传统采用顶吹氧和惰性气体搅拌的转炉自热炼钢存在一些局限。达涅利进行了大量开发工作,通过下列方法克服这些局限。
复吹,例如从顶部吹氧量为3.2Nm3/(t·min),从底部吹氧量为1.3Nm3(t·min);
注入约为脱磷(De-P)和脱硫(De-S)两倍的石灰粉,保证静吹氧操作,并具有恒定喷枪高位和广泛的铁水解析;
◆将转炉中一氧化碳的二次燃烧从9%提高至16%-20%。
◆浸入式注入石灰粉以及底部吹氧改善了冶金结果,再通过强化的熔池搅拌,熔体高碳位的铁氧化和锰氧化非常低且保持恒定。生成一氧化碳的活性氧仅与总氧流量有关,而与炉渣解析变化无关。
在第一次吹氧过程中,当硅和铁水中的一些碳被氧化,注入石灰主要生成氧化钙和氧化硅(熔点2130℃),不会产生可能导致喷溅的非常粘稠或重的泡沫渣。一氧化碳通过炉浴搅拌和石灰注入所形成的炉渣时不会产生喷溅。氧枪位置约比顶吹转炉位置高一倍,这样可采取其他措施实现高纯度后燃。氧气流量和氧枪位置是恒定的。
复吹技术的优势推动了开发另一种改进工艺,即通过废钢预热和/或煤注入直接添加一次能源。随着这一添加功能以及从自热(未受火)转为等温(燃烧)转炉操作,废钢比可增加至例如40%或60%或甚至100%。
利用这些内部经验,达涅利开发了创新的早期燃烧工艺(EFP)。在转炉仅处于吹氧位置,在大型转炉中使用底吹氧风口进行废钢预热时,废钢中热燃烧气体的分布不够好。解决方案是在转炉处于向下(排渣)位置时,在高位废钢块体顶部形成燃烧室。废钢(例如800℃)热量约为150千瓦时/吨,预热后的废气被引导到二次除尘管道。
通过早期燃烧工艺,废钢比可提高到35%-40%。在注煤的情况下,废钢比的正常限制是40%-45%,如果废钢比过高,冷废钢会凝固铁水。如果在废钢预热后进行喷煤操作,这个比例可提高至近60%。另外一种操作方式是,在开始炉料中废钢占40%,在注煤加热后,添加另外一部分废钢至熔体中(后部加料)。
用废钢替代一些铁水(铁矿石),可节省烧结厂-高炉-等温转炉运行生产流程的能源。此外,这种解决方案在选择炉料(铁水、废钢、生铁、铁矿石、热压铁块、直接还原铁)方面很灵活,可根据生产各钢种的夹杂元素(例如铜+锡+镍+铬+钼)的限制和其他情况(例如装料价格的波动、整体节能、铁水可用性和高废钢比的要求)进行选择。这意味着可以利用一些现有的转炉提高废钢的消耗量,而不是新建电炉替代目前数量众多的转炉。
总体而言,即便是当转炉采用大废钢比操作,通过高效的烟气收集和利用也可进一步提高环保排放标准。如果转炉采用大废钢比操作,可显著减少在高炉和转炉操作工艺路线上的能量消耗。