Application du DRI dans la sidérurgie
Il y a une pénurie de ferraille dans la sidérurgie du monde entier. En raison de la faible autosuffisance intérieure de la ferraille en Chine et de la qualité instable de la ferraille disponible, il est nécessaire de trouver des alternatives à la ferraille.Fer réduit direct (DRI)a été utilisé comme matière première pour la fabrication de l'acier pendant de nombreuses années et a été progressivement appliqué en Chine.
1. Performances DRI
En tant que matière première pour la fabrication de l'acier, les principales propriétés du DRI par rapport à la ferraille sont les suivantes :
DRI | ferraille | |
Stabilité de la composition | écurie | volatilité |
Teneur en impuretés | Très lent | Haute |
bande heureuse | contient | Très peu |
La teneur en carbone | moyen | bas |
porosité | poreux | Non |
On peut voir que le DRI est une sorte de matière première de fabrication d'acier de haute qualité, et seule une teneur élevée en gangue entraînera une consommation d'énergie élevée. De plus, le four d'élaboration de l'acier doit être adapté au traitement d'une grande quantité de laitier. En raison d'une faible conductivité thermique, le processus de fusion DRI idéal devrait avoir une source de chaleur à haute température, telle qu'un four à arc électrique et un convertisseur, pour maintenir une température élevée dans le DRI et ses environs.
Le DRI peut être sphérique, grumeleux (fer spongieux) ou grumeleux (CDRI ou HBI) et a généralement les propriétés physiques suivantes :
pellets | Fer à éponge | CDRI | HBI | |
Taille des particules (mm) | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30x55x106 |
porosité(%) | 52 | 49 | 24 | 24 |
Densité apparente (t/m³) | 1.8 | 2.0 | 2.6 | 2.8 |
La composition chimique du DRI est très importante pour le processus de fusion et doit être aussi proche que possible de la ferraille. La composition chimique du DRI est la suivante, qui peut varier selon les matières premières et les processus de production.
fer complet (TFe) 92%
Fer métallique 83%
Teneur en carbone 0,25 ~ 1,0 %
Teneur en soufre 0,025% max
Teneur en phosphore 0,06% max
Ce n'est pas2 2-3%
Les propriétés DRI de haute qualité adaptées à la fabrication de l'acier doivent être :
Le taux de métallisation le plus élevé possible (de préférence supérieur à 85%)；
La teneur en silice doit être aussi faible que possible
La densité volumique du DRI doit être supérieure à 3,5 t/m³, de préférence autour de 5,5 t/m³ et supérieure à 1,8 t/m³. Étant donné que les petites particules d'une taille inférieure à 3 mm sont facilement suspendues dans les scories et difficiles à fondre, moins il y a de contenu, mieux c'est.
2. Application du DRI dans la sidérurgie des fours électriques
L'utilisation du DRI comme matière première pour la fabrication de l'acier présente les avantages suivants :
Composition stable, faible teneur en impuretés, en particulier faible teneur en soufre
Fusion rapide
Facile à gérer, transport pratique
L'alimentation continue peut être réalisée
En théorie, la proportion de DRI remplaçant les ferrailles peut atteindre 100 %. Lorsque la quantité de DRI est faible, elle peut être alimentée par une trémie à ferraille, et lorsque la quantité de DRI est importante, il est très pratique d'utiliser un système d'alimentation en continu. À l'heure actuelle, l'application de DRI dans la fabrication d'acier eAF a fait les progrès suivants :
① La productivité d'eAF est améliorée. En raison de la faible teneur ensoufreetphosphoredans DRI, le temps de raffinage de eAF est réduit. De plus, grâce à la réalisation d'une alimentation continue, le temps d'alimentation est réduit et la vitesse de fusion est accélérée.
② Il peut produire de l'acier de haute qualité, car il y a beaucoup d'impuretés dans la ferraille, il est difficile de produire de l'acier de haute qualité avec 100% de ferraille dans un four électrique, mais la teneur en impuretés dans le DRI est très faible et l'acier de haute qualité tel que l'acier électrique peut être produit dans un four électrique.
③ En raison de la stabilité de la composition DRI, les temps de four de composition d'acier hors de l'ordinaire peuvent être réduits, en particulier lors de la production d'acier à faible teneur en carbone.
④ La rupture d'électrode est réduite et la consommation d'électrode est réduite.
Cependant, la fusion du DRI dans un four électrique augmente la consommation d'énergie par rapport à la fusion de la ferraille. La consommation d'énergie accrue est utilisée pour réduire l'oxyde de fer résiduel et la gangue lors de la fusion et de la scorification du DRI pour se séparer du fer. Il a également été observé que lorsque la proportion de DRI dans la matière première dépassait 20 %, l'augmentation de la consommation d'énergie restait constante. L'application de DRI augmentera également la consommation de chaux et de scories. Lorsque le four électrique conçu pour fondre la ferraille est utilisé pour fondre le DRI, la durée de vie du matériau de revêtement sera réduite. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, il convient de concevoir un nouveau type de four électrique à charge continue DRI, qui présente les caractéristiques suivantes :
① Augmenter le diamètre de la coque du four ;
② Réduisez le diamètre du centre de l'électrode ou adoptez la méthode de la colonne d'électrode inclinée ;
③ utiliser une paroi de four refroidie à l'eau au lieu de matériaux réfractaires ;
④ Pendant la période de fusion, utilisez un faible facteur de puissance, un mode de fonctionnement à arc court et un courant de sortie de transformateur correspondant, un guide de bus, un câble flexible et une électrode ;
⑤ Sélectionnez une faible réactance de rechange pour le four ;
⑥ Fusion sous laitier de mousse, couvrant l'arc.
La pratique de production montre que l'éponge de fer jusqu'à 30% peut être ajoutée à la charge du four électrique sans aucun problème opérationnel, mais cela peut provoquer des nodules dans le four lorsque la proportion d'ingrédients plus élevés est plus élevée. Cela suggère que le DRI-100 % remplaçant la ferraille est encore difficile.
3. Application du DRI dans la sidérurgie des convertisseurs d'oxygène
La ferraille d'acier est utilisée comme liquide de refroidissement dans la fabrication de l'acier des convertisseurs d'oxygène. Comme la quantité de ferrailles retournées diminue, il est nécessaire de trouver d'autres types de fluides caloporteurs pour remplacer les ferrailles. Il existe généralement deux options :
Utiliser du minerai de fer oucalcaire
Utiliser l'IRN
L'utilisation de DRI comme liquide de refroidissement présente les avantages suivants :
① Relativement pur, moins d'impuretés
② Stabilité des prix
③ Le taux de récupération de l'acier en fusion est supérieur à celui du minerai de fer et du calcaire.
Théoriquement, l'ajout continu de DRI dans la fabrication d'acier avec convertisseur d'oxygène est approprié car le convertisseur d'oxygène fournit la chaleur très concentrée nécessaire pour faire fondre le DRI, de sorte que le DRI fond rapidement et reste dans l'atmosphère oxydante du four pendant une courte période. Les progrès suivants ont été réalisés dans l'application de DRI dans le convertisseur d'oxygène.
① Peut produire de l'acier à faible teneur en soufre, tel que l'acier électrique
② La durée de vie du revêtement du four est améliorée en réduisant la température du laitier et (3) en éliminant l'impact mécanique de la ferraille lestée sur le revêtement du four
③ Lorsque la proportion de DRI est élevée, le temps d'alimentation à travers la trémie est raccourci, réduisant ainsi le temps de fusion de l'acier par four.
Le mode d'alimentation DRI dans le convertisseur d'oxygène peut être via une trémie de ferraille (alimentation par lots) ou une alimentation continue via une trémie haute. Ce dernier présente les avantages suivants :
① Le DRI fond plus rapidement car il peut être alimenté pendant le processus de soufflage ;
② En ajustant la vitesse d'alimentation, le processus de soufflage peut atteindre l'équilibre thermique à tout moment, de sorte que la température dans le four est plus facile à contrôler
③ La teneur en FeO dans le laitier est réduite, ainsi les projections sont réduites et le taux de récupération de l'acier fondu est augmenté.
Par rapport au fer spongieux, le HBI ou le CDRI présentent des avantages évidents. Les résultats des tests d'une aciérie sont les suivants :
① Taux de récupération de l'acier en fusion diminué de 1 %
② La consommation unique de fer fondu a augmenté de 11 kg/t
③ Consommation de chaux augmentée de 6kg/t
④ En remplacement de la ferraille, le HBI peut être utilisé jusqu'à 32 % de la ferraille sans aucun problème opérationnel.
D'après les résultats des tests, on peut estimer que 30 % des ferrailles peuvent être remplacées par du DRI sans affecter le fonctionnement du convertisseur. Si une proportion plus élevée de DRI doit être utilisée, les mesures suivantes doivent être prises :
① DRI a un taux de métallisation plus élevé
② Utiliser le système d'alimentation continue DRI
③ Augmenter le rapport de volume d'acier de tonnage du corps du four
④ Augmenter les équipements de traitement des scories
