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1、(10)申请公布号 CN 103627836 A (43)申请公布日 2014.03.12 CN 103627836 A (21)申请号 201310711580.0 (22)申请日 2013.12.20 C21B 13/14(2006.01) (71)申请人 中冶赛迪工程技术股份有限公司 地址 400013 重庆市渝中区双钢路 1 号 (72)发明人 游香米 刘向东 杨宁川 (74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 11275 代理人 赵荣之 (54) 发明名称 一种炼钢装置及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种炼钢装置及方法， 包括还原 性气体处理装置和熔炼装置， 所述熔炼装。
2、置包括 依次连通的预还原区、 软熔区和熔融区， 所述熔融 区设有电极和熔剂喷枪， 所述还原性气体处理装 置设有进气管和排气管， 所述进气管与软熔区连 通， 所述排气管与预还原区连通。 本发明采用还原 性气体对球团矿或烧结矿物料进行预还原， 利用 电极产生的电弧热对预还原后的金属化球团进行 加热熔化， 利用过程中产生的高温烟气对金属化 球团进行深度预热和还原， 利用喷枪喷入的熔剂 进行钢水精炼。 本发明缩短了钢铁冶炼工艺流程， 减少了中间物料倒运环节， 降低了投资和生产成 本， 降低了资源和能源的消耗， 减少了有害气体的 排放， 具有极高的经济价值、 环保性和社会效益。 (51)Int.Cl. 。
3、权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103627836 A CN 103627836 A 1/1 页 2 1. 一种炼钢装置， 其特征在于 ： 包括还原性气体处理装置和熔炼装置， 所述熔炼装置 包括依次连通的预还原区、 软熔区和熔融区， 所述熔融区设有电极和熔剂喷枪， 所述还原性 气体处理装置设有进气管和排气管， 所述进气管与软熔区连通， 所述排气管与预还原区连 通。 2. 根据权利要求 1 所述的一种炼钢装置， 其特征在于 ： 所述排气管与预还原区中下部 。
4、连通。 3. 根据权利要求 1 所述的一种炼钢装置， 其特征在于 ： 所述软熔区前端设有过渡区， 所 述过渡区入口端与预还原区出口端连通， 所述进气管与过渡区下部连通。 4. 根据权利要求 1 所述的一种炼钢装置， 其特征在于 ： 所述预还原区为竖炉。 5. 根据权利要求 1 所述的一种炼钢装置， 其特征在于 ： 所述电极数量为至少 1 个。 6. 根据权利要求 1 所述的一种炼钢装置， 其特征在于 ： 所述熔剂喷枪数量为至少 1 个。 7. 根据权利要求 1 所述的一种炼钢装置， 其特征在于 ： 所述预还原区设有辅助还原性 气体供气管。 8. 使用权利要求 1 至 7 任意一项所述的一种炼钢。
5、装置炼钢的方法， 其特征在于 ： 将烧 结矿或球团矿物料装入预还原区中， 同时还原性气体处理装置从过渡区下部抽吸烟气进行 处理， 将处理过后得到的还原性气体通过排气管吹入预还原区， 与烧结矿或球团矿物料发 生还原反应， 将烧结矿或球团矿物料中的金属氧化物初步还原成金属化球团， 金属化球团 排出至过渡区并在自身重力作用下下降进入软熔区， 在高温烟气和熔融钢液的作用下金属 化球团软熔并继续下降进入熔融区， 金属化球团通过设置在熔融区的电极通电产生的电弧 热进行熔化， 并通过设置在熔融区的熔剂喷枪喷入的熔剂进行脱碳和脱硫精炼， 从而获得 合格钢水。 9. 根据权利要求 8 所述的一种炼钢的方法， 其。
6、特征在于 ： 所述熔剂为石灰、 轻烧白云 石、 石灰石、 萤石粉、 合成造渣剂、 铁矿石粉中任意一种或任意几种的组合。 权 利 要 求 书 CN 103627836 A 2 1/3 页 3 一种炼钢装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及冶金技术领域， 具体涉及一种炼钢装置及方法。 背景技术 0002 目前炼钢生产有两种工艺流程， 一是以铁矿石为原料经高炉转炉工艺的长流 程， 另一种是以废钢、 直接还原铁为原料的电炉工艺短流程。 长流程工艺经过了铁矿石中金 属氧化物还原、 再氧化的反复过程， 即先将铁矿石在高炉中以焦炭为还原剂还原出 Fe、 Mn、 Si 等合金元素并在此过程中渗入了碳， 得。
7、到合格铁水， 再将铁水转运至炼钢车间， 在转炉中 通过吹氧进行脱碳升温， 从而冶炼成合格钢水 ； 该工艺流程存在投资高、 占地大、 能耗高、 环 境污染严重等种种问题。短流程工艺通过电炉熔化， 不需要焦炭， 投资和能耗相对较低， 但 是目前工业生产中并未有由铁矿石直接炼钢的短流程工艺出现。 0003 专利号 98100242.0 的专利 “铁矿石一步炼钢法” ， 该工艺过程以还原煤、 氧为燃料 提供还原气体和能量输入， 存在过程渗碳量大、 氧气消耗量高、 杂质含量高等问题。专利号 99809948.1 的专利 “直接熔炼方法及设备” 公开了一种直接熔炼含金属原料的方法， 用氧预 处理煤而产生碳。
8、和可燃气体， 将含金属的原料、 碳和含氧气体喷入直接熔炼容器， 在直接熔 炼容器中， 用碳作能源及还原剂将含金属的原料熔炼成金属液 ； 该方法的本质是在上述 “铁 矿石一步炼钢法” 的基础上， 将煤经过预处理后的产物用于直接熔炼， 但该方法仅用于铁水 的生产。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明的目的是提供一种炼钢装置及方法， 其生产流程短、 金属收得率 高、 能耗低， 达到了节能减排的目的。 0005 本发明公开了一种炼钢装置， 包括还原性气体处理装置和熔炼装置， 所述熔炼装 置包括依次连通的预还原区、 软熔区和熔融区， 所述熔融区设有电极和熔剂喷枪， 所述还原 性气体处理装置设有进气管。
9、和排气管， 所述进气管与软熔区连通， 所述排气管与预还原区 连通。 0006 进一步， 所述排气管与预还原区中下部连通。 0007 进一步， 所述软熔区前端设有过渡区， 所述过渡区入口端与预还原区出口端连通， 所述进气管与过渡区下部连通。 0008 进一步， 所述预还原区为竖炉。 0009 进一步， 所述电极数量为至少 1 个。 0010 进一步， 所述熔剂喷枪数量为至少 1 个。 0011 进一步， 所述预还原区设有辅助还原性气体供气管。 0012 本发明还公开了一种炼钢的方法， 将烧结矿或球团矿物料装入预还原区中， 同时 还原性气体处理装置从过渡区下部抽吸烟气进行处理， 将处理过后得到的还。
10、原性气体通过 排气管吹入预还原区， 与烧结矿或球团矿物料发生还原反应， 将烧结矿或球团矿物料中的 说 明 书 CN 103627836 A 3 2/3 页 4 金属氧化物初步还原成金属化球团， 金属化球团排出至过渡区并在自身重力作用下下降进 入软熔区， 在高温烟气和熔融钢液的作用下金属化球团软熔并继续下降进入熔融区， 金属 化球团通过设置在熔融区的电极通电产生的电弧热进行熔化， 并通过设置在熔融区的熔剂 喷枪喷入的熔剂进行脱碳和脱硫精炼， 从而获得合格钢水。 0013 进一步， 所述熔剂为石灰、 轻烧白云石、 石灰石、 萤石粉、 合成造渣剂、 铁矿石粉中 任意一种或任意几种的组合。 0014 。
11、本发明的有益效果在于 ： 本发明采用还原性气体直接对烧结矿或球团矿物料进行 预还原， 利用电极产生的电弧热对预还原后的金属化球团进行加热熔化， 利用过程中产生 的高温烟气对金属化球团进行深度预热和还原， 利用喷枪喷入的熔剂进行钢水精炼 ； 与常 规钢铁冶炼流程相比， 缩短了钢铁冶炼工艺流程， 减少了占地， 减少了大量中间物料倒运环 节， 降低了投资和生产成本， 降低了氧气等资源和能源的消耗， 减少了 CO2及有害气体的排 放， 提高了金属元素的收得率， 降低了钢铁料的消耗， 具有极高的经济价值、 环保性和社会 效益。 附图说明 0015 为了使发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合。
12、附图对本发明作进一 步的详细描述， 其中 ： 0016 图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式 0017 下面将结合附图， 对本发明的优选实施例进行详细的描述。 0018 如图所示， 本发明的一种炼钢装置， 包括还原性气体处理装置 7 和熔炼装置， 所述 熔炼装置包括依次连通的预还原区1、 软熔区3和熔融区4， 所述熔融区4设有电极5和熔剂 喷枪 6， 所述还原性气体处理装置 7 设有进气管 8 和排气管 9， 所述进气管 8 与软熔区 3 连 通， 所述排气管9与预还原区1连通。 利用电极5产生的电弧对预还原后的金属化球团进行 加热熔化， 利用过程中产生的高温烟气对金属化球团进行深度预。
13、热和还原， 利用熔剂喷枪 6 喷入的熔剂进行钢水精炼。 0019 本实施例中， 所述排气管9与预还原区1中下部连通， 让还原性气体从下往上充分 的对烧结矿或球团矿物料发生还原反应。 0020 本实施例中， 所述软熔区 3 前端设有过渡区 2， 所述过渡区 2 入口端与预还原区 1 出口端连通， 所述进气管 8 与过渡区 2 下部连通。烧结矿或球团矿物料在过渡区 2 进行缓 冲， 逐步下降至软熔区 3。所述过渡区 2 与地面水平夹角 为 0 90， 所述软熔区 3 与 地面水平夹角 为 0 90， 所述 。 0021 本实施例中， 所述预还原区 1 为竖炉。 0022 本实施例中， 所述电极 5。
14、 数量为至少 1 个， 根据实际工况进行设置数量。 0023 本实施例中， 所述熔剂喷枪 6 数量为至少 1 个， 根据实际工况进行设置数量， 喷入 熔剂的量来控制钢水成分。 0024 本实施例中， 所述预还原区 1 设有辅助还原性气体供气管 10， 当还原性气体处理 装置7从抽吸的烟气中处理得到的还原性气体无法满足预还原区1烧结矿或球团矿物料发 说 明 书 CN 103627836 A 4 3/3 页 5 生还原反应的需求量时， 开启辅助还原性气体供气管 10 对预还原区 1 进行供气， 满足还原 反应的正常进行。 0025 本发明一种使用上述炼钢装置炼钢的方法， 将烧结矿或球团矿物料装入预。
15、还原区 1 中， 同时还原性气体处理装置 7 从过渡区 2 下部抽吸烟气进行处理， 将处理过后得到的还 原性气体通过排气管 9 吹入预还原区 1， 与烧结矿或球团矿物料发生还原反应， 将烧结矿或 球团矿物料中的金属氧化物初步还原成金属化球团， 使金属化球团具有 85% 以上的金属化 率和14%的碳含量， 金属化球团排出至过渡区2并在自身重力作用下下降进入软熔区3， 在高温烟气和熔融钢液的作用下金属化球团软熔并继续下降进入熔融区 4， 金属化球团通 过设置在熔融区 4 的电极 5 通电产生的电弧热进行熔化， 并通过设置在熔融区 4 的熔剂喷 枪 6 喷入的熔剂进行脱碳和脱硫精炼， 从而获得合格钢水。 0026 本实施例中， 所述熔剂为石灰、 轻烧白云石、 石灰石、 萤石粉、 合成造渣剂、 铁矿石 粉中任意一种或任意几种的组合。 0027 最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管通过参 照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述， 但本领域的普通技术人员应当理解， 可 以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变， 而不偏离所附权利要求书所限定的本发明 的精神和范围。 说 明 书 CN 103627836 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103627836 A 6 。