在现代炼钢生产中，特别是在冶炼极重要用途钢种时，厂家深感优质废钢、金属化球团、热压块铁及硬铁这类钢铁料的匮缺。大多数场合，这类钢铁炉料都严重不足，价格也相当高，厂家使用是出于无奈。因此，钢铁业越来越重视新的代用材料的探索及开发，以满足现代炼钢生产的急需。

根据目前炼钢炉料市场走势，索柯尔钢厂与谢尔维斯公司于2001年开始开发一种新型炼钢用钢铁料生产工艺。这种炼钢炉料丝毫不亚于优质废钢、生铁及直接还原铁。开发中遵循的标准如下：

1．生产这种新炉料所用原料属一次原料并易取得；

2．产品密实，制造工艺可行，适合运输及保存；

3．容易在工厂现有条件下生产；

4．生产流程很经济；

5．有益于生态平衡。

谢尔维斯公司与俄有关科研设计单位及工厂合作研制的СцнтцкомR是能满足上述各项要求的一种新材料。谢尔维斯公司炼钢铁水及球团矿有富余，并有生产商品铁块的铸铁机。这些优越条件使得能在极短时间内完成СцнтцкомR材料生产工艺的设计及所用设备的落成。

СцнтцкомR炼钢原料生产工艺用于生产一定尺寸及一定重量的双组分复合块状炼钢炉料。两种成分中，一种是铁碳合金（70％～90％），另一种是氧化铁（最简单时）。可以代表СцнтцкомR性能的主要指标是其所用的填充料的重量比及化学成分（计算值）。

在索柯尔钢厂条件下开发出的复合炼钢炉料牌号有：CK10、CK15及CK20，数字10、15及20分别代表矿物填充料的重量百分数。

在生产上述牌号复合炼钢炉料时，所用的具体原料如下：

基体原料———炼钢铁水（重量百分数为80％～90％或每格铸模注入量为4．8～7.9kg）；铁水温度为1300～1350℃（密度为6900～7000kg/m3）；

填充料———列别金采选公司所产球团矿（重量百分数为10％～20％或铸铁机每格铸模内装入量为0.9～1.2kg）；球团平均粒度为12～16mm。随所生产的复合炼钢炉料牌号而异，球团矿的松装体积可占到一格铸模容积的70％（最高填充料量）。

在生产上述复合型炼钢炉料中采用经改进的浇铸工艺，即往铸铁机的每格铸模里先定量装入球团矿，随后分两次往装入了球团矿填充料的各格铸模里浇铸高炉铁水。这种工艺形式有许多优点：不仅操作简便，效率高及很经济，而且可充分利用铁厂现有的铸铁机。

生产上述用铁水封装起来的球团矿的主要难点在于，铁水及填充料（球团矿）二者密度相差悬殊。填充料较轻，未在铸模格里固定时，受到所注铁水铁流的动能作用，会在铸模格里自由移动而浮向表面。同时填充料是冷却剂，而且有着很大的蓄热表面。这样，当铁水过热度不足时会导致铁水过凉而在表面形成硬壳，妨碍铁水渗入填充料层空隙，使两种原料成分不能拌合。复合炼钢炉料生产工艺及所用设备的开发需更深地研究多组分体系各种元素的力学及热力学相互作用问题。

铸铁机现有铁水供给装置是从铁水流槽的侧面流嘴往铸模里浇铸铁水，流嘴出口垂直于铸模运动方向。这种情况不能保证各格铸模填注铁水的均匀性及同时填注。不仅如此，定向注入中部各铸模里的铁流动能很大，以致该部分铸模迅速注满，而使模内球团矿被冲出。在此种情况下，模内剩下的球团矿也浮于铁水表面，在后来的转运当中与铁块分离。

当铁水从流槽流嘴流出时，铁流的整个能量变为动能，铁流的动能对填充料及模底造成撞击。铁水撞到填充料上时，其部分动能转化为非弹性冲击，而剩下的动能则使填充料发生运动。这时，铁水及填充料变成统一的整体。根据能量不灭定律，撞击后剩下来的能量变为使铸模内铁水＋填充料体系移动的功。此剩余的能量可能使此体系越出铸模范围。显然，若要不出现这种现象，就必须使剩余能量小于使该体系越出模外所需的功。

在此种情况下，即当不活动的填充料受到铁流撞击时，即所注铁水铁流重量对Еост值（对填充料非弹性撞击时的能量损失）有着决定性的影响。如果将注流分为两股或两股以上（顺铸模行程一股接一股分开配置），则可大大降低Еост值。此时可达到最佳浇铸条件并保持应有的设备生产率。像处置铸造设施那样对待此时的铁水供给系统，以及利用铸造生产中经过若干内浇口往模型里浇铸的成熟经验，这些作法可大大减轻铁水注流造成的有害影响。

铁流下落高度是个非同小可的因素。通过改变铁水流嘴前缘至铸模顶面的配置高度可调整铁水注流能量，创造更平稳的浇铸条件。同时，最合适的流嘴布置方式是，使第1股铁流流嘴对着铸模运行方向，而使第2股铁流流嘴与铸模运行方向相垂直。为使铁水均匀流出流嘴，所有的流嘴都应向下倾斜30°。

当用过热铁水浇铸模内球团矿时，首先是模内的球团矿料层被铸于铁水中，与此同时铁水本身也开始结晶。此时，随铁水与球团矿填充料二者比例及铁水温度而异，球团矿或多或少地上浮到铁水表面，并在以后СцнтцкомR成品转运中会使这部分球团矿失落。这样就导致其成分不稳定，而恶化此商品炉料的质量。

通过热平衡计算及根据实验结果已确认本复合炼钢炉料各种成分的重量配比及用铁块包封球团矿所需的凝固铁水的用量。当铁水与球团矿二者比例不超出2．3：1～9：1的范围（随不同牌号复合炉料而异）及用敞口模型浇铸时，要满足铁水将球团矿包封起来的要求，可采用两种办法：一是以极低的速度进行浇铸；二是拉长供给铁水的时间。后一种办法更可取些，因此这时能在保证块状炼钢复合炉料质量的同时仍能保持设备的额定产量，并可避免铁水流嘴上形成结瘤及铸模里铁水在球团料层上形成氧化铁壳，妨碍铁水填入铸模内的空隙。

根据研究结果及实验经验制定出СцнтцкомR复合型炼钢用金属炉料生产工艺。制定当中考虑的主要参数有：浇铸时的铁水温度，第一次浇铸时铁水与填充料的重量配比，铁流从流嘴落下时的能量，以及第1次与第2次浇铸相隔的时间。本生产工艺由以下基本作业阶段组成：

球团矿备料，包括干燥到要求的湿度、分筛到所需的粒度级；

根据所生产的炉料牌号，往铸铁机铸模里装入一定量的填充料（球团矿）；

第一次往模内球团矿浇铸铁水，铁水过热度不得少于60℃，注入的铁水量不超过总注入量的95％（重量百分数）。

第二次浇铸铁水，浇到铸模完全注满为止。

根据经验数据确定的浇铸时的铁水最佳温度可保证复合型炼钢炉料铁块成形过程中填充料在整个基体内均匀分布。

以该工艺为基础，设计并制造出年产30万t复合型炼钢炉料СцнтцкомR的生产设备，并将其投入工业运行。该套设备生产的块状炼钢炉料可保证固体氧化剂在整个金属基体体内的均匀分布及球团矿型氧化铁与生铁比例的稳定。

СцнтцкомR复合型炼钢炉料生产设施。设计此设施时规定的基本任务如下：

1）各格铸模注入铁水均匀及在同一时间注入；

2）铸铁机各铸模内球团矿装入量准确及装得均匀；

3）保证100t铁水浇铸中Тинти-комR炉料生产过程连续不间断；

4）对生产的产品质量实施中间控制及最终检验；

5）在能生产СцнтцкомR复合炼钢炉料的同时仍保持铸铁机原有的生产功能。

以生产商品铁块的铸铁机为基础，在该机上装设6格铸模，每格铸模容积为1．3dm³，铸模传送带运行速度为14m/min。复合型炼钢炉料生产设施的主要设备有计量给料装置及铸铁机铸模铁水供给流槽。

计量给料装置。根据设备操作特点（含尘，高温，场地开阔）采用球团矿松装重量计量给料法，这样就解决了上述第一项基本任务，即随着各格铸模在计量给料装置下面通过，每格铸模里都能同步地及均一地装入球团矿。

此计量给料装置为滚筒式，带有若干槽口，可按生产的具体产品牌号调整滚筒下料量。滚筒借助于花槽盘及中介轮，由铸铁机传送带链条枢轴传动，从而保证每格铸模装入填充料的同步性。

计量给料装置装有受料槽，闸板，转数计数器，并用外壳封闭，避免粉尘外露。球团矿卸出槽位置低于操作平台台面。电接触式计数器及其发送给控制仪表的输出信号，使得能算出操作期间的球团矿流量及浇铸结束时的球团矿总用量，并将这些数据转送给工长及调度人员。

随着铸模脱离传送带尾部的从动链轮，在铸铁机机头侧调整各计量给料装置的位置，并保证紧靠铁水供给流量前面，每条传送带都配有一个计量给料装置。

铁水供给流槽。该槽为钢质结构（铸造或焊接），配有铁水接受器，铁水护送罩及两个顺铸模运行方向依次配置的铁水流嘴。头一个流嘴的导流前缘垂直于铸模运行方向，而第2个流嘴的导流前缘则与铸模运行方向同向。两个流嘴导向前缘之间的距离为1．6m。这使各铸模能在大约7s内走过两次浇铸之间的距离。流嘴导流前缘的高度可预调整，以降低铁水下落能量。流槽内衬用耐火砖、耐火粘土及槽配料砌成。内衬作成向下渐凹的坡面，使铁水能定向流入每个铸模里。

铸铁机处设有栈桥，桥上设有容积为10.5m3、带顶棚的受料槽，及起重能力为5t的电动小吊车。堆在矿石堆放场上的球团矿被装入容积为1.3m3的自卸式开底吊桶里，然后用铁路平板车送至带盖的栈桥下面。在此，用电动小吊车将吊桶置于受料槽上。卸完料后，将吊桶重新放在平板车上。受料槽装有料位传感器，向铸铁机操作人员工作场所发送信号。在受料槽装满球团矿时，料槽闸板打开，球团矿顺封闭的下料管分别装入计量给料装置的受料槽。只有在全系统都装满球团矿时，设备才能起动运行。

在生产复合型炼钢炉料时，随着铸铁机传送带的开始运行，计量给料装置的闸板打开，球团矿进入铸模里。铁水从铁水罐倒出，沿流槽流入依次配置的流嘴流入铸铁机铸模里。由第2个流嘴将铸模注满铁水。

后面的各项作业（冷却、转运、贮存及发货）与生产商品铸铁块时相同。设备及各部件的结构型式可完全防止运输、倒运及球团装入铸铁机铸模时使操作现场被粉尘污染。

总的来说，本СцнтцкомR新型复合炼钢炉料生产工艺能切实提高优质炉料的产出量。随生产的产品牌号不同，可提高炼钢炉料产量10％～20％，同时还能使炼钢炉料中每1kgFe的价格比生铁低5％～20％。

结语1．以炼钢铁水及列别金斯克采选公司的氧化球团为基础，开发出称为“СцнтцкомR的复合型炼钢炉料”。

2．设计并制造出产能为30万t/a的生产设备及相关装置，并将此生产系统投入工业运行。

3．已能按TY0810－053－050254094－2002的要求，成功地进行CK10、CK15及CK20各牌号复合型炼钢炉料的工业规模生产。在这些复合型炼钢炉料中，球团矿填充料的重量分别为10％、15％及20％。