海绵铁在电炉中的广泛应用

电炉炼钢的产量稳步增长，电炉钢占粗钢产量的比例也有提高，其原因是与传统的高炉转炉流程相比，电炉的投资成本较低，而且生产的产品有较大的灵活性。 但是，通常来讲，电炉钢的成本比转炉钢的成本要高，影响成本的主要因素是原料，如果以装入的冷废钢为例，金属料的成本要占总成本的87%，因而，金属料的价格对电炉钢的经济性有很大的影响。 1、海绵铁在电炉中的应用海绵铁指的是通过还原固态氧化铁（通常是赤铁矿）的方法，获得的金属化的产品，通常叫做直接还原铁（DRI）。它保留了铁矿石的外形，但是其重量比铁矿石减少了30%，因为矿石中的氧已经被还原了，它的比重为4.4g/cm3，而固体铁的比重为7.8g/cm3，铁矿石在还原的过程中，内部形成了许多孔洞，因而被称为“海绵铁”，直接还原铁逐渐在电炉中得到应用，成为废钢的替代品之一，这主要是因为与废钢相比所具有的成本优势，它也是一种高质量的金属化产品，因而可以部分替代一些质量不高的废钢，直接还原铁是用还原剂还原矿石后形成的，所用的还原剂包括天然气或非焦煤，还原剂不同，所生产的DRI的化学成分也不同。 2、对直接还原铁的质量要求尺寸：在连续装料的情况下，直接还原铁的尺寸是非常重要的参数，尺寸很小（1～2mm）的材料在接触炉渣的时候可能很快被氧化，也可能被烟道抽走，尺寸过大（＞30mm）在连续装料的时候也会产生问题，使用通过炉连续装料的方法时，应该限定＜2mm的海绵铁的比例，密度：直接还原铁从炉装入电炉后，必须能够穿过渣层，留在炉渣/钢液的界面，这样可以保证有效的传热和化学反应，如果直接还原铁的密度过低，就会浮在炉渣表面上；而密度过高，又会穿到钢液中去，所以，好是将直接还原铁的密度控制在4～6g/cm3的范围内，单体的重量：块状直接还原铁穿过炉渣的时间取决于时机如何，如果直接还原铁块较小，留在炉渣中的时间过长，就会发生炉渣沸腾的现象，此时，炉渣的流动性起着重要的作用，然而，如果直接还原铁较大，就不会有严格控制炉渣流动性的要求，冲击强度：直接还原铁应该有良好的冲击强度，这样可以防止其形成大量的粉末，在电炉中应用时形成大量的粉末是不希望发生的现象，抵抗气候的能力：直接还原铁存放在空气中时，容易氧化和放热，将直接还原铁长期存放会降低其金属化率，部分原因是其结构疏松、表面积较大，如果将直接还原铁在开放的堆场中存放6个月，则其金属化率会降低1%。 3、直接还原铁的装入法分批装料法：如果单批装料，那么直接还原铁的装入量可以占总装入量的15%，如果超过这个限度，直接还原铁的颗粒会部分熔化，与石灰结合；直接还原铁中的脉石会粘在炉膛内，形成传热速度很慢的结块，难以熔化，这些甚至会堆在炉子装料处的中央，使电穿井困难，由于辐射作用，降低炉和炉壁的耐材寿命，而且，加入过多的直接还原铁也使电炉的渣量增加，通过小批量加入的方法，直接还原铁的加入量可以占到总装入量的30%，但是这样会频繁地打开炉盖，使热损失增加，降低电炉的生产效率，由于渣量加大，必须加强对化学成份的控制。 4、使用直接还原铁对电炉指标的影响使用直接还原铁对电炉的能量消耗、金属收得率、生产效率和电消耗均有影响，能量消耗，如果直接还原铁的金属化率较低，那么装入炉内后就需要更多的FeO被还原，如果需要还原的FeO过多，就会减少电炉的热效率，因为电炉内产生的CO减少、熔池的搅拌减弱，这相应增加了电炉对能源的需求，当DRI的金属化率为94%～96%时，电炉的能耗可望获得最佳的结果，在使用热装直接还原铁的情况下，电炉的生产效率提高得更多，电消耗，与全部使用冷态废钢的工艺相比，采用连续装入直接还原铁的方法时，电消耗可降低30%，这主要是由于以下因素造成的：电炉的生产效率提高；电的氧化减少；由于打开炉盖的次数减少，使电受到的热冲击减少；炉气中CO的比例减少；由于废钢的冲击减小，断电的次数减少，总之，直接还原铁将继续在电炉炼钢中发挥重要作用，直接还原铁能满足电炉炼钢对原料的质量要求，应用后能提高电炉的生产效率和能耗指标，从而使电炉炼钢成为低成本的工艺路线。