CN101743330B - 铁水制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种铁水制造方法，其一边从电弧加热式熔融炉在炉底具有的底吹风口向炉内的铁水层中喷吹入惰性气体而搅拌该铁水层，一边将加热还原含碳氧化铁团块而得到的固体还原铁、含碳材料和造渣材料装入所述熔融炉，以所述熔融炉中的电弧加热熔化所述固体还原铁来制造铁水，其中，所述含碳材料其装入方式是，在将所述铁水层上的所述固体还原铁熔化成铁水时生成的熔渣所形成的熔渣层中，在上层部形成悬浮有该含碳材料的含碳材料悬浮熔渣层，再在该含碳材料的含碳材料悬浮熔渣层上形成只由该含碳材料构成的含碳材料被覆层，从所述熔融炉在炉壁下部具有的出炉口，排出蓄积在所述熔融炉内的所述铁水和所述熔渣。

Description

铁水制造方法
技术领域
本发明涉及熔化固体还原铁而制造铁水的方法。更详细地说，是涉及以回转炉床炉等加热还原含碳氧化铁团块而得到固体还原铁，用电弧加热式熔融炉将其熔化而制造铁水的方法。
背景技术
作为取代现有的高炉法和熔融还原炉的全新的炼铁法，本申请人提出有一种将回转炉床炉和铁浴式熔融炉加以组合的铁水制造工艺，回转炉床炉是将由氧化铁源和碳质还原剂构成的含碳氧化铁团块加热还原，生成固体还原铁，铁浴式熔融炉是通过顶吹氧气来燃烧含碳材料，并将这时的热量作为加热源而使所述固体还原铁熔化(参照专利文献1、2)。但是，这一工艺用铁浴式熔融炉会消耗大量的氧气，因此当氧气的供给无法充分时行时，便不能稳定制造铁水。因此，就要求开发一种使用燃烧热以外的加热源的熔融炉来取代铁浴式熔融炉。
另外，在上述铁水制造工艺中，因为上述固体还原铁含有氧化铁源中的脉石成分和碳质还原剂的灰分，所以用熔融炉熔化该固体还原铁时会生成大量的熔融渣(以下仅称为“熔渣”。)。特别是作为氧化铁源，若使用大量含有熔渣成分的电炉粉尘等，则每1吨铁水就会生成700kg以上的熔渣，多数情况是生成1000kg的熔渣。这样大量的熔渣在炉内一旦异常地发泡，便很难再使之平静，由于该熔渣发泡，导致操作中断，进入排气***的熔渣不仅会堵塞该排气***，而且在熔渣排出时，由于发泡而轻化量了的熔渣的热容小，因此该熔渣冷却固化，也会堵塞出炉口(tap hole)。
另一方面，作为熔化精炼固体还原铁制造钢水的方法，有使用倾斜式的电弧式电炉，将固体还原铁与废料一起大量调配并进行熔化精炼，使炉体倾斜而进行出钢或出渣的方法。本方法所使用的固体还原铁，其制造是采用将天然气加以改质而得到的还原气体，还原高品位的铁矿石球团矿和块矿。本方法中发生的熔融渣量为每1吨钢水100～150kg左右，与上述铁水制造工艺相比绝对地少。因此，在本方法中，由上述发泡和熔渣排出时的固化造成的故障几乎不会发生，发泡和熔渣的固化不构成问题。
因此在本方法中，认为可以使用上述铁水制造工艺中使用的固体还原铁替代本方法中使用的固体还原铁来制造铁水。然而这种情况下，在固体还源铁的熔融阶段发生大量的熔融渣，熔渣发泡造成的故障发生的可能性高，并且每次装料都需要使炉倾斜来进行出铁渣，因此，除了出渣时有铁水流出以外，出铁渣时的放热损失变大，发生铁水的生产性变低的问题。
作为熔化精炼固体还原铁制造钢水的其他方法，还提出有一种方法，其是用具有固定式的炉体的埋弧炉，通过浸渍在熔渣层中的电极产生的电阻加热，熔化精炼固体还原铁制造钢水，并从设于炉侧的出钢口和出渣口间歇性地排放钢水和熔融渣(例如参照专利文献3)。
但是在本方法中，尽管在钢水和熔融渣的排出时不需要进行炉倾斜，因此在该排时出也能够断续熔化精炼，但是由于使用电阻加热，所以本方法的生产性低，若为了对此加以弥补而使炉大型化，则招致由于耗电量增大带来的操作成本的上升和设备成本的上升的问题。
另外，作为防止随着铁水和熔渣的冷却带来的出铁口的堵塞的方法，提出有在高炉和高炉型的熔融炉的炉底缠绕感应线圈并使之发热，从而使炉低和出铁口及出渣口的温度上升的方法(参照专利文献4)。
但是在本方法中，为了提高熔渣的温度而另行需要高价的感应加热装置，因此不仅设备成本变高，而且也有维护的工时增加的问题。
专利文献1：特开2004-176170号公报
专利文献2：特开2006-257545号公报
专利文献3：特开昭50-134912号公报
专利文献4：特开2001-241859号公报
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于，提供一种铁水制造方法，在将加热还原含碳氧化铁团块而得到的固体还原铁熔化而制造铁水的方法中，在炉内不会发生熔渣的异常的发泡，并且，不用倾斜炉便可确实地排出在所述熔化操作中生成的熔渣。
本发明是一种铁水制造方法，其一边从电弧加热式熔融炉在炉底具有的底吹风口向炉内的铁水层中吹入惰性气体，从而搅拌该铁水层，一边将加热还原含碳氧化铁团块而得到的固体还原铁、含碳材料和造渣材料装入所述熔融炉，以所述熔融炉中的电弧加热熔化所述固体还原铁来制造铁水，其中，所述含碳材料其装入方式是，在将所述铁水层上的所述固体还原铁熔化成铁水时生成的熔渣所形成的熔渣层中，在上层部形成该含碳材料悬浮的含碳材料悬浮熔渣层，再在该含碳材料悬浮熔渣层上形成只由该含碳材料构成的含碳材料被覆层，从所述熔融炉在炉壁下部具有的出炉口，排出蓄积在所述熔融炉内的所述铁水和所述熔渣。
本发明的目的、特征、局面和优点，通过以下的详细说明和附图则更加清楚。
附图说明
图1是表示实施方式的电弧加热式的熔融炉的概略结构的纵剖面图。
图2是模式化地表示电弧加热式熔融炉内的熔渣层领域的含碳材料的分布状况的纵剖面图。
图3是表示熔渣的碱度和熔渣排放系数的关系的曲线图。
图4是表示出汤温度和熔渣排出系数的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式的铁水制造方法所使用的电弧加热式熔融炉，并且，将本发明的实施方式的铁水制造方法分成如下工序进行详细地说明：将固体还原铁、含碳材料和造渣材料装入所述熔融炉，通过电弧加热熔化固体还原铁，形成铁水层、熔渣层和含碳材料被覆层的工序(以下称为“熔化工序”。)；从所述熔融炉排出在熔化工序中生成的铁水和熔渣的工序(以下称为“出铁渣工序”。)；进行所述熔融炉的修补时的工序(以下称为“修补工序”。)。
(电弧加热式熔融炉的构成)
图1中显示本发明的一实施方式的电弧加热式熔融炉的概略结构。本实施方式的电弧加热式熔融炉(以下仅称为“炉”。)1，与现有的炼钢用电弧电炉一样，排气管道3和装料斜槽(chute)4经由炉盖2连接，电极6经由设于炉盖2上的电极孔5***炉内，炉底7设有多个底吹风口8，在炉壁9的下部设有出炉口10。装料斜槽4用于作为原料的固体还原铁B、含碳材料C和/或造渣材料D的装入。出炉口10用于铁水的排出(即，出铁)和熔渣的排出(即，出渣)。在电弧加热式熔融炉1中，以电极6和熔汤之间发生的电弧作为主要的加热源，因此出于获得含碳材料的燃烧热的目的，也可以不向炉内供给氧气。另外，根据使用的电极，相比由于其材质导致接通电流被限制得很低的埋弧炉，使用的电极的材质造成的限制不严的电弧加热式熔融炉1通过加大电流值，能够使输入能量增加。因此，铁水的生产性优异。
作为电极6，特别推荐热效率优异的，炼钢用电弧电炉中常用的三相交流型。
另外，优选一边使电极6的前端部位于后述熔融渣层12中(浸渍)，一边进行熔化操作。由此，能够使来自电弧的辐射加热和电阻加热的效果并存，能够进一步促进熔化。
(熔化工序)
作为种汤(種湯)，从多个底吹风口8向蓄积在电弧加热式熔融炉内的铁水构成的铁水层11中吹入例如氮气等惰性气体A，一边搅拌铁水层11，一边以未图示的回转炉床炉加热还含碳氧化铁团块，将由此得到的固体还原铁B与例如煤等的含碳材料C、以及例如生石灰、轻烧白云石等含CaO物质和硅石等含SiO2物质等的造渣材料D一起，经由例如利用了重力的落入方式的装料斜槽4，由电弧加热式熔融炉1的上方装入炉内。然后，以电极6进行电弧加热。以该电弧为加热源，固体还原铁B被熔化，制造出铁水11。这时，熔渣也生成。还有，在固体还原铁B中残存有未还原氧化铁(FeO等)，该未还原氧化铁以后述铁水层11中的碳和含碳材料C中的碳成分为还原剂，通过FeO+C→Fe+CO等的反应，被还原成金属铁(Fe)，并排出气体。
作为固体还原铁B，能够使用以如下方式得到的固体还原铁：使由例如铁矿石、炼铁厂粉尘等的氧化铁源和例如煤等碳质还原剂构成的粉状混合物团块化，将此含碳氧化铁团块用例如回转炉床炉等移动式加热还原炉进行加热还原。
固体还原铁B，根据上述未图示的回转炉床炉和电弧加热式熔融炉1的设置场所的远近等，可以实质上不冷却上述以回转炉床炉制造的高温的固体还原铁，趁热直接装入电弧加热式熔融炉1中，也可以在用上述未图示的回转炉床炉进行了制造后，冷却至常温再装入电弧加热式熔融炉1中。另外，从降低电弧加热式熔融炉1的含碳材料消耗量的观点出发，优选固体还原铁B的金属化率尽可能高，但是若使用过度高的，则还原铁的电传导率过高，可见还原铁的熔化速度过大，向生成的铁水的渗碳(碳化)量和铁水的脱硫率降低的倾向。因此，固体还原铁B的金属化率优选使用60～95％的，其下限优选为80％，更优选为90％。
在本发明实施方式的铁水制造方法中，调整含碳材料C的装入时期和装入量，如图2的模式图所示，在铁水层11上形成的熔融渣层12的上层部，形成使含碳材料C的一部分悬浮的含碳材料悬浮熔渣层13，以及再在该含碳材料悬浮熔渣层13上形成只由含碳材料C构成的含碳材料被覆层14。
通过在熔渣层12的上层部形成含碳材料悬浮熔渣层13，含碳材料悬浮熔渣层13中的熔渣的氧化铁浓度降低，造成发泡的原因的一氧化碳气体的气泡(以下也称“CO气泡”。)的生成速度降低，并且借助熔渣中存在的含碳材料，该CO气泡容易从熔渣层12脱离，难以发生发泡。
此外，在含碳材料悬浮熔渣层13的上方形成含碳材料被覆层14，熔渣层12被含碳材料被覆层14保温，因此出渣时在出炉口10内，熔渣变冷凝固得到防止。因此，不用使炉倾斜就能够圆滑迅速地进行出渣作业，从而能够实现稳定性且生产性都优异的铁水制造方法。
为了更确实地发挥上述的作用效果，优选在装入固体还原炉B和造渣材D之前，只将含碳材料装入作为种汤的铁水被蓄积在炉内的电弧加热式熔融炉1中。这是由于，从固体还原铁B的熔化初期阶段，铁水层11之上存在的含碳材料C立即在熔融渣层12的上层悬浮，从而更确实地形成含碳材料悬浮熔渣层13。
为了更确实地发挥上述的作用效果，在铁水的排出(出铁)开始时，还优选含碳材料悬浮熔渣层13中的含碳材料和含碳材料被覆层14的含碳材料的合计量(即，炉内残留含碳材料量)，在熔融渣层12中的每1000kg熔渣为100～300kg。这是由于，如果在100kg以上，则含碳材料悬浮熔渣层13中的含碳材料量变多，并且含碳材料被覆层14变厚，因此上述发泡防止效果和出渣作业的圆滑、迅速化的效果变大，另一方面，如果在300kg以下，则含碳材料被覆层14的含碳材料不会因加热而一体化，因此熔渣层12的搅拌不会不充分，固体还原铁B向铁水层11中的熔化速度不会降低。更优选上述含碳材料的合计量在熔融渣层12中的每1000kg熔渣为200～300kg。
其中，炉内残留含碳材料量，例如能够通过如下方式计算：从向炉内装入含碳材料量中，减去固体还原铁中的未还原铁的还原所使用的含碳材料量、和向废气中作为粉尘飞散的含碳材料量的合计量。另外，熔融渣层12中的熔渣量，例如能够通过如下方式计算：根据向炉内装入的固体还原铁中的脉石量、和含碳材料中的灰分量、和造渣材料量计算生成熔渣量，从该生成熔渣量中减去出渣的熔渣量。
作为含碳材料C，除了煤以外，还能够装入例如焦炭、石油焦炭、木炭、木屑、废塑料、旧轮胎等和回转炉床炉中使用的炉底含碳材料(含碳化的)。这些可以单独使用，也可以并用两种以上。
还有，作为造渣材D，之所以不仅例示了含CaO的物质，还例示了作为含SiO2物质的硅石，是考虑到作为氧化铁源，使用CaO含量高的电炉粉尘等时，为了进行熔渣碱度的调整，需要添加SiO2源。
从形成上述含碳材料悬浮熔渣层和含碳材料被覆层的观点出发，另外从调整铁水和熔渣的成分和温度的观点出发，优选在固体还原铁B的熔化中装入各种原料。
为了充分搅拌铁水层11，确保固体还原铁B的稳定的熔化速度，在该铁水层11的每1吨铁水为0.01～0.20Nm3/min的范围调整底吹用的氮气
(惰性气体A)的流量即可。
还有，为了确保熔渣层12的流动性，并且促进铁水的脱硫，优选熔渣层12的碱度CaO/SiO2(质量比)在0.8～2.0的范围内调整，更优选为1.0～1.6的范围(参照后述实施例，图3)。
铁水中的碳的含量优选为3质量％，更优选为3.5～4.5质量％。另外，熔渣层12中的熔渣的铁含量优选为5质量％以下，更优选为3质量％以下。由此，从铁水层11的脱硫得到促进，并且由熔融氧化铁造成的炉内衬耐火物的熔损也得到抑制，因此优选。
(出铁渣工序)
如上述继续熔化操作一定时间，在电弧加热式熔融炉1内进行规定量(例如ltap)的蓄铁渣。然后进行出铁渣。出铁渣与高炉的出铁渣作业相同，不使炉倾斜而是使之保持直立状态，以钻头开孔出炉口10，首先排出铁水，直到其汤面处于出炉口10的水平。接着进行熔渣的排出。因为先排出热容大的铁水，出炉口10被升温，所以其后继续排出熔渣，也能够防止出炉口10因熔渣的固化而被堵塞。还有，为了更确实地防止熔渣的固化，出铁温度(也称出汤温度)优选为1400℃以上，更优选为1450℃以上(参照后述实施例，图4)。但是，若过度提高出铁温度(出汤温度)，则不仅造成能源的浪费，而且炉内衬耐火物的损耗速度也上升，因此优选为1550℃以下。
还有，为了更确实地防止发泡，优选使熔融渣层12的厚度为熔化室15的高度的1/5以下的范围，如此来设定熔化室高度，与之相结合来决定出铁渣的周期。
此外，由于在炉内有含碳材料悬浮熔渣层13的存在，熔渣发泡被防止，其密度维持得高，因此出渣中，熔渣的热容维持得高，并且由于在炉内有含碳材料被覆层14的存在，熔渣被保温，因此出渣中，即使电弧加热减少甚至中断，仍可防止熔渣冷却固化。
然后，熔渣的排出以含碳材料混入熔渣并开始从出炉口10被排出为止，即，以含碳材料悬浮熔渣层13开始被排出为止，用泥(mud)堵塞出炉口10即可。
由此，在炉内有含碳材料悬浮熔渣层13和含碳材料被覆层14残存，因此在下面的熔化操作时，仍可防止熔渣的发泡，能够确实地维持保温的效果。
如此，重复本发明的实施方式的铁水制造方法，一边防止熔渣发泡，一边圆滑迅速地反复进行出渣作业。另外，因为不用使炉倾斜，而是使之保持直立的状态进行出铁渣作业，所以在出铁渣作业中也可以继续熔化操作。因此，本实施方式的铁水制造方法能够提高铁水的生产性。
(修补工序)
在本发明的实施方式的铁水制造方法中，由于使用底吹风口8，导致该风口8的熔损和堵塞，该风口8周围的炉底耐火物发生损耗等，因此需要定期的检查和修补作业。因此，与现有的炼钢用电弧电炉一样，优选在电弧加热式熔融炉1的炉侧的最下部设有底部出炉口(end taphole)16，例如几天一次，只需将该电弧加热式熔融炉1倾斜20°以内的角度，从底部出炉口16排出残余铁渣，将炉清空之后再进行检查和修补作业。
检查和修补作业后的起动，例如在本作业前，将从炉中排出的余铁用其他铸桶保温，以其为种汤再度装入炉中使用即可。还有，在剩余铁渣的排出时，炉内壁耐火物表面有熔渣和生铁附着，但在该附着层表面有含碳材料悬浮熔渣层13和含碳材料被覆层14中的含碳材料被覆，因此在检查和修补中，即使为了使炉保温而以燃烧器加热，熔渣和生铁的氧化也会得到防止，能够防止再起动的种汤装入时的崩沸，和下次吹炼时的熔渣发泡。
(变形例)
在上述实施例中，示例设有1处出炉口10，但优选在高度方向上设置数处，以使其应对随着炉耐火物的熔损而来的炉内底面水平高度的降低，和出铁渣周期的变更。另外，出炉口10也可以在炉的水平圆周方向上，例如180°的方向、90°的方向、120°的方向上设置数处。
在上述实施例中，例示的是固体还原铁B由回转炉床炉制造，但也可以使用直线炉和回转窑制造。
在上述实施方式中，含碳材料C和造渣材料D向炉中的装入，例示的是利用重力的落入方式，但例如也可以将其进行微粉碎，直接吹入熔渣层中。但是从抑制设备成本和操作成本的观点出发，还是优选利用重力的落入方式。
另外，在上述实施方式中，作为底吹用的惰性气体A例示的是氮气(N2)，但也能够使用氩气(Ar)、一氧化碳气(CO)、二氧化碳气(CO2)或使用其中的任意两种以上的混合气体。
实施例
由于设备上的制约，使用电弧加热式熔融炉进行的确认试验还没有实施，但是为了类推电弧加热式熔融炉中的熔渣的发泡举动和排渣性，实施如下试验：使用耐火物内径2m，炉内有效高度2.6m的固定式熔融炉，作为加热源，利用通过顶吹氧气燃烧含碳材料时的热量来熔化固体还原铁。无论是在电弧加热式熔融炉和上述固定式熔融炉的哪一个中，含氧化铁的还原铁熔化在铁水层或熔渣层中时，氧化铁中的氧原子都会变成一氧化碳气体和二氧化碳气体，通过熔渣被排出。作为加热源，使用含碳材料的燃烧热的方法与使用电弧加热的情况相比，尽管含碳材料燃烧时大量发生一氧化碳气和二氧化碳气，但是认为两种加热方式在熔化还原铁时，炉内的铁水层和熔渣层都显示出大致相同的举动。
作为固体还原铁，使用表1所示的成分组成的固体还原铁，其是用回转炉床炉，对于以炼铁厂粉尘为氧化铁原料的含碳氧化铁球团进行加热还原，其后冷却至常温。作为含碳材料，使用表2所示的成分组成的焦炭粉和无烟煤。作为造渣材料，使用生石灰和白云石。另外，作为底吹用的惰性气体使用氮气，作为顶吹用的含氧气体使用氧气。
[表1]
Figure G200880024952XD00091
[表2]
Figure G200880024952XD00101
(实施例1)
起动时，在上述固定式熔融炉中装入种汤，装入规定量的含碳材料后，开始原料(表1所示的还原铁(1)和(2)、含碳材料、造渣材料)的装入和吹炼。然后，使炉内形成含碳材料悬浮层和含碳材料被覆层，进行熔化和出铁渣的控制。本实施例中的出汤温度为1568℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为1.28，熔渣排出系数为1.66。
(实施例2)
下面，除了变更含碳材料的装入量以外，均与实施例1一样，开始各原料的装入和吹炼，使炉内形成含碳材料悬浮层和含碳材料被覆层，进行熔化和出铁渣的控制。本实施例中的出汤温度为1489℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.91，熔渣排出系数为1.65。
(实施例3)
下面，除了将还原铁变更成表1的还原铁(1)、(2)和(3)以外，均与实施例1一样，开始各原料的装入和吹炼，使炉内形成含碳材料悬浮层和含碳材料被覆层，进行熔化和出铁渣的控制。本实施例中的出汤温度为1551℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.89，熔渣排出系数为1.38。
(实施例4)
下面，除了将还原铁变更成表1的还原铁(4)以外，均与实施例1一样，开始各原料的装入和吹炼，使炉内形成含碳材料悬浮层和含碳材料被覆层，进行熔化和出铁渣的控制。本实施例中的出汤温度为1529℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.94，熔渣排出系数为1.81。
(比较例1)
接着，再起动并在上述固定式熔融炉中装入种汤，开始原料(表1所示的还原铁(3)、含碳材料、造渣材料)的装入和吹炼。作为含碳材料的装入量，只在炉内装入还原铁的熔化所需要的量。然后，一边只调整熔渣碱度和出汤温度，一边进行熔化和出铁渣的控制。本比较例中的出汤温度为1503℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为0.97，熔渣排出系数为0.85。
(比较例2)
接着，除了将还原铁变更成表1的还原铁(3)和(4)以外，均与比较例1相同，开始原料的装入和吹炼，一边只调整熔渣碱度和出汤温度，一边进行熔化和出铁渣的控制。还有，作为含碳材料的装入量，只在炉内装入还原铁的熔化所需要的量。本比较例中的出汤温度为1518℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为1.26，熔渣排出系数为1.00。
(比较例3)
接着，除了将还原铁变更成表1的还原铁(4)以外，均与比较例1相同，开始原料的装入和吹炼，一边只调整熔渣碱度和出汤温度，一边进行熔化和出铁渣的控制。还有，作为含碳材料的装入量，只在炉内装入还原铁的熔化所需要的量。本比较例中的出汤温度为1543℃，熔渣碱度(CaO/SiO2)为1.06，熔渣排出系数为1.05。
还有，实施例、比较例在熔化时，均将二次燃烧率控制为20～30％。所谓二次燃烧率，是根据从熔融炉中排出的各气体成分的量，由下式计算出的值。
二次燃烧率＝100×(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)
在实施例1～4中，8小时的连续操作中，熔渣发泡造成的故障完全没有发生，能够稳定继续操作。相对于此，在比较例1～3中，因为含碳材料装入量少，所以含碳材料悬浮熔渣层和含碳材料被覆层直至出铁渣都没有形成。另外在比较例1～3中，在吹炼开始后10～15分钟以内发生因熔渣发泡引起的排气***的堵塞等的故障，操作被迫停止。
另外，如图3和图4所示可知，在比较例1～3中，即使调整熔渣碱度和出汤温度，熔渣排出系数(即熔渣排出量对于熔渣生成量的质量比)也停留在很低的值，最高才1.1左右，相对于此，在实施例1～4中，通过适当调整熔渣的碱度和出汤温度，熔渣排出系数能够获得1.7～1.8这样很高的值。
以上如详述，本发明是一种铁水制造方法，其一边从电弧加热式熔融炉在炉底具有的底吹风口向炉内的铁水层中喷吹入惰性气体，从而搅拌该铁水层，一边将加热还原含碳氧化铁团块而得到的固体还原铁、含碳材料和造渣材料装入所述熔融炉，以所述熔融炉中的电弧加热熔化所述固体还原铁来制造铁水，其中，所述含碳材料其装入方式是，在将所述铁水层上的所述固体还原铁熔化成铁水时生成的熔渣所形成的熔渣层中，在上层部形成悬浮有该含碳材料的含碳材料悬浮熔渣层，再在该含碳材料的含碳材料悬浮熔渣层上形成只由该含碳材料构成的含碳材料被覆层，从所述熔融炉在炉壁下部具有的出炉口，排出蓄积在所述熔融炉内的所述铁水和所述熔渣。
在本发明中，使用在炉壁下部具有出炉口的电弧加热式熔融炉，一边利用底中吹气体搅拌，一边以如下方式装入含碳材料：在炉内的铁水层上由熔渣形成的熔渣层的上层部形成悬浮有含碳材料的含碳材料悬浮熔渣层，再在含碳材料悬浮熔渣层之上形成只由含碳材料构成的含碳材料被覆层，从而在熔渣层的上层部所形成的含碳材料悬浮熔渣层中的熔渣的氧化铁浓度降低，造成发泡的原因的一氧化碳气体的气泡的生成速度降低，并且悬浮于该含碳材料悬浮熔渣层中的含碳材料使一氧化碳气体在熔渣中的通气性提高(即，所述一氧化碳气体气泡容易从熔渣层脱离)，因此难以发生发泡。另外，在含碳材料悬浮熔渣层之上所形成的含碳材料被覆层对熔渣层保温，防止出渣时的出炉口内的熔渣的冷却和凝固，因此，能够不用使炉倾斜，即在炉保持直立的状态下，进行圆滑迅速的出渣作业。其结果是，能够低成本地实现实稳定性且生产性均优异的铁水制造方法。
在该铁水制造方法中，所述固体还原铁、含碳材料和造渣材料中，优选最初装入规定量的含碳材料。在将固体还原铁装入电弧加热式熔融炉之前，首先装入规定量的含碳材料，从熔化的初期阶段，含碳材料悬浮熔渣层便容易形成。由此，能够更确实地防止熔渣发泡。
在该铁水制造方法中，所述含碳材料的装入量优选为，相对于铁水的开始排出时的所述熔渣层中的1000kg熔渣，所述含碳材料悬浮熔渣层中的含碳材料和含碳材料被覆层的含碳材料的合计量为100～300kg。通过将含碳材料的装入量设定在此范围内，能够更确实地防止固体还原铁的熔化速度的降低和熔渣发泡的发生，并且能够更圆滑且更迅速地进行出渣作业。
在该铁水制造方法中，所述惰性气体的吹入量更优选为，铁水层中每1吨铁水为0.01～0.20Nm3/min。通过将惰性气体的吹入量控制在该范围内，能够充分地搅拌铁水层，从而确保固体还原铁的稳定的熔化速度。
在该铁水制造方法中，优选所述固体还原铁的金属化率为60～95％。使用金属化率在此范围内的固体还原铁，能够以比较少的含碳材料装入量，生成比较高的碳浓度的铁水，并且能够确保铁水的高脱硫率。
在该铁水制造方法中，优选所述熔渣层中的熔渣的铁含量为5质量％以下。通过将熔渣的铁含量调整到该范围，能够进一步促进铁水层的脱硫，并且能够进一步抑制由熔融氧化铁造成的炉内衬耐火物的熔损。
在该铁水制造方法中，优选所述熔渣层的碱度(CaO/SiO2)为0.8～2.0。通过将熔渣层的碱度(CaO/SiO2)调整到该范围，熔渣层的流动性变得更高，并且能够进一步促进从铁水脱硫。
在该铁水制造方法中，优选所述铁水的排出时的温度(出铁温度)为1400℃～1550℃。通过将出时的铁水的温度调整到该范围，能够以更高的能效进行操作，并且能够进一步抑制炉内衬耐火物的损耗速度。
在该铁水制造方法中，优选所述熔融炉具有的电极的前端部位于所述熔渣层中。通过使前端部位于熔渣层中，来自电弧的辐射加热和电阻加热的效果并存，能够进一步促进熔化。
在该铁水制造方法中，优选含碳材料混入熔渣从所述出炉口被开始排出时结束所述熔渣的排出。通过在含碳材料开始被排出时结束熔渣的排出，在炉内会有含碳材料悬浮熔渣层和含碳材料被覆层残存，在下面的铁水的制造时，能够更确实地防止熔渣发泡和进行熔渣的保温。
在该铁水制造方法中，优选所述熔融炉在其炉壁最下部具有底部出炉口，所述熔融炉的修补，在只使该熔融炉倾斜20°以内的角度，从所述底部出炉口排出残余铁渣之后进行。因为是稍微使熔融炉倾斜，从底部出炉口排出剩余铁渣后修补该熔融炉的风口和炉壁的损耗，所以与使炉大幅倾斜的情况相比，能够节约炉倾斜所需要的炉的设置空间，并且也能够缩短用于炉倾斜的时间。
产业上的利用可能性
如果使用本发明的铁水制造方法，则不会使炉内发生异常的熔渣发泡，能够低成本、稳定地制造铁水。

Claims (10)

1.一种铁水制造方法，其特征在于，一边从电弧加热式熔融炉在炉底具有的底吹风口向炉内的铁水层中吹入惰性气体搅拌该铁水层，一边将加热还原含碳氧化铁团块而得到的固体还原铁、含碳材料和造渣材料装入所述熔融炉，用所述熔融炉产生的电弧加热熔化所述固体还原铁来制造铁水，其中，所述含碳材料以如下方式被装入：在由所述铁水层上的所述固体还原铁熔化成铁水时生成的熔渣形成的熔渣层中，在上层部形成该含碳材料悬浮的含碳材料悬浮熔渣层，再在该含碳材料悬浮熔渣层上形成只由该含碳材料构成的含碳材料被覆层，
从所述熔融炉在炉壁下部具有的出炉口排出蓄积在所述熔融炉内的所述铁水和所述熔渣，
并且，所述含碳材料的装入量为，相对于铁水的开始排出时的所述熔渣层中的1000kg熔渣，所述含碳材料悬浮熔渣层中的含碳材料和所述含碳材料被覆层的含碳材料的合计量为100～300kg。
2.根据权利要求1所述的铁水制造方法，其特征在于，在装入所述固体还原铁、含碳材料和造渣材料时，最初装入规定量的含碳材料。
3.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述惰性气体的吹入量以铁水层的每1吨铁水计为0.01～0.20Nm3/min。
4.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述固体还原铁的金属化率为60～95％。
5.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔渣层中的熔渣的铁含量为5质量％以下。
6.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔渣层的碱度为0.8～2.0。
7.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述铁水的排出时的温度为1400℃～1550℃。
8.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉具有的电极的前端部位于所述熔渣层中。
9.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，在含碳材料混入熔渣并从所述出炉口开始排出时，结束所述熔渣的排出。
10.根据权利要求1或2所述的铁水制造方法，其特征在于，所述熔融炉在其炉壁最下部具有底部出炉口，
所述熔融炉的修补在使该熔融炉倾斜20°以内的角度从所述底部出炉口排出残余铁渣之后进行。
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