化炼钢方法，所述方法还包括：在实 施轧制过程前实施传输过程以将所述连续铸造过程生产的钢带移动预设的距离。

43.  权利要求42所述的一体化炼钢方法，其中，在所述传输过程中移动的钢带具有15吨到30吨范围内的重量。

44.  权利要求43所述的一体化炼钢方法，其中，在所述传输过程中，所述钢带具有1250℃至1300℃的初始温度并保持在1000℃或更高的温度。

45.  权利要求44所述的一体化炼钢方法，其中，在所述传输过程中，防止所述钢带冷却。

46.  权利要求41所述的一体化炼钢方法，其中，在所述轧制过程中，所述钢带具有1000℃至1200℃的初始温度并维持在850℃或更高的温度。

47.  权利要求42所述的一体化炼钢方法，所述方法还包括：在传输过程和轧制过程之间加热所述钢带。

48.  权利要求47所述的一体化炼钢方法，其中，仅当在连续轧制过程中通过连续轧制法轧制所述钢带时，加热所述钢带。

49.  权利要求42所述的一体化炼钢方法，其中，如果发生引起轧制暂停的情况，所述一体化炼钢方法还包括：
当暂停轧制时，通过切割移动至传输过程中的钢带并从钢带传送线移出所述钢带的切割部分来实施钢带处理过程；以及
在钢带处理过程中切割移动至传输过程中的钢带时，切割从连续铸造过程供应至传输过程的钢带的一部分。

50.  权利要求40所述的一体化炼钢方法，其中，连续铸造过程生产厚度为30mm至150mm厚度的钢锭。

51.  权利要求40所述的一体化炼钢方法，其中，轧制过程包括粗轧过程和精轧过程，并且还在所述粗轧过程和所述精轧过程之间实施钢板加热过程。

52.  权利要求40所述的一体化炼钢方法，所述方法还包括：在所述钢板加热过程和精轧过程之间的卷曲钢板和储存钢板。

一体化炼钢系统和一体化炼钢方法
技术领域
本公开涉及一种一体化炼钢系统和方法，更具体而言，涉及一种环境友好的一体化炼钢系统和方法，所述系统和方法被设计为消耗较少的能量并显著降低原材料加工过程和炼铁过程中的环境污染物。
背景技术
通常，在高炉中生产铁水，并使用铁水作为主要原料在转化炉内通过精炼过程生产钢水。
至今还未开发出能量效率和生产率高于高炉的铁水制备方法。然而，这种高炉过程需要从特定种类的煤炭获得的焦炭作为发挥燃料和还原剂作用的碳源，且通常需要通过一系列块化过程得到的烧结矿作为铁源。
也就是说，目前的高炉方法需要如炼焦装置和烧结装置的装置以初步加工原料，因此，需要花费高额的费用来建立高炉装置之外的这些附属装置。
另外，这种初步原材料加工装置产生相当大量的环境污染物，如SOx、NOx和灰尘，因此，需要额外的装置来收集并处理这些环境污染物。特别是由于许多国家的环境法规越来越严格，用于生产铁水的高炉正因其在配备污染物处理装置方面产生的高额费而使失去竞争力。
为了开发解决上述与高炉有关的问题的方法，已进行了大量的研究。在这些正在开发的方法中，煤炭基冶炼还原法是值得注意的铁水生产方法，这是因为其可使用非焦化煤炭作为燃料和还原剂，并且能够使用占全球矿石产量80％的粉铁矿作为铁源。
然而，与大型高炉(如一年能够生产3到4百万吨铁水的高炉)能够生产的铁水量相比，通过这种煤炭基冶炼还原过程，冶炼还原装置单元能够生产的铁水量是不足的。因此，不得不建立多台冶炼还原装置以使生产的钢水的量相当于单个高炉能够生产的铁水的量，这会占用钢铁厂巨大的面积。
此外，冶炼还原装置和熔炉装置使用煤炭基还原剂来还原矿石并因 此在矿石还原反应期间产生大量二氧化碳。因此，通常认为冶炼还原装置和熔炉装置会加速全球变暖。
此外，根据一般的炼钢方法，由于铸造和轧制分别实施，因而需要较大的场所来分别建立连续铸造车间和轧制车间。此外，在此情况下，通过铸造过程生产的钢带可被冷却并随后重新加热以用于轧制过程(称作冷装轧制(cold charge rolling，CCR))，因此，由于重新加热会增加能耗。
发明内容
技术问题
本公开的一方面可提供一种环境友好的一体化炼钢系统以及用于由生铁生产钢的方法，所述生铁由冶炼还原过程(或设备)通过多条具有降低能耗的路径提供。
本公开的一方面还可提供一种一体化炼钢系统以及用于由如上制备的钢水生产钢板的方法，所述方法通过在单个过程中铸造钢水并轧制凝固的钢板而进行。
本公开的一方面还可提供一种一体化炼钢系统和方法，其用于以每年3百万至4百万吨或更高吨数的生产能力生产钢。
本公开的一方面还可提供一种环境友好的一体化炼钢系统和方法，其设计为产生较少二氧化碳。
本公开的一方面还可提供一种一体化炼钢系统和方法，其设计为通过比相关领域中的那些结构简单的结构实施铸造和轧制过程。
本公开不限于上述方面。通过以下描述，本领域技术人员会更清楚地理解本公开的其他方面。
技术方案
根据本公开的一个方面，一体化炼钢系统可包括：炼铁装置；以及炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水和块化的还原铁生产钢水，其中，所述炼铁装置包括：粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置，所述第一流化还原炉装置包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；第一块化装置，其配置为块化来自所述第一流化还原炉装置的 还原粉铁矿；以及冶炼炉，其配置为通过熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢系统可包括：炼铁装置；以及炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水和块化的还原铁生产钢水，其中，所述炼铁装置包括：粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置，每个流化还原炉装置分别包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；第一块化装置和第二块化装置，其配置为分别块化来自第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及冶炼炉，其配置为通过熔融来自第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢系统可包括：炼铁装置；以及炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水生产钢水，其中，所述炼铁装置包括：粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置，所述第一流化还原炉装置包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；含氢还原气体供给装置，其连接于所述第一流化还原炉装置以向所述第一流化还原炉装置提供含氢还原气体；第一块化装置，其配置为块化来自第一流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及冶炼炉，其配置为通过熔融来自第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢系统可包括：炼铁装置；以及炼钢装置，其配置为由来自所述炼铁装置的铁水和块化的还原铁生产钢水，其中，所述炼铁装置包括：粉铁矿还原装置，其包括第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置，每个流化还原炉装置分别包括至少一个用于还原粉铁矿的流化还原炉；含氢还原气体供给装置，其连接于所述第一流化还原炉装置或第二流化还原炉装置以向所述第一流化还原炉装置或第二流化还原炉装置提供含氢还原气体；第一块化装置和第二块化装置，其配置为分别块化来自第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置的还原粉铁矿；以及冶炼炉，其配置为通过熔融来自第一块化装置的块化的还原铁以生产铁水。
所述第一流化还原炉装置的最后一个流化还原炉可通过供气管连接于冶炼炉，从而使气体从其中通过，且所述第一流化还原炉装置的第一个流化还原炉可通过还原气体连接管连接于第二流化还原炉装置的 最后一个流化还原炉，从而使气体从其中通过。
所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置的至少一个流化还原炉装置可包括循环管，并且所述循环管可连接第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的第一个流化还原炉和最后一个流化还原炉，从而使气体在其中流动。
所述第一流化还原炉装置的最后一个流化还原炉可通过供气管连接于冶炼炉，从而使气体从其中通过，所述第一流化还原炉装置的流化还原炉可通过还原气体连接管连接于第二流化还原炉装置的流化还原炉，从而使气体从其中通过，其中，所述还原气体连接管可连接于第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管。
所述第一流化还原炉装置可包括3或4个流化还原炉，且所述第二流化还原炉装置可包括4个流化还原炉。
可在所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管上提供二氧化碳移除装置和加热器中的至少一个。
可在所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管上提供二氧化碳移除装置和加热器中的至少一个。
第一流化还原炉装置的废气可通过还原气体连接管供给至第二流化还原炉装置。
可在所述还原气体连接管上另外提供湿型收尘器。
可在所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置的循环管上提供二氧化碳移除装置和加热器中的至少一个。
所述炼钢装置可包括转化炉或电炉，且所述转化炉或电炉可通过块化还原铁传送管连接于第二块化装置，从而通过其中传送块化还原铁。
可在所述转化炉的下部提供喷嘴，以向所述转化炉供应燃料和氧气(O₂)，并且可在所述转化炉的上部提供喷枪，以向所述转化炉供应含氧气体。
所述含氧气体可以是加热的空气。
一体化炼钢系统还可包括连续轧制装置，其中，配置为铸造由炼钢装置生产的钢水的连续铸造机依次连接于轧制机。
所述连续轧制装置可包括：连续铸造机，其配置为生产钢带；切割机，其布置于所述连续铸造机的后部；轧制机，其布置于所述切割机的后部；以及冷却装置，其布置于所述轧制机的后部，其中，所述连续铸造机以4.5mpm至15mpm(米每分钟)的铸造速度生产厚度为30mm至150mm的钢带，且根据所述连续铸造机的铸造速度，可选择性地通过分批轧制法轧制所述钢带，所述分批轧制法中，将所述钢带切割为钢锭并随后供应至轧制机；或通过无间断的轧制法轧制所述钢带，所述无间断的轧制法中，直接将所述钢带从连续铸造机供应至轧制机。
可仅使用一套轧制机组同时实施粗轧过程和精轧过程。
间隔区可位于所述切割机和所述轧制机之间，以在所述连续铸造机和轧制机之间将钢带传输预设的距离。
保温盖可置于所述间隔区内以覆盖穿过所述间隔区的钢带的至少一个表面，并因此防止所述钢带冷却。
保温盖可以是可打开的侧面，其中，所述一体化炼钢系统还可包括：推料机，其配置为推动钢带的切割部分通过所述保温盖的可打开的侧面；以及堆集机，其布置在所述间隔区的一侧以接收所述钢带的切割部分，其中，通过所述推料机将所述钢带的切割部分推向所述堆集机并以堆叠的方式放置在所述堆集机上。
连续铸造机可生产厚度为30mm到150mm的钢锭。
连续铸造机可具有4mpm到15mpm的铸造速度。
轧制机可包括粗轧机和精轧机，并且在所述粗轧机和所述精轧机之间另外布置钢板加热单元。
可在钢板加热单元和精轧机之间另外布置卷料箱以将钢板卷曲为卷料并储存所述卷料。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢方法可包括：实施炼铁过程；以及实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水生产钢水；其中，所述炼铁过程包括：通过在第一流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿；通过在第一块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，所述还原粉铁矿从所述第一流化还原炉装置供应至所述第一块化装置；以 及通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢方法可包括：实施炼铁过程；以及实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水和块化的还原铁生产钢水；其中，所述炼铁过程包括：通过分别在第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿；通过在第一块化装置和第二块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，所述还原粉铁矿分别从所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置供应至所述第一块化装置和第二块化装置；以及通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢方法可包括：实施炼铁过程；以及实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水生产钢水；其中，所述炼铁过程包括：通过在第一流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿，其中，所述第一流化还原炉装置中使用的一些或全部还原气体为含氢还原气体；通过在第一块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，所述还原粉铁矿从所述第一流化还原炉装置供应至所述第一块化装置；以及通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。
根据本公开的另一个方面，一体化炼钢方法可包括：实施炼铁过程；以及实施炼钢过程以由所述炼铁过程生产的铁水和块化的还原铁生产钢水；其中，所述炼铁过程包括：通过分别在第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中还原粉铁矿来生产还原粉铁矿，其中，所述第一流化还原炉装置或第二流化还原炉装置中使用的一些或全部还原气体为含氢还原气体；通过在第一块化装置和第二块化装置中块化还原粉铁矿来生产块化的还原铁，其中，所述还原粉铁矿分别从所述第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置供应至所述第一块化装置和第二块化装置；以及通过在冶炼炉中熔融来自所述第一块化装置的块化的还原铁来生产铁水。
粉铁矿在第一流化还原炉装置中可以50％至80％的还原率还原，在第二流化还原炉装置中可以80％至95％的还原率还原。
在炼钢过程中，可使用40重量％至80重量％的铁水和20重量％ 至60重量％的块化的还原铁生产钢水。
可使用转化炉或电炉实施炼钢过程。
第一流化还原炉装置排出的废气可作为还原气体供应至第二流化还原炉装置。
一体化炼钢方法还可包括：从第一流化还原炉装置排出的废气中移除灰尘。
从第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置排出的废气可作为还原气体循环，其中，可通过采用二氧化碳移除装置的二氧化碳移除过程和采用加热器的温度调节过程之一来处理所述废气，并且随后可将所述废气供应至第一流化还原炉装置和第二流化还原炉装置中的至少一个流化还原炉装置或另一个流化还原炉装置。
块化的还原铁在500℃至800℃的高温范围内供应至冶炼炉或用于所述炼钢过程。
如果第一流化还原炉装置故障，则可将第二流化还原炉装置生产的块化的还原铁中的一些或全部供应至所述冶炼炉。
当在转化炉中生产钢水时，可通过所述转化炉的下部将燃料和氧气(O₂)供应至所述转化炉，可通过所述转化炉的上部将加热的含氧气体供应至所述转化炉。
所述含氧气体可以是加热的空气。
所述连续轧制过程可包括：实施连续铸造过程以生产钢带；以及实施轧制过程以轧制所述连续铸造过程中生产的钢带，其中，根据所述连续铸造过程的铸造速度，可选择性地通过分批轧制法轧制所述钢带，所述分批轧制法中，在轧制过程之前将所述钢带切割为钢锭；或通过无间断轧制法轧制所述钢带，在所述无间断轧制法中，连续轧制所述连续铸造过程生产的钢带。
一体化炼钢方法还可包括：在实施轧制过程前实施传输过程以将所述连续铸造过程生产的钢带移动预设的距离。
在所述传输过程中，所述钢带可具有1250℃至1300℃的初始温度并可保持在1000℃或更高的温度。
在所述传输过程中，可防止所述钢带冷却。
在所述轧制过程中，所述钢带可具有1000℃至1200℃的初始温度并可维持在850℃或更高的温度。
一体化炼钢方法还可包括：在传输过程和轧制过程之间加热钢带。
如果发生引起轧制暂停的情况，一体化炼钢方法还可包括：当轧制暂停时，通过切割移动至传输过程中的钢带并从钢带传送线移出所述钢带的切割部分来处理钢带；以及在处理钢带的过程中切割移动至所述传输过程中的钢带时，切割从连续铸造过程供应至传输过程的钢带的一部分。
连续铸造过程可生产厚度为30mm至150mm厚度的钢锭。
轧制过程可包括粗轧过程和精轧过程，并且还可在所述粗轧过程和所述精轧过程之间实施钢板加热过程。
一体化炼钢方法还可包括：在钢板加热过程和精轧过程之间的卷曲钢板和储存钢板。
有益效果
根据本公开的一体化炼钢系统和方法，能够以灵活的方式应对原材料供应条件或环境，并且能够显著地减少污染。
此外，根据本公开的一体化炼钢系统和方法，能够获得与采用高炉的一体化炼钢系统和方法相当的生产率。
此外，本公开的一体化炼钢系统和方法被设计为通过比相关领域的那些结构简单的结构来实施铸造过程和轧制过程。
附图说明
图1是描述本公开的一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图2是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图3是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图4是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图5是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图6是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图7是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图8是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图9是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图10是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图11是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图12是描述本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统的示意图。
图13是描述通过将连续轧制装置添加到图7的一体化炼钢系统中形成的系统的示意图。
图14是描述通过将连续轧制装置添加到图8的一体化炼钢系统中形成的系统的示意图。
图15是描述通过将连续轧制装置添加到图9的一体化炼钢系统中形成的一个系统的示意图。
图16是描述通过将连续轧制装置添加到图10的一体化炼钢系统中形成的系统的示意图。
图17是描述通过将连续轧制装置添加到图11的一体化炼钢系统中形成的系统的示意图。
图18是描述通过将连续轧制装置添加到图12的一体化炼钢系统中形成的系统的示意图。
图19A至19C是描述本公开的一个实施方案当引起轧制暂停的情况发生时连续轧制装置30的操作的视图，图19A和19B是连续轧制装置30的示意性侧视图，图19C是连续轧制装置30的示意性平面图。
图20和21是描述本公开的一个实施方案在间隔区内如何操作推料机和堆集机的视图，图22是描述本公开的一个实施方案与推料机和堆集机共同操作的保温盖的视图。
图23是描述本公开的一个实施方案的连续轧制过程的流程图。
附图标记
1,2：一体化炼钢系统
10：炼铁装置
11：粉铁矿还原装置
111：第一流化还原炉装置
112：第二流化还原炉装置
1111,1112,1113,1114,1121,1122,1123,1124：流化还原炉
1115：第一循环管
1125：第二循环管
116,118：二氧化碳移除装置
1161,1181：废气排放管
117：加热器
12：冶炼炉
121：供气管
13：第一块化装置
131：第一料斗
132：第一还原铁供给管
14：第二块化装置
141：第二料斗
142：第二还原铁供应管
15：含氢还原气体供应装置
20：炼钢装置
20-1：电炉
21：喷枪
211：加热装置
22：喷嘴
23：块化还原铁传送管
31,301：连续铸造机
310：切割机
311：钢水包
312：中间包
313：模具
314：液芯压下区
315：钢锭切割装置
320：间隔区
321：非传送轧辊
322：轧辊
325：保温盖
326：上部固定表面
327：横向可移动部件
328：横向固定部件
329：驱动单元
330：堆集机
335：推料机
340：加热器
345：切割操作区
350：除鳞机
360：轧制机
370：冷却装置
380：高速切割机
390：卷料机
421：除鳞装置
422：粗轧机
423：钢锭排出单元
424：加热单元
425：卷料箱
具体实施方案
现在将详细描述本公开的实施方案。
在本公开中，术语“一体化炼钢“表示一种炼钢方法，其包括由铁矿石生产铁水的过程和由所述铁水生产钢水的过程。可以用三个步骤描述本公开的一体化炼钢系统：用于生产铁水的炼铁过程；用于生产钢水的炼钢过程；以及通过无间断的或分批处理的方法铸造钢水并在同一条生产线上轧制钢板的连续轧制过程。
在炼铁过程中，通过采用冶炼还原设备(冶炼炉)还原粉铁矿生产铁水。详细地讲，粉铁矿通过流态化被还原，并被块化，通过在冶炼炉中进一步还原块化的还原粉铁矿来生产铁水。然而，如以上所述，在冶炼炉中能够制得的铁水的量与在高炉中能够制得的铁水的量相比是不足的，因此，可能需要建立多个冶炼炉以获得足量的铁水。这降低了生产 率并可能难以找到建立钢厂的地点。
根据本公开的实施方案，额外地实施一次或多次通过使粉铁矿流态化而还原并使所述还原的粉铁矿块化的过程。例如，在本公开的一个实施方案中，如果实施两次或以上块化过程，那么通过额外重复该过程制得的块化的还原粉铁矿不是在冶炼炉中熔融并被进一步还原以生产铁水，而是在随后的炼钢过程中还原以生产钢水。
也就是说，本公开的实施方案涉及一种用于生产钢的一体化炼钢系统和方法，其中：粉铁矿被还原并块化；一部分或全部所述块化的还原粉铁矿被熔融以生产铁水；以及在转化炉中采用铁水和剩余的块化还原粉铁矿作为主要原料以生产钢水。
图1是描述本公开的一个实施方案的示例性一体化炼钢系统的视图。
如图1中所示，该实施方案的一体化炼钢系统1包括炼铁装置10、炼钢装置20和连续轧制装置30(转化炉作为炼钢装置20的一个实例示出，并且在以下描述中将主要描述转化炉)。
炼铁装置10包括：用于还原粉铁矿的粉铁矿还原装置11；用于块化经粉铁矿还原装置11还原的粉铁矿的块化装置13；以及用于通过熔融经块化装置13块化的还原粉铁矿而生产铁水的冶炼炉12。
粉铁矿还原装置11包括第一流化还原炉装置111，并且第一流化还原炉装置111包括至少一个流化还原炉。
第一流化还原炉装置111在采用气体使粉铁矿流态化的同时还原粉铁矿。粉铁矿在第一流化还原炉装置111的一系列流化还原炉中被逐步还原。也就是说，在流化还原炉中，粉铁矿被还原气体逐步还原。流化还原炉的数量不受限制。例如，可提供两个或以上的流化还原炉以使得充分还原能够发生。在另一个实例中，可提供三个或以上流化还原炉。如上所述，块化的还原铁通过第一块化装置13供应至冶炼炉(冶炼还原设备)12，且所述块化的还原铁在冶炼炉12中进一步还原。因此，三个流化还原炉1111、1112和1113是足够的，优选地有第4个流化还原炉1114。
然而，如上所述，第一流化还原炉装置111的流化还原炉数量不受限制。
在图1所示的实施方案中，第一流化还原炉装置111包括4个流化还原炉1111、1112、1113和1114。
如常规的流化还原炉，流化还原炉1111、1112、1113和1114可包括气体分配板(未示出)。
第一块化装置13接收来自第一流化还原炉装置111的还原粉铁矿并块化所述还原粉铁矿。
第一块化装置13包括第一料斗131，其配置为储存还原粉铁矿并向第一块化装置13提供还原粉铁矿，并且第一料斗131通过第一还原铁供给管132连接于第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111以接收还原粉铁矿。
冶炼炉12通过熔融来自第一块化装置13的块化的还原铁生产铁水。
冶炼炉12通过供气管121连接于第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111从而使气体可在其中流动，并且第一流化还原炉装置111的流化还原炉1111、1112、1113和1114通过供气管(未示出)彼此连接从而气体可在其中流动。
还原气体通过供气管121从最后一个流化还原炉1111至第一个流化还原炉1114依次供应至流化还原炉1111、1112、1113和1114。
另一方面，粉铁矿从第一个流化还原炉1114至最后一个流化还原炉1111供应至流化还原炉1114、1113、1112和1111。粉铁矿在流化还原炉1114、1113、1112和1111中还原，同时依次传送。
如下我更详细的描述，可通过如下方式有效利用废气：用第一循环管1115连接第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114和最后一个流化还原炉1111并将第一个流化还原炉1114中产生的废气供应至最后一个流化还原炉1111。也就是说，在本公开的实施方案中，可通过第一循环管1115连接第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111和第一个流化还原炉1114。
可在第一循环管1115上提供二氧化碳移除装置118，废气排放管1181可连接于二氧化碳移除装置118以排放废气。
此外，可在位于二氧化碳移除装置118和最后一个流化还原炉1111之间的第一循环管1115的一部分上提供加热器(未示出)，以加热循环气体。
在第一循环管1115上提供的二氧化碳移除装置118从第一流化还原炉111排放的气体中移除二氧化碳，然后所述气体供应至最后一个流化还原炉1111。以此方式，可循环使用还原气体。此外，加热器可用于控制循环气体的温度。
在上述炼铁过程之后，可采用炼钢装置20实施炼钢过程，所述炼钢装置20包括精炼设备如转化炉或电炉。
在转化炉中，供应氧气或含氧气体，以通过燃烧带有氧气或含氧气体的碳将几乎碳饱和的铁水转化为钢水，并通过碳或其他可燃物燃烧产生的热量加热钢水。上述炼铁过程中制成的铁水可仅供应至转化炉，或者废钢或块化的还原铁也可与铁水一起供应至转化炉。
存在许多种可用的转化炉，且任意一种转化炉均可用于本公开的实施方案中。也就是说，存在许多种转化炉，如顶吹转化炉、底吹转化炉、顶吹和底吹转化炉、多吹转化炉和其他由不同钢铁公司特别设计的转化炉，并且任意一种转化炉均可用于本公开的实施方案中。
在本公开的实施方案中，在炼铁过程之后，块化的还原铁或废钢可作为主要原料与高温铁水一起供应至转化炉，因此可采用具有高热效率的转化炉。在本公开的实施方案中，例如，可采用以下描述的转化炉。
在本公开的一个实施方案中(将随后描述)，可通过将炼铁装置10制得的铁水和第二块化装置14制得的块化的还原铁作为主要原料供应至转化炉20制成钢水。此外，在本公开的另一个实施方案中，可通过将大量废钢与铁水一起供应至转化炉20以制成钢水。为此，可采用具有上部喷枪21和下部喷嘴22的转化炉20。氧气通过位于转化炉20下部的喷嘴22吹入以精炼钢水。同时，可将燃料作为热源与氧气一起吹入。例如，可将煤炭或可燃气体作为燃料吹入。然而，燃料的类型并不局限于此。此外，燃料可与氧气一起吹入，或与载气如氮气一起通过额外的喷嘴供应并吹入。除了燃料以外，可将控制炉渣碱度或作为脱碳反应的种子(seed)的粉末如生石灰粉末与氧气或载气一起通过转化炉20下部吹入。
喷枪21可用于将含氧气体如空气吹入转化炉20。吹入转化炉20的含氧气体可二次燃烧因钢水脱碳而产生的一氧化碳(后燃)，因此钢水可进一步加热。此时，可额外将一个加热单元布置在含氧气体供应通 道上以提高含氧气体的燃烧效率。所述加热单元可以是任意一种加热单元。例如，所述加热单元可以是一个利用从转化炉20排出的废气内含有的热量的热交换型加热装置211。
转化炉20和第二块化装置14(随后描述)可通过块化还原铁传送管23彼此连接。在此情况下，由于块化还原铁传送管23连接在转化炉20和第二块化装置14之间，能够防止块化的还原铁在其中传送时被氧化。块化还原铁传送管23内部填充了氮气。如上所述，氧可通过位于转化炉20下部的喷嘴22吹入。除此之外，可通过喷枪21或另一个喷枪(未示出)将氧气吹入转化炉20以精炼钢水。
如图1所示，连续轧制装置30在钢水的流动方向上连接于炼钢装置(转化炉)30的下游一侧，从而铸造钢水形成钢带并在同一条生产线上轧制钢带以形成钢板。为了精简设备结构，连续轧制装置30可包括连续铸造机和轧制机，并且所述连续铸造机和所述轧制机依次布置。本公开中，表述：依次布置”意指连续铸造机的钢锭出口与轧制机的钢锭入口基本上相同。也就是说，连续铸造机和轧制机以基本上安装在同一空间。这在图19A到19C中详细示出。图19A和19B是连续轧制装置30的示意性侧视图，图19C是连续轧制装置30的示意性平面图。
参照图1，连续轧制装置30包括：连续铸造机301，其配置为铸造通过炼钢装置20铸造钢水以生产钢带；切割机310，其置于连续铸造机301之后以切割钢带；间隔区320，其位于切割机310之后以在其中安装轧辊321并在轧辊321上传送钢带；以及轧制机360，其置于间隔区320之后。在常规轧制过程中，在单独的轧制线上轧制通过铸造形成的钢带(或钢锭)。然而，在本公开的实施方案中，术语“连续轧制”是指一种轧制方法，其中通过在同一条生产线上依次连接连续铸造机和轧制机来连续实施铸造和轧制。此外，在本公开中，术语“无间断轧制”是指一种连续轧制方法，其中连续轧制钢带而不切断钢带。然而，这不排除在轧制后或在轧制期间为了储存钢板或其他目的而将钢带切割为合适的尺寸的情况。另外，术语“分批轧制”是指一种轧制方法，其中通过铸造形成的钢带被切割为具有合适的长度的钢锭并随后轧制。在分批轧制期间，不将钢带传送至轧制线之外，在所述轧制线中连续铸造机和轧制机相连接。因此，在本公开中，分批轧制称作是一种连续轧制。
在间隔区320中，保温盖325用于遮盖通过间隔区320的钢带并防止所述钢带冷却，加热器340被布置用于加热所述钢带并恢复所述钢带的温度。此外，推料机335和堆集机330置于间隔区320的两侧。
轧制机360包括除鳞机350，以在钢带被供应至轧制机360之前除去该钢带的氧化皮。在钢带穿过轧制机360的同时，所述钢带被轧制为具有最终厚度，且随后冷却装置370冷却所述钢带以使其具有预期的性能。尽管实施了无间断轧制过程或分批轧制过程，但是如果钢带的量太大，可采用置于冷却装置370之后的高速切割机380将钢带切割为具有所需长度的带材，且通过卷料机390卷曲由高速切割机380切割成的带材。
也就是说，尽管实施无间断轧制或分批轧制过程，但是如果钢带的量太大，可采用高速切割机380切割该钢带并随后将其卷曲。在此情况下，如果钢带(带材)的重量达到目标值，可使用高速切割机380切割钢带，并采用卷料机390卷曲由高速切割机380切割成的带材。除鳞机350、轧制机360、冷却装置370、高速切割机380和卷料机390具有相关领域已知的结构，因此将不再对此详细说明。
在本公开的实施方案中，连续铸造机301可以以4.5mpm到15mpm(米每分钟)的速度生产30mm到150mm的钢带，且位于连续铸造机301出口一侧的钢带的温度可以在1250℃到1300℃的范围内。例如，连续铸造机301可生产1250℃至1300℃温度范围内的80mm至100mm的钢带。
在本公开的实施方案中，在上述条件下通过连续铸造机301生产的钢带通过切割机310供应至间隔区320。如果实施无间断轧制过程(随后描述)，则切割机301不运行。在间隔区320内，布置保温盖325用于防止钢带冷却。然而，如果钢带在以预设的速度传送时几乎不冷却，并且钢带的温度保持在1000℃至1100℃的温度范围内，则可不使用保温盖325。尽管加热器340安置在保温盖325之后，但加热器340的加热能力是有限的，因此如果钢带的温度未保持在1000℃至1100℃的温度范围内，则难以对钢带实施热轧过程。
保温盖325被配置用于遮盖通过保温盖325的钢带的一侧。将随后参照图19B和23对此作详细描述。
在轧制过程中，钢带通过间隔区320供应，并调整间隔区320的长度从而形成使具有15吨至30吨的重量的钢带形成卷料。通常，此重量对应20m至30m的长度。如果间隔区320被配置为容纳如上所述形成单卷卷料的钢带长度，则可选择性地实施分批轧制过程和无间断轧制过程。也就是说，如果难以实施无间断轧制过程，则可采用切割机310切割置于间隔区320中的钢带，并可实施分批轧制过程。在此情况下，由于切割机310切割的钢带具有形成单卷卷料的重量，因此可对钢带进行精轧并将其卷曲为单卷卷料产品而没有任何浪费。此外，由于钢带在切割成对应于一卷卷料的长度后供应至轧制机360，所以可解决由连续铸造机301和轧制机360之间加工速度不同而引起的问题。
加热器340置于间隔区320内以加热穿过间隔区320时被冷却的钢带。具有1000℃至1100℃的温度的钢带到达加热器340，加热器340加热钢带至适宜轧制过程的温度。可在无间断轧制过程中运行加热器340，在无间断轧制过程中铸造速度限制轧制速度，但是，在分批轧制过程中可不运行加热器340，在分批轧制过程中，轧制的实施不考虑铸造速度。间隔区320的长度包括其中安置加热器340的空间的长度。加热器340可以是具有开放的侧面的横向型加热器，在此情况下，在有意外情况时可以通过加热器340的开放的侧面取出钢带。
也就是说，连续铸造机301生产的钢带穿过切割机310并以与铸造速度相等的速度经轧制机360无间断轧制。然而在此时，如果钢带的温度降低至低于轧制温度(850℃或以上)，则钢带将被切割机310切割为钢锭(S)并且所述钢锭(S)被轧制机360分批轧制。
在决定是否实施无间断轧制过程或分批轧制过程时，将考虑钢带在间隔区320内的温度降低以及通过加热器340的加热。加热器340可以是能够以非接触方式加热钢带的感应加热器。
轧制机360可包括仅一组轧制机组，用于连续实施粗轧和精轧。也就是说，轧制机360可具有简单的结构。为了采用仅一组轧制机组实施粗轧和精轧，可通过连接4至8个轧制机机架来建造轧制机360。
如果钢带的温度在轧制机360中降低，则钢板的还原率和品质会受影响，因此钢带的温度可保持在850℃或以上。为此，可优选地在钢带供应至轧制机360中时，将其温度保持在1000℃至1200℃的范围内。
在本公开的实施方案中，如果轧制机360中发生故障(参照图19B)或未定期更换轧辊，则可在间隔区320内切割钢带并采用推料机335和堆集机330将钢带从钢带传送线上移出。
供应至连续铸造机301的全部钢水不间断地铸造成钢带。然而，如果在铸造期间轧制中断，钢带不会移动，因此铸造也会中断。
在本公开的实施方案中，为了防止分批轧制过程中的这种铸造中断，间隔区320中被切割的钢带(也就是钢锭(S))从间隔区320移动至置于间隔区320一侧的堆集机330，从而继续铸造直至连续铸造机301中的钢水用尽。在此情况下，移动至且堆垛在上述置于间隔区320一侧的堆集机330上的钢锭(S)可用于另一个过程，如电炉过程。如果间隔区320具有对应于钢锭(S)的长度并且加热器340具有开放的侧面，则容易实施以上操作而不与其它设备彼此干扰。
如果铸造速度足够高，则可以实施无间断轧制过程而运行切割机310。然而，在此情况下，如果轧制中断，可运行切割机310以在间隔区320中切割钢带。此时，保温盖325向钢带的上方移动(参照图19B)。
在抬起保温盖325之后，操作者或额外的切割机可在位于毗连轧制机360的间隔区320的一端的切割操作区345中将钢带切割成钢锭(S)。也就是说，当轧制机360轧制钢带有故障时，由于难以将钢带从轧制机360内移出，钢带未给料至轧制机360中的部分会被切割。
通过位于间隔区320一侧的推料机335以垂直于钢带给料方向的方向将钢带的切割部分——钢锭(S)——推入堆集机330。置于间隔区320内的加热器340可以是具有开放的侧面和垂直可分离结构的横向型加热器，从而通过推料机335容易地将所述钢锭(S)从间隔区320取出。然而，可以使用任意其他类型的加热器作为加热器340，只要该加热器的侧面是开放的或可打开的。
由于连续轧制装置30的连续铸造机301不管轧制是否中断都连续生产钢带，因此连续铸造机301持续提供钢带，即使所述钢带的前面部分从间隔区320取出。因此，在钢带的前面部分被首先切断后将其给料至间隔区320时，切割机310可将钢带切割为小段，并且该切割的小段可取出，以防止在该钢带的前面部分被切割并从间隔区320的钢带传送线被取出的同时，该钢带进一步给料至间隔区320。
图20和21示出本公开的一个实施方案在间隔区320内运行的堆集机330和推料机335，图22示出本公开的一个实施方案，保温盖325与堆集机330和推料机335共同运行。
参照图20和21，采用切割机310以及额外切割单元或切割操作区345中的一个在间隔区320的两端将钢带切割为钢锭(S)，保温盖325上移。然后，位于间隔区320一侧的推料机335将钢锭(S)推至堆集机330。
此时，轧辊322而非传送轧辊321可在钢锭(S)横向推进时支撑钢锭(S)。在第2003-0075615号和第2004-0011713号韩国专利申请特开公开中详细公开了此结构，因此，本文中将不再对其详细描述。
推料机335将钢锭(S)从间隔区320推至堆集机330后，间隔区320变空时，通过切割机310切割成小段以防止其进入间隔区320的钢带再次供应至间隔区320，如果钢带完全放置在间隔区320内，则再次操作切割机310以将钢带切割成长度对应于间隔区320长度的钢锭(S)。然后，推料机335将钢锭(S)推至堆集机330。
参照图22，保温盖325具有可打开的侧面以允许推料机335和钢锭(S)从其中穿过。在此情况下，保温盖325可以不向上移动。
如图22所示，保温盖325包括上部固定表面326、横向固定部件328和横向可移动部件327。如果运行驱动单元329，则横向可移动部件327上移以打开保温盖325的侧面。在此状态下，钢锭(S)可被推料机335从间隔区320推至堆集机330。
如上所述，根据本公开的实施方案，不管连续铸造机310的铸造速度如何，可通过连续轧制装置30加工铸造的钢带。也就是说，能够在单个系统中加工铸造的钢带。另外，由于间隔区320具有20m至30m的长度，可由轧制机360通过分批轧制过程加工预定量的对应单卷卷料的钢带。
另外，在本公开实施方案的连续轧制装置30中，尽管在无间断轧制期间出现故障，但是连续铸造机301可以不暂停其铸造操作，因为当出现故障时钢锭(S)被堆垛在另一个地点并被用于其他过程。因此，易于使用连续铸造机301在轧制故障期间生产的钢带。
图13至18示出另一个示例性的连续轧制装置30。如图中所示， 连续轧制装置30包括连续铸造机31，其用于将转化炉20或电炉20-1生产的钢水连续铸造为钢锭(钢带)。如果钢锭的厚度太厚，则可能难以采用轧制机轧制钢锭。也就是说，为了在连续铸造机31铸造钢锭后立即对其进行轧制，钢锭可优选地铸造为具有30mm至150mm的厚度。更优选地，钢锭的厚度可以等于或小于120mm或等于或小于100mm。在一些实施方案中，优选地，从连续铸造机31的模具313排出的钢锭的厚度可以为40mm至200mm，并且正好位于连续铸造机31出口之前的液芯压下区(liquid core reduction region)314内的还原率可以为30％或以下。如果得到了预期的钢锭厚度，则不实施所述液芯压下。
通过轧制机32轧制连续铸造机31释放出的钢锭。钢锭切割装置315置于连续铸造机31和轧制机32之间，从而在即使连续铸造机31和轧制机32的加工速度不同的情况下也能使操作连续进行。
在轧制机32中，通过粗轧机422和精轧机426将钢锭轧制为钢板。加热单元424置于粗轧机422和精轧机426之间。加热单元424可以是感应炉或隧道炉，并且由于紧凑的设备结构，优选感应炉。可提供钢锭排出单元423，也称作推料机(还可提供一个堆集机以在其上放置钢锭)。钢锭排出单元423可置于加热单元424之前或之后的至少一个位置(附图中，钢锭排出单元423置于加热单元424之前)。当在先的或接下来的过程中出现错误，钢锭排出单元423可将无法加工的钢锭以垂直于钢锭给料方向的方向(横向)释放钢锭。钢锭排出单元423可具有对应于一个或两个钢锭长度的长度(例如，5.5m至11m)。
将钢锭粗轧并加热，且随后精轧为具有所需厚度的终产品。此时，根据终产品的厚度和客户要求可卷曲或不卷曲所述终产品。精轧机426可包括3至8个轧机机组。更具体地，精轧机426可包括4至7个轧机机组。可在精轧机426之后安置冷却装置428。
卷料箱425可安置在精轧机426之前。例如，卷料箱425可安置在加热器424和精轧机426之间。卷料箱425可卷曲并储存粗轧的钢板。卷料箱425可起缓冲器的作用以获得空余时间，使钢板的温度均匀，或应对粗轧机422和精轧机426的不同加工速度。卷料箱425可以是隔热的。在无间断轧制过程的情况中，可以不将通过卷料箱425供应钢板。除鳞装置421可置于粗轧机422和精轧机426中的至少一个的前面以在 轧制过程前除去钢板上的氧化皮，由此保护钢板或轧辊。切割机427可置于精轧机426之后以将钢板切割为所需长度。切割机427可以是剪切机。
图2和3示出本公开的其他实施方案的一体化炼钢系统。
图2的一体化炼钢系统2具有与图1的一体化炼钢系统1大致相同的结构，不同之处在于第一流化还原炉装置111包括3个流化还原炉1111、1112和1113。
图3的一体化炼钢系统3具有与图1的一体化炼钢系统1大致相同的结构，不同之处在于采用电炉20-1替代转化炉20。此外，图3的一体化炼钢系统2的冶炼炉数量可改变成等于图2中的冶炼炉的数量。
图4是示出本公开的另一个实施方案的示例性一体化炼钢系统1的视图。
参照图4，当前实施方案的一体化炼钢系统1与图1的一体化炼钢系统1的不同之处主要在于，粉铁矿还原装置11包括两个流化还原炉装置111和112，且流化还原炉装置111和112之间提供连接结构。特别地，一体化炼钢系统1的炼钢装置20和连续轧制装置30与在先实施方案中阐述的那些装置大致相同。因此，现在将主要描述一体化炼钢系统1的炼铁装置10，并且以下描述中未描述的其他结构可与在先实施方案中描述的那些结构相同，除非所述结构与在先实施方案中的那些结构相悖。
也就是说，炼铁装置10包括：用于还原粉铁矿的粉铁矿还原装置11；用于块化被粉铁矿还原装置11还原的粉铁矿的块化装置13和14；以及用于通过熔融被块化装置13和14块化的粉铁矿来生产铁水的冶炼炉12。
粉铁矿还原装置11包括第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112。第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112各自包括至少一个流化还原炉。
在第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中，粉铁矿在与气体一同吹入的同时还原。粉铁矿在第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112的一系列流化还原炉中逐步还原。也就是说，在流化还原炉中，粉铁矿被还原气体逐步还原。流化还原炉的数量不受限 制。例如，可提供2个或以上的流化还原炉以发生充分的还原。在另一个实例中，可提供3个或以上的流化还原炉。如上所述，通过第一流化还原炉装置111和第一块化装置13向冶炼炉(冶炼还原装置)12供应块化的还原铁，并且该块化的还原铁在冶炼炉12中被进一步还原。为此，第一流化还原炉装置111可包括3或4个流化还原炉1111、1112、1113和1114。
由第二流化还原炉装置112和第二块化装置14制得的块化的还原铁直接供应至转化炉20而不在冶炼炉12中另外熔融还原。因此，第二流化还原炉装置112可包括4个流化还原炉1121、1122、1123和1124以进行充分还原。
然而，第一还原炉装置111和第二流化还原炉装置112各自的流化还原炉数量不受限制。
在图4所示的实施方案中，第一流化还原炉装置111包括4个流化还原炉1111、1112、1113和1114，第二流化还原炉装置112包括4个流化还原炉1121、1122、1123和1124。
如一般的流化还原炉，流化还原炉1111、1112、1113和1114，以及流化还原炉1121、1122、1123和1124可包括气体分配板(未示出)。
第一块化装置13接收来自第一流化还原炉装置111的还原粉铁矿并块化所述还原粉铁矿，第二块化装置14接收来自第二流化还原炉装置112的还原粉铁矿并块化该还原粉铁矿。
第一块化装置13包括第一料斗131，其配置用于储存还原粉铁矿并将所述还原粉铁矿供应至第一块化装置13，第一料斗131通过第一还原铁供应管132连接于第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111以接收还原粉铁矿。
第二块化装置14包括第二料斗141，其配置用于储存还原粉铁矿并将所述还原粉铁矿供应至第二块化装置14，第二料斗141通过第二还原铁供应管142连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121以接收还原粉铁矿。
冶炼炉12通过熔融来自第一块化装置13的块化的还原铁生产铁水。
冶炼炉12通过气体供应管121连接于粉铁矿还原装置10的第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111，从而使气体可在其中 自流动，并且第一流化还原炉装置111的流化还原炉1111、1112、1113和1114通过供气管(未示出)彼此连接，从而使气体可在其中流动。
还原气体依次从最后一个流化还原炉1111到第一个流化还原炉1114从供气管121供应至流化还原炉1111、1112、1113和1114。
另一方面，粉铁矿依此从第一个流化还原炉1114到最后一个流化还原炉1111供应至流化还原炉1114、1113、1112和1111。粉铁矿在流化还原炉1114、1113、1112和1111中依次传送的同时被还原气体还原。
粉铁矿可在第二流化还原炉装置112的流化还原炉1121、1122、1123和1124中以与在第一流化还原炉装置111的流化还原炉1111、1112、1113和1114中相同的方式被还原。
也就是说，第二流化还原炉装置112的流化还原炉1121、1122、1123和1124通过供气管(未示出)彼此连接，从而使气体可在其中流动。
还原气体依序从最后一个流化还原炉1121到第一个流化还原炉1124供应至流化还原炉1121、1122、1123和1124。
另一方面，粉铁矿依次从第一流化还原炉1124到最后一个流化还原炉1121供应至流化还原炉1124、1123、1122和1121。粉铁矿在流化还原炉1124、1123、1122和1121中依次传送的同时被还原气体还原。
还原气体可从冶炼炉12或从另外的还原气体供应管供应至第二流化还原炉装置112。在本公开的实施方案中，第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114可通过还原气体连接管1116连接于第二流化还原炉装置112的流化还原炉，以有效利用还原气体。也就是说，从第一流化还原炉装置111排出的气体可供应至第二流化还原炉装置112。
还原气体连接管1116将第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121，从而使从第一流化还原炉装置111排出的气体可供应至第二流化还原炉装置112。如下文所述，为了更有效地利用气体，第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中至少一个装置的第一个流化还原炉1114或1124可通过循环管1115或1125连接于所述至少一个装置的最后一个流化还原炉1111或1121，并且从所述至少一个装置的第一个流 化还原炉排出的气体可供应至另一个装置的最后一个流化还原炉。如果第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112包括循环管1115或1125，则还原气体连接管1116可连接于循环管1115或1125，从而使第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114可连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121以使气体在其中流动。然而，即使在提供循环管1115或1125的情况下，还原气体连接管1116可不连接于循环管1115或1125，而是可直接连接在第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114和第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121之间。在某些情况下，还原气体连接管1116可连接于循环管1115和1125之一。
也就是说，在本公开的实施方案中，第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111和第一个流化还原炉1114可通过第一循环管1115连接。
第一循环管1115上可提供二氧化碳移除装置118，并且废气排放管1181可连接于二氧化碳移除装置118以排放废气。
此外，可在位于二氧化碳移除装置118和最后一个流化还原炉1111之间的第一循环管1115的一部分上提供加热器(未示出)以加热循环气体。
第一循环管1115上提供的二氧化碳移除装置118移除第一流化还原炉111排出的气体中的二氧化碳，随后所述气体被供应至最后一个流化还原炉1111或第二流化还原炉装置112。以此方式，可循环利用还原气体。另外，所述加热器可用于控制循环气体的温度。
此外，第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121和第一个流化还原炉1124可通过第二循环管1125连接。
第二循环管1125上可提供二氧化碳移除装置116，并且废气排放管1161可连接于二氧化碳移除装置116。
此外，可在位于二氧化碳移除装置116和最后一个流化还原炉1121之间的第二循环管1125的一部分上提供加热器117以加热循环气体。
第二循环管1125上提供的二氧化碳移除装置116移除第二流化还原炉装置112排出的气体中的二氧化碳，随后所述气体被供应至最后一个流化还原炉1121。以此方式，可循环利用还原气体。此外，加热器 117可用于控制循环气体的温度。
在本公开的实施方案中，收尘器(未示出)如湿型收尘器可置于废气管线上，如连接第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112的还原气体连接管1116，从而移除废气中的灰尘、硫和其他杂质。
图5和6示出本公开的其他实施方案的一体化炼钢系统1和2。
图2的一体化炼钢系统2具有与图4的一体化炼钢系统1大致相同的结构，除了第一流化还原炉装置111包括3个流化还原炉1111、1112和1113。
图6的一体化炼钢系统2具有与图4的一体化炼钢系统1大致相同的结构，不同之处在于采用电炉20-1替换转化炉20。此外，图6的一体化炼钢系统2的冶炼炉数量可改变为等于图5中冶炼炉的数量。
图7是示出本公开的另一个实施方案的示例性一体化炼钢系统1的视图。
如图7所示，该实施方案的一体化炼钢系统1包括炼铁装置10和炼钢装置20(转化炉作为炼钢装置20的作为实例示出，且在以下描述中将主要描述转化炉)。
炼铁装置10包括：用于还原粉铁矿的粉铁矿还原装置11；用于块化经粉铁矿还原装置11还原的粉铁矿的块化装置13；以及通过熔融块化装置13块化的还原粉铁矿而生产铁水的冶炼炉12。
粉铁矿还原装置11包括第一流化还原炉装置111，并且第一流化还原炉装置111包括至少一个流化还原炉。
第一流化还原炉装置111在采用气体在使粉铁矿流态化的同时还原粉铁矿。粉铁矿在第一流化还原炉装置111的一系列流化还原炉中逐步还原。也就是说，在流化还原炉中，粉铁矿被还原气体逐步还原。流化还原炉的数量不受限制。例如，可提供两个或以上流化还原炉以发生充分的还原。在另一个实例中，可提供三个或以上流化还原炉。如上所述，块化的还原铁通过第一流化还原炉装置111和(第一)块化装置13供应至冶炼炉(冶炼还原设备)12，块化的还原铁在冶炼炉12中进一步还原。因此，第一流化还原炉装置111可包括3或4个流化还原炉1111、1112和1113和1114。
如上所述，第一流化还原炉装置111的流化还原炉数量不受限制。
在图7所示的实施方案中，第一流化还原炉装置111包括4个流化还原炉1111、1112和1113和1114。
如常规的流化还原炉，流化还原炉1111、1112、1113和1114可包括气体分配板(未示出)。
块化装置13接收来自流化还原炉装置111的还原粉铁矿并块化所述还原粉铁矿。
第一块化装置13包括第一料斗131，其配置用于储存还原粉铁矿并向第一块化装置13提供还原粉铁矿，并且第一料斗131通过第一还原铁供给管132连接于第一流化还原炉装置111的(最后一个)流化还原炉1111以接收还原粉铁矿。
冶炼炉12通过熔融来自第一块化装置13的块化的还原铁生产铁水。
冶炼炉12通过供气管121连接于粉铁矿还原装置11的第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111从而气体可在其中流动，并且第一流化还原炉装置111的流化还原炉1111、1112、1113和1114通过气体供给管(未示出)彼此连接从而气体可在其中流动。
还原气体通过供气管121从最后一个流化还原炉1111到第一个流化还原炉1114依次供应至流化还原炉1111、1112、1113和1114。
另一方面，粉铁矿依次从第一个流化还原炉1114到最后一个流化还原炉1111供应至流化还原炉1114、1113、1112和1111。粉铁矿在流化还原炉1114、1113、1112和1111中依次传送的同时被还原气体还原。
在本公开的当前实施方案中，由含氢还原气体供应装置15供应的含氢还原气体可用作或包括在用于第一流化还原炉装置111的还原气体中。在此情况下，少量的煤炭基还原剂可用于流化还原炉中。也就是说，如果冶炼炉12排出的废气仅用作第一流化还原炉装置111中的还原气体以还原铁矿石，那么大量的煤炭基还原剂可用于冶炼炉12中以增加冶炼炉12的废气中含有的还原气体的量。在此情况下，炼铁装置10可产生大量的二氧化碳。因此，在本公开的当前实施方案中，由含氢还原气体供应装置15供应的含氢还原气体可用作或包括在用于第一流化还原炉装置111的还原气体中。为此，含氢还原气体供应装置15通过含氢还原气体供应管151连接于第一流化还原炉装置111。例如， 含氢还原气体供应装置15可连接于第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111。含氢还原气体供应装置15可提供具有70％体积百分数或以上的氢含量的含氢还原气体。例如，含氢气体可以是氢气或通过改进焦炉煤气(COG)、液化天然气(LNG)和Finex废气(FOG)(Finex off gas)中的至少一种获得的具有70％体积百分数或以上的氢含量的重整气。
在第一流化还原炉装置111中使用的还原气体仅部分由含氢还原气体供应装置15供应的情况下，其余部分的还原气体可由冶炼炉12或额外的还原气体供应管线供应。也就是说，含氢还原气体可以与其它还原气体一起被供应至第一流化还原炉装置111。
通过以下方式可有效利用废气：用循环管1115连接第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114和最后一个流化还原炉1111，并将第一个流化还原炉1114排出的废气供应至最后一个流化还原炉1111。在此情况下，含氢还原气体供应管151可连接于循环管1115。
也就是说，在本公开的实施方案中，第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111连接第一个流化还原炉1114可通过第一循环管1115。
第一循环管1115上可提供二氧化碳移除装置118，并且废气排放管道1181可连接于二氧化碳移除装置118以排放废气。
另外，可在位于二氧化碳移除装置118和最后一个流化还原炉1111之间的第一循环管1115的一部分上提供加热器(未示出)以加热循环气体。
第一循环管1115上提供的二氧化碳移除装置118移除第一流化还原炉111排出的气体中的二氧化碳，随后所述气体供应至最后一个流化还原炉1111。以此方式，可循环利用还原气体。另外，加热器可用于控制循环气体的温度。
图8和9示出本公开的其他实施方案的一体化炼钢系统2和3。
图8的一体化炼钢系统2具有与图7的一体化炼钢系统1大致相同的结构，不同之处在于第一流化还原炉装置111包括3个流化还原炉1111、1112和1113。
图9的一体化炼钢系统3与图7的一体化炼钢系统1大致相同，不 同之处在于采用电炉20-1代替转化炉20作为炼钢装置。此外，图9的一体化炼钢系统3的冶炼炉数量可改变为等于图8中冶炼炉的数量。
然而，如以上所述，在冶炼炉中能够制得的铁水的量与在高炉中能够制得的铁水的量相比是不足的，因此，需要建造多个冶炼炉以获得足量的铁水。这降低了生产率并使得难以找到建立钢厂的地点。
根据本公开的实施方案，通过流化还原粉铁矿并块化还原粉铁矿的过程可额外实施一次或多次。这并不意味着通过额外重复该过程制得的块化的还原粉铁矿在冶炼炉中被熔融并进一步还原以生产铁水，而是意指通过额外重复该过程制得的块化的还原粉铁矿在随后的炼钢过程中被还原以生产钢水。
本公开的以下实施方案涉及一体化炼钢系统和一体化炼钢方法，其中：粉铁矿被还原并块化；一部分块化的还原粉铁矿被熔融以生产铁水；并且采用铁水和剩余部分的块化的还原粉铁矿作为主要原料以生产钢水。
图10示出本公开的另一个实施方案的一体化炼钢系统。
如图10所示，该实施方案的一体化炼钢系统1包括炼铁装置10和炼钢装置20(转化炉作为炼钢装置20的作为实例示出，且在以下描述中将主要描述转化炉)。
炼铁装置10包括：用于还原粉铁矿的粉铁矿还原装置11；用于块化被粉铁矿还原装置11还原的粉铁矿的块化装置13和14；以及通过熔融被块化装置13和14块化的还原粉铁矿以生产铁水的冶炼炉12。
粉铁矿还原装置11包括第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112。第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112各自包括至少一个流化还原炉。
在第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中，粉铁矿在用气体吹入的同时还原。粉铁矿在第一流化还原炉装置111的一系列流化还原炉中逐步还原。也就是说，在流化还原炉中，粉铁矿被还原气体逐步还原。流化还原炉的数量不受限制。例如，可提供两个或以上的流化还原炉以发生充分的还原。在另一个实例中，可提供三个或以上的流化还原炉。如上所述，通过第一流化还原炉装置111和第一块化装置13向冶炼炉(冶炼还原设备)12提供块化的还原铁，所述块化的还原 铁在冶炼炉12中进一步还原。因此，第一流化还原炉装置111可包括3或4个流化还原炉1111、1112和1113和1114。
由第二流化还原炉装置112和第二块化装置14制得的块化的还原铁直接供应至转化炉20而不在冶炼炉12中额外地熔融还原。因此，第二流化还原炉装置112可包括4个流化还原炉1121、1122、1123和1124以充分还原。
然而，第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112各自的流化还原炉数量不受限制。
在图10所示的实施方案中，第一流化还原炉装置111包括4个流化还原炉1111、1112、1113和1114，第二流化还原炉装置112包括4个流化还原炉1121、1122、1123和1124。
如常规的流化还原炉，流化还原炉1111、1112、1113和1114，以及流化还原炉1121、1122、1123和1124可包括气体分配板(未示出)。
第一块化装置13接收来自第一流化还原炉装置111的还原粉铁矿并块化还原粉铁矿，第二块化装置14接收来自第二流化还原炉装置112的还原粉铁矿并块化还原粉铁矿。
第一块化装置13包括第一料斗131，其配置用于储存还原粉铁矿并将还原粉铁矿供应至第一块化装置13，第一料斗131通过第一还原铁供应管132连接于第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111以接收还原粉铁矿。
第二块化装置14包括第二料斗141，其配置用于储存还原粉铁矿并将还原粉铁矿供应至第二块化装置14，第二料斗141通过第二还原铁供应管142连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121以接收还原粉铁矿。
冶炼炉12通过熔融来自第一块化装置13的块化的还原铁生产铁水。
冶炼炉12通过气体供应管121连接于粉铁矿还原装置10的第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111，从而使气体可在其中流动，并且第一流化还原炉装置111的流化还原炉1111、1112、1113和1114通过气体供应管(未示出)彼此连接，从而使气体可在其中流动。
还原气体依次从最后一个流化还原炉1111到第一个流化还原炉 1114从气体供应管121供应至流化还原炉1111、1112、1113和1114。
另一方面，粉铁矿依次从第一个流化还原炉1114到最后一个流化还原炉1111供应至流化还原炉1114、1113、1112和1111。粉铁矿在流化还原炉1114、1113、1112和1111中依次传送的同时被还原气体还原。
粉铁矿可在第二流化还原炉装置112的流化还原炉1121、1122、1123和1124中以与在第一流化还原炉装置111的流化还原炉1111、1112、1113和1114中相同的方式被还原。
也就是说，第二流化还原炉装置112的流化还原炉1121、1122、1123和1124通过气体供应管(未示出)彼此连接，从而气体可在其中流动。
还原气体依次从最后一个流化还原炉1121到(第一个)流化还原炉1124供应至流化还原炉1121、1122、1123和1124。
另一方面，粉铁矿依次从第一个流化还原炉1124到最后一个流化还原炉1121供应至流化还原炉1124、1123、1122和1121，并且粉铁矿在流化还原炉1124、1123、1122和1121中依次传送的同时被还原气体还原。
在本公开的当前实施方案中，由含氢还原气体供应装置15供应的含氢还原气体可包括在或用作用于第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112的还原气体。在此情况下，少量的煤炭基还原剂可用于流化还原炉中。也就是说，如果冶炼炉或第一流化还原炉装置111排出的废气仅用作第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112中的还原气体以还原铁矿石，那么大量的煤炭基还原剂可用于冶炼炉12中以增加废气中含有的还原气体的量。在此情况下，炼铁装置10可产生大量的二氧化碳。因此，在本公开的当前实施方案中，由含氢还原气体供应装置15供应的含氢还原气体用作或包括于用于第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112的还原气体。为此目，含氢还原气体供应装置15通过含氢还原气体供应管151连接于第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112。例如，含氢还原气体供应装置15可连接于第一流化还原炉装置111或连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121。含氢还原气体供应装置15可提供具有70％ 体积百分数或以上的氢含量的含氢还原气体。例如，含氢气体可以是氢气或通过改进焦炉煤气(COG)、液化天然气(LNG)和Finex废气(FOG)中的至少一种获得的具有70％体积百分数或以上的氢含量的重整气。
在第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112中使用的还原气体仅部分由含氢还原气体供应装置15供应的情况下，其余部分的还原气体可由冶炼炉12或额外的还原气体供应管线供应。在本公开的实施方案中，第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114可通过还原气体连接管116连接于第二流化还原炉装置112的流化还原炉，以有效利用还原气体。也就是说，第一流化还原炉装置111排出的气体可供应至第二流化还原炉装置112以有效利用还原气体。也就是说，含氢还原气体可与其他还原气体一起供应至第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112。
还原气体连接管1116可将第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121，从而使从第一流化还原炉装置111排出的气体供应至第二流化还原炉装置112。
当第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112通过还原气体连接管1116连接时，含氢还原气体供应管151可通过还原气体连接管1116连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121。
此外，为了更有效地利用气体，如下文所述，第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中至少一个装置的第一个流化还原炉1114或1124可通过循环管1115或1125连接于所述至少一个装置的最后一个流化还原炉1111或1121，从所述至少一个装置的第一个流化还原炉排出的气体可供应至该装置的最后一个流化还原炉。如果第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112包括循环管1115或1125，那么还原气体连接管1116可连接于循环管1115或1125，从而第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114可连接于第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121以使气体在其中流动。在此情况下，含氢还原气体供应管151还可连接于循环管1115或1125。含氢还原气体供应管151可直接连接于循环管1115或1125，或通过还原气体 连接管1116连接于第二循环管1125。然而，即使在提供循环管1115或1125的情况下，还原气体连接管1116或含氢还原气体供应管151可不连接于该循环管，而是可以直接连接在第一流化还原炉装置111的第一个流化还原炉1114和第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121之间。在某些情况下，还原气体连接管1116或含氢还原气体供应管151可连接于循环管1115和1125之一。
也就是说，在本公开的实施方案中，第一流化还原炉装置111的最后一个流化还原炉1111和第一个流化还原炉1114可通过(第一)循环管1115连接。
第一循环管1115上可提供二氧化碳移除装置118，并且废气排放管道1181可连接于二氧化碳移除装置118以排放废气。
此外，可在位于二氧化碳移除装置118和最后一个流化还原炉1111之间的第一循环管1115的一部分上提供加热器(未示出)以加热循环气体。
第一循环管1115上提供的二氧化碳移除装置118移除第一流化还原炉111排出的气体中的二氧化碳，随后所述气体被供应至最后一个流化还原炉1111或第二流化还原炉装置112。以此方式，可循环利用还原气体。另外，加热器可用于控制循环气体的温度。
此外，第二流化还原炉装置112的最后一个流化还原炉1121和第一个流化还原炉1124可通过(第二)循环管1125连接。
第二循环管1125上可提供二氧化碳移除装置116，并且废气排放管道1161可连接于二氧化碳移除装置116。
此外，可在位于二氧化碳移除装置116和最后一个流化还原炉1121之间的第二循环管1125的一部分上提供加热器117以加热循环气体。
第二循环管1125上提供的二氧化碳移除装置116移除第二流化还原炉装置112排出的气体中的二氧化碳，随后所述气体被供应至最后一个流化还原炉1121。以此方式，可循环利用还原气体。此外，加热器117可用于控制循环气体的温度。
在本公开的实施方案中，收尘器(未示出)如湿型收尘器可置于废气管线上，如连接第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112的还原气体连接管1116，从而移除废气中的灰尘、硫和其他杂质。
在上述炼铁过程之后，采用炼钢装置20实施炼钢过程，该炼钢装置包括提炼设备如转化炉或电炉。
图11和12示出本公开的其他实施方案的一体化炼钢系统2和3。
图11的一体化炼钢系统2具有与图10的一体化炼钢系统1大致相同的结构，不同之处在于第一流化还原炉装置111包括3个流化还原炉1111、1112和1113。
图12的一体化炼钢系统2具有与图10的一体化炼钢系统1大致相同的结构，不同之处在于采用电炉20-1代替转化炉20。另外，图12的一体化炼钢系统2的冶炼炉数量可改变为等于图11中冶炼炉的数量。
在本公开中，流化还原炉、块化装置和冶炼炉的结构不受限制。例如，流化还原炉、块化装置和冶炼炉可具有相关领域已知的常规结构。
在本公开中，术语“第一”和“第二”不用于说明部件的顺序，而是用于将一个部件与另一个部件区分开。
另外，术语“第一个”和“最后一个”的使用是基于粉铁矿的给料方向。例如，首先向其供应粉铁矿的流化还原炉称为第一个流化还原炉，最后向其供应粉铁矿的流化还原炉称为最后一个流化还原炉。
在本公开的一些实施方案中，将转化炉描述为用于在炼钢过程中将铁水转化为钢水的装置。然而，可采用电炉代替转化炉。另外，在炼钢过程中，在转化炉中实施一个过程之后可另外实施二次精炼过程。可对转化炉或电炉排出的钢水实施二次精炼过程，以根据终产品的性能调节钢水的组成，并调节钢水的温度至适于铸造的温度。二次精炼过程可包括任何二次精炼过程或可采用相关领域已知的任何二次精炼装置实施，例如鼓泡装置、真空精炼装置和钢水加热装置。也就是说，二次精炼过程不局限于任何特定过程或装置。在本公开的实施方案中，炼钢装置还可包括位于转化炉下游一侧的二次精炼装置。
此外，在炼钢过程中，可将脱硫装置、脱磷装置和脱硫脱磷装置中的至少一个装置安置于冶炼炉和转化炉(或电炉)之间，以从冶炼炉生产的铁水中去除硫和/或磷并随后将铁水供应至转化炉或电炉。此外，本公开的炼钢过程可包括在钢铁工业中称作是“初级精炼过程”并在转化炉或电炉过程之前实施的任何预处理过程。也就是说，本公开的炼钢装置可理解为这样的系统，其包括：转化炉或电炉、热金属预处理装置 (铁水预处理装置)和置于转化炉或电炉之前或之后的二次精炼装置。然而，这些装置不是必要装置，因此可不包括在本公开的炼钢装置中。
此外，除非彼此冲突，否则本公开的实施方案中描述的结构或部件可具有一般特征且为可互换的。也就是说，一个实施方案中的炼铁装置可与另一个实施方案中的炼钢装置或连续轧制装置组合，炼钢装置和连续轧制装置也是如此。
下文中，将根据本公开的实施方案描述一体化炼钢方法。如图1所示，在本公开的实施方案的一体化炼钢方法中，通过采用炼铁装置10、包括转化炉20的炼钢装置1和连续轧制装置30生产钢板。炼铁装置10包括：粉铁矿还原装置11、第一块化装置13和冶炼炉12。粉铁矿还原装置11包括第一流化还原炉装置111。
在本公开的实施方案中，通过第一流化还原炉装置111还原粉铁矿。
详细地讲，将粉铁矿等供应至流化还原炉，并且通过引入还原气体(所述还原气体通过气体供应管流入流化还原炉)将粉铁矿等还原为还原粉铁矿，在流化还原炉中形成流化床。供应至流化还原炉中的粉铁矿可具有足够大的比表面积和足够小的粒径，从而易于被还原气体吹起并还原。在本公开的实施方案中，优选地，可采用具有12mm或以下的粒径的粉铁矿。更优选地，可采用具有10mm或以下的粒径的粉铁矿。最优选地，可采用具有8mm或以下的粒径的粉铁矿。
优选地，通过第一流化还原炉装置111将粉铁矿还原至50％到80％的还原率。在本公开的实施方案中，如以下所述，从冶炼炉12排出的含有相对大量的灰尘和硫的还原气体(也称作“FOG”)用于还原粉铁矿，因此，如果还原气体将粉铁矿还原至较高的还原率，则会发生粘滞现象(sticking phenomenon)。因此，由于冶炼炉12中的粘滞现象和发生额外还原的可能性，可设置第一流化还原炉装置111处的还原率在上述范围内。
经第一流化还原炉装置111还原的粉铁矿供应至第一块化装置13以生产块化的还原铁。第一块化装置13可根据相关领域已知的方法生产块化的还原铁，如使用韩国专利申请特开公开第10-2005-0068319号和第10-2003-0085795号中公开的装置的方法。也就是说，可使用第一块化装置13用相关领域已知的各种技术生产块化的还原铁。
随后，第一块化装置13生产的块化的还原铁供应至冶炼炉12以生产铁水。
优选地，第一块化装置13生产的块化的还原铁在供应至冶炼炉12或炼钢装置时在500℃到800℃的温度范围内。还原剂可与块化的还原铁一起供应至冶炼炉12从而进一步还原铁水。还原剂可以是碳基还原剂，如煤碳基还原剂。煤碳基还原剂的实例包括煤球、块煤和焦炭。
冶炼炉12生产的铁水供应至转化炉20以生产钢水。在本公开的实施方案中，当铁水供应至转化炉20时，第二块化装置14生产的块化的还原铁可供应至转化炉20以生产钢水。另外，废钢也可与块化的还原铁一起或单独供应至转化炉20。另外，可不将第一流化还原炉装置111生产的块化的还原铁全部供应至冶炼炉12。也就是说，块化的还原铁中的一些可直接供应至炼钢装置。在铁水被供应至转化炉20之前，铁水可通过脱硫过程、脱磷过程、脱硫脱磷过程和任何其他预处理过程中的至少一个过程进行处理。
第一流化还原炉装置111排出的废气可作为还原气体循环。废气可经历由二氧化碳移除装置118实施的二氧化碳移除过程和由加热器(未示出)实施的温度调节过程中的至少一个过程，并且随后废气可供应至第一流化还原炉装置111。
当在转化炉20中生产钢水时，可通过转化炉20的下部供应燃料和氧气(O₂)以加热钢水。另外，可将能够控制钢锭碱度并作为脱碳反应的种子起作用的粒状材料如生石灰粉与燃料和氧气一起吹入转化炉20。
另外，当转化炉20中生产钢水时，将含氧气体如空气从转化炉20的上部吹入转化炉20，从而二次燃烧一氧化碳(后燃)并因此提高热效率。在加热含氧气体之后可将其吹入转化炉20，从而提高热效率。因此，含氧气体可在与转化炉20排出的废气进行热交换之后吹入转化炉20。
此外，在上述炼钢过程中，在转化炉中实施的过程之后可另外实施二次精炼过程。二次精炼过程可以是相关领域已知的各种二次精炼过程。也就是说，二次精炼过程不局限于特定的过程。在本公开的实施方案中，炼钢过程可包括在由转化炉实施的过程之后的二次精炼过程。次外，在由转化炉实施的过程之前可实施热金属(铁水)预处理过程。
在炼钢过程之后，可实施连续轧制过程。现参照图23的流程图详细描述本公开实施方案的连续轧制过程。如果将钢水供应至连续轧制装置30的连续铸造机301，那么操作者输入钢水的钢材型号或一定的钢水铸造速度(S100)。基于输入的钢材型号或铸造速度以及加热器340下的加热速度(S110)估计轧制机360处钢带的温度下降。
随后，确定轧制机360处钢带的估计温度是否高于可热轧温度(也就是目标温度)(S120)。如果估计的温度高于目标温度，则不运行切割机310，并通过间隔区320将连续铸造机301生产的钢带供应至轧制机360。此时，保温盖325遮盖穿过间隔区320的钢带以保持钢带的温度，并以估计操作S110中使用的加热速度操作加热器340。在此状态下，对钢带实施无间断轧制操作(S130)。
可根据钢水的钢种，基于铸造速度输入实施上述操作，或通过由操作者基于钢水的钢种选择的无间断轧制方法或分批轧制方法实施上述操作。
在无间断轧制操作期间，如果发生引起轧制暂停的异常情况(S140)，如轧制故障或临时更换轧辊，则在间隔区320的两端切割钢带，并将切割的部分取出。此时，通过切割机310将钢带的后续部分切割为较小的尺寸，以防止钢带的后续部分在将切割的部分从间隔区320取出时进入间隔区320(S150)。
钢带的切割部分(钢锭(S))——具有对应于间隔区320长度的长度——经推料机335推入堆集机330(S160)，随后钢带的后续部分从连续铸造机301送入间隔区320(S170)。
如果将钢带完全送入间隔区320，则需要确认异常情况是否结束(S180)。若异常情况结束，则不运行切割机310，并且将钢带供应至轧制机360以重新启动无间断轧制操作(S130)。
若异常情况未结束，则通过切割机310将位于间隔区320内的钢带切割为钢锭(S)(S190)。此时，不必切割钢带面向轧制机360的一端。随后，如上所述，钢锭(S)被推至堆集机330(S160)。
在操作S120中，如果轧制机360处钢带的估计温度低于目标温度(即可热轧温度)，则实施分批轧制操作。在分批轧制操作期间，通过切割机310将钢带切割成长度与间隔区320的长度相同的钢锭(S)， 并且在高于连续铸造机301铸造速度的速度下轧制钢锭(S)。
在分批轧制操作期间，如果发生引起轧制暂停的异常情况，则不将切割为具有与间隔区320相等的长度的钢锭(S)供应至轧制机360，而将其向旁边推至堆集机330，并将钢带的后续部分送入间隔区320(S220)。
确认异常情况是否结束(S230)。如果异常情况结束，则重新启动分批轧制操作(S200)。如果异常情况未结束，则将钢带的后续部分切割为钢锭(S)，并将该钢锭(S)推至堆集机330。以此方式，即使轧制由于异常情况暂停，连续铸造机301仍可连续生产钢带。
如上所述，在本公开的实施方案中，可根据钢水的铸造速度通过无间断轧制方法或分批轧制方法实施连续轧制过程。例如，如果由于高碳钢水的低铸造速度而不能够实施无间断轧制，可在同一系统中实施分批轧制。在钢适于高速铸造的情况下，可对钢实施无间断轧制。
另外，根据本公开的实施方案，尽管发生引起轧制暂停的异常情况，如轧制机故障或更换轧辊，仍可不停止连续铸造机301并操作其继续生产钢带。在此情况下，钢带被切割成钢锭。也就是说，尽管暂停轧制，但可生产并有效使用钢带。
此外，由于间隔区320具有对应于单卷卷料的20m到30m的长度，专利文献1中公开的具有200m到300m长度的隧道加热炉可能是不必要的，因此可显著减小一体化炼钢系统1的整体长度。另外，由于保温盖325被置于间隔区320内，穿过间隔区320的钢带的冷却减弱，且若有必要，可采用加热器340重新加热钢带。
本公开下文中，将根据本公开的另一个实施方案参照图4详细描述一体化炼钢方法。当前实施方案的一体化炼钢方法与先前实施方案的一体化炼钢方法大致相同，不同之处在于，采用图4中所示的炼铁装置10生产铁水。如上所述，炼铁装置10包括：粉铁矿还原装置11，其包括第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112；第一块化装置13；第二块化装置14；以及冶炼炉12。在不存在冲突的情况下，当前实施方案的炼钢过程和无间断轧制过程与先前实施方案中描述的那些大致相同。
在本公开的当前实施方案中，分别通过第一流化还原炉装置111和 第二流化还原炉装置112还原粉铁矿。
详细地讲，将粉铁矿和其他原料供应至第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112的流化还原炉，通过气体供应管将还原气体引入流化还原炉以在流化还原炉内形成气流层，从而还原该粉铁矿和其他原料。被供应至流化还原炉的粉铁矿具有足够大的比表面积和足够小的粒径，从而易于被还原气体吹起并还原。在本公开的实施方案中，优选地，可采用具有12mm或以下的粒径的粉铁矿。更优选地，可采用具有10mm或以下的粒径的粉铁矿。最优选地，采用具有8mm或以下的粒径的粉铁矿。
优选地，通过第一流化还原炉装置111将粉铁矿还原至50％到80％的还原率。在本公开的实施方案中，如下文所述，从冶炼炉12排出的含有相对大量的灰尘和硫的还原气体(也称作“FOG”)用于还原粉铁矿，因此，如果还原气体将粉铁矿还原至高还原率，可能会发生粘滞现象。因此，由于冶炼炉12中的粘滞现象和发生额外还原的可能性，可设置第一流化还原炉装置111处的还原率在上述范围内。优选地，通过第二流化还原炉装置112将粉铁矿还原至80％到95％的还原率。在本公开的当前实施方案中，第一流化还原炉装置111排出的废气用作第二流化还原炉装置112中的还原气体。在此情况下，由于移除了废气中的灰尘和硫，降低了发生上述问题的可能性，因此，可设定第二流化还原炉装置112处的还原率在上述范围内。
第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112还原的粉铁矿分别被供应至第一块化装置13和第二块化装置14，从而生产块化的还原铁。第一块化装置13和第二块化装置14可根据相关领域已知的方法生产块化的还原铁，如采用待审公开号为10-2005-0068319和10-2003-0085795的韩国专利申请中公开的装置的方法。也就是说，可采用相关领域已知的各种技术生产块化的还原铁。
随后，第一块化装置13生产的块化的还原铁被供应至冶炼炉12以生产铁水。
优选地，第一块化装置13和第二块化装置14生产的块化的还原铁在供应至冶炼炉12或炼钢装置时维持在500℃到800℃的高温范围内。还原剂可与块化的还原铁一起供应至冶炼炉12从而进一步还原铁水。 还原剂可以是碳基还原剂，如煤碳基还原剂。煤碳基还原剂的实例包括煤球、块煤和焦炭。
冶炼炉12生产的铁水和第二块化装置14生产的块化的还原铁供应至转化炉20以生产钢水。在铁水供应至转化炉20之前，铁水可通过脱硫过程、脱磷过程、脱硫脱磷过程和任何其他预处理过程中的至少一个过程进行处理。
为了在转化炉20中进行高效加工，优选地，将40重量％至80重量％的铁水和20重量％至60重量％的块化的还原铁供应至转化炉20。随后，以与先前实施方案中描述的相同的方式实施炼钢过程和连续轧制过程。
参照图4，用第一流化还原炉装置111制备的块化的还原铁来生产铁水。然而，可用第二流化还原炉装置112制备的块化的还原铁来生产铁水。另外，可不将第一流化还原炉装置111生产的块化的还原铁全部供应至冶炼炉12。也就是说，第一流化还原炉装置111生产的块化的还原铁中的一部分可直接供应至炼钢装置。类似地，可不将第二流化还原炉装置112生产的块化的还原铁全部供应至炼钢装置，其中的一些供应至冶炼炉12。如果第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中的一个发生故障，则另一个流化还原炉装置生产的块化的还原铁中的一些或全部供应至冶炼炉12。
在当前实施方案的一体化炼钢方法中，第一流化还原炉装置111排出的废气可作为还原气体通过还原气体连接管1116供应至第二流化还原炉装置112。
从第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中的至少一个装置排出的废气可作为还原气体循环。在此情况下，废气可经历由二氧化碳移除装置116或118实施的二氧化碳移除过程和由加热器117(第一流化还原炉装置111上的加热器未示出)实施的温度调节过程中的至少一个过程，并且随后废气可供应至第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中的另一个。
下文中，将根据本公开的另一个实施方案参照图7描述一体化炼钢方法。
在本公开实施方案的一体化炼钢方法中，如图7所示，采用炼铁装 置10和包括转化炉20的炼钢装置1生产钢水。炼铁装置10包括：粉铁矿还原装置11，其包括第一流化还原炉装置111；第一块化装置13；以及冶炼炉12。
在本公开的当前实施方案中，通过第一流化还原炉装置111还原粉铁矿。
详细地讲，将粉铁矿和其他原料供应至第一流化还原炉装置111的流化还原炉，通过供气管将还原气体引入流化还原炉以在流化还原炉内形成气流层，从而还原该粉铁矿和其他原料。供应至流化还原炉的粉铁矿具有足够大的比表面积和足够小的粒径，从而易于被还原气体吹起并还原。在本公开的实施方案中，优选地，可采用具有12mm或以下的粒径的粉铁矿。更优选地，可采用具有10mm或以下的粒径的粉铁矿。最优选地，可采用具有8mm或以下的粒径的粉铁矿。
优选地，通过第一流化还原炉装置111将粉铁矿还原至50％到80％的还原率。在本公开的实施方案中，从冶炼炉12排出的含有相对大量的灰尘和硫的还原气体(也称作“FOG”)被用于还原粉铁矿，因此，如果还原气体将粉铁矿还原至高还原率，会发生粘滞现象。因此，由于冶炼炉12中的粘滞现象和发生额外还原的可能性，可设置第一流化还原炉装置111处的还原率在上述范围内。然而，如随后描述的，如果含氢气体也从含氢还原气体供应装置151供应至第一流化还原炉装置111，则第一流化还原炉装置111内的粉铁矿还原率与上述范围相比可提高。例如，粉铁矿还原率可提高至80％到95％范围内的值。
第一流化还原炉装置111还原的粉铁矿供应至第一块化装置13以生产块化的还原铁。第一块化装置13可根据相关领域已知的方法生产块化的还原铁，如使用韩国专利申请特开第10-2005-0068319号和第10-2003-0085795号公开的装置的方法。也就是说，可采用相关领域已知的各种技术生产块化的还原铁。
随后，第一块化装置13生产的块化的还原铁供应至冶炼炉12以生产铁水。
优选地，第一块化装置13生产的块化的还原铁在供应至冶炼炉12时维持在500℃到800℃的高温范围内。还原剂可与块化的还原铁一起供应至冶炼炉12从而进一步还原铁水。还原剂可以是碳基还原剂，如 煤碳基还原剂。煤碳基还原剂的实例包括煤球、块煤和焦炭。
冶炼炉12生产的铁水被供应至转化炉20以生产钢水。在某些情况下，其他原料如废钢可与铁水一起被插入转化炉20。在铁水被供应至转化炉20之前，铁水可通过脱硫过程、脱磷过程、脱硫脱磷过程和任何其他预处理过程中的至少一个过程进行处理。
此外，可不将第一流化还原炉装置111生产的块化的还原铁全部供应至冶炼炉12。也就是说，块化的还原铁中的一些可直接供应至炼钢装置。
在当前实施方案的一体化炼钢方法中，含氢还原气体供应装置15可供应第一流化还原炉装置111所必须的一些或全部还原气体。
第一流化还原炉装置111排出的废气可作为还原气体循环。废气可经历由二氧化碳移除装置118实施的二氧化碳移除过程和由加热器(未示出)实施的温度调节过程中的至少一个过程，并且随后废气可被供应至第一流化还原炉装置111。
当在转化炉20中生产钢水时，可通过转化炉20的下部供应燃料和氧气(O2)以加热钢水。另外，将能够控制钢锭碱度并作为脱碳反应的种子起作用的粒状材料如生石灰粉与燃料和氧气一起吹入转化炉20。
此外，当在转化炉20中生产钢水时，可将含氧气体如空气从转化炉20的上部吹入转化炉20，从而二次燃烧一氧化碳(后燃)并因此提高热效率。可在加热含氧气体之后将其吹入转化炉20，从而提高热效率。因此，含氧气体可在与转化炉20排出的废气进行热交换之后被吹入转化炉20。
此外，在上述炼钢过程中，在转化炉中实施的过程之后可另外实施二次精炼过程。二次精炼过程可以是相关领域已知的各种二次精炼过程。也就是说，二次精炼过程不局限于特定的过程。在本公开的实施方案中，炼钢过程可包括在由转化炉实施的过程之后的二次精炼过程。
本公开下文中，将根据本公开的另一个实施方案参照图10详细描述一体化炼钢方法。
如图10所示，在本公开的实施方案的一体化炼钢方法中，采用炼铁装置10和包括转化炉20的炼钢装置1生产钢水。炼铁装置10包括：粉铁矿还原装置11；第一块化装置13；第二块化装置14；以及冶炼炉 12。粉铁矿还原装置11包括第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112。
在本公开的当前实施方案中，分别通过第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112将粉铁矿还原。
详细地讲，将粉铁矿和其他原料供应至第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112的流化还原炉，通过气体供应管将还原气体引入流化还原炉并在流化还原炉内形成气流层，从而还原该粉铁矿和其他原料。被供应至该流化还原炉的粉铁矿具有足够大的比表面积和足够小的粒径，从而易于被还原气体吹起并还原。在本公开的实施方案中，优选地，可采用具有12mm或以下的粒径的粉铁矿。更优选地，可采用具有10mm或以下的粒径的粉铁矿。最优选地，可采用具有8mm或以下的粒径的粉铁矿。
优选地，通过第一流化还原炉装置111将粉铁矿还原至50％到80％的还原率。在本公开的实施方案中，从冶炼炉12排出的含有相对大量的灰尘和硫的还原气体(也称作“FOG”)用于还原粉铁矿，因此，如果还原气体将粉铁矿还原至高还原率，会发生粘滞现象。因此，由于冶炼炉12中的粘滞现象和发生额外还原的可能性，可设置在第一流化还原炉装置111处的还原率在上述范围内。如果将含氢气体供应至第一流化还原炉装置111，粉铁矿在第一流化还原炉装置111内的还原率可被提高，例如，提供至80％到95％的范围。优选地，通过第二流化还原炉装置112将粉铁矿还原至80％到95％的还原率。在本公开的当前实施方案中，第一流化还原炉装置111排出的废气或通过单独的线路提供的含氢还原气体被用作还原气体用于第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112。在此情况下，由于去除了废气中的灰尘或硫或提供不含灰尘和硫的含氢还原气体，降低了发生上述问题的可能性。
第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112还原的粉铁矿分别被供应至第一块化装置13和第二块化装置14，从而生产块化的还原铁。第一块化装置13和第二块化装置14可根据相关领域已知的方法生产块化的还原铁，如使用韩国专利公开特开第10-2005-0068319号和第10-2003-0085795号中公开的装置的方法。也就是说，可采用相关领域已知的各种技术生产块化的还原铁。
随后，第一块化装置13生产的块化的还原铁供应至冶炼炉12以生产铁水。
优选地，第一块化装置13和第二块化装置14生产的块化的还原铁在供应至冶炼炉12或炼钢装置时维持在500℃到800℃的高温度范围内。还原剂可与块化的还原铁一起供应至冶炼炉12从而进一步还原铁水。还原剂可以是碳基还原剂，如煤碳基还原剂。煤碳基还原剂的实例包括煤球、块煤和焦炭。
冶炼炉12生产的铁水和第二块化装置14生产的块化的还原铁供应至转化炉20以生产钢水。在铁水供应至转化炉20之前，铁水可通过脱硫过程、脱磷过程、脱硫脱磷过程和任何其他预处理过程中的至少一个过程进行处理。
为了转化炉20中的高效加工，优选地将40％重量百分数到80％重量百分数的铁水和20％重量百分数到60％重量百分数的块化的还原铁供应至转化炉20。
参照图4，用第一流化还原炉装置111制备的块化的还原铁来生产铁水。然而，可用第二流化还原炉装置112制备的块化的还原铁来生产铁。另外，可不将第一流化还原炉装置111生产的块化的还原铁全部供应至冶炼炉12。也就是说，第一流化还原炉装置111生产的块化的还原铁中的一部分可直接供应至炼钢装置。类似地，可不将第二流化还原炉装置112生产的块化的还原铁全部供应至炼钢装置，其中的一些可被供应至冶炼炉12。如果第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中的一个装置发生故障，则另一个流化还原炉装置生产的块化的还原铁中的一些或全部可供应至冶炼炉12。
在当前实施方案的一体化炼钢方法中，含氢还原气体供应装置15可供应第一流化还原炉装置111或第二流化还原炉装置112所需的还原气体的一些或全部。如果第二流化还原炉装置112需要的还原气体多于含氢还原气体供应装置15供应的还原气体，则可将第一流化还原炉装置111排出的废气作为额外的还原气体供应至第二流化还原炉装置112。在此情况下，可将第一流化还原炉装置111排出的废气作为一部分还原气体通过还原气体连接管1116供应至第二流化还原炉装置112，并且含氢还原气体供应装置15供应的含氢气体作为剩余部分的还原气体通 过含氢还原气体供应管151被供应至第二流化还原炉装置112。
从第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中的至少一个装置排出的废气可作为还原气体循环。在此情况下，废气可经历由二氧化碳移除装置116或118实施的二氧化碳移除过程和由加热器117(第一流化还原炉装置111上的加热器未示出)实施的温度调节过程中的至少一个过程，并且随后废气可被供应至第一流化还原炉装置111和第二流化还原炉装置112中的另一个。
当转化炉20中生产钢水时，通过转化炉20的下部供应燃料和氧气(O₂)以加热钢水。另外，可将能够控制钢锭碱度并作为脱碳反应的种子起作用的粒状材料如生石灰粉与燃料和氧气一起吹入转化炉20。
此外，当转化炉20中生产钢水时，可将含氧气体如空气从转化炉20的上部吹入转化炉20，从而二次燃烧一氧化碳(后燃)并因此提高热效率。可在加热含氧气体之后将其吹入转化炉20，从而提高热效率。因此，含氧气体可在与转化炉20排出的废气进行热交换之后吹入转化炉20。
此外，在上述炼钢过程中，在转化炉中实施的过程之后可另外实施二次精炼过程。二次精炼过程可以是相关领域已知的各种二次精炼过程。也就是说，二次精炼过程不局限于特定的过程。在本公开的实施方案中，炼钢过程可包括在转化炉实施的过程之后的二次精炼过程。
在本公开当前实施方案的一体化炼钢方法中，可在炼钢过程之后实施钢锭铸造过程。钢锭铸造过程可包括连续铸造过程和轧制过程以使设备结构紧凑。此时，依次实施连续铸造过程和轧制过程。
现参照图13至18所示的系统中包含的连续轧制装置30详细描述当前实施方案的钢锭铸造过程。参照图13至18，在连续铸造过程中通过连续铸造方法铸造钢锭。如果钢锭的厚度太厚，则较大的负载可作用于轧制机32。因此，在连续铸造过程之后直接轧制钢锭，优选地，连续铸造过程中生产的钢锭具有30mm至150mm的厚度。更优选地，钢锭的厚度可以等于或小于120mm或等于或小于100mm。在连续铸造过程中，优选地，出自连续铸造机31模具313的钢锭的厚度可在40mm至200mm范围内，且随后钢锭可在位于连续铸造过程出口端的液芯压下区以25％或以下的还原率轧制。如果钢锭的厚度具有预期值，则钢 锭可不在液芯压下区中轧制。此外，在4.5mpm至15mpm的铸造速度下实施连续铸造过程。
来自连续铸造过程的钢锭在随后的轧制过程中轧制。此时，在连续铸造过程之后可切割钢锭，然后将其供应至随后的轧制过程，从而即使在连续铸造过程和轧制过程的加工速度不同的情况下，该操作仍可以连续进行。
轧制过程可包括粗轧过程和精轧过程。在粗轧过程和精轧过程之间另外实施加热过程以加热钢锭至适于精轧过程的温度。加热过程中可使用如感应炉或隧道炉的加热器。感应炉因紧凑的设备结构而成为有利的。如果发生紧急状况，可在加热器之前或之后的位置释放钢锭。
在钢锭粗轧并加热后，钢锭精轧为具有预期厚度的终产品。此时，根据终产品的厚度和客户要求可卷曲或不卷曲该终产品。在精轧过程之后可另外实施冷却过程。
在精轧过程之前，可实施储存过程以将钢锭(钢板)卷曲成卷料并在卷料箱425内储存卷料。卷料箱425可起缓冲器的作用以获得空余时间，使钢板的温度均匀，或应对粗轧机422和精轧机426的不同的加工速度。优选地，待卷曲并储存在卷料箱425内的钢板具有20mm或以下的厚度。在连续轧制过程的情况下，可不实施该储存过程。在粗轧过程和精轧过程中的至少一个过程之前实施除鳞过程，以在轧制前去除钢板的氧化皮并因此保护该钢板或轧辊。可在精轧过程之后实施切割过程以切割钢板为预期长度。可在冷却过程之前或之后实施切割过程。
虽然已经描述了本公开的实施方案，但是应理解，所述实施方案在它们彼此不相悖的范围内是兼容的。特别地，可将实施方案的炼铁过程、炼钢过程和连续轧制过程以不同于以上描述的那些实施方案的方式结合。也就是说，一个实施方案的炼铁过程可与另一个实施方案的炼钢过程结合，并可与另一个实施方案的连续轧制过程结合。
如上所述，根据本公开的实施方案的一体化炼钢系统，通过单个炼铁装置可生产铁水和块化的还原铁，因此，单位设备(unit equipment)能够生产的铁水的量相当于大型高炉(例如具有3百万吨或以上或4百万吨或以上的年产量的高炉)能够生产的铁水的量。
也就是说，采用冶炼炉每年可生产130至250万吨铁水，采用块化 装置每年可生产130至250万吨块化的还原铁并将其直接供应至转化炉。因此，通过合理调节铁水和块化的还原铁的量能够获得与大型高炉的生产率相当的高生产率。
此外，由于使用含氢气体作为能量来源，能够减少二氧化碳排放以保护环境。
此外，由于炼钢装置即转化炉能够具有改善的热效率，因而可在较低的热金属比(hot metal ratio，HMR)下进行操作，因此，可在灵活的工作环境下生产钢水。