直接还原铁在特钢行业中的应用

　　中废协直接还原铁工作委员会 副秘书长

　　前言

　　直接还原铁（DRI）因其产品S、P、Cu、Zn等有害元素含量低、铁的纯度高，是冶炼优质钢、特殊钢的纯净铁料，也是高端铸造、铁合金、粉末冶金等工业主要的原料。国内不少特钢企业都针对DRI不同配入量对电炉炼钢的冶炼时间、吨钢电耗、钢水收得率及残余元素的影响进行试验研究，以便实现对DRI的合理添加比例和方式，达到最佳效果。

　　1 DRI在特钢厂中使用情况介绍

　　2014年7-9月，直还委组织进行了直接还原铁在钢厂用户中的使用情况的调研活动，涉及中国一重、中原特钢、天津钢管等多家特殊钢钢厂，我们发现钢厂或多或少用过直接还原铁产品，对产品有基本的了解。

　　调查的钢厂用户中，天津钢管采用高料仓连续加料装置，还原铁通过电炉高位料仓，经炉盖第五孔，连续加入炉内，缩短了冶炼周期。其他钢厂均无连续加料方式、主要通过料篮加入的方式加入。考虑到还原铁比重较轻、导磁性差，放在最底部不宜熔化，一般加入到电炉的中下部。布料顺序从底部到上部依次为生铁/铁水-还原铁-重钢-轻钢-钢屑。

　　天津钢管是目前国内规模最大的石油套管生产基地，其对炼钢生产中添加还原铁做了长期的系统的试验跟踪，试验数据较全，为其他钢厂合理使用还原铁提供了参照。

　　1.1直接还原铁最优加入量的确定

　　2004年天津钢管炼钢厂具备了废钢、铁水、还原铁三大料型进行配料的条件，为了取得高效的产能和低廉的制造成本，炼钢厂以优化配料作为切入点，降低冶炼成本。在铁水固定（单罐重～40吨）的情况下，通过加入不同量的还原铁进行冶炼过程指标测算，以低电耗、短周期为最终确定最优还原铁加入量。

　　方案1  废钢+铁水+还原铁（1870炉数据统计）

        1.2配料方案确定

        通过上面的对比，以最优节电和最短周期为指标，认为还原铁加入量控制在30 ～35吨/炉为最优。为应对铁水或还原铁供应不及时造成断料的现象，特制定三大类配料方案，其中一种为全废钢配料，另两种为使用还原铁配料（“废钢+还原铁”和“废钢+铁水+还原铁”）。
 

　　1.3还原铁对冶炼过程指标的影响

　　炼钢厂使用的还原铁是回转窑工艺生产，金属化率高，残余杂质含量低，能够有效稀释钢中残余元素和有害物质。下表为炼钢厂使用还原铁指标。

 

　　注：㈠通过上图，每种配料方案的五害在总体上控制比较平稳，废钢+铁水+还原铁方案波动较大，主要因铁水量时有波动。

　　㈡全废钢五害残余最高，废钢+还原铁五害残余次之，废钢+铁水+还原铁五害残余最低。

　　㈢主要因铁水、还原铁残余杂质低，有效稀释钢中残余元素。

　　目前炼钢厂对于“五害”元素的分析主要考虑砷（As）和锡（Sn），由于铁水和生铁的五害元素含量比较稳定。下面我们将还原铁不同的加入量对于砷（As）和锡（Sn）平均含量的影响进行比较，见下表。

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