直接還原鐵作為有害雜質(zhì)少的鋼鐵原料主要用于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼和高爐煉鐵。
電爐煉鋼技術(shù)的迅速發(fā)展為優(yōu)質(zhì)鋼生產(chǎn)提供了有效手段,然而日益增加的合金鋼生產(chǎn)和應(yīng)用,使得多次重復(fù)回收的廢鋼中雜質(zhì)元素得以富集,嚴重影響了廢鋼的質(zhì)量。例如,美國在25年內(nèi),碳素鋼廢鋼的Cu含量增加了20%,Ni含量增加了1.2倍,Sn含量增加了2倍。用潔凈的直接還原鐵代替被污染的廢鋼,可稀釋鋼中有害元素、改善冶金鋼水的化學成分,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼和純凈鋼。因此,直接還原鐵是改善鋼材質(zhì)量、增加鋼材品種、發(fā)展鋼鐵冶金緊湊流程不可缺少的原料。
根據(jù)天津鋼管公司150t電爐6年的實踐,使用直接還原鐵的冶煉效果可總結(jié)如下:
(1)對鋼水收得率的影響
根據(jù)150t電爐物料平衡實測和計算,采用全廢鋼冶煉時鋼水收得率為88%~90%。使用0至50%的用秘魯球團礦生產(chǎn)的DRI時,鋼水收得率基本未受影響。
(2)對冶煉時間的影響
當150t電爐采用100%廢鋼冶煉時,一般需4次加料,總的加料時間約14min。配加DRI后可以減少加料次數(shù)、縮短加料時間。連續(xù)加入DRI使熔池變得更加活躍,脫P效果好,縮短了冶煉時間。統(tǒng)計表明,配加12%~30%的DRI,一般可使一爐鋼的冶煉時間縮短3~5min。
(3)對冶煉電耗的影響
實踐表明,當DRI金屬化率高、脈石含量低時,電爐配加一定比例的DRI不會增加冶煉電耗。表2-2是配加不同重量DRI的274爐鋼冶煉電耗的統(tǒng)計結(jié)果。使用的DRI中:TFe94.78%,MFe89.01%,金屬化率93.91%,脈石含量3.34%,脈石堿度0.36。
每爐DRI用量從20t增加到50t時,冶煉電耗不但沒有增加,反而有所下降。當DRI使用量超過30%時,冶煉電耗增加,增加的幅度與DRI金屬化率和脈石含量有關(guān)。
(4)對電極消耗的影響
DRI用量在0%~50%之間時,電極消耗基本相同;DRI使用比例增加,通電時間會延長,但是,DRI連續(xù)加入期間電能輸入均衡穩(wěn)定,減少了因塌料等原因造成的電極折斷事故。
(5)對鋼中殘余有害元素的稀釋作用
DRI中幾乎不含Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等有害元素,P、S、N等元素的含量也比廢鋼低得多。隨著DRI加入量的增加,對這些有害元素有明顯的稀釋作用。
(6)對鑄坯及鋼管質(zhì)量的影響
有些鋼種連鑄時易產(chǎn)生縱裂紋,經(jīng)分析,其中原因之一是鋼中有害元素含量較高。在提高了DRI的使用比例后,這種裂紋明顯減少。鋼管的某些性能指標(如AK)隨著DRI用量的增加明顯提高。