Aplicación de DRI en la fabricación de acero
Hay escasez de chatarra en la fabricación de acero en todo el mundo. Debido a la pequeña autosuficiencia nacional de chatarra en China y la calidad inestable de la chatarra disponible, es necesario encontrar alternativas a la chatarra.Hierro reducido directo (DRI)se ha utilizado como materia prima para la fabricación de acero durante muchos años y se ha aplicado gradualmente en China.
1. Rendimiento de DRI
Como materia prima para la fabricación de acero, las principales propiedades del DRI en comparación con la chatarra de acero son las siguientes:
IDR | chatarra de acero | |
Estabilidad compositiva | estable | volatilidad |
contenido de impurezas | Muy bajo | Alto |
pandilla feliz | contiene | Muy pocos |
Contenido de carbon | medio | bajo |
porosidad | poroso | No |
Se puede ver que DRI es un tipo de materia prima para la fabricación de acero de alta calidad, y solo un alto contenido de ganga conducirá a un alto consumo de energía. Además, el horno de fabricación de acero debe ser adecuado para procesar una gran cantidad de escoria. Debido a la baja conductividad térmica, el proceso ideal de fundición de DRI debe tener una fuente de calor de alta temperatura, como un horno de arco eléctrico y un convertidor, para mantener una temperatura alta en el DRI y su área circundante.
El DRI puede ser esférico, grumoso (hierro esponjoso) o grumoso (CDRI o HBI) y generalmente tiene las siguientes propiedades físicas:
gránulos | hierro esponja | CDRI | HBI | |
Tamaño de partícula (mm) | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30x55x106 |
porosidad(%) | 52 | 49 | 24 | 24 |
Densidad aparente (t/m³) | 1.8 | 2.0 | 2.6 | 2.8 |
La composición química de DRI es muy importante para el proceso de fundición y debe estar lo más cerca posible de la chatarra de acero. La composición química de DRI es la siguiente, que puede variar con diferentes materias primas y procesos de producción.
hierro completo (TFe) 92%
Hierro metálico 83%
Contenido de carbono 0.25~1.0%
Contenido de azufre 0.025% máx.
Contenido de fósforo 0,06% máx.
No es2 2-3%
Las propiedades DRI de alta calidad adecuadas para la fabricación de acero deben ser:
La tasa de metalización más alta posible (preferiblemente superior al 85%);
El contenido de sílice debe ser lo más bajo posible.
La densidad de volumen de DRI debe ser superior a 3,5 t/m³, preferentemente alrededor de 5,5 t/m³, y superior a 1,8 t/m³. Dado que las partículas pequeñas con un tamaño de partícula inferior a 3 mm se suspenden fácilmente en la escoria y son difíciles de fundir, cuanto menor sea el contenido, mejor.
2. Aplicación de DRI en la fabricación de acero en hornos eléctricos.
El uso de DRI como materia prima para la fabricación de acero tiene las siguientes ventajas:
Composición estable, bajo contenido de impurezas, especialmente bajo contenido de azufre
fusión rápida
Fácil de manejar, transporte conveniente
La alimentación continua se puede realizar
En teoría, la proporción de DRI que reemplaza a la chatarra puede llegar al 100%. Cuando la cantidad de DRI es pequeña, puede ser alimentado por la tolva de chatarra, y cuando la cantidad de DRI es grande, es muy conveniente utilizar un sistema de alimentación continua. En la actualidad, la aplicación de DRI en la fabricación de acero eAF ha logrado los siguientes avances:
① Se mejora la productividad de eAF. Debido al bajo contenido deazufreyfósforoen DRI, se reduce el tiempo de refinación de eAF. Además, debido a la realización de alimentación continua, se reduce el tiempo de alimentación y se acelera la velocidad de fusión.
② Puede producir acero de alta calidad, porque hay muchas impurezas en la chatarra de acero, es difícil producir acero de alta calidad con 100% de chatarra de acero en un horno eléctrico, pero el contenido de impurezas en DRI es muy bajo y acero de alta calidad como El acero eléctrico se puede producir en un horno eléctrico.
③ Debido a la estabilidad de la composición DRI, los tiempos de horno de la composición de acero fuera de lo común se pueden reducir, especialmente cuando se produce acero con bajo contenido de carbono.
④ Se reduce la rotura de electrodos y se reduce el consumo de electrodos.
Sin embargo, fundir DRI en un horno eléctrico aumenta el consumo de energía en comparación con fundir chatarra. El mayor consumo de energía se usa para reducir el óxido de hierro residual y la ganga en la fusión y escoria de DRI para separar el hierro. También se observó que cuando la proporción de DRI en la materia prima superaba el 20 %, el mayor consumo de energía se mantenía constante. La aplicación de DRI también aumentará el consumo de cal y escoria. Cuando el horno eléctrico diseñado para fundir chatarra de acero se utiliza para fundir DRI, la vida útil del material de revestimiento se reducirá. Para solucionar los problemas anteriores, se debe diseñar un nuevo tipo de horno eléctrico con carga continua DRI, que tenga las siguientes características:
① Aumentar el diámetro de la carcasa del horno;
② Reduzca el diámetro del centro del electrodo o adopte el método de columna inclinada del electrodo;
③ use una pared de horno enfriada por agua en lugar de materiales refractarios;
④ En el período de fusión, use factor de potencia bajo, modo de operación de arco corto y corriente de salida del transformador correspondiente, guía de bus, cable flexible y electrodo;
⑤ Seleccione una reactancia baja de repuesto para el horno;
⑥ Fusión bajo escoria de espuma, cubriendo el arco.
La práctica de producción muestra que se puede agregar hasta un 30% de hierro esponja a la carga del horno eléctrico sin ningún problema operativo, pero puede causar nódulos en el horno cuando la proporción de ingredientes superiores es mayor. Esto sugiere que la sustitución de la chatarra por DRI-100 % sigue siendo difícil.
3. Aplicación de DRI en la siderurgia del convertidor de oxígeno
La chatarra de acero se utiliza como refrigerante en la acería del convertidor de oxígeno. A medida que disminuye la cantidad de chatarra devuelta, es necesario encontrar otros tipos de refrigerante para reemplazar la chatarra de acero. Normalmente hay dos opciones:
Usar mineral de hierro ocaliza
Usar DRI
El uso de DRI como refrigerante tiene las siguientes ventajas:
① Relativamente puro, menos impurezas
② Estabilidad de precios
③ La tasa de recuperación del acero fundido es más alta que la del mineral de hierro y la piedra caliza.
Teóricamente, la adición continua de DRI en la fabricación de acero con convertidor de oxígeno es adecuada porque el convertidor de oxígeno proporciona el calor muy concentrado necesario para fundir el DRI, por lo que el DRI se derrite rápidamente y permanece en la atmósfera oxidante del horno durante un tiempo breve. Se ha realizado el siguiente progreso en la aplicación de DRI en el convertidor de oxígeno.
① Puede producir acero de grado bajo en azufre, como acero eléctrico
② La vida útil del revestimiento del horno mejora al reducir la temperatura de la escoria y （3）eliminar el impacto mecánico de la chatarra de acero pesada en el revestimiento del horno
③ Cuando la proporción de DRI es alta, se acorta el tiempo de alimentación a través de la tolva, reduciendo así el tiempo de fundición de acero por horno.
El modo de alimentación DRI en el convertidor de oxígeno puede ser a través de la tolva de chatarra (alimentación por lotes) o alimentación continua a través del contenedor alto. Este último tiene las siguientes ventajas:
① El DRI se derrite más rápido porque se puede alimentar durante el proceso de soplado;
② Al ajustar la velocidad de alimentación, el proceso de soplado puede alcanzar el equilibrio térmico en cualquier momento, por lo que la temperatura en el horno es más fácil de controlar
③ Se reduce el contenido de FeO en la escoria, por lo que se reducen las salpicaduras y aumenta la tasa de recuperación del acero fundido.
En comparación con el hierro esponja, HBI o CDRI tienen ventajas obvias. Los resultados de las pruebas de una acería son los siguientes:
① La tasa de recuperación de acero fundido disminuyó en un 1 %
② El consumo único de hierro fundido aumentó en 11 kg/t
③ El consumo de cal aumentó en 6 kg/t
④ Como reemplazo de chatarra, HBI puede usarse hasta un 32% de chatarra sin problemas operativos.
De acuerdo con los resultados de las pruebas, se puede estimar que el 30 % de la chatarra de acero se puede reemplazar por DRI sin afectar la operación del convertidor. Si se va a utilizar una mayor proporción de DRI, se deben tomar las siguientes medidas:
① DRI tiene una tasa de metalización más alta
② Utilice el sistema de alimentación continua DRI
③ Aumentar la relación de volumen de acero de tonelaje del cuerpo del horno
④ Aumentar el equipo de tratamiento de escoria
