DRI在煉鋼中的應(yīng)用

在全球范圍內(nèi)煉鋼都存在廢鋼短缺的問題，由于中國國內(nèi)廢鋼自給量較少，可得到的廢鋼質(zhì)量也不穩(wěn)定，因此有必要尋找廢鋼的替代品。直接還原鐵(DRI)作為一種煉鋼原料已經(jīng)有多年歷史，在國內(nèi)正逐漸得到應(yīng)用。

一、DRI的性能

作為煉鋼原料，DRI與廢鋼相比主要性能如下所示：                                      

可以看出DRI是一種優(yōu)質(zhì)的煉鋼原料，只有脈石含量高會導(dǎo)致能耗較高，此外，煉鋼爐必須適合處理大渣量，由于導(dǎo)熱性差DRI理想的熔煉工藝應(yīng)具有高溫?zé)嵩矗珉娀t和轉(zhuǎn)爐，以使在DRI及其周圍區(qū)域保持高溫。

DRI可以是球狀，團(tuán)狀（海綿鐵）或塊狀（CDRI或HBI）,通常其物理性質(zhì)如下：

DRI的化學(xué)成分對冶煉過程非常重要，應(yīng)盡可能接近廢鋼，DRI的化學(xué)成分如下，該成分可能因不同的原料和生產(chǎn)工藝而不同。

全鐵 （TFe）  92%

金屬鐵        83%

碳含量        0.25~1.0%

硫含量        0.025%max

磷含量        0.06%max

SiO2          2-3%

二、適合煉鋼的高質(zhì)量DRI性能應(yīng)是：

1、盡可能高的金屬化率（盡量大于85%）；

2、二氧化硅含量應(yīng)盡可能低。DRI比重應(yīng)大于3.5t/ m3,在5.5 t/ m3左右，體積密度影大于1.8 t/ m3，由于粒度小于3mm的小顆粒易懸浮在渣中，難以熔化，因此含量越少越好。

三、DRI在電爐煉鋼中的應(yīng)用

采用DRI作為煉鋼原料具有如下優(yōu)點：

1、成分穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低，特別是硫含量低；

2、熔化迅速；

3、便于管理，運輸方便；

4、可以實現(xiàn)連續(xù)加料。

在理論上,DRI替代廢鋼比例可以達(dá)到100%，加入量少時可以由廢鋼料斗進(jìn)料，加入量大時采用連續(xù)加料系統(tǒng)非常便利，目前電爐煉鋼應(yīng)用DRI已取得如下進(jìn)展：

1、提高了電爐生產(chǎn)率，由于DRI中硫、磷含量低，減少了電爐精煉時間。此外，由于能實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料，減少了加料時間，熔化速度加快。

2、能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼，因為廢鋼中雜質(zhì)很多，在電爐中采用100%廢鋼生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼是困難的，但DRI中雜質(zhì)含量很低，可以在電爐中生產(chǎn)出像深沖、超深沖等鋼號的鋼材。

3、由于DRI成分穩(wěn)定，可減小鋼成份出格的爐次，特別是生產(chǎn)低碳鋼時。

4、減少電極斷裂，降低了電極消耗。

然而，與熔化廢鋼相比，在電爐中熔化DRI電耗有所增加。增加的電耗消耗于還原殘留的氧化鐵和DRI中的脈石熔化及成渣，與鐵分離。觀察還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原料中DRI比例超過20%時，增加的電耗將維持不變。應(yīng)用DRI還將增加石灰的消耗和渣量，當(dāng)采用為熔化廢鋼而設(shè)計的電爐熔化DRI時，爐襯耐材壽命將有所降低，為解決上述問題，應(yīng)設(shè)計一種新型、連續(xù)加DRI爐料的電爐，該電爐具有如下特征：

1、增加爐殼直徑；

2、減小電極極心園直徑，或采用傾斜電極柱方法；

3、使用水冷爐壁代替耐火材料；

4、在熔化期，采用低功率因數(shù)，短弧操作方式，以及與此對應(yīng)、變壓器合適的輸出電流，母線導(dǎo)管，撓性電纜以及電極；

5、為爐子選擇備用的低電抗；

6、在泡沫渣下熔煉，覆蓋電弧。

生產(chǎn)實踐表明，在電爐爐料中可配加高達(dá)30%的海綿鐵而沒有任何操作問題，但配料比例更高時，可能導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)瘤。這表明DRI100%代替廢鋼還有困難。

四、DRI在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用

在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中廢鋼是做為冷卻劑，隨著返回廢鋼量的減少，需要尋找其它類型冷卻劑以替代廢鋼，通常有兩種選擇方案：

1、使用鐵礦石或石灰石

2、使用DRI

采用DRI作為冷卻劑具有以下優(yōu)點：

1、相對純凈，雜質(zhì)較少

2、價格穩(wěn)定

3、與使用鐵礦石和石灰石相比，鋼液的回收率較高。

從理論上講，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中連續(xù)加入DRI是很適合的，因為氧氣轉(zhuǎn)爐能提供熔化DRI所需要的非常集中的熱量，因此DRI熔化迅速，在爐內(nèi)氧化性氣氛中停留時間很短，在氧氣轉(zhuǎn)爐中應(yīng)用DRI已經(jīng)取得如下進(jìn)展。

可生產(chǎn)低硫牌號鋼，如電工用鋼因降低了爐渣溫度以及消除了加重廢鋼對爐襯的機械沖擊，而提高了爐襯使用壽命。當(dāng)加入DRI比例高時，縮短了通過料斗的加料時間，從而減少了每爐鋼冶煉時間，氧氣轉(zhuǎn)爐中DRI進(jìn)料方式可以通過廢鋼料斗（分批進(jìn)料），也可通過高位料倉連續(xù)加料，采用后者具有如下優(yōu)點：

1、由于可以在吹煉過程中進(jìn)料，因此DRI熔化速度更快

2、通過調(diào)整進(jìn)料速度，吹煉過程可隨時達(dá)到熱平衡，因此爐內(nèi)溫度更容易控制。

3、降低了渣中FeO含量，因而吹煉時噴濺減少，鋼液回收率提高

與海綿鐵相比，HBI或CDRI具有明顯的優(yōu)點。某鋼廠試驗結(jié)果如下：

1、鋼水回收率降低1%/

2、鐵水單耗增加11kg/t

3、石灰單耗增加6kg/t

4、作為廢鋼替代物，HBI用量可達(dá)到廢鋼量的32%，并不存在任何操作問題

根據(jù)試驗結(jié)果，可以估計在不影響轉(zhuǎn)爐操作的前提下，可用DRI來替代30%的廢鋼，如想使用更高比例DRI必須采取如下措施：

1、DRI具有更高的金屬化率

2、采用DRI連續(xù)加料系統(tǒng)

3、增加川路的噸鋼體積比

4、增加渣處理設(shè)備

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