Aplicação do DRI na siderurgia
Há uma escassez de sucata na siderurgia em todo o mundo. Devido à pequena autossuficiência doméstica de sucata na China e à qualidade instável da sucata disponível, é necessário encontrar alternativas à sucata.Ferro reduzido direto (DRI)tem sido usado como matéria-prima para a fabricação de aço por muitos anos e tem sido gradualmente aplicado na China.
1. Desempenho de DRI
Como matéria-prima para a fabricação de aço, as principais propriedades do DRI em comparação com a sucata de aço são as seguintes:
DRI | sucata de aço | |
Estabilidade composicional | estábulo | volatilidade |
Conteúdo de impureza | Muito baixo | Alto |
Gangue content | contém | Muito pouco |
Teor de carbono | médio | baixo |
porosidade | poroso | Não |
Pode-se ver que o DRI é um tipo de matéria-prima para fabricação de aço de alta qualidade, e apenas o alto teor de ganga levará a um alto consumo de energia. Além disso, o forno siderúrgico deve ser adequado para processar uma grande quantidade de escória. Devido à baixa condutividade térmica, o processo de fundição DRI ideal deve ter uma fonte de calor de alta temperatura, como forno elétrico a arco e conversor, para manter a alta temperatura no DRI e seu entorno.
O DRI pode ser esférico, grumoso (ferro esponjoso) ou grumoso (CDRI ou HBI) e geralmente possui as seguintes propriedades físicas:
pellets | Ferro esponja | CDRI | HBI | |
Tamanho da partícula (mm) | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30x55x106 |
porosidade(%) | 52 | 49 | 24 | 24 |
Densidade aparente（t/m³） | 1,8 | 2,0 | 2.6 | 2,8 |
A composição química do DRI é muito importante para o processo de fundição e deve ser o mais próximo possível da sucata de aço. A composição química do DRI é a seguinte, que pode variar de acordo com diferentes matérias-primas e processos de produção.
ferro completo (TFe) 92%
Ferro metálico 83%
Teor de carbono 0,25~1,0%
Teor de enxofre 0,025% máx.
Teor de fósforo 0,06%máx.
Não é2 2-3%
As propriedades DRI de alta qualidade adequadas para a fabricação de aço devem ser:
A maior taxa de metalização possível (de preferência maior que 85%)；
O teor de sílica deve ser o mais baixo possível
A densidade volumétrica do DRI deve ser maior que 3,5t/m³, preferencialmente em torno de 5,5t/m³, e maior que 1,8t/m³. Uma vez que partículas pequenas com tamanho de partícula inferior a 3 mm são facilmente suspensas na escória e difíceis de fundir, quanto menos conteúdo é melhor.
2. Aplicação de DRI na siderurgia de forno elétrico
A utilização do DRI como matéria-prima para a siderurgia apresenta as seguintes vantagens:
Composição estável, baixo teor de impurezas, especialmente baixo teor de enxofre
Derretimento rápido
Fácil de gerenciar, transporte conveniente
A alimentação contínua pode ser realizada
Em teoria, a proporção de DRI substituindo a sucata pode chegar a 100%. Quando a quantidade de DRI é pequena, pode ser alimentada por tremonha de sucata, e quando a quantidade de DRI é grande, é muito conveniente usar o sistema de alimentação contínua. Atualmente, a aplicação de DRI na fabricação de aço eAF teve o seguinte progresso:
① A produtividade do eAF é melhorada. Devido ao baixo teor deenxofreefósforoem DRI, o tempo de refino da eAF é reduzido. Além disso, devido à realização de alimentação contínua, o tempo de alimentação é reduzido e a velocidade de fusão é acelerada.
② Pode produzir aço de alta qualidade, porque há muitas impurezas na sucata de aço, é difícil produzir aço de alta qualidade com 100% de sucata de aço em forno elétrico, mas o teor de impurezas em DRI é muito baixo e aço de alta qualidade, como aço elétrico pode ser produzido em forno elétrico.
③ Devido à estabilidade da composição DRI, os tempos de forno de composição de aço fora do comum podem ser reduzidos, especialmente ao produzir aço de baixo carbono.
④ A quebra do eletrodo é reduzida e o consumo do eletrodo é reduzido.
No entanto, a fusão DRI em um forno elétrico aumenta o consumo de energia em comparação com a fusão de sucata. O aumento do consumo de energia é usado para reduzir o óxido de ferro residual e a ganga na fusão e escória DRI para separar o ferro. Observou-se também que quando a proporção de DRI na matéria-prima ultrapassou 20%, o aumento do consumo de energia permaneceu constante. A aplicação de DRI também aumentará o consumo de cal e escória. Quando o forno elétrico projetado para fundir sucata de aço é usado para fundir DRI, a vida útil do material de revestimento será reduzida. Para solucionar os problemas acima, deve-se projetar um novo tipo de forno elétrico com carga DRI contínua, que tenha as seguintes características:
① Aumente o diâmetro do casco do forno;
② Reduza o diâmetro do centro do eletrodo ou adote o método de coluna de eletrodo inclinado;
③ use parede do forno refrigerada a água em vez de materiais refratários;
④ No período de fusão, use baixo fator de potência, modo de operação de arco curto e corrente de saída do transformador correspondente, guia de barramento, cabo flexível e eletrodo;
⑤ Selecione uma baixa reatância sobressalente para o forno;
⑥ Derretendo sob escória de espuma, cobrindo o arco.
A prática de produção mostra que até 30% de ferro esponja pode ser adicionado à carga do forno elétrico sem problemas operacionais, mas pode causar nódulos no forno quando a proporção de ingredientes mais elevados é maior. Isso sugere que a substituição de sucata DRI-100% ainda é difícil.
3. Aplicação do DRI na siderurgia do conversor de oxigênio
A sucata de aço é usada como refrigerante na fabricação de aço conversor de oxigênio. À medida que a quantidade de sucata devolvida diminui, é necessário encontrar outros tipos de refrigerante para substituir a sucata de aço. Geralmente há duas opções:
Use minério de ferro oucalcário
Usar DRI
O uso do DRI como refrigerante tem as seguintes vantagens:
① Relativamente puro, menos impurezas
② Estabilidade de preços
③ A taxa de recuperação do aço fundido é maior que a do minério de ferro e do calcário.
Teoricamente, a adição contínua de DRI na fabricação de aço com conversor de oxigênio é adequada porque o conversor de oxigênio fornece o calor muito concentrado necessário para fundir o DRI, de modo que o DRI derrete rapidamente e permanece na atmosfera oxidante do forno por um curto período de tempo. O seguinte progresso foi feito na aplicação do DRI no conversor de oxigênio.
① Pode produzir aço com baixo teor de enxofre, como aço elétrico
② A vida útil do revestimento do forno é melhorada reduzindo a temperatura da escória e (3) eliminando o impacto mecânico da sucata de aço pesada no revestimento do forno
③ Quando a proporção de DRI é alta, o tempo de alimentação através da tremonha é reduzido, reduzindo assim o tempo de fundição do aço por forno.
O modo de alimentação DRI no conversor de oxigênio pode ser através de tremonha de sucata (alimentação em lote) ou alimentação contínua através de silo alto. Este último tem as seguintes vantagens:
① O DRI derrete mais rápido porque pode ser alimentado durante o processo de sopro;
② Ao ajustar a velocidade de alimentação, o processo de sopro pode atingir o equilíbrio térmico a qualquer momento, para que a temperatura no forno seja mais fácil de controlar
③ O teor de FeO na escória é reduzido, assim os respingos são reduzidos e a taxa de recuperação do aço fundido é aumentada.
Comparado com o ferro-esponja, HBI ou CDRI têm vantagens óbvias. Os resultados dos testes de uma siderúrgica são os seguintes:
① A taxa de recuperação do aço fundido diminuiu 1%
② O consumo único de ferro fundido aumentou 11kg/t
③ O consumo de cal aumentou 6kg/t
④ Como substituto de sucata, o HBI pode ser usado em até 32% de sucata sem problemas operacionais.
De acordo com os resultados dos testes, pode-se estimar que 30% da sucata de aço pode ser substituída por DRI sem afetar a operação do conversor. Se uma proporção maior de DRI for usada, as seguintes medidas devem ser tomadas:
① DRI tem maior taxa de metalização
② Use o sistema de alimentação contínua DRI
③ Aumentar a relação de volume de tonelagem de aço do corpo do forno
④ Aumente os equipamentos de tratamento de escória
