本發(fā)明涉及煉鋼，特別涉及一種熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、氫基豎爐配合電弧爐的綠色短流程煉鋼工藝具有廣闊的發(fā)展前景。直接還原鐵(dri)輸送作為連接氫基豎爐和電弧爐的重要環(huán)節(jié)，直接還原鐵包括冷態(tài)和熱態(tài)兩種方式。采用熱態(tài)直接還原鐵作為電弧爐煉鋼的原料，由于直接還原鐵熱裝溫度可達(dá)600℃左右，可以給電弧爐帶來(lái)一部分物理熱，因此能夠大大降低電弧爐煉鋼的電耗及冶煉時(shí)間。同時(shí)，采用熱態(tài)直接還原鐵直接熱裝電弧爐后，也可以減少氫基豎爐冷卻熱態(tài)直接還原鐵的能源及物料。然而，現(xiàn)有的直接還原鐵熱裝熱送技術(shù)僅限于將熱態(tài)直接還原鐵送至電爐爐口，由于直接還原鐵的密度一般在為3.4g/cm3至3.6g/cm3之間，與電弧爐內(nèi)的泡沫渣密度相近，遠(yuǎn)低于鋼液密度，因此，加入電爐的熱態(tài)直接還原鐵只能漂浮在渣界面，難以下沉至鋼液中，這導(dǎo)致直接還原鐵熔化較慢。在此情況下，電爐冶煉原料中直接還原鐵在單位時(shí)間加入量受到嚴(yán)重限制，因此，亟需開(kāi)發(fā)一種加快熱態(tài)直接還原鐵在電弧爐中熔化速度的新技術(shù)，從而達(dá)到電弧爐使用高加入量的熱態(tài)直接還原鐵原料的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的系統(tǒng)及其方法，其能夠解決電爐冶煉原料中直接還原鐵在單位時(shí)間加入量嚴(yán)重受限的問(wèn)題。

2、本發(fā)明實(shí)施例的具體技術(shù)方案是：

3、一種熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的系統(tǒng)，所述熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的系統(tǒng)包括：

4、煉鋼爐，所述煉鋼爐內(nèi)能夠裝有鋼液以及位于所述鋼液上方的渣層，所述煉鋼爐的蓋體上具有插入口；

5、插入管；

6、機(jī)械移動(dòng)裝置，所述機(jī)械移動(dòng)裝置能帶動(dòng)所述插入管在豎直方向和水平方向移動(dòng)，以使所述插入管能插入至所述煉鋼爐的插入口并將所述插入管的出口插入至所述鋼液與所述渣層界面以下預(yù)設(shè)距離；

7、與所述插入管的進(jìn)口連通的加料管，所述加料管的進(jìn)口用于輸入熱態(tài)直接還原鐵；

8、氣體輸出機(jī)構(gòu)，所述氣體輸出機(jī)構(gòu)能向所述加料管中輸入輸送氣體，以使所述輸送氣體攜帶所述加料管中的熱態(tài)直接還原鐵通過(guò)所述插入管進(jìn)入所述鋼液。

9、優(yōu)選地，所述加料管包括豎直段，所述豎直段的上端具有插入孔；

10、所述氣體輸出機(jī)構(gòu)包括噴吹槍?zhuān)鰢姶禈屚ㄟ^(guò)所述插入孔插入至所述加料管的豎直段；所述噴吹槍的進(jìn)口用于接收輸送氣體。

11、優(yōu)選地，所述輸送氣體至少包括以下之一：氮?dú)?、氬氣?/p>

12、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)距離大于等于20cm。

13、優(yōu)選地，所述加料管的豎直段的末端通過(guò)伸縮管與所述插入管的進(jìn)口連接；在將所述熱態(tài)直接還原鐵通過(guò)所述加料管的豎直段、所述伸縮管和所述插入管投入至所述鋼液中時(shí)，所述加料管的豎直段、所述伸縮管和所述插入管沿重力方向處于一直線(xiàn)。

14、優(yōu)選地，所述伸縮管的側(cè)壁處內(nèi)具有用于輸入冷卻液的流道，或，所述伸縮管的外側(cè)壁繞設(shè)有用于輸入冷卻液的管路。

15、優(yōu)選地，所述機(jī)械移動(dòng)裝置包括：

16、機(jī)械臂，所述機(jī)械臂與所述加料管相連接；

17、升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂沿豎直方向進(jìn)行升降；

18、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述插入管在水平面內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)。

19、優(yōu)選地，所述插入管采用耐熱材料制成，所述插入管的側(cè)壁內(nèi)具有用于輸入冷卻液的流道；

20、所述加料管的所述豎直段的插入孔處具有用于輸入冷卻液的流道。

21、優(yōu)選地，所述氣體輸出機(jī)構(gòu)輸入至所述插入管的輸送氣體的壓強(qiáng)需要大于等于p，

22、p＝f/πr2，

23、

24、其中，r表示插入管的內(nèi)徑，單位為m；ρ鋼表示鋼液的密度，單位為kg/m3；ρ球表示熱態(tài)直接還原鐵的密度，單位為kg/m3；r表示熱態(tài)直接還原鐵的半徑，單位為m，μ表示鋼液的動(dòng)力粘度，單位為pa·s；v表示熱態(tài)直接還原鐵入鋼液前的速度，單位為m/s。

25、一種采用上述任一所述的熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的系統(tǒng)的熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的方法，所述熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的方法包括：

26、通過(guò)機(jī)械移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述插入管在水平方向移動(dòng)，以使所述插入管與煉鋼爐的插入口相對(duì)準(zhǔn)，之后，通過(guò)所述機(jī)械移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述插入管在豎直方向向下移動(dòng)，以使所述插入管插入所述煉鋼爐的插入口并插入至所述鋼液與所述渣層界面以下預(yù)設(shè)距離；

27、向加料管的進(jìn)口輸入熱態(tài)直接還原鐵，所述熱態(tài)直接還原鐵在重力作用下進(jìn)入所述插入管；

28、通過(guò)氣體輸出機(jī)構(gòu)向所述加料管中輸入輸送氣體，以使所述輸送氣體攜帶所述加料管中的熱態(tài)直接還原鐵進(jìn)入所述鋼液，所述插入管下端的熱態(tài)直接還原鐵在所述輸送氣體的壓力作用下被攜帶排出所述插入管并進(jìn)入所述鋼液向四周擴(kuò)散。

29、優(yōu)選地，所述熱態(tài)直接還原鐵加入煉鋼爐的方法還包括：

30、在連續(xù)向所述煉鋼爐內(nèi)輸送熱態(tài)直接還原鐵的過(guò)程中，隨著所述煉鋼爐內(nèi)鋼液液面的升高，通過(guò)所述機(jī)械移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述插入管在豎直方向向上移動(dòng)，以保證所述插入管的出口在所述鋼液與所述渣層界面以下20cm至50cm之間；

31、當(dāng)向所述煉鋼爐內(nèi)輸送熱態(tài)直接還原鐵完成以后，通過(guò)所述機(jī)械移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述插入管在豎直方向向上移動(dòng)從所述煉鋼爐的插入口移出，之后，通過(guò)所述機(jī)械移動(dòng)裝置帶動(dòng)所述插入管在水平方向移動(dòng)，以使所述插入管移開(kāi)；

32、待所述插入管移開(kāi)以后，將所述煉鋼爐的插入口封堵，直至冶煉結(jié)束。

33、本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下顯著有益效果：

34、相對(duì)于傳統(tǒng)的熱態(tài)直接還原鐵依靠自身重力下落至電弧爐的熔池中，由于熱態(tài)直接還原鐵的密度小于鋼液，因此，落入熔池的熱態(tài)直接還原鐵漂浮于渣層中。與此相比，本技術(shù)利用氣體輸出機(jī)構(gòu)向所述加料管中輸入輸送氣體，以使所述輸送氣體攜帶所述加料管中的熱態(tài)直接還原鐵通過(guò)所述插入管進(jìn)入所述鋼液中，不僅加速了熱態(tài)直接還原鐵在插入管中下落的速度，有效提高其下沉至鋼液中的可能性，縮短了熱態(tài)直接還原鐵熔化的時(shí)間；再配合插入管的出口插入至所述鋼液與所述渣層界面以下預(yù)設(shè)距離，熱態(tài)直接還原鐵將直接進(jìn)入至鋼液與所述渣層界面以下，直接與鋼液接觸，避免了與渣層接觸不能及時(shí)熔化而漂浮在渣層與鋼液界面處；當(dāng)輸送氣體從插入管末端擴(kuò)散出去時(shí)，輸送氣體也能夠帶動(dòng)熱態(tài)直接還原鐵從插入管末端向四周擴(kuò)散出去，從而提高熱態(tài)直接還原鐵與鋼液充分接觸的可能性，進(jìn)而促進(jìn)熱態(tài)直接還原鐵熔化。基于上述原因，熱態(tài)直接還原鐵能夠在鋼液中熔化速度更快，熔化效率更高，有效縮短了熔化時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)效率。

35、參照后文的說(shuō)明和附圖，詳細(xì)公開(kāi)了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，指明了本發(fā)明的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類(lèi)似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。