焦炭抗壓強度的檢驗方法及應用實踐略述

王喆

摘 要：高爐生產必備焦炭的原材，焦炭材質是否優良關乎后續的反應質量。伴隨經濟進步，大型高爐日漸增多且開發了噴煤更高的配套技術，由此也提升了選購焦炭應有的質量。然而，焦炭負荷累積變大，減低了總體強度且增添了沒能燃燒充足的爐內煤粉。現存常見的檢測焦炭注重查看冷熱強度，但這種流程很難反映出精準的爐內燃燒狀態。對于此，解析了焦炭在高壓氛圍內的真實抗壓強度，這種基礎上摸索更合適的檢驗步驟。

關鍵詞：焦炭抗壓強度；檢驗方法；應用實踐

高爐冶煉選取的焦炭要擁有必備的強度，唯有如此，反應得出的爐內焦炭才不至于破損。在高溫狀態下，焦炭應能維持完整且符合設定的透氣性。

針對于高爐冶煉，焦炭應被當作骨架。既往的調研注重解析數據或采納了實驗步驟，這種調研耗費了較多物力及人力。與此同時，常規測定焦炭得到的信息很難借以判斷真正的焦炭強度。為了改進檢驗，就要探析更便捷的測定流程以此來探析焦炭是否足夠抗壓。

一、設定檢驗方法

測驗抗壓強度可選如下的成套設備：抗壓的試驗機、可調節的脫碳電爐。選購了鋼鐵廠制備的焦炭，測定焦炭的性能。試驗選取的焦炭自身粒度最佳且去除了異常的外形。把焦炭切割為15毫米左右的薄片，借助玻璃鉆以便于鉆出焦炭上側的圓柱體。經過鉆孔之后，焦炭被送入了電爐經過脫碳[ 1 ]。經過氣化反應制作了抗壓試樣，這種步驟很類似吊籃試驗。制作焦炭時可選二氧化碳當作氣化劑并且設定1000攝氏度的反應溫度。依照測驗要求妥善調控各階段表現出來的抗壓強度。

測定抗壓性選取的常規試驗為：在高溫狀態下調節試驗機，連續測定選出來的焦炭試樣。焦炭有著不相等的失碳率，依照細化的失碳率以便于劃分組別，在每組之中都要配備試驗機。通入氮氣以此來保護試樣，測試得出更精準的抗壓強度。脫碳電爐可用于制作各類的焦炭試樣，抗壓試驗選定了不同溫度。經過測驗得出了不同時點的抗壓強度。

二、影響焦炭強度的各要素

從常規來看，焦炭含有不等比例的揮發分及灰分、水分、固定碳等要素。焦炭被送入爐膛之后，經過較短時間即可蒸發掉水分。由此可見，水分并不影響測定的真實焦炭強度。焦炭有著較低的內在揮發分，若加熱超出了800攝氏度將會揮發氣體。因此，揮發分很難進到爐膛之中較高溫度的區段，這種成分也很少干擾到總體強度。歸納可得結果：唯有灰分及固定碳才會密切關系到焦炭真正的強度。若溫度是特定的，那么灰分表現出來的強度影響關乎橫截面現存的焦炭比例。焦炭在反應進程中，灰分總量可以維持恒定。

針對于同類焦炭，灰分顯示的總體影響應當設定為常數。假定試樣只含有灰分，則可歸納得出如下結果：只要確定了灰分，即可對應著確定焦炭顯示的抗壓總強度。與之相比，固定碳含有本身的橫截面，有效截面應是預先固定的。碳溶反應并不是恒定的，滲透進來的碳消耗了5%左右的固定碳，焦炭真實的抗壓強度受到雙重的失碳率及溫度影響[ 2 ]。

如上的調研都假定了恒定的爐內溫度，但真正燃燒之中的爐內各位置溫度并非相等。在這種狀態下，還要解析溫度變更下的固定碳及灰分比例。

如果溫度不等，那么焦炭附帶的灰分也將隨之變更。固定碳的總量關系到失碳的概率，這種概率也影響到固定碳現存的總量。不同的溫度下，溶解碳可選的反應也表現出不同狀態的劇烈程度，并且伴隨著不等的失碳率。例如：若塊狀焦炭超出了800攝氏度那么碳溶解的反應將不會很急劇；若爐膛腹部上升至1300攝氏度，那么損耗掉的碳溶總量將超出原先的40%。

三、解析檢驗數據

解析焦炭在爐膛內的抗壓強度可知：抗壓強度關乎多樣的要素。對比實驗數據得出：焦炭顯示的失碳率及總體抗壓強度擁有線性的關系。若僅僅衡量了失碳率及各燃燒時段的溫度，也很難涵蓋著真實的燃燒流程。評價失碳率及爐內溫度，各類常數都表現出某一特定影響。各類參數都有著優良的線性關系，由此可知固定碳及焦炭附帶的灰分都密切關乎抗壓的狀態。若溫度是恒定的，失碳率及焦炭抗壓將會是反比的；若給出了穩定的失碳率，那么溫度及測定的強度也應當呈現為反比。

若單純衡量了溫度影響，則可歸結為如下規律：溫度及測試中的抗壓強度有著相對簡易的線性關系，直線形態的抗壓強度應被設定為負向的斜率。溫度在快速升高，焦炭也將提升固有的強度。受到溫度變更的影響，焦炭呈現的抗壓強度將凸顯升高或減低的趨向。

真實的測驗中，爐膛承裝的焦炭將會受到雙重的各階段影響，這種影響包含著失碳及爐內溫度。燃燒進程中的爐內原料不斷在縮減，失碳及溫度都將隨之累加。失碳率不同時，溫度及焦炭在各時期的強度都會顯現不同。

冶煉焦炭時的爐內混合了一氧化碳、二氧化碳等氣流，溫度及氣流針對于各部位的總量都不是相等的。爐膛腰部之上的塊狀溫度不會超出1000攝氏度，熔化焦炭損耗的總比值也應被調控至10%之下。焦炭受熱的干擾是較小的，塊體強度減低的速率也較低。進入了軟化熔化地帶之后，焦炭快速升高至1200攝氏度。碳溶將變得尤為劇烈，損失掉的碳達到50%[ 3 ]。焦炭減低了固有的塊體強度并且塊狀物本身也在減小。在爐膛的上側，參與燃燒的焦炭被送入了爐內回旋區域。

四、結語

焦炭含有固定碳及灰分，不同成分都關乎抗壓的總強度。焦炭強度關系到失碳的概率及給定的反應溫度，這兩類要素也表現出較大的影響。如果溫度既定，失碳率及焦炭總強度二者是反比的；如失碳率被固定，那么溫度及測得的強度顯現了反比。檢驗焦炭特定的抗壓強度可選取高溫狀態下的抗壓檢驗，這樣即可獲得更便于運算的強度公式，在最大范圍內提升焦炭質量。

參考文獻：

[1] 辛紅艷，方覺，高艷甲等.焦炭抗壓強度簡便檢驗方法研究[J].冶金能源，2011（06）：54-58.

[2] 方覺，王興艷，郭麗等.焦炭高溫抗壓強度研究[J].鋼鐵，2013（05）：20-23.

[3] 王杏娟，董國強，劉然等.唐鋼焦炭反應后高溫抗壓強度[J].河北理工大學學報（自然科學版），2012（03）：81-85+91.