直接还原铁在电弧炉炼钢中的应用.doc

直接还原铁在电弧炉炼钢中的应用 摘　要　通过对天津钢管公司95炉钢(约1.4万t)生产数据的统计分析，研究了超高功率电弧炉生产中配入直接还原铁，对金属收得率和成品钢液成分的影响。结果表明，配入直接还原铁时，Cu、Pb、Sn、As和N含量明显降低。关键词 　电弧炉　炼钢　直接还原铁 　　天津钢管公司是生产大口径石油用无缝管的专业化电炉钢厂，对钢中金属残余元素(Ni,Cr,Cu和五害元素Pb,Sn,As,Sb,Bi)的含量有严格的限制。这些金属残余元素来自废钢而在冶炼过程中无法有效去除，国际上通用的对策是在入炉原料中配入一定比例的“纯净的”含铁原料(直接还原铁)代替“脏”的废钢，即采取稀释的办法使金属残余元素的含量降低。　　天津钢管公司在厂房布置和装备各方面设有使用直接还原铁的原料、上料、加料系统。自1992年6月27日至1996年8月，天津钢管公司炼钢使用直接还原铁(包括直接还原铁DRI和热压块HBI)共计19.34万t，约占全国年用量总和的70%～80%。在天津钢管公司的大电炉上进行直接还原铁使用的研究具有两个目的：①为天津钢管公司在大型超高功率电弧炉炼钢中使用直接还原铁提供技术支持、完善工艺制度，改进生产，取得实用效果；②对全国各电弧炉钢厂炼钢生产中合理地使用直接还原铁提供技术依据。　　北京科技大学与天津钢管公司合作，于1994年元月至1996年12月进行了《150 t超高功率电弧炉配用直接还原铁冶炼工艺的研究》，经过3年的努力，总结提交了一套较完整的技术报告，完善了配加直接还原铁冶炼的工艺规程。 1　对成品钢液中铜含量的影响 　　根据1996年7～8月95炉钢(约1.4万t)生产数据的统计分析结果，直接还原铁配加比例(DRI%)在6.0%～21.0%范围内对成品钢液中铜含量的影响；简单相关系数为-0.2593(信度为0.013)，即钢中铜含量与直接还原铁配加比例呈显著的负相关，散点图如图1(1996年7～8月)。线性回归结果为： 图1　直接还原铁配入比例对钢中Cu含量的影响Fig.1　Effect of DRI charging ratio on copper content in steel ［Cu%］=0.173-0.0019(%DRI)　　　　(1) 相关系数：r=-0.26，F=6.41，可信度：α=0.013。 　　显著性检验表明信度水准很高，故回归式(1)所描述的定量关系可信，即在电弧炉炼钢原料中配加10%的直接还原铁，成品钢液中铜含量可降低0.019%。可见配加直接还原铁对废钢中的金属残余元素有明显的稀释效果。 2　对金属收得率的影响 　　根据1996年7～8月95炉钢(约1.4万t)生产数据的统计分析结果，探讨了直接还原铁配加比例(DRI%)在6.0%～21.0%范围内对成品钢液中金属收得率的影响。为考查在电炉炼钢过程中的金属收得率，先后采用了6种指标，为此引入下列符号：　　G——电弧炉出钢(液)量/t；　　Gs——入炉废钢量/t；　　GDRI——入炉直接还原铁量/t；　　TFe——直接还原铁中全铁含量/%；　　MFe——直接还原铁中金属铁含量/%；　　ηs——废钢收得率/%。　　①钢铁料综合收得率： 　　　　(2) 　　②钢铁料全铁收得率： 　　　　(3) 　　③钢铁料金属铁收得率： 　　　　(4) 　　④直接还原铁综合收得率： 　　　　(5) 　　⑤直接还原铁全铁收得率： 　　　　(6) 　　⑥直接还原铁金属收得率： 　　　　(7) 按传统观念，收得率为：出钢量/钢铁料加入量，即为式(2)之中η1(金属材料的综合收得率)，金属料的综合收得率(η1)与直接还原铁配入比例(%DRI)之间的散点图如图2(1996年7～8月)。 图2　DRI配入比例对金属料综合收得率的影响Fig.2　Effect on DRI charging ratio on total yield of metal material 　　相关分析可知它们之间的相关系数为-0.2702，显著性信度水准为0.0081，为显著的负相关关系，其回归方程为： η1=99.44-0.603×(%DRI)　　　　(8) 样本容量：n=95；相关系数：r=-0.27，F=1.324，可信度：α=0.0081。显著性检验表明信度水准非常高，故回归式(8)所描述的定量关系可信，即在电弧炉炼钢原料中配加1%的直接还原铁，金属料的综合收得率减少0.6%。由式(2)可以看出，η1是废钢和直接还原铁收得率的综合效果，一般说来，废钢的收得率较高，直接还原铁的收得率较低。　　为了更确切地说明在炼钢过程中的金属收得率，研究中使用了6种定义式，权衡各方面的考虑，我们认为选择η5为代表性指标较合理。直接还原铁全铁收得率η5与直接还原铁配入比