このXNUMX年間で高炉のプロセス操業は大きく変化し、特に石炭吹き込みプロセスの推進が進んでいるが、装入量はほとんど変わっていない。 装入物の分布を制御する新しい方法がいくつかありますが、実際の装入物は依然として塊鉱石、焼結物、ペレット、コークス、および少量のフラックスで構成されています。 この記事では、細かく切断されたスクラップ鋼を炉の装入物として使用するというアイデアを検討します。
高炉の負荷にスクラップブロックを追加することには多くの利点が考えられます。 スクラップは完全に還元された金属であるため、エネルギーを必要とするのは加熱して溶鉄を溶かすことだけです。 したがって、高炉の装入工程においてスクラップを添加すると、高炉の生産性を向上させることができ、燃料比率を低減することができる。 スクラップの粒径を調整することにより、装入床の気孔率、すなわち浸透率も調整することができ、高石炭注入率による高炉の気孔率の低下を相殺することができる。
全体的なプロセス フローを考慮すると、高炉製錬プロセスは電気炉に比べて比較的完全なプロセスであるため、高炉ではスクラップ鋼の組成と品位に対する要件が低くなります。
まとめると、高炉スクラップの添加方法は、単純に「前鉄添加」と「後鉄添加」の XNUMX 種類に分けられます。 前鉄添加法は主に製錬のための高炉装入システムの前にスクラップを添加する方法であり、後鉄添加法は主に鋳造所でスクラップを添加する方法です。
1. アイロンの前にスクラップを追加します
鉄の前にスクラップを追加する方法を検討する前に、まず高炉製錬のスクラップ原料に対する耐性を分析する必要があります。最も重要なのは、炉内での分配方法です。 例えば、予め設定した実験条件では、スクラップが溶け始める温度は鉄の共晶融点1147℃、コークス比率は450kg/tFe、石炭比率は57kg/m3、平均スクラップの直径は約10mmです。
スクラップの分配方法には、集中スクラップ分配、均一スクラップ分配、炉壁スクラップ分配の XNUMX 種類があります。 多数の実験と計算により、中央スクラップ分布状態ではスクラップ率の増加に伴って軌道面の温度が大幅に低下するが、他のXNUMXつのスクラップ装入方式は軌道面の温度にわずかな影響しか与えないことが判明した。軌道。 この結果は、溶銑の温度を維持するために、爆風速度が一定の場合、単位時間当たりの燃料比率が減少し、吸熱直接還元反応が減少し、溶損速度が減少すると説明できる。
以前はこれらの反応に使用されていたエネルギーが、現在はスクラップの溶解に使用されています。 単位溶鉄中のスクラップ溶解に必要なエネルギーは、直接還元反応して溶解する場合に比べて少ないため、総じて溶鉄の生産性が向上する。 XNUMXつの分配方法について、多くの実験とデータ解析を行った結果、中央分配の場合、スクラップが必要なためシャフト部分が冷えてしまい、高炉内のガス分布が予期せぬ悪化を招くことが判明しました。
炉壁分布の場合、高炉の安定性が低下することはありません。 スクラップ鋼の浸透性はコークスよりも低く、鉱石よりも高いため、浸透性が増加し、反応速度が増加します。 高炉のその他の条件は基準期間と非常に似ています。 したがって、結論としては、炉壁の配置が XNUMX つの方式の中で最も優れているということになります。
炉の状態に対するスクラップ直径の影響。 直径5mm、10mm、25mmの10種類のスクラップを選択します。 炉壁分布モードの標準状態では、実験と計算により、出力、燃料比率、炉頂ガス効率はスクラップ径の影響をほとんど受けません。 スクラップ直径が減少すると、炉壁近くの層の透過率はスクラップ直径の減少に伴って減少しますが、軸流層の透過率は変化しません。 これにより、軸領域のガス流量が増加し、上部ガスの平均温度が上昇します。 スクラップ直径の増加に伴い、炉壁の熱損失が増加し、装入床の浸透性の増加により溶鉄の温度が低下します。 したがって、あらゆる要素を考慮すると、業界では一般に粒径 XNUMXmm 程度のスクラップを選択することが最も適切です。
一般に、最も適切な分配スキームは、鋼くずを高炉半径の外側の半分以上にのみ分配することです。これにより、鋼くずなしで操業した場合と比較して、高炉の内部状態の変化が最小になります。出力の増加と燃料比の減少を示します。 スクラップの直径も高炉の状態に多少の影響を与えますが、最も大きな変化はガス流量と圧力損失です。 これは、床の平均透過率の変化によって引き起こされます。
アイロン前にスクラップを加える方法
鉄になる前の鉄スクラップは主に高炉トラフの下に加えられ、焼結されます。 焼結添加に主に使用される原料は、低コスト・低品位の酸化鉄スケールと、高品質の鋼砂・鋼粒子原料のXNUMX種類です。 高炉で材料を混合して使用する際に、焼結機で高品位の焼結物が生成されます。 この添加方法による高炉状態の変化への影響はほぼゼロです。 ただし、原材料の供給には制限があります。 また、華北地域ではヘイズ問題により環境保護へのプレッシャーが大きく、製鉄工程における粉塵対策の主要工程は焼結工程となっている。
別の方法は、高炉トラフの下に追加することです。 高炉トラフの下に追加されるスクラップの分布モードと粒子サイズについては、前の記事で分析およびテストされているため、ここでは詳しく説明しません。 添加位置は高炉両側の供給ベルトコンベアテールと小型計量ホッパに分かれます。 このうち、ベルトコンベアの終端で供給する方式は、鉄スクラップの計量を行わない。 このように、計量が必要な場合は、測定のために追加のベルト計量器が必要となり、コストが増加し、より複雑になります。
小型計量ホッパーによる供給方法は比較的シンプルで簡単です。 高炉スロットの下にある多数の小型計量ホッパーのうちの XNUMX つが、廃鋼の計量と供給に使用するために選択されます。 短い廃鋼供給ベルトがスロットの底部近くに組み込まれています。 機械の尾部は小さな計量ホッパーに直接供給されます。 ベルトヘッドの上部は振動フィーダーと廃鋼サイロです。 振動フィーダの動作は小型計量ホッパと連動しています。 ホッパー内の廃鋼重量が設定重量に達すると、フィーダーは自動的に停止します。 スクラップサイロはフォークリフトで直接供給されます。 この方法は、多くの変更を加えることなくスクラップ供給を実現でき、自動供給制御プロセスに統合して材料バッチを設定した後の自動供給を実現できます。
2. アイロン後にスクラップを追加する
製鉄後に追加されるスクラップは主に溶銑タンクと製鉄トレンチに分けられます。 このうち、溶銑溝への鋼くずの添加効率は低く、炉作業員の作業強度を大幅に高める粒径の小さい鋼砂を使用するのが最適であるため、鋼くずの使用は最適である。比較的小さい。 ここでは、主に溶銑缶にスクラップを添加する方法について説明します。
最大の問題は、溶銑タンクにスクラップを投入すると溶銑の温度が低下し、取鍋底が沈下する可能性があることです。
したがって、溶銑タンク内でスクラップを予熱するための取鍋ロースターがない場合、スクラップ材料は主に軽くて薄い材料であるべきであり、体積は溶銑体積の 4% を超えてはいけないと結論付けることができます。タンク。 経験により、明らかな底部効果なしに、溶銑タンクの内部を軽くて薄い材料で満たすことができることが証明されています。
製鉄における溶鉄の消費が鈍化するのは避けられない。 機器のメンテナンスや故障などにより消費が遅くなります。 溶鉄取鍋の滞留時間が長いと溶鉄取鍋の固着が発生し、損失の原因となります。 したがって、溶銑取鍋の滞留時間を研究することは有意義である。 スクラップのない鋼とスクラップのある鋼を比較して、滞留時間の長さに影響があるかどうかを確認します。 断層処理の経験によれば、溶銑の最大滞留時間は一般的に 4 時間以内であるため、研究の際には 4 時間を標準として選択します。 予熱なしの場合、スクラップは軽くて薄い電磁鋼板であり、溶鉄取鍋の容量に占めるスクラップの割合は3％です。
結果は、XNUMX 時間以内では、スクラップの有無にかかわらず、溶鉄中のクラストの有無にほとんど影響がないことを示しています。 実際、溶鉄のクラスト化は溶鉄の流動性の問題です。 流動性に影響を与える原因は XNUMX つだけです。XNUMX つは溶鉄の物理的な熱、もう XNUMX つは溶鉄の化学組成です。 溶銑を鍋の中に長時間入れておくと、かさぶたが発生します。 深刻な場合は鋳鉄機械に送られ、鋼の生産量に影響を及ぼします。 データは地殻が存在しないことを示しており、地殻周期がまだ到来していないことを示しています。
3. 経済便益分析
800m3の高炉を例にとると、スクラップを追加せずに通常の生産を行った場合、3200日あたりの生産量は約4500トンになります。 溶銑タンクと高炉トラフの下にスクラップ鋼を追加するという最も直接的な利点を選択した後、1300 日あたりの生産量は XNUMX トンに急増し、溶銑の XNUMX 日あたりの生産量は XNUMX トン増加しました。
溶銑タンクにスクラップ鋼を加える方法では、800立方メートルの高炉で3日に18回、毎回3缶ずつ鉄を鋳造します。 レードルロースターによる予熱なしで、軽くて薄い原料を缶3缶当たり1600トン、2250トン当たりXNUMX元で投入する。 鉄の元のトンの価格はXNUMX元であり、経済的利益を直接計算できます。
毎日溶銑取鍋にスクラップ鋼を追加することによる収量増加効果=18 * 3 * 3 * (2250-1600) = 105300 元
高炉スロットの下にスクラップ鋼を追加するモードでは、材料の種類には主に、直径 100 mm、厚さ 50 mm のパンチ、鉄ピン プレス ケーキ、および直径 10 mm を超え、長さ 10 cm 未満の鉄筋ヘッドが含まれます。 。 さまざまな材料タイプに基づくと、2100 トンあたりのコストは約 800 元です。 3m9 の高炉には 216 時間あたり 5.3 バッチ、216 日あたり 5.3 バッチが装入されます。 各バッチには 1144.8 トンのスクラップ鋼が投入されます。 高炉の一日の増加量は、XNUMX * XNUMX = XNUMX トンです。
毎日タンクの下にスクラップ鋼を追加する効果=(2250-2100) * 1184=177600 元。
105300 つの方法の 177600 日あたりの効率向上 = 282900 + 8.48 = 100 元、年間効率向上は月あたり XNUMX 万元、年間効率向上はほぼ XNUMX 億元です。
この便益計算は、製鉄高炉製錬プロセスの直接的な経済便益のみであり、エネルギーの節約、消費量の削減、効率化、およびその後の製鋼プロセスにおける生産性と効率の向上を計算するものではありません。 したがって、鉄鋼企業にとってスクラップを高炉に追加するメリットは計り知れません。
4. 鉄鋼企業におけるスクラップ処理と生産プロセスについて
簡単に言うと、鉄鋼企業がスクラップ鋼の深部加工用に独自の生産ラインを設置する場合、鋼棒ヘッドの加工を例に挙げます。 例えば、直径1700mmを超える棒鋼は1800～10本/トン解体され、建設用棒鋼廃棄物は1800～2000本/トンが直径10cm未満の棒鋼ヘッドに加工されます。 取得価額は約2300/トンとなります。 廃鋼バーヘッド 150 トンあたり約 150000 元を節約できます。 50日当たりの直接効率向上は2000万元、年間効率向上はXNUMX万元である。 理論上、鉄XNUMXトン当たりのコストは約XNUMX元まで削減できる。
今年以来、当社は鉄鋼製錬プロセスにスクラップを追加する方法と手段を常に模索してきました。 本稿でまとめたさまざまな方法は、環境汚染を軽減しながらスクラップ率を高め、スクラップ資源の利用率を向上させ、大幅なコスト削減効果をもたらします。