工业纯铁生产工艺及方法与相关技术

图片简介:
本技术属于冶金技术领域，涉及一种工业纯铁生产工艺及方法，该生产工艺分为直接还原、电炉冶炼、炉外精炼和钢水成型四个步骤。

钒钛铁精矿、粘结剂、还原剂等原料在直接还原装置内通过选择性还原得到钒钛金属化球团，钒钛金属化球团在电炉冶炼装置内先被加热熔化，通过控制熔分过程得到钒渣和熔分钢水，然后再经造渣冶炼实现熔分钢水的脱碳升温，得到高纯钢水；高纯钢水在炉外精炼装置内进行脱硫、真空脱碳处理，精炼后的合格钢水在钢水成型装置内经连铸和轧制成工业纯铁。

本技术工艺流程短、在电炉冶炼熔化分离提钒的同时实现了铁资源的高附加值利用，整个工艺投资少，污染物排放少，降低了工业纯铁的生产成本。

技术要求
1.一种工业纯铁生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：直接还原以钒钛铁精矿、粘结剂和还原剂为原料，通过选择性还原得到钒钛金属化球团，钒钛
金属化球团热送至电炉冶炼车间；
S2：电炉冶炼以100％钒钛金属化球团为原料，冶炼操作分为熔化分离和脱碳升温两个阶段；熔化分离阶段通过电弧加热熔化钒钛金属化球团，根据炉内热平衡情况及输入功率，控制钒钛金属化球团加料速度、吹氧及喷碳操作，熔清后通过炉门出渣至渣罐内，得到钒渣和熔分钢水；脱碳升温阶段通过继续向炉内加入造渣料、供电及吹氧，实现熔分钢水的脱碳升温，得到高纯钢水；
S3：炉外精炼以高纯钢水为原料，通过精炼脱硫和真空脱碳得到合格钢水；
S4：钢水成型以合格钢水为原料，通过连铸和轧制成工业纯铁。

2.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，直接还原的选择性还原方式为竖炉、转底炉、隧道窑、回转窑、多层炉。

3.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，所述金属化球团具有85％以上的金属化率、不高于2.0％的碳含量。

4.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，所述熔分钢水C含量不高于0.20％，P含量不高于0.01％，S含量不高于0.03％，Fe不低于99.5％。

5.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，所述造渣料包括石灰、轻烧、萤石。

6.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，精炼脱硫后钢水中S含量不高于0.005％。

7.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，真空脱碳的熔炼装置为RH或VOD。

8.如权利要求1中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，所述真空脱碳后钢水中C含量不高于
0.01％。

9.如权利要求1-8任一项中所述的工业纯铁生产工艺，其特征在于，工业纯铁化学成分组成及其质量百分含量为C<0.01％，P≤0.005％，S≤0.005％，余量为Fe和杂质。

10.一种工业纯铁生产方法，其特征在于，钒钛铁精矿、粘结剂和还原剂原料在直接还原装置内通过选择性还原得到钒钛金属化球团，钒钛金属化球团在电炉冶炼装置内先被加热熔化，通过控制熔分过程得到钒渣和熔分钢水，然后再经造渣冶炼实现熔分钢水的脱碳升温，得到高纯钢水；高纯钢水在炉外精炼装置内进行脱硫、真空脱碳处理，精炼后的合格钢水在钢水成型装置内经连铸和轧制成工业纯铁。

技术说明书
一种工业纯铁生产工艺及方法
技术领域
本技术属于冶金技术领域，涉及一种工业纯铁生产工艺及方法。

背景技术
工业纯铁是一种重要的钢铁基础材料，它是一种碳含量很低的铁合金，具有矫顽力低、导热和电磁性能良好、之地柔软、韧性大等优良性能。

根据其用途主要分为电磁纯铁、原料纯铁和军工纯铁等三类。

传统转炉流程生产工业纯铁，采用铁水预处理+转炉炼钢+LF+RH真空处理+连铸的工艺来生产，其钢水纯净度能够满足工业纯铁生产要求。

但是该流程以铁水为原料，工艺流程长，且铁水生产能耗高、不环保。

技术内容
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种工业纯铁生产工艺及方法，该工艺流程短、在电炉冶炼熔化分离提钒的同时实现了铁资源的高附加值利用，整个工艺投资少，污染物排放少，降低了工业纯铁的生产成本。

为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
一种工业纯铁生产工艺，包括以下步骤：
S1：直接还原以钒钛铁精矿、粘结剂和还原剂为原料，通过选择性还原得到钒钛金属化球团，钒钛金属化球团热送至电炉冶炼车间；
S2：电炉冶炼以100％钒钛金属化球团为原料，冶炼操作分为熔化分离和脱碳升温两个阶段；熔化分离阶段通过电弧加热熔化钒钛金属化球团，根据炉内热平衡情况及输入功率，控制钒钛金属化球团加料速度、吹氧及喷碳操作，熔清后通过炉门出渣至渣罐内，得到钒渣和熔分钢水；脱碳升温阶段通过继续向炉内加入造渣料、供电及吹氧，实现熔分钢水的脱碳升温，得到高纯钢水；
S3：炉外精炼以高纯钢水为原料，通过精炼脱硫和真空脱碳得到合格钢水；
S4：钢水成型以合格钢水为原料，通过连铸和轧制成工业纯铁。

可选的，直接还原的选择性还原方式为竖炉、转底炉、隧道窑、回转窑、多层炉。

可选的，所述金属化球团具有85％以上的金属化率、不高于2.0％的碳含量。

可选的，所述钒渣碱度为0.15～0.30，渣中五氧化二钒含量4～8％。

可选的，所述熔分钢水C含量不高于0.20％，P含量不高于0.01％，S含量不高于0.03％，Fe不低于99.5％。

可选的，所述造渣料包括石灰、轻烧、萤石。

可选的，所述高纯钢水C含量不高于0.10％，P含量不高于0.005％，S含量不高于0.03％。

可选的，所述精炼脱硫的熔炼装置可以是钢包精炼炉或钢包吹氩站或CAS-OB。

可选的，精炼脱硫后钢水中S含量不高于0.005％。

可选的，真空脱碳的熔炼装置为RH或VOD。

可选的，所述真空脱碳后钢水中C含量不高于0.01％。

可选的，工业纯铁化学成分组成及其质量百分含量为C<0.01％，P≤0.005％，S≤0.005％，余量为Fe和杂质。

一种工业纯铁生产方法，钒钛铁精矿、粘结剂和还原剂原料在直接还原装置内通过选择性还原得到钒钛金属化球团，钒钛金属化球团在电炉冶炼装置内先被加热熔化，通过控制熔分过程得到钒渣和熔分钢水，然后再经造渣冶炼实现熔分钢水的脱碳升温，得到高纯钢水；高纯钢水在炉外精炼装置内进行脱硫、真空脱碳处理，精炼后的合格钢水在钢水成型装置内经连铸和轧制成工业纯铁。

本技术的有益效果在于：
本技术采用钒钛铁精矿、粘结剂、还原剂为原料，在直接还原装置内对原料进行选择性还原，在电炉冶炼装置内对钒钛金属化球团进行熔化分离和脱碳升温，在炉外精炼装置里进行精炼脱硫和真空脱碳，得到的合格钢水在钢水成型装置里经连铸和轧制成工业纯铁。

与常规工业纯铁生产流程对比，该工艺生产流程短、在电炉冶炼熔化分离提钒的同时实现了铁资源的高附加值利用，整个工艺投资少，污染物排放少，降低了工业纯铁的生产成本。

本技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本技术的实践中得到教导。

本技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明
为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作优选的详细描述，其中：
图1为本技术的工艺流程示意图。

具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。

本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本技术的限制；为了更好地说明本技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，如图所示，钒钛铁精矿、粘结剂、还原剂在直接还原(1)装置里进行选择性还原，得到钒钛金属化球团，钒钛金属化球团具有85％以上的金属化率、不高于2.0％的碳含量；之后钒钛金属化球团热送至电炉炼钢车间，在电炉冶炼装置里进行熔化分离和脱碳升温处理，熔化分离阶段通过电弧加热熔化钒钛金属化球团，根据炉内热平衡情况及输入功率，控制钒钛金属化球团加料速度、吹氧及喷碳操作，熔清后通过炉门出渣至渣罐内，得到钒渣和熔分钢水；钒渣碱度为0.15～0.30，渣中五氧化二钒含量4～8％；熔分钢水C含量不高于0.20％，P含量不高于0.01％，S含量不高于0.03％，Fe不低于99.5％。

脱碳升温阶段通过继续向炉内加入石灰、轻烧、萤石等造渣料、供电及吹氧，实现熔分钢水的脱碳升温，得到高纯钢水；高纯钢水C含量不高于0.10％，P含量不高于0.005％，S含量不高于0.03％。

之后，高纯钢水经过精炼脱硫和真空脱碳得到C含量不高于0.01％，P含量不高于0.005％，S 含量不高于0.005％的合格钢水；合格钢水经钢水成型装置如连铸和轧制成工业纯铁。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。