本钢5号高炉冶金焦热反应性研究与应用

本文对本钢5号高炉冶金焦的反应性和反应后强度之间的关系，冷态强度和热态强度之间的关系进行分析讨论，用典型的事例说明冶金焦反应性的反应后强度在高炉冶炼中的重要性，对5号高炉入炉焦的质量要求有一定的参考价值，建议焦炭反应性和反应后强度列入焦炭质量指标。     

4.3 m焦炉冶金焦平均粒度的优化措施

<正>焦炭平均粒度是表述焦炭粒度分布状况、衡量焦炭质量的重要指标。提高焦炭平均粒度可增加高炉透气性,减小高炉风口回旋区体积,利于风口回旋区稳定,是高炉稳定顺行的重要保证。柳钢焦化厂三焦、四焦为4.3 m焦炉,共有5座,设计能力为年产160万吨焦炭。其生产的冶金焦(筛分后)主要供1 250 m~3、1 500 m~3高炉使用。2017年,4.3 m焦炉冶金焦平均粒度在43～45 mm(方孔振动筛筛分数据)。为了满足高炉强化冶炼的需要,2018年公司开展优化焦炉冶金焦粒度的攻关,制定了4.3 m焦炉冶金焦     

高炉使用中块焦炭生产小结

高炉冶炼所用的焦炭,按正常要求,其粒度必须大于40毫米。随着钢铁生产的迅速发展,优质冶金焦的需要量也越来越大。为了合理利用国家资源,我厂二高炉(容积为596米~3)于1969年开始用中块焦炭(25～40毫米~3)进行高炉冶炼试验。两年多的生产实践表明,中型     

冶金焦热态强度的探讨

1 前言 冶金焦在高炉内主要起发热剂、还原剂和支撑炉料三大作用。随着焦比下降,焦炭在高炉骨架区滞留的时间延长,荷重增加,燃烧率提高而粉化加重。为此,只有较大幅度地提高冶金焦的内在质量,才能满足冶炼的需要。对冶金焦强度的评价,常用的是冷态米欧姆转鼓(M_(25),M_(10))。随着高炉的大型化及高炉喷煤技术的迅猛发展和应用,国内外用户对冶金焦提出了更高的质量要求,对冶金焦强度的评价,增加了一个指标——热态     

提高焦炭质量试验的研究

通过配制不同浓度的硼酸溶液,采用多种方式处理焦炭后进行焦炭热反应性研究,试验结果表明焦炭反应性明显降低,焦炭反应后强度大幅度提高.由此认为硼酸溶液对焦炭起到钝化作用,提高焦炭反应后强度,有利于提高高炉冶炼能力,增加高炉喷煤量,降低冶炼成本.     

包钢焦炭钝化试验研究

通过配制不同浓度的硼酸溶液,采用多种方式处理焦炭后进行焦炭热反应性研究,试验结果表明焦炭反应性明显降低,焦炭反应后强度大幅度提高.由此认为硼酸溶液对焦炭起到钝化作用,可以提高焦炭反应后强度,有利于提高高炉冶炼能力,增加高炉喷煤量,降低冶炼成本.     

攀钢高炉焦丁混装入炉生产实践

介绍了攀钢高炉开展矿石、焦丁混装入炉的研究和生产情况 ,焦丁回收混装入炉设施充分利用了本厂现有设备 ,工程投资少见效快。用焦丁代替冶金焦与矿石混装入炉不但节省焦炭降低生产成本 ,而且有利于钒钛矿冶炼 ,使高炉稳定高产。     

高炉大型化后对焦炭性质及在炉内劣化的思考

 焦炭作为高炉炼铁的主要燃料,对高炉的顺行和高效冶炼发挥着极其重要的作用,随着高炉大型化和智能化的发展,对焦炭质量及对其的评价、预测和控制的要求亦越来越高。针对高炉内不同部位焦炭的劣化经历、劣化后焦炭的高温反应特性及焦炭组织结构的变化进行了分析。依据国内一些特大型高炉的生产实践,提出了在达到高水平高炉操作指标时不同容积高炉焦炭高温反应特性所需的指标,并对适合评价高炉大型化焦炭劣化后质量的标准做了探讨。     

焦炭溶损反应起始温度对高炉碳素消耗的影响

利用生产高炉冶炼参数,计算得到不同焦炭溶损反应起始温度下的高炉操作线,分析了焦炭溶损反应起始温度对高炉冶炼和技术经济指标的影响。结果表明：焦炭溶损反应起始温度对高炉操作参数有显著影响。随着焦炭溶损反应起始温度的降低,高炉还原剂消耗降低,炉顶煤气利用率提高,直接还原度降低。     

碱金属对高炉焦炭结构及性能的影响

焦炭在高炉冶炼过程中发挥着重要作用,高炉的大型化发展以及冶炼强度的提高对焦炭的质量提出了更高的标准,高炉入炉原料中的碱金属对焦炭的结构和冶金性能均有显著影响,为了保证高炉稳定顺行,有必要清晰了解焦炭在高炉冶炼过程中的劣化机制,并采取合理的焦炭质量控制措施。本研究采用气相吸附法考察了碱金属钾和钠对焦炭结构及性能的影响,对焦炭的基础性能检测分析,并采用工业计算机断层扫描（CT）观察焦炭的裂纹及气孔等微观结构。结果表明,钾蒸气对焦炭结构的劣化程度大于钠蒸气,并且随着钾蒸气含量增加,焦炭粉化程度增大,焦炭裂纹进一步延展,孔径增大;但是,焦炭吸附5%钠蒸气后,焦炭内部的裂纹及孔隙变化较小。     

有害元素对焦炭气化反应的影响及展望

摘要：焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用，其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度，并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状，并讨论了焦炭气化反应的评价方法；阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应，并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用，其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作，并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。     

钒钛矿冶炼高炉炉缸黏结物的矿相分布规律

摘要：焦炭在高炉冶炼过程中起着重要作用，其中焦炭的气化反应直接关系到其热态强度，并影响高炉内部的透气透液性能。综述了高炉内焦炭气化反应的研究现状，并讨论了焦炭气化反应的评价方法；阐述了有害元素K、Na、Zn和Cl对焦炭气化反应影响的研究进展。指出现有研究多着眼于焦炭和纯CO2或水蒸汽的气化反应，并且冶金工作者对企业通用的焦炭气化反应的测定方法和标准存在不同的看法。K、Na、Zn和Cl均对焦炭气化反应起催化作用，其中K、Na和Zn的催化机理包括氧传递、层间化合物和电子转移3种理论。建议进一步模拟高炉实际气氛和温度条件开展焦炭气化反应的研究工作，并对Cl元素对焦炭气化反应的影响机理进行深入探索。     

CO2-H2O混合气体与捣固焦和顶装焦深度反应影响

 由于全球气候变暖,CO₂的减排逐渐成为人们关注的热点。钢铁工业作为CO₂排放大户,需要严格控制其CO₂的排放量,富氢炼铁由于具有降低碳排放的特点,已经成为冶金工艺未来发展趋势,但富氢燃料的使用会在高炉内产生大量水蒸气,所以研究高炉中不同种类焦炭与CO₂-H₂O混合气体在气化溶损反应下的变化至关重要,可以为高炉富氢冶炼条件下焦炭的选择和质量的控制提供理论依据。通过研究不同含量CO₂-H₂O气体通入管式炉中与捣固焦和顶装焦发生深度气化溶损反应,分析CO₂-H₂O混合气体中水蒸气含量变化产生的气化反应溶损差异、焦炭有机官能团和碳素结构的变化规律以及利用未反应核模型分析气化反应过程中限制性环节。研究结果表明,两种焦炭气化反应的限制性环节为界面化学反应,通过对比顶装焦和捣固焦颗粒气化溶损过程中边缘、中间、中心隙结构和相对密度上的差异发现,随着CO₂-H₂O混合气体中水蒸气含量的增加,两种焦炭表面溶损反应较其他两部分更加严重,出现了明显的开孔现象,并且捣固焦的内部开裂情况更加严重。结合FT-IR分析可知,水蒸气能够加剧气化反应过程中顶装焦和捣固焦结构内脂肪族官能团和甲基的消耗,从而导致两种焦炭的芳香度升高,同时反应后捣固焦样品中芳香烃的缩合程度增加。     

Mathematical model of metallurgical thermal processes and application

There are lots of physical changes and chemical reactions in the processes of iron and steel making, these processes are quite complex in the aspect of heat transfer.The processes of iron and steel making can be approximately divided into three kinds.The first kinds are the processes of fusion metallurgy which involve enormous chemical reactions,such as blast furnace,converter,electric furnace and coke oven.The second kinds are the processes of heating and cooling which are mainly the physical changes,such as walking-beam reheating furnace,annular heating furnace and car-type furnace.The third kinds are the processes of heat treatment which mainly adjust metallurgical structure of metal,such as roller hearth heat treatment furnace, strip continuous heat treatment vertical/horizontal furnace and HPH bell-type annealing furnace.Every process can only be finished in particular thermal equipment.And all the physical and chemical processes mentioned above must obey first principles of engineering thermodynamics,heat & mass transfer,hydromechanics, combustion,metallurgy physical chemistry etc,and which can be summarized as principle of heat transfer,mass transfer,momentum transfer and chemistry reaction.In this paper,based on first principle of heat and mass transfer in iron and steel making processes,a series of mathematical models of thermal equipments and processes are presented.Such as the model of hot-blast stoves,coke oven,CDQ-boiler system,sintering, reheating furnace,soaking furnace,annular heating furnace,roller hearth heat treatment furnace,strip continuous heat treatment vertical/horizontal furnace,HPH bell-type annealing furnace,control cooling of medium plate,burner,heat exchanger and regenerative burner etc.The on-line application of the model is based on experimental certification of the mathematical model.And finally the computer optimization system of metallurgical thermal process is obtained.     

高炉入炉焦/风口焦微观结构与气化反应性对比

摘要：以同一座高炉2次休风所取的入炉焦和风口焦为研究对象,采用XRD、SEM EDS、N2吸附、热分析等方法比较分析不同样品的碳化学结构、碱金属富集程度、孔隙结构、CO2气化反应性,探究了焦炭在高炉中反应性变化程度和影响因素。结果表明：风口焦炭与入炉焦炭相比,气化反应性显著升高,比表面积增大,碳结构有序化程度升高,碱金属含量提高;金属钾在风口焦炭边部的存在形式以可溶性盐为主,在焦炭内部以钾霞石为主;入炉焦各部位差异较小,而风口焦边部、中部、芯部的气化反应性和结构性质存在显著差异,表明其各部位在高炉中所经历的气化反应过程不同;风口焦中碱金属含量为影响气化反应性的最主要因素,次要影响因素为碳化学结构和孔隙结构。     

PbO对高炉原燃料冶金性能影响的分析

铅作为高炉原料中的一种微量元素,在高炉内循环富集会对高炉冶炼产生一系列不利影响。为了明确PbO对原燃料冶金性能的影响,通过气相吸附法制备不同铅含量的烧结矿、球团矿和焦炭样品,采用扫描电子显微镜对反应前后的富铅样品进行微观分析,研究富铅后原燃料冶金性能的变化。结果表明,铅以PbO的形式吸附在烧结矿、球团矿和焦炭的表面和孔隙中;PbO对烧结矿和球团矿还原以及焦炭的气化反应起到一定的催化作用,当表面吸附的铅含量较高时,会降低其催化作用,但对焦炭反应后强度影响不大。     

重新认识高炉用焦炭与CO2的反应性

简要介绍了现行焦炭反应性试验方法的来源,主要表达焦炭在高炉内进入风口回旋区前抗CO2,气化能力以及反应后的抗粉化能力,是一种规范性试验方法。回顾了国内外对焦炭反应性的认识和变化,20世纪认为反应性表达焦炭在高炉抗CO2,的气化能力,反应性高反应后强度低对高炉生产不利。进入21世纪,新日铁提出反应性只是表达了焦炭的活性,认为提高反应性可以提高高炉反应效率,对高炉生产有利,不同时期认识水平不同认知也会完全相反。通过CO2,含量和反应温度对焦炭反应性影响试验和高炉碳平衡计算,分析了喷吹煤粉高炉内焦炭的行为．确定了焦炭进入风口回旋区前的反应失重率。提出现行国家标准“焦炭反应性及反应后强度试验方法”的反应性表达的是焦炭与CO2,反应的活性,高炉内焦炭反应失重率控制因素是矿石的还原性能和未燃煤粉率,与焦炭实验室测定的反应性无关。     

高炉焦炭微观气孔结构演变及分形特征研究

摘要：为了研究孔结构对高炉焦炭降解过程的影响,通过溶损 转鼓实验分析了不同溶损焦炭的孔结构分形特征和微观组织结构变化。在此基础上,通过引入考虑分形特征的物料破碎方程,分析了焦炭降解能耗与表面分形维数之间的联系。结果表明：考虑分形特征的功耗方程可以较好地应用于冶金焦炭的降解过程中,焦炭降解能耗与分形维数之间存在明显的相关性,反应气氛会影响焦炭的表面分形维数进而改变焦炭降解的难易程度。     

兰炭替代部分焦炭对焦炭层透液性的影响

为探究高反应性兰炭替代部分焦炭加入高炉的可行性,文章通过对气化后的焦炭和兰炭进行冷、热态透液性试验,获得液体在焦床中的流动速度、滴落量及滞留量。结果表明,在高炉上部气化阶段,高反应性兰炭对焦炭有一定的保护作用。在冷态滴落实验中,小粒径燃料条件下,随着兰炭比例的增加,液体滴落速度变缓,滴落量降低16.8%。当兰炭粒度增加至20~23 mm时,液体滴落量增加约20%;热态炉渣滞留实验中,大粒径条件下炉渣滞留量降低近50%,透液性变好。综合考虑高炉上部燃料的气化和高炉下部透液性,加入少量大粒径高反应性兰炭,可减少焦炭的气化损失,相对保持焦炭的强度,稳定炉料的透液性,达到节约优质冶金焦资源的目的。      

焦炭在白云鄂博矿高炉冶炼中的热态性能变化

 冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术所需的必备原料之一,被喻为钢铁工业的“基本食粮”,具有重要的战略价值和经济意义。随着低碳时代的来临和大喷煤技术的运用,焦炭的功能逐渐被替代。为了保证炉内的透气性以及透液性,作为高炉软熔带的“百叶窗”,焦炭作为料柱骨架和通道的作用更为突出,因此深入理解焦炭在白云鄂博矿高炉冶炼过程中的热态性能变化对指导白云鄂博矿的高效冶炼至关重要。以从包钢4号高炉中取出的入炉焦与风口焦为研究对象,使用X射线衍射仪、热重立式炉、扫描电镜、能谱仪等分析手段,对比研究了它们的基础特性、灰分的主要物相、反应性(CRI)与反应后强度(CSR)、微观孔隙结构及碱金属的含量及分布,从而得到焦炭在白云鄂博矿冶炼中的热态性能变化。结果表明,高炉中的焦炭在下降过程中发生气化反应,灰分含量提高,挥发分含量降低,SiO₂含量显著降低,但是CaO、K₂O、Na₂O、MgO等碱性氧化物含量有所增加。二次加热前期焦炭发生氮气吸附,质量没有减少反而增加;后期焦炭发生碳气化反应,质量快速下降,风口焦的反应性提高,反应后强度降低。风口焦表面出现了类似蜂窝状的孔隙,且孔隙分布不均匀,特别是被渣铁侵蚀的焦炭基质,其气孔壁变得粗糙,孔隙出现合并。碱金属在风口焦中富集,碱性氧化物含量增加。风口焦石墨碳所对应的(002)衍射峰半峰宽急剧减小,扁平峰消失,峰形尖锐。晶体结构趋向有序,石墨化程度提高。