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1、直接复原铁在电弧炉炼钢中的应用陈煜李京社武杰李士琦于平邹文正摘要通过对天津钢管公司95炉钢（约1.4万t）生产数据的统计分析，研究了超高功率电弧炉生产中配入直接复原铁，对金属收得率和成品钢液成分的影响。结果说明，配入直接复原铁时，Cu、Pb、Sn、As和N含量明显降低。关键词 电弧炉炼钢直接复原铁Application of DRI in EAF SteelmakingChen Yu, Li Jingshe, Wu Jie and Li Shiqi（University of Science and Technology, Beijing 100083） Yu Ping and Zou Wen
2、zheng（Tianjin Steel Pipe Corporation）Abstract Based on the statistical analysis of 95 heats | about 14,000 t metal production data of EAF steelmaking at Tianjin Steel Pipe Corporation, the influence of charging DRI in EAF on metal yield and steel composition has been studied. The results show that w
3、ith charging DRI the Cu, Pb+Sn+As and N content decreased appreciably.Material IndexEAF, Steelmaking, DRI天津钢管公司是生产大口径石油用无缝管的专业化电炉钢厂，对钢中金属剩余元素（Ni,Cr,Cu和五害元素Pb,Sn,As,Sb,Bi）的含量有严格的限制。这些金属剩余元素来自废钢而在冶炼过程中无法有效去除，国际上通用的对策是在入炉原料中配入一定比例的“纯洁的含铁原料（直接复原铁）代替“脏的废钢，即采取稀释的方法使金属剩余元素的含量降低。天津钢管公司在厂房布置和装备各方面设有使用直接复原铁的原
4、料、上料、加料系统。自1992年6月27日至1996年8月，天津钢管公司炼钢使用直接复原铁（包括直接复原铁DRI和热压块HBI）共计19.34万t，约占全国年用量总和的70%80%。在天津钢管公司的大电炉上进行直接复原铁使用的研究具有两个目的：为天津钢管公司在大型超高功率电弧炉炼钢中使用直接复原铁提供技术支持、完善工艺制度，改良生产，取得实用效果；对全国各电弧炉钢厂炼钢生产中合理地使用直接复原铁提供技术依据。北京科技大学与天津钢管公司合作，于1994年元月至1996年12月进行了?150 t超高功率电弧炉配用直接复原铁冶炼工艺的研究?，经过3年的努力，总结提交了一套较完整的技术报告，完善了配加
5、直接复原铁冶炼的工艺规程。1对成品钢液中铜含量的影响根据1996年78月95炉钢（约1.4万t）生产数据的统计分析结果，直接复原铁配加比例（DRI%）在6.0%21.0%范围内对成品钢液中铜含量的影响；简单相关系数为-0.2593（信度为0.013），即钢中铜含量与直接复原铁配加比例呈显著的负相关，散点图如图1（1996年78月）。线性回归结果为：图1直接复原铁配入比例对钢中Cu含量的影响Fig.1Effect of DRI charging ratio on copper content in steelCu%=0.173-0.0019（%DRI）（1）相关系数：r=-0.26，F=6.41
6、，可信度：=0.013。显著性检验说明信度水准很高，故回归式（1）所描述的定量关系可信，即在电弧炉炼钢原料中配加10%的直接复原铁，成品钢液中铜含量可降低0.019%。可见配加直接复原铁对废钢中的金属剩余元素有明显的稀释效果。 2对金属收得率的影响根据1996年78月95炉钢（约1.4万t）生产数据的统计分析结果，探讨了直接复原铁配加比例（DRI%）在6.0%21.0%范围内对成品钢液中金属收得率的影响。为考查在电炉炼钢过程中的金属收得率，先后采用了6种指标，为此引入以下符号：G电弧炉出钢（液）量/t；Gs入炉废钢量/t；GDRI入炉直接复原铁量/t；TFe直接复原铁中全铁含量/%；MFe直接
7、复原铁中金属铁含量/%；s废钢收得率/%。钢铁料综合收得率：（2）钢铁料全铁收得率：（3）钢铁料金属铁收得率：（4）直接复原铁综合收得率：（5）直接复原铁全铁收得率：（6）直接复原铁金属收得率：（7）按传统观念，收得率为：出钢量/钢铁料参加量，即为式（2）之中1（金属材料的综合收得率），金属料的综合收得率（1）与直接复原铁配入比例（%DRI）之间的散点图如图2（1996年78月）。图2DRI配入比例对金属料综合收得率的影响Fig.2Effect on DRI charging ratio on total yield of metal material相关分析可知它们之间的相关系数为-0.27
8、02，显著性信度水准为0.0081，为显著的负相关关系，其回归方程为：1=99.44-0.603（%DRI）（8）样本容量：n=95；相关系数：r=-0.27，F=1.324，可信度：=0.0081。显著性检验说明信度水准非常高，故回归式（8）所描述的定量关系可信，即在电弧炉炼钢原料中配加1%的直接复原铁，金属料的综合收得率减少0.6%。由式（2）可以看出，1是废钢和直接复原铁收得率的综合效果，一般说来，废钢的收得率较高，直接复原铁的收得率较低。为了更确切地说明在炼钢过程中的金属收得率，研究中使用了6种定义式，权衡各方面的考虑，我们认为选择5为代表性指标较合理。直接复原铁全铁收得率5与直接复原
9、铁配入比例之间的散点图如图3（1996年78月），由相关分析可知它们之间不存在显著的相关关系，说明配加直接复原铁对直接复原铁的全铁收得率没有明显影响。图3DRI配入比例对直接复原铁全铁收得率的影响Fig.3Effect on DRI charging ratio on total yield of DRI3对有害金属元素Pb+Sn+As的稀释作用随着直接复原铁配入比例的增加，对成品钢液中的有害金属元素Pb+Sn+As有明显的稀释作用，如图4所示。图4DRI配入比例对有害金属元素的影响（1993年）Fig.4Effect of DRI charging ratio on residual del
10、eterious elements in steel4对气体含量的影响随着直接复原铁配入比例的增加，钢液中的氮含量明显降低（图5），这是由于直接复原铁中碳的复原反响引起的熔池连续沸腾使熔池保持较好的脱气状态；另一方面钢液的吸氮主要是由于裸露电弧下的空气的电离而产生的，而参加直接复原铁后较好的泡沫渣操作大大降低了这种反响。直接复原铁的配入对氧含量无明显的影响。图5DRI配入比例对氮、氧含量的影响Fig.5Effect of DRI charging ratio on nitrogen and oxygen content in steel5结论（1） 在电炉炼钢生产中配入直接复原铁对钢液中有害金
11、属元素可起明显的稀释作用。在1996年的操作水平下，直接复原铁配入比例每增加10%，电炉成品钢液中的铜含量平均降低0.019%。（2） 直接复原铁的全铁收得率5与直接复原铁配入比例（%DRI）之间没有显著的相关关系。而传统的指标1（按钢铁料的综合收得率计算）与直接复原铁配入比例（%DRI）之间有非常显著的负相关关系，在1996年生产条件下，直接复原铁配入比例（%DRI）每增加1%，钢铁料的综合收得率1平均减少0.6%。（3） 直接复原铁配入能显著地减少成品钢液中氮含量。（4） 直接复原铁可缓解废钢的供给紧张，代替局部优质废钢，生产高质量的钢种，如石油套管、钢丝绳、电缆线等。作者简介：陈煜，男，26岁，硕士。1998年毕业于北京科技大学钢铁冶金专业。从事电弧炉炼钢工艺技术研究。作者单位：陈煜李京社武杰李士琦北京科技大学，北京100083于平 邹文正天津钢管公司参考文献1?150 t超高功率电弧炉直接复原铁冶炼工艺的研究?鉴定资料，北京科技大学，天津钢管公司，19972李连仓，于平.直接复原铁在大型电弧炉炼钢生产中使用的研究.特殊钢，1997，18（2）：