高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法研究

高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法研究

戚文娴

中天钢铁集体有限公司 江苏省 常州市 213000

摘要：由于焦炭在冶炼中具有不可忽视的作用，因此，本文围绕高炉用焦炭展开了详细的分析探讨，并以检测方法及要求为切入点，对其在冶炼中的重要作用和检测途径提出了相关理论，总结了其在焦炭热性能中的存在意义，从而有效推动了我国现代社会中高炉冶炼技术的长远发展。

关键词：高炉；焦炭热强度；指标要求；检测方法

引言：焦炭是高炉冶炼中必须具备的材料条件，有着不可替代的作用，因为制约高炉冶炼中焦炭热强度的原因有很多种。为了使我国高炉冶炼技术向前稳定发展，就要合理的提升我国目前高炉冶炼的实时效率，确保为今后的高炉冶炼工作提供具有参考意义的科学数据。相关操作人员要严格把控高炉冶炼中的焦炭热强度数据标准，并对其所需的质量要求进行深刻分析和全面研究，从而保证准确的检验出焦炭热强度的数值。

1 高炉冶炼中焦炭热强度的数值标准和意义

1.1高炉冶炼中焦炭作用的不断变化

焦炭持续燃烧所释放的热量能够促使高炉冶炼正常进行，二氧化碳结合氧气出现氧化反应，氧化还原可以释放一氧化碳，进而为高炉冶炼不断提供所需的各类气体。目前，我国科学技术飞速发展，在高炉冶炼方面不断探索，有相关学者发现在冶炼中除了焦炭能够释放气体提供帮助以外，还有可能采用其他的喷吹燃料进行气体释放，高炉冶炼中使用焦炭燃烧的最重要的作用就是为高炉炼铁不断释放气体和能量^[1]。

1.2高炉冶炼中焦炭质量的标准要求

在高炉冶炼过程中，所用焦炭要符合固定标准，例如，焦炭中要有一定含量的固定碳，以便为二氧化碳和氧气的氧化反应不断提供足够的碳源，为了确保高炉冶炼过程中具有一定的稳定性和安全性，并且焦炭中所含有的部分有害元素要严格控制在一定数量内。在焦炭燃烧中焦炭颗粒要保持大小相似，颗粒直径不能超过45毫米，要依据高炉的尺寸规格和冶炼要求来把控相对应的焦炭体积^[2]。与此同时，炼铁时所用的焦炭性能也要达到标准要求，其必须具备耐磨性和抗压性，焦炭表面也要有一定的强度，以便焦炭在燃烧反应中能够保持颗粒性，从而大幅度降低在遭受外界挤压时自身对冶炼的影响。另外，在高炉冶炼中，焦炭还需具备耐高温能力，反应前与反应后有不同的性能表现。

2 焦炭在冶炼中的变化反应

在高炉冶炼过程中，碳溶消耗量与实时温度、冶炼环境和焦炭自身的耐温性能有直接的关系，依据冶炼煤气的所含成分和控温程度，能够把焦炭在冶炼过程中所占区域的具体情况分为两种：在高炉部分带状区域内炉料被反应煤气持续供给热量，此时最高温度少于1000℃；由于热度相对较低，因此，焦炭燃烧反应可以正常进行，但是碳溶的消耗数量是有限的，另外，在高炉炉身的下半部分，即热量保存区域中，是焦炭产生燃烧反应的重要区域，炉内最高气压由碳溶热力学消耗条件判定，若铁氧产物出现热熔反应，其中的氧含量会与碳含量相融成为 CO2，焦炭燃烧反应和焦炭FeO结合产生Fe，两者相互推进，并由此决定高炉冶炼中的冶炼效率。在实际情况中，碳溶反应在冶炼过程中所消耗的焦炭数量在一般情况下是不变的，大概在焦炭总数量中占比25%左右，另外，还有一部分焦炭被用来作为其他燃料的还原物，剩下的所有焦炭量都用于高炉底部燃烧，以致为冶炼过程提供源源不断的热量^[3]。

3 焦炭热强度数值的检查方式

在基本情况下，最常用的焦炭热强度检查方式是在焦炭产生燃烧反应和氧化反应后，检查焦炭的总体损失数量和余下10mm类别的碳溶颗粒的占比数，从而表明焦炭表面强度值。因为焦炭结构中含有水分，会在一定程度上影响焦炭的总体强度，所以，相关操作人员要在测量焦炭热强度时额外检测不同焦炭结构中的含水量^[4]。在高炉冶炼进行前期，要严格选取相应结构的焦炭规格，并实时模拟高炉冶炼的实际环境，把实际现场温度调控在1000℃左右，经过正常实验一个小时后，检测碳溶反应过后的焦炭数量和余下10mm类别的碳溶颗粒的占比数。因为碳溶反应是有一定的时间规定的，因此，为了避免过度燃烧所产生的焦炭热强度值不够准确，在检测热强度过程中要严格把控焦炭燃烧的实践和反应节点。因为焦炭燃烧反应容易受到碱金属的制约，所以在进行高炉冶炼是要提前检测好高炉内部碱金属的稳定情况，以此有效降低焦炭燃烧中碱金属对其的制约影响，及时的掌握在冶炼过程中焦炭的多种性能变化。与此同时，焦炭燃烧反应中所产生的气体和流动气体对冶炼的影响很大，因此，在检测焦炭热强度时可以适当的使用一些合适的气体，例如氦气、氖气、氩气、氪气等一系列惰性气体。并持续保持反应气体的流动量稳定在标准数值上，从而保证冶炼中测量热强度时的高效性和准确性。因此，为了合理增强焦炭的性能值，就要利用科学方法进行冶炼环境改善，并在冶炼过程中选择水含量少、结构合理的、灰分含量少的焦炭，确保焦炭燃烧反应可以正常进行，并有效提高冶炼的综合质量和效率

^[5]。

4 结语

焦炭作为一种不可替代的必要材料，在高炉冶炼中的重要作用是不可忽视的，因此，为了更好地增强我国冶炼技术的高效性和安全性，是我国高炉冶炼发展不断进步，本文围绕我国目前的高炉焦炭反应做了详细的分析总结，针对现有的检测方式和指标标准，对我国高炉冶炼中所用焦炭热强度的制约条件和影响范围进行了具体合理的阐述，为我国今后的高炉冶炼发展起到了推进作用，并提出了几点科学合理的监测数据，从而为焦炭热强度的具体数值提供了参考依据。

参考文献：

[1]周玮.浅谈冶金用焦炭的热强度指标要求及检验[J].冶金管理,2019(01):9.

[2]王鑫欣,罗胜中.高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法[J].化工管理,2017(22):48.

[3]魏国,沈峰满,杜钢,杜鹤桂.高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法[J].材料与冶金学报,2011,10(04):237-240.

[4]张明远,万新,冯淋虹,阳银权.高炉用焦炭热性能控制指标的研究[J].中国煤炭,2010,36(02):84-87.

[5]王子宏,唐志宏,游坚,余轶峰.2号高炉用焦炭热性能及其配煤分析[J].柳钢科技,2009(04):5-9.