A DRI alkalmazása az acélgyártásban
Hulladékhiány van az acélgyártásban szerte a világon. A kínai hulladékból való csekély hazai önellátás és a rendelkezésre álló hulladék instabil minősége miatt alternatívákat kell találni a hulladék helyett.Direkt redukált vas (DRI)évek óta nyersanyagként használják az acélgyártáshoz, és fokozatosan alkalmazzák Kínában.
1. DRI teljesítmény
Az acélgyártás nyersanyagaként a DRI főbb tulajdonságai az acélhulladékhoz képest a következők:
DRI | acélhulladék | |
Összetételi stabilitás | stabil | volatilitás |
Szennyeződés tartalom | Nagyon alacsony | Magas |
boldog banda | tartalmaz | Nagyon kevés |
Széntartalom | közepes | alacsony |
porozitás | porózus | Nem |
Látható, hogy a DRI egyfajta kiváló minőségű acélgyártási nyersanyag, és csak a magas kötegtartalom vezet magas energiafogyasztáshoz. Ezenkívül az acélgyártó kemencének alkalmasnak kell lennie nagy mennyiségű salak feldolgozására. A rossz hővezető képesség miatt az ideális DRI olvasztási eljárásnak magas hőmérsékletű hőforrással kell rendelkeznie, például elektromos ívkemencével és konverterrel, hogy fenntartsa a magas hőmérsékletet a DRI-ben és környékén.
A DRI lehet gömb alakú, csomós (szivacsos vas) vagy csomós (CDRI vagy HBI), és általában a következő fizikai tulajdonságokkal rendelkezik:
pellet | Szivacsvas | CDRI-k | HBI | |
Részecskeméret (mm) | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30x55x106 |
porozitás(%) | 52 | 49 | 24 | 24 |
Térfogatsűrűség (t/m³) | 1.8 | 2.0 | 2.6 | 2.8 |
A DRI kémiai összetétele nagyon fontos az olvasztási folyamat szempontjából, és a lehető legközelebb kell állnia az acélhulladékhoz. A DRI kémiai összetétele a következő, amely a különböző alapanyagoktól és gyártási folyamatoktól függően változhat.
teljes vas （TFe） 92%
fém vas 83%
Széntartalom 0,25-1,0%
Kéntartalom 0,025%max
Foszfortartalom 0,06%max
Ez nem2 2-3%
Az acélgyártáshoz alkalmas kiváló minőségű DRI tulajdonságoknak a következőknek kell lenniük:
A lehető legmagasabb fémezési arány (lehetőleg nagyobb, mint 85%)；
A szilícium-dioxid-tartalomnak a lehető legalacsonyabbnak kell lennie
A DRI térfogatsűrűségének nagyobbnak kell lennie, mint 3,5 t/m³, lehetőleg körülbelül 5,5 t/m³, és nagyobb, mint 1,8 t/m³. Mivel a 3 mm-nél kisebb részecskeméretű kis részecskék könnyen szuszpendálódnak a salakban, és nehezen olvadnak meg, a kisebb tartalom jobb.
2. A DRI alkalmazása elektromos kemencés acélgyártásban
A DRI acélgyártás nyersanyagaként való használata a következő előnyökkel jár:
Stabil összetétel, alacsony szennyeződés tartalom, különösen alacsony kéntartalom
Gyors olvadás
Könnyen kezelhető, kényelmes szállítás
Folyamatos etetés megvalósítható
Elméletileg a hulladékot helyettesítő DRI aránya elérheti a 100%-ot. Ha kicsi a DRI mennyisége, akkor hulladéktölcsérrel adagolható, ha pedig nagy a DRI mennyisége, akkor nagyon kényelmes a folyamatos adagolórendszer alkalmazása. Jelenleg a DRI alkalmazása az eAF acélgyártásban a következő előrehaladást érte el:
① Az eAF termelékenysége javul. Alacsony tartalma miattkénésfoszfora DRI-ben az eAF finomítási ideje lecsökken. Emellett a folyamatos betáplálás megvalósításának köszönhetően csökken az adagolási idő és felgyorsul az olvadási sebesség.
② Kiváló minőségű acélt tud előállítani, mivel az acélhulladékban sok szennyeződés van, nehéz jó minőségű acélt előállítani 100% acélhulladékkal elektromos kemencében, de a DRI szennyezőanyag-tartalma nagyon alacsony, és a kiváló minőségű acél, mint pl. elektromos acél elektromos kemencében állítható elő.
③ A DRI összetétel stabilitása miatt a szokásostól eltérő acélösszetételű kemenceidő csökkenthető, különösen alacsony széntartalmú acél gyártása esetén.
④ Az elektródatörés és az elektródafogyasztás csökken.
A DRI elektromos kemencében történő olvasztása azonban növeli az energiafogyasztást a hulladék olvasztásához képest. A megnövekedett energiafogyasztás csökkenti a visszamaradó vas-oxidot, valamint a DRI olvadáskor keletkező csomót és a salakképződést, hogy elváljon a vastól. Azt is megfigyelték, hogy amikor a DRI aránya a nyersanyagban meghaladta a 20%-ot, a megnövekedett energiafogyasztás állandó maradt. A DRI alkalmazása növeli a mész- és salakfelhasználást is. Ha az acélhulladék olvasztására tervezett elektromos kemencét használják a DRI olvasztására, a bélésanyag élettartama csökken. A fenti problémák megoldására új típusú, folyamatos DRI töltéssel rendelkező elektromos kemencét kell tervezni, amely a következő jellemzőkkel rendelkezik:
① Növelje a kemencehéj átmérőjét;
② Csökkentse az elektróda középpontjának átmérőjét, vagy alkalmazza a ferde elektródaoszlop módszerét;
③ használjon vízhűtéses kemencefalat tűzálló anyagok helyett;
④ Az olvasztási időszakban használjon alacsony teljesítménytényezőt, rövid ívű üzemmódot és a megfelelő transzformátor kimeneti áramot, buszvezetőt, rugalmas kábelt és elektródát;
⑤ Válasszon egy tartalék alacsony reaktanciát a kemencéhez;
⑥ Olvadás habsalak alatt, fedőív.
A gyártási gyakorlat azt mutatja, hogy az elektromos kemence töltéséhez akár 30%-os szivacsvasat is adagolhatunk működési probléma nélkül, de magasabb összetevők aránya esetén csomókat okozhat a kemencében. Ez arra utal, hogy a DRI-100 %-os selejt pótlása még mindig nehéz.
3. A DRI alkalmazása az oxigénkonverteres acélgyártásban
Az acélhulladékot hűtőfolyadékként használják az oxigénkonverteres acélgyártásban. Ahogy a visszaszállított hulladék mennyisége csökken, más típusú hűtőfolyadékot kell találni az acélhulladék helyettesítésére. Általában két lehetőség van:
Használjon vasércet illmészkő
Használjon DRI-t
A DRI hűtőfolyadékként való használata a következő előnyökkel jár:
① Viszonylag tiszta, kevesebb szennyeződés
② Árstabilitás
③ Az olvadt acél visszanyerési aránya magasabb, mint a vasércé és a mészkőé.
Elméletileg a DRI folyamatos hozzáadása az oxigénkonverteres acélgyártásban azért alkalmas, mert az oxigénkonverter biztosítja a DRI megolvasztásához szükséges nagyon koncentrált hőt, így a DRI gyorsan megolvad, és rövid ideig a kemence oxidáló atmoszférájában marad. A DRI oxigénkonverterekben történő alkalmazása terén a következő előrelépések történtek.
① Gyárthat alacsony kéntartalmú acélt, például elektromos acélt
② A kemence bélésének élettartama javul a salak hőmérsékletének csökkentésével és (3) kiküszöbölve a súlyozott acélhulladék mechanikai hatását a kemence bélésére
③ Ha a DRI aránya magas, a tölcséren keresztüli betáplálási idő lerövidül, így csökken a kemencénkénti acél olvasztási ideje.
A DRI adagolási mód az oxigénátalakítóban történhet hulladéktölcsérrel (szakaszos adagolás) vagy folyamatos adagolás a magas tartályon keresztül. Ez utóbbinak a következő előnyei vannak:
① A DRI gyorsabban megolvad, mert a fúvási folyamat során adagolható;
② Az adagolási sebesség beállításával a fúvási folyamat bármikor elérheti a termikus egyensúlyt, így a kemencében lévő hőmérséklet könnyebben szabályozható
③ Csökken a salak FeO tartalma, ezáltal csökken a fröcskölés és nő az olvadt acél visszanyerési sebessége.
A szivacsvassal összehasonlítva a HBI-nak vagy a CDRI-nek nyilvánvaló előnyei vannak. Az acélgyár vizsgálati eredményei a következők:
① Az olvadt acél visszanyerési aránya 1%-kal csökkent
② Az olvadt vas egyszeri felhasználása 11 kg/t-val nőtt
③ A mészfogyasztás 6 kg/t-val nőtt
④ Selejt pótlásaként a HBI a selejt 32%-áig használható működési problémák nélkül.
A vizsgálati eredmények alapján megbecsülhető, hogy az acélhulladék 30%-a DRI-vel helyettesíthető anélkül, hogy ez befolyásolná a konverter működését. Ha nagyobb arányú DRI-t kell alkalmazni, a következő intézkedéseket kell tenni:
① A DRI nagyobb fémezési sebességgel rendelkezik
② Használjon DRI folyamatos etetőrendszert
③ Növelje a kemencetest acél térfogatarányát
④ Növelje a salakkezelő berendezések számát
