高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法
标准与检测 48 | 2017年8月 2017年8月 | 49焦炭作为高炉炼铁反应的必备材料，起着不容小觑的重要作用，由于影响高炉中焦炭热强度的因素多种多样。为了更好的促进我国高炉炼铁的不断发展，提升我国高炉炼铁的冶炼效率，为今后的高炉使用焦炭的研究提供科学、有效的参考指导，就必须对焦炭热强度指标要求及其质量检测措施进行深入研究，进而准确的检测高炉反应中焦炭热强度。1 高炉用焦炭热强度指标要求及其重要作用(1) 焦炭在高炉中作用的演变。焦炭的燃烧产生的热量可以推动高炉炼铁反应的进行，通过二氧化碳与氧气的氧化还原反应进而产生一氧化碳，为高炉炼铁提供充足的反应气体，随着科学技术的不断发展，学者发现除了焦炭可以起到上述作用外，还可以采用其他燃料推动高炉炼铁的反应和发生，如使用其他喷吹材料为高炉炼铁反应提供热源，高炉内部燃料物质形态如图1 所示，其中位于块状带焦炭起到主要作用就是产生一氧化碳，为高炉炼铁提供充足的反应气体，位于块状带下方两大带系的焦炭的主要作用是为铁的生成提供充足的碳源。为燃烧带的焦炭主要作用就是通过自身燃烧为高炉炼铁提供充足的热源和能量。(2) 高炉冶炼对焦炭的质量要求。
首先，高炉冶炼要求焦炭中含有充足的固定碳，进而为氧化还原反应提供充足的碳源，为了保证高炉反应进行的安全可靠性，焦炭中有害元素的含量应该保证在一定的水平范围内。其次，焦炭颗粒体积要求均匀一致，直径在45mm 左右，根据不同高炉规格和反应要求，具体到焦炭颗粒尺寸有所差别，在选取不同尺寸的焦炭颗粒中要注意根据高炉冶炼的具体要求来进行选取。再者，高炉冶炼中使用的焦炭的耐磨程度和抗碎程度必须符合焦炭颗粒的强度要求焦炭指标，以保持焦炭在反应中的颗粒性，降低外界挤压和自身应对焦炭颗粒的影响。最后，焦炭应具有一定的高温性能，用反应性CRI 和反应后强度CSR 表征。如图2 所示，CRI 与CSR 总体上分布呈现线性回归关系，线性回归系数为-1.3952，关系式的方差为0.9019，当焦炭的损失质量占总质量的20% 到30% 之间时，10mm 尺寸的颗粒占据反应剩余焦炭的60% 左右，随着反应性百分比的增加，反应后强度的百分比逐渐降低，最终趋于零值。 2 焦炭热强度检测途径常用的高炉焦炭热强度检测方法是在焦炭进行氧化还原反应后，测量焦炭的损失质量和剩余10 毫米级别的焦炭颗粒所占的比例，进而表征焦炭反应强度。
由于焦炭中含水量对焦炭强度的影响较大，在检测焦炭热强度时还应该考虑不同焦炭样品的含水量。选取相应质量的焦炭，模拟高炉工作环境，将其工作温度设置为1100 摄氏度左右，实验2 个小时后，测量反应后焦炭剩余质量和10 毫米级别焦炭颗粒所占的比例。焦炭反应有相应时间的限制，为了避免因为反应过度造成的焦炭热强度检测不精确，在进行焦炭热强度检测时要准确合理的把握焦炭反应时间。由于焦炭热强度受高炉内碱金属的影响较大，在进行焦炭热强度检测时还应该提前测量好高炉内碱金属的平衡情况，进而准确把握焦炭反应中碱金属对其产生的影响，实时掌握焦炭热强度的性能变化。除此之外，由于焦炭反应过程中反应气体和流体的影响较大焦炭指标，在进行焦炭热强度测量中可以使用适合的反应气体，如氮气、氩气等惰性气体，并保持输入气体的流量可以维持在稳定的数值，进而保障焦炭热强度测量的准确性和科学性。所以为了更好的提升焦炭热性能，需要合理的改善焦炭反应环境和反应条件，选择灰分较低的、水分含量相对较少、配煤结构合理的焦炭，使焦炭反应可以充分、完全的进行，进而提升高炉冶炼的效率和质量。3 结语焦炭的不同反应在高炉冶炼中发挥着不同的功效，而影响高炉中焦炭热强度的因素多种多样，要想准确的检测高炉反应中焦炭热强度就必须开展用焦炭热强度指标要求及其检测方法。
焦炭作为我国高炉冶炼的重要材料，其使用价值和使用意义不容小觑，为了更好提升我国高炉冶炼的效率和安全可靠性，提升我国冶炼事业的稳步发展，本文对焦炭在高炉反应中的重要作用进行了总结，鉴于学者们对高炉用焦炭热强度指标要求和已有的检测方法，笔者对焦炭热强度的影响因素以及测量方法进行了详细阐述，为今后焦炭热强度的研究测量工作提供了科学、有效的参考依据，进而不断推动我国高炉冶炼事业的稳步、安全发展。参考文献：[1] 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,(04):237-240.高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法王鑫欣 1 罗胜中 2 (1. 河钢承钢检验检测中心, 河北 承德 067000;2. 承德中滦煤化工有限公司检验中心, 河北 承德 067000)摘要 ：鉴于焦炭在高炉冶炼中的重要作用，本文以探讨焦炭热强度指标检测方法的发展现状为出发点，对高炉用焦炭热强度指标要求及其重要作用、焦炭热强度质量检测途径进行了重点探讨，在研究整理了影响焦炭热性能的外在环境因素以及内在因素后，总结了研究高炉用焦炭热强度指标要求及检测方法的重要意义，以求提升高炉中焦炭热性能，进而进一步推动我国高炉冶炼的稳步发展。关键词 ：高炉冶炼; 焦炭强度; 指标要求; 检测方法图1 高炉燃料形态图2 CRI与CSR的线性关系万方数据