1、前言

在全球范圍內(nèi)煉鋼都存在廢鋼短缺的問(wèn)題，由于中國(guó)國(guó)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(guó)內(nèi)正逐漸得到應(yīng)用。

2、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(huì)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?，如電弧爐和轉(zhuǎn)爐，以使在DRI及其周?chē)鷧^(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(duì)冶煉過(guò)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%

    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（大于85%）；

  （2）二氧化硅含量應(yīng)盡可能低

 （3）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。

    1、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(diǎn)：

   （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(yùn)輸方便；

  （4）可以實(shí)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(shí)可以由廢鋼料斗進(jìn)料，加入量大時(shí)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(shí)間。此外，由于能實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料，減少了加料時(shí)間，熔化速度加快。

  （2）能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼，因?yàn)閺U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(hào)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(shí)。

  （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(guò)20%時(shí)，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(jì)的電爐熔化DRI時(shí)，爐襯耐材壽命將有所降低，為解決上述問(wèn)題，應(yīng)設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)踐表明，在電爐爐料中可配加高達(dá)30%的海綿鐵而沒(méi)有任何操作問(wèn)題，但配料比例更高時(shí)，可能導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)結(jié)瘤。這表明DRI100%代替廢鋼還有困難。

2、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(lèi)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(diǎn)：

 （1）相對(duì)純凈，雜質(zhì)較少

 （2）價(jià)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?yàn)檠鯕廪D(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(shí)間很短，在氧氣轉(zhuǎn)爐中應(yīng)用DRI已經(jīng)取得如下進(jìn)展。

 （1）可生產(chǎn)低硫牌號(hào)鋼，如電工用鋼

 （2）因降低了爐渣溫度以及消除了加重廢鋼對(duì)爐襯的機(jī)械沖擊，而提高了爐襯使用壽命

 （3） 當(dāng)加入DRI比例高時(shí)，縮短了通過(guò)料斗的加料時(shí)間，從而減少了每爐鋼冶煉時(shí)間

  氧氣轉(zhuǎn)爐中DRI進(jìn)料方式可以通過(guò)廢鋼料斗（分批進(jìn)料），也可通過(guò)高位料倉(cāng)連續(xù)加料，采用后者具有如下優(yōu)點(diǎn)：

   （1）由于可以在吹煉過(guò)程中進(jìn)料，因此DRI熔化速度更快

   （2）通過(guò)調(diào)整進(jìn)料速度，吹煉過(guò)程可隨時(shí)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(shí)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(diǎn)。某鋼廠試驗(yàn)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(wèn)題

    根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以估計(jì)在不影響轉(zhuǎn)爐操作的前提下，可用DRI來(lái)替代30%的廢鋼，如想使用更高比例的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