CN110168112A - 铁水制造设备及铁水制造方法 - Google Patents

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CN110168112A CN201780082502.5A CN201780082502A CN110168112A CN 110168112 A CN110168112 A CN 110168112A CN 201780082502 A CN201780082502 A CN 201780082502A CN 110168112 A CN110168112 A CN 110168112A
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金炫秀
崔茂业
李达会
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Abstract

一种根据本发明的铁水制造设备，包括：流化还原炉，该流化还原炉通过对铁矿粉进行还原来制造还原铁；熔融气化炉，该熔融气化炉接收来自流化还原炉的还原铁，并且通过将氧吸入熔融气化炉的内部并使还原铁熔化来制造铁水；以及冷生铁贮仓，该冷生铁贮仓储存通过使在熔融气化炉中制造的铁水凝固而制造的冷生铁，并将冷生铁引入熔融气化炉中。这样，根据本发明的实施方案，可以通过将冷生铁引入熔融气化炉中而在比常规技术的温度低的温度下使还原铁熔化。也就是说，还原铁的熔点由于冷生铁的引入而降低，使得还原铁在比常规技术的温度低的温度下开始熔化。这样，在熔融气化炉中不产生未熔化的还原铁或者使熔融气化炉中的未熔化的还原铁最小化，从而防止例如由于未熔化的还原铁引起的铁水排出偏差的增加、还原气体的循环的不稳定性、以及燃料成本的增加的问题。

Description

铁水制造设备及铁水制造方法
技术领域
本公开涉及用于生产钢水的设备和方法，并且更具体地涉及提高还原铁的可熔性的用于生产钢水的设备和方法。
背景技术
一种用于生产钢水的设备包括：流化还原炉，该流化还原炉用于对铁矿石进行还原；成形装置，该成形装置用于将经还原的铁矿石压实；以及熔融-气化炉，该熔融-气化炉用于使经压实的还原铁熔化以生产钢水。当作为热源的煤压块和还原铁被供给到熔融-气化炉的上侧并且氧被吹入熔融-气化炉的下侧中以用于使还原铁熔化时，还原铁通过煤压块与氧之间的相互作用而软化且熔化以生产钢水。
然而，具有高还原百分比并且含有二次原料的还原铁具有较低的可熔性。此外，熔融-气化炉中的高还原气氛抑制了低熔点熔渣的形成。这导致未熔化的还原铁，并且未熔化的还原铁下降至熔融-气化炉的下侧，这引起钢水排出偏差。
此外，当进一步增加熔融-气化炉的温度以防止未熔化的还原铁的产生时，所需燃料会增加。
因此，为了解决这样的问题，如在韩国专利申请公报第2000-0039376号中所公开的，淤渣可以与在流化还原炉中生产的还原铁混合以形成混合物，并且混合物可以在熔融-气化炉中熔化。替代性地，如在韩国专利申请公报第2003-0054281号中所公开的，转炉熔渣可以与还原铁一起供给到熔融-气化炉中以在熔融-气化炉中生产高品质的熔渣。
然而，在上述方法中，熔融-气化炉中的熔渣的量增加，因此，用于使熔渣熔化的燃料成本增加。此外，这些方法对高度还原铁的熔化没有直接效果，因此其效果不明显。
此外，这些方法主要将淤渣或转炉熔渣与还原铁混合以使还原铁成形。这使成形单元的生产率降低并且使经压实的还原铁的强度变差。此外，当还原铁的强度较低时，熔融-气化炉中的透气性劣化，这使还原铁的可熔性降低。
[现有技术文献]
(专利文献1)韩国专利申请公报2000-0039376
发明内容
技术目的
本公开提供一种可以提高还原铁的可熔性的用于生产钢水的设备和方法。
本公开提供一种可以在不向还原铁中添加任何添加剂的情况下提高还原铁的可熔性的用于生产钢水的设备和方法。
技术解决方案
一方面，提供一种钢水生产设备，该钢水生产设备包括：流化还原炉，该流化还原炉用于对细铁矿石进行还原以生产还原铁；熔融-气化炉，该熔融-气化炉用于接收来自流化还原炉的还原铁，以及将氧吹入熔融-气化炉中以使还原铁熔化，从而生产钢水；以及冷生铁贮仓，该冷生铁贮仓用于使在熔融-气化炉中生产的钢水凝固以生产冷生铁并将冷生铁储存在冷生铁贮仓中，并且该冷生铁贮仓将冷生铁从冷生铁贮仓供给到熔融-气化炉中。
在钢水生产设备的一个实施方案中，钢水生产设备还包括：成形单元，该成形单元用于使在流化还原炉中生产的还原铁成形和压实；
进料仓，该进料仓布置在熔融-气化炉上方，并且该进料仓将经压实的还原铁储存在进料仓中，并将经压实的还原铁供给到熔融-气化炉中；原料供给线，该原料供给线具有连接至成形单元的一端和连接至进料仓的另一端；以及冷生铁供给线，该冷生铁供给线具有连接至冷生铁贮仓的一端和连接至原料供给线的另一端。
在钢水生产设备的一个实施方案中，钢水生产设备还包括：干燥器，该干燥器用于从通过使钢水凝固而生产的冷生铁除去水分，从而生产干燥的冷生铁。
冷生铁贮仓将干燥的冷生铁储存在冷生铁贮仓中。
在钢水生产设备的一个实施方案中，钢水生产设备还包括：气体供给线，气体供给线具有连接至成形单元的一端和连接至干燥器的另一端。气体供给线向干燥器供给在流化还原炉的还原铁向成形单元移动时一起移动的气体。
一方面，提供一种用于生产钢水的方法，该方法包括：对细铁矿石进行还原以生产还原铁；使还原铁成形和压实；以及将经压实的还原铁供给到熔融-气化炉中以使熔融-气化炉中的还原铁熔化，从而生产钢水。使还原铁熔化包括：使在熔融-气化炉中生产的钢水凝固以生产冷生铁；以及将冷生铁供给到熔融-气化炉中。
在该方法的一个实施方案中，将冷生铁供给到熔融-气化炉中包括：将煤压块与冷生铁一起供给到熔融-气化炉中。
在该方法的一个实施方案中，该方法还包括：从生产的冷生铁除去水分以生产干燥的冷生铁。将干燥的冷生铁供给到熔融-气化炉中。
在该方法的一个实施方案中，将冷生铁和还原铁供给到熔融-气化炉中，使得冷生铁的质量相对还原铁的质量的比率等于或低于0.062。
在该方法的一个实施方案中，冷生铁使用在细铁矿石被还原时所产生的气体来干燥。
在该方法的一个实施方案中，将冷生铁供给到熔融-气化炉中包括：
将由在熔融-气化炉中生产的钢水中的满足目标成分含量的钢水生产的冷生铁与在熔融-气化炉中生产的钢水中的在目标成分含量之外的钢水生产的冷生铁混合，从而生产混合物；以及将混合物供给到熔融-气化炉中。
技术效果
根据本公开的实施方案，可以将冷生铁供给到熔融-气化炉中，使得还原铁可以在比现有技术的温度更低的温度下熔化。也就是说，通过供给冷生铁降低了还原铁的熔点，使得还原铁在比现有技术更低的温度下开始熔化。因此，在熔融-气化炉中不产生未熔化的还原铁或者使熔融-气化炉中的未熔化的还原铁最小化，使得例如钢水排出偏差的加剧、还原气体循环的不稳定性、燃料成本的增加等问题可以得到防止。
此外，在熔融-气化炉中生产的钢水中的在目标成分含量之外的钢水被生产为冷生铁并且在还原铁生产期间被供给到熔融-气化炉中并被再循环，使得钢水生产成本降低。
附图说明
图1是根据本公开的实施方案的用于生产钢水的设备的概念图。
图2是图示了根据本公开的实施方案的用于生产钢水的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本公开的实施方案进行详细描述。然而，本公开不限于下面公开的实施方案，而是可以以各种不同的形式实施。提供本公开的实施方案仅用于完整地理解本公开并且使本领域普通技术人员完整认识本发明的范围。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1是根据本公开的实施方案的用于生产钢水的设备的概念图。此外，图2是图示了根据本公开的实施方案的用于生产钢水的方法的流程图。
参照图1，根据本公开的实施方案的用于生产钢水的设备包括：多个流化还原炉10、11、12、13、14，其用于对铁矿石进行还原以生产还原铁(DRI)；成形单元30，其用于使从流化还原炉10接收的细还原铁成形并压实以形成热压实铁(HCI)；熔融-气化炉20，其用于使从成形单元30接收的还原铁熔化以生产钢水；干燥器500，其用于对通过使用在熔融-气化炉20中生产的钢水而生产的冷生铁进行干燥；以及冷生铁贮仓600，其用于暂时储存经干燥的冷生铁，并且当还原铁在熔融-气化炉20中熔化时，冷生铁贮仓600将一定量的冷生铁供给或供给到熔融-气化炉20。
此外，还包括：进料仓20a，其布置在熔融-气化炉20上方并将经压实的还原铁供给到熔融-气化炉20中；原料供给线30a，其用于将在成形单元30中压实的还原铁给送至进料仓；旋流器80，其使从熔融-气化炉20排出的还原气体循环，然后将还原气体重新供给至熔融-气化炉或第四流化还原炉14；以及二氧化碳(CO2)去除器70，其安装在从流化还原炉11排出的排气的排出路径上以从排气去除二氧化碳，并将去除了二氧化碳的排气供给至旋流器80。
参照图2，根据本公开的实施方案的用于生产钢水的方法包括：对细铁矿石进行还原以生产还原铁S110；使还原铁成形和压实S120；使经压实的还原铁熔化以生产钢水S130；对通过使所生产的钢水凝固而生产的冷生铁的一部分进行干燥S140；以及在还原铁的熔化期间，将经干燥的冷生铁与还原铁一起进行供给。
在下文中，参照图1至图2，将对根据本公开的实施方案的用于生产钢水的设备和方法进行更详细地描述。
流化还原炉10用于对铁矿石进行还原以生产还原铁。就此而言，用作原料的铁矿石可以是粉末状铁矿石或细铁矿石，并且在需要的情况下可以添加二次原料。在该流化还原炉10中，如上所述，所供给的细铁矿石在随气体流动的同时被还原。为此，可以在流化还原炉10中安装气体分配板。
流化还原炉10包括多个流化还原炉，并且铁矿石依次通过多个流化还原炉11、12、13和14并被还原。在该实施方案中，包括在下文中被称为第一流化还原炉至第四流化还原炉11、12、13和14的四个流化还原炉。
第一流化还原炉11是首先供给铁矿石的位置。第一流化还原炉11利用从第二流化还原炉12排出的还原气体预热铁矿石。经预热的铁矿石在通过第二流化还原炉12和第三流化还原炉13的同时被还原或预还原。第二流化还原炉12利用从第三流化还原炉13排出的还原气体对铁矿石进行还原，第三流化还原炉13利用从第四流化还原炉14排出的还原气体对铁矿石进行还原。此外，第四流化还原炉14利用从熔融-气化炉20排出的还原气体对铁矿石进行最终还原。
供还原气体流动的气体管道和用于使铁矿石和各种二次原料移动的原料管道(未示出)连接至多个流化还原炉11、12、13和14中的每个流化还原炉。气体管道包括：第一气体管道21，其用于将来自熔融-气化炉的还原气体供给至第四流化还原炉14；第二气体管道22，其用于将来自第四流化还原炉14的还原气体供给至第三流化还原炉13；第三气体管道23，其用于将来自第三流化还原炉13的还原气体供给至第二流化还原炉12；以及第四气体管道24，其用于将来自第二流化还原炉12的还原气体供给至第一流化还原炉11。
此外，可以在第二气体管道22和第三气体管道23中的每一者的延伸路径上安装燃烧器15和16中的每一者。燃烧器15和16中的每一者将氧吹入第二流化还原炉12和第三流化还原炉13中的每一者中，并通过由还原气体的燃烧引起的放热反应增加第二流化还原炉12和第三流化还原炉13中的每一者的温度。
从第一流化还原炉11排出的排气沿着排气管道11a移动，并且在移动期间在通过二氧化碳去除器70的同时使二氧化碳从排气除去。除去了二氧化碳的排气被供给至旋流器80并重新供给至第一气体管道21或熔融-气化炉20。
流化还原炉10的数目不限于上述实例，并且可以根据需要进行各种改变。
成形单元30包括：还原铁储存器31，其用于储存在第四流化还原炉14中生产的细还原铁；以及成形装置32，其用于使细还原铁成形和压实。就此而言，成形装置是具有彼此面对的成对的辊的成形装置，即双辊型成形装置。因此，当粉末状态的还原铁供给在该成对的辊之间时，通过由该成对的辊的旋转引起的挤压来生产压实的还原铁。
在一个实例中，在还原铁从流化还原炉10供给到成形单元30中时，来自流化还原炉的高温还原气体一起移动到成形单元30中。就此而言，来自流化还原炉10的气体是在熔融-气化炉20中产生的还原气体，这将在下面进行描述。换句话说，来自熔融-气化炉20的还原气体通过流化还原炉10，并且该还原气体的一部分与还原铁一起移动至成形单元30。此后，来自流化还原炉10的与还原铁一起移动的气体被供给至干燥器500并被再利用于对冷生铁进行干燥。
如上所述，熔融-气化炉20用于使还原铁熔化。为了使还原铁熔化，熔融-气化炉20供给有煤压块和焦炭，并且氧被吹入熔融-气化炉20中。就此而言，供给的煤压块和焦炭中的每一者用作与吹入的氧反应以产生热的热源，从而使还原铁熔化并生产钢水。熔融-气化炉20具有其上部空间比其他空间宽的圆顶形形状。还原铁、煤压块和焦炭被供给到圆顶部分、即熔融-气化炉20的上部分。
在还原铁的熔化期间于熔融-气化炉20中产生的还原气体被排出至外部并供给至旋流器80。此外，旋流器80将还原气体供给至第一气体管道21或熔融-气化炉20。沿着第一气体管道21流动的还原气体被供给至第四流化还原炉14并被再利用为用于对第四流化还原炉14中的铁矿石进行还原的气体。
检测在熔融-气化炉20中生产的钢水的成分含量。然后，将满足目标成分含量的钢水送至炼钢工艺并进行一系列精炼工艺。此后，将钢水移至炼钢工艺并生产为板坯或者立即送至冷生铁生产设备并生产为冷生铁。
在一个实例中，作为在熔融-气化炉20中生产的钢水中的在目标成分含量之外的含有大量的硅的高硅钢水通常被舍弃。
然而，在本公开的实施方案中，在目标成分含量之外的钢水在冷生铁生产设备40中凝固以生产为冷生铁，然后该冷生铁被供给到熔融-气化炉20中。
冷生铁生产设备使在熔融-气化炉20中生产的钢水凝固以生产冷生铁或生铁。这种冷生铁生产设备在本领域中是公知的。此外，冷生铁生产设备将钢水依次供给到沿一个方向设置且移动的模具中，并且冷却每个模具以使钢水凝固。
在该实施方案中，可以将在冷生铁生产设备40生产的冷生铁供给到熔融-气化炉20中以提高还原铁的可熔性。换句话说，当将还原铁和煤压块供给到熔融-气化炉20中时，可以将冷生铁一起供给，使得还原铁可以在与现有技术相比更低的温度下熔化。因此，可以防止未熔化的还原铁的产生或使未熔化的还原铁的产生最小化。
为此，设置用于对在冷生铁生产设备中生产的冷生铁进行干燥的干燥器500和用于储存经干燥的冷生铁并将一定量的经干燥的冷生铁供给至熔融-气化炉20的冷生铁贮仓600。
在一个实例中，冷生铁通过由水喷洒进行冷却来生产。因此，冷生铁含有大量的水。当冷生铁原样供给到熔融-气化炉20中时，操作可能受到不利影响。因此，冷生铁在被供给到熔融-气化炉20中之前首先在干燥器500中干燥以除去水。
根据该实施方案的干燥器500使用从成形单元30供给的气体来干燥冷生铁。更具体地，气体从熔融-气化炉20二次产生并被供给至流化还原炉10。此后，在流化还原炉10中对铁矿石进行还原的气体的一部分与还原铁一起移动至成形单元30。然后，移动至成形单元30的气体移动至干燥器以干燥冷生铁。此外，供给至干燥器500的气体可以是除尘气体。
例如，干燥器500可以包括：壳体，该壳体中限定有用于接收冷生铁的内部空间；以及气体供给线，该气体供给线用于将除尘气体注入或供给到壳体中。
在干燥器500中干燥的冷生铁储存在冷生铁贮仓600中，然后在还原铁熔化时，一定量的冷生铁被供给至熔融-气化炉20。在该实施方案中，冷生铁贮仓600中的冷生铁被供给至原料供给线30a，并因此，还原铁和冷生铁被一起供给至进料仓20a。也就是说，还原铁和冷生铁在进料仓20a中彼此混合以形成混合物，并且该混合物被供给至熔融-气化炉20。在不对其进行限制的另一实例中，冷生铁可以通过单独的冷生铁管道而不是通过原料供给线30a供给至熔融-气化炉20。
一般地，在冷生铁生产设备40中生产的冷生铁通常含有等于或大于3.5重量％的碳。因此，冷生铁具有在1150℃或更高的温度下容易熔化的性能。因此，冷生铁在被供给到熔融-气化炉20中时于1150℃或更高的温度下开始熔化。此时，冷生铁中的碳被转移至还原铁以降低还原铁的测量点。因此，还原铁在熔融-气化炉20中的熔化变得比现有技术中更容易。因此，处于未熔化状态的还原铁下降至熔融-气化炉20的下侧的问题可以被最小化或防止。因此，由于未熔化的还原铁引起的例如钢水排出异常的加剧、还原气体循环的不稳定性、燃料成本的增加等问题可以得到防止。
由于并未像现有技术中那样向还原铁添加熔渣或单独的添加剂，因此成形单元30的生产率的降低和由于熔融-气化炉20中熔渣的比率的增加而导致的燃料成本的增加可以得到防止。此外，由于因熔渣或单独的添加剂的添加引起的例如还原铁的强度等物理性能的劣化而导致的熔融-气化炉中的透气性的劣化可以得到防止。
在该实施方案中，在将冷生铁和还原铁添加到熔融-气化炉中时，冷生铁和还原铁被添加使得冷生铁含量和还原铁的添加比率(冷生铁质量/还原铁质量)为0.062或更低。例如，冷生铁含量和还原铁的添加比率(冷生铁质量/还原铁质量)高于0.062，钢水的主要成本可能由于固定成本的增加而相对升高。
表1示出了由根据比较例和本公开的实施方案的方法得到的还原铁熔化结果。
[表1]
在比较例和本实施例中的每一者中，在成形单元中生产的还原铁在模拟流化还原炉的实验装置中被还原，并且高温X射线可视化装置用于观察熔化温度的变化。
对于实验，将压实的还原铁供给到炉中，以4℃/分钟加热直至1000℃，并在1000℃下保持30分钟。压实的还原铁处于高达725℃的N2气氛中并且从725℃至反应结束以5l/分钟的流量被供给有5％氧化百分比的气体，即，CO2气体。此后，将冷却的还原铁样品(50mm)放入模拟熔融-气化炉的实验装置中的焦炭填充层中，并在将还原铁样品的温度以5℃/分钟升高直至1500℃的同时用X射线可视化装置观察还原铁样品的熔化行为。就此而言，本实施例的情况为将冷生铁(20mm至30mm)放置在焦炭填充层和还原铁的上部分处的情况，并且比较例的情况为没有放置冷生铁的情况。
参照表1，可以看出的是，与比较例相比，本实施例中还原铁的熔化初始温度降低了约115℃。此外，通过使还原铁熔化而生产的钢水下落至焦炭填充层的下侧。当钢水的下落完成时，本实施例中的钢水的温度比比较例的钢水的温度低70℃或更高。这是因为冷生铁在1150℃的相对较低温度下熔化，熔化的冷生铁中的碳容易被还原铁渗碳，从而降低了还原铁的熔点并提高了可熔性。
同样地，在本公开的实施方案中，冷生铁被供给到熔融-气化炉中，使得还原铁可以在比现有技术更低的温度下容易熔化。换句话说，通过供给冷生铁降低了还原铁的熔点，使得还原铁在比现有技术更低的温度下开始熔化。因此，在熔融-气化炉中不产生还原铁或者使熔融-气化炉中的还原铁最小化。因此，由于未熔化的还原铁引起的例如钢水排出偏差的加剧、还原气体循环的不稳定性、燃料成本的增加等问题可以被防止。
此外，在熔融-气化炉中生产的钢水中的在目标成分含量之外的钢水被生产为冷生铁并且在还原铁生产期间被供给到熔融-气化炉中并被再循环，使得钢水生产成本降低。
工业实用性
在根据本公开的实施方案的钢水生产设备中，在熔融-气化炉中不产生未熔化的还原铁或者使熔融-气化炉中的未熔化的还原铁最小化，使得例如钢水排出偏差的加剧、还原气体循环的不稳定性、燃料成本的增加等的问题可以被防止。此外，在熔融-气化炉中生产的钢水中的在目标成分含量之外的钢水被生产为冷生铁并且在还原铁生产期间被供给到熔融-气化炉中并被再循环，使得钢水生产成本降低。

Claims (10)

1.一种钢水生产设备，包括：
流化还原炉，所述流化还原炉用于对细铁矿石进行还原以生产还原铁；
熔融-气化炉，所述熔融-气化炉用于接收来自所述流化还原炉的所述还原铁以及将氧吹入所述熔融-气化炉中以使所述还原铁熔化，从而生产钢水；以及
冷生铁贮仓，所述冷生铁贮仓用于使在所述熔融-气化炉中生产的所述钢水凝固以生产冷生铁以及将所述冷生铁储存在所述冷生铁贮仓中，其中所述冷生铁贮仓将所述冷生铁从所述冷生铁贮仓供给到所述熔融-气化炉中。
2.根据权利要求1所述的钢水生产设备，还包括：
成形单元，所述成形单元用于使在所述流化还原炉中生产的所述还原铁成形和压实；
进料仓，所述进料仓布置在所述熔融-气化炉上方，其中所述进料仓将经压实的还原铁储存在所述进料仓中，以及将经压实的还原铁供给到所述熔融-气化炉中；
原料供给线，所述原料供给线具有连接至所述成形单元的一端和连接至所述进料仓的另一端；以及
冷生铁供给线，所述冷生铁供给线具有连接至所述冷生铁贮仓的一端和连接至所述原料供给线的另一端。
3.根据权利要求1所述的钢水生产设备，还包括：
干燥器，所述干燥器用于从通过使所述钢水凝固而生产的冷生铁除去水分，从而生产干燥的冷生铁，
其中所述冷生铁贮仓将所述干燥的冷生铁储存在所述冷生铁贮仓中。
4.根据权利要求3所述的钢水生产设备，还包括：
气体供给线，所述气体供给线具有连接至所述成形单元的一端和连接至所述干燥器的另一端，其中所述气体供给线向所述干燥器供给在所述流化还原炉的所述还原铁向所述成形单元移动时一起移动的气体。
5.一种用于生产钢水的方法，所述方法包括：
对细铁矿石进行还原以生产还原铁；
使所述还原铁成形和压实；以及
将经压实的还原铁供给到熔融-气化炉中以使所述熔融-气化炉中的所述还原铁熔化，从而生产钢水，
其中使所述还原铁熔化包括：
使在所述熔融-气化炉中生产的所述钢水凝固以生产冷生铁；以及
将所述冷生铁供给到所述熔融-气化炉中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述冷生铁供给到所述熔融-气化炉中包括：
将煤压块与所述冷生铁一起供给到所述熔融-气化炉中。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：从生产的冷生铁除去水分以生产干燥的冷生铁，其中将所述干燥的冷生铁供给到所述熔融-气化炉中。
8.根据权利要求5所述的方法，其中将所述冷生铁和所述还原铁供给到所述熔融-气化炉中，使得所述冷生铁的质量相对所述还原铁的质量的比率等于或低于0.062。
9.根据权利要求7所述的方法，其中通过使用在所述细铁矿石被还原时所产生的气体来干燥所述冷生铁。
10.根据权利要求5至9中的一项所述的方法，其中将所述冷生铁供给到所述熔融-气化炉中包括：
将由在所述熔融-气化炉中生产的所述钢水中的满足目标成分含量的钢水生产的冷生铁与在所述熔融-气化炉中生产的所述钢水中的在目标成分含量之外的钢水生产的冷生铁混合，从而生产混合物；以及
将所述混合物供给到所述熔融-气化炉中。
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