焦炭熱強度對高爐的影響

摘要：本次研究主要對焦炭熱度對高爐的影響進行了分析和研究，結果表明，在高爐的反應程度范圍內，焦炭的失碳率與抗壓強度之間的關系為直線型，且失碳率對強度的影響以及抗壓強度都會隨著溫度的升高而降低。

關鍵詞：焦炭 熱度 高爐 影響

由于焦炭在高爐煉鐵的生產過程中起著重大的作用，因此，焦炭的質量好壞很關鍵。對焦炭質量好壞的衡量，除了要看其化學成分和轉鼓強度外，還有一個重要標準，即焦炭的高溫性能，如果焦炭具有較高的高溫性能，就會在很大程度上對高爐的技術經濟指標產生積極的影響。

1 對代表性焦炭抗壓強度的分析和研究

1.1 焦炭的常規數據

本次研究的焦炭樣品取自唐鋼、寶鋼等鋼鐵企業，均為代表性焦炭，其數據檢驗報告具體內容見表1。

1.2 式樣制備

在焦炭式樣制備是，對于一般的式樣，首先要把選好的焦炭用巖石切片機進行切割，規格要求是切割成片狀，厚度為10～12mm；其次是在焦炭片上鉆取焦芯的工作，所用工具是臺鉆配合Φ8mm的金剛砂空心鉆頭。所需要的實驗式樣就是圓柱形焦芯。所有的焦炭都要制成Φ8 ×10mm的圓柱體試樣。式樣制成以后就要開始初選的工作，所謂初選就是把形狀不合格或存在宏觀裂紋的樣品去掉。

1.3 實驗

1.3.1 測定焦炭的試探率分布

所選取的試驗樣品為邢臺3號焦，邯鄲1號焦，裕泰焦和唐鋼焦，均為外觀完整，無異常情況的標準焦塊，并將其制備為直徑不一的圓柱體。要把這些圓柱體的兩個地面用粘土漿進行密封，其目的是了使圓柱體內部的失炭避免受到其表面的影響。然后就是制取反應后式樣的工作，這個過程要在脫炭電爐中進行。在式樣制取是，所控制的參數就是焦炭的失炭率，其定義為：

其中，Lc表示的是焦炭的失碳率，以百分比表示；Mb表示的是焦炭的原始質量；Cb表示的是焦炭的固定炭含量；Mc表示的是焦炭在反應后的質量；Ce表示的是焦炭在反應后的固定炭含量。

本次研究為5種試樣同時進行失炭，以便對總體失炭率進行控制。最后，再分別計算制的式樣的實際失炭率。

通過比較，發現在三個式樣的失炭率數值中，裕泰焦樣的規律性最強，我們選取其作為下一步的研究對象。選取5個大小不同的裕泰焦的焦樣，用切割機在圓柱體焦炭的中心部位切下一個圓片，然后由外向內切割若干個厚度不一的圓環，從而得到不同粒度的試樣在不同直徑的失碳率樣品。在將其稱重、夾碎、放置在剛玉質載樣臺上之后，放入高溫井式爐中完全燃燒。在降溫后對其灰分質量進行稱量，根據灰平衡對其失碳率進行計算。

1.3.2 測定焦炭抗壓性

在本次研究中，對焦炭抗壓性進行測試的設備為可調氣氛高壓抗壓試驗機。

該設備在試驗過程中能夠實現1500℃的高溫，并且可以在還原性、中性和氧化性氣氛中工作，其壓頭的頂點直徑為30mm。

在試驗之前，我們首先要做的就是選擇所獲得的試樣，從中挑選出那些外觀未發生破損的試樣并將其置入抗壓試驗機，將溫度逐漸提升，直至達到預定試驗溫度為止，隨后既可以進行抗壓試驗。試驗溫度一般以1100℃為宜，并且這一溫度與過程樣的熱模型溫度相對應。在剔除10個在試驗過程中發現的異常數據之后，即可將平均值作為試驗最終的抗壓強度。

2 對試驗結果的分析

為了對焦炭的抗壓強度、失碳率、溫度之間的關系進行研究，我們分別在常溫條件下、500℃條件下、800℃條件下、1000℃條件下對不同失碳率的唐鋼焦炭進行了抗壓試驗，試驗研究結果如表2所示。

2.1 焦炭的抗壓強度與失碳率之間的關系

通過對表2的分析與整理，我們可以得出常溫條件下、500℃條件下、800℃條件下、1000℃條件下焦炭強度與失碳率之間的關系。

為了進一步簡化焦炭的抗壓強度、失碳率之間的關系確認方法，我們可以通過利用數值分析知識等內容和方式對數據進行相應的處理，最終得出在不同條件下，焦炭抗壓強度與失碳率時間的關系計算方法和擬合線函數表達式：

在常溫條件下：SP=16.915—0.270LC

在500℃條件下：SP=15.235—0.248LC

在800℃條件下：SP=11.25—0.21LC

在1000℃條件下：SP=9.040—0.446LC+0.010LC2—0.00007LC3

由此可知，焦炭的抗壓強度會隨著失碳率的升高而下降，基本上呈一個反比關系，并且這種關系在是失碳率高端擬合較差，低端擬合較好，所以在1000℃的條件下采用的是三次多項式擬合。

2.2 焦炭的抗壓強度與溫度之間的關系

通過表2 所給的數據我們可以回歸出失碳率一定是，焦炭的抗壓強度與溫度之間的關系，詳見表3。

2.3 焦炭的抗壓強度與失碳率分布之間的關系

邢臺3號、裕泰焦試樣的失碳率、粒度的對應關系擁有一個共同的特征，那就是隨著粒度的增大，失碳率逐漸降低，并且這種關系近似直線型。在失碳率相同的條件下，粒度較大的焦炭較粒度較小的焦炭的失碳率要低30%，所以應注意對入爐焦炭的粒度進行控制，并盡可能的提升大粒度焦炭所占的比例。

3 結語

通過對不同種類焦炭的抗壓強度在不同失碳條件下的試驗和分析，我們可以看出焦炭反應后的高溫強度、失碳率、失碳率分部之間的關系較為密切。在低溫段，失碳率與抗壓強度的線性關系相對明顯，在高溫段的曲線關系則相對明顯。焦炭力度是其抗壓強度與失碳率分步的有效反映，粒度相對較大的焦炭在經過相同的失碳時間后，失碳率要明顯低于小力度焦炭，因此應對投入高爐的焦炭進行控制。

參考文獻：

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