[发明专利]一种含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置及使用方法

权利要求书

1.一种含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置，其特征在于，所述装置包括炼钢池、造气塔、快速还原区、矿料投放区和控制系统；

其中：所述炼钢池设置在所述装置最底部，所述炼钢池包括造渣熔剂堆，所述炼钢池底部设置有钢水层，所述钢水层上设置有液态渣层；

所述炼钢池的上方设置有快速还原区；所述快速还原区为含铁粉料还原的区域，结构为中间细、上下两端粗的变截面的圆筒状或多边形筒状；

所述快速还原区下部的旁侧设置有造气塔，所述快速还原区的上方设置有矿料投放区；

所述矿料投放区为下大上小的锥台型，所述矿料投放区顶部的中央部位设有尾气排放口，所述尾气排放口的外侧沿圆周设置有若干造渣熔剂投放口，所述矿料投放区的侧面均匀设置有若干冷气口和若干矿粉投放口，所述矿料投放区的内部设有造渣熔剂仓和造渣熔剂投放机构；

所述控制系统设置在炼钢池、造气塔、快速还原区或矿料投放区的旁侧，通过传感器和控制部件与所述装置电连接；

所述造渣熔剂堆为圆锥形，由包括粒径为5-50mm的粒状或块状石灰石、生石灰、兰炭、萤石、白云石和块煤的一种或几种混合后自然下落而成；固态造渣熔剂料堆穿过液态渣层，底部悬浮在钢水层中；

所述造气塔内置造气枪和还原气流道，呈圆锥台或棱锥台；所述造气枪外部连接有氧气供应装置和造气原料供应装置，所述造气枪口火焰高温达1800-2400℃；造气枪燃烧产生的高温还原气直接喷射到造渣熔剂堆的侧面，所述造气塔的还原气流道出口与快速还原区下部连接；

所述还原气流道为喇叭口状，与水平面向下倾斜角为30°-60°；与向心轴线倾角在北半球为右倾1°-16°，在南半球为左倾1°-16°；

所述含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置的炼钢方法包括如下步骤：

步骤一、通过控制系统打开造渣熔剂投放口，将造渣熔剂材料混合后装入造渣熔剂存储仓，造渣熔剂材料从造渣熔剂存储仓进入炼钢池，在底部形成1-3m高的造渣熔剂堆；

步骤二、把平均粒径小于0.1mm的造气原料干燥到水分≤1wt％后装入造气原料供应装置；

步骤三、通过造气枪的点火装置启动造气枪，调节氧气供应装置和造气原料供应装置使所造气体成分中CO+H₂90%，温度1800℃；

步骤四、把含铁粉料干燥到水分≤1wt％后启动矿粉投放口投放，所述含铁粉料的粒径1mm，平均粒径为0.074mm，全铁TFe含量为50-70wt％；

步骤五、含铁粉料在所述装置下落中，在快速还原区与上升的造气枪产生的还原性气体发生传热和传质反应，之后落入炼钢池中的造渣熔剂堆表面，含铁粉料在快速还原区未还原的部分在造渣熔剂堆表面与造气枪产生的还原性气体进一步还原；

步骤六、铁水与还原气完成终还原，与造渣熔剂堆完成脱杂质反应，生成终渣，进而渣钢分离；

步骤七、钢水和渣液定期从出钢口和出渣口排出，产生的废气通过尾气排放口及时排出。

2.根据权利要求1所述的含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置，其特征在于，所述炼钢池为圆筒或多边形棱柱筒，所述炼钢池的上部和所述快速还原区直接连接，所述炼钢池的钢水层靠近底部的一侧开设有出钢口，所述液态渣层的靠近所述钢水层的另一侧开设有出渣口。

3.根据权利要求1所述的含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置，其特征在于，所述快速还原区下部沿圆周设置有至少3个造气塔。

4.根据权利要求1所述的含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置，其特征在于，所述矿料投放区的顶部中央部位开设有尾气排放口；所述尾气排放口外侧沿圆周设置有至少1个造渣熔剂投放口；所述矿料投放区的外侧均匀设置有至少2个矿粉投放口，所述矿料投放区的外侧均匀设置有至少2个冷气口，所述矿料投放区的内部设置有造渣熔剂存储仓和造渣熔剂投放机构。

5.根据权利要求1所述的含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置，其特征在于，所述控制系统由硬件系统和控制软件组成，通过传感器和控制部件与所述装置电连接。