高炉内焦炭劣化因素的研究进展

焦炭以其坚硬的质地、多孔的结构和较高的发热量等特性在高炉冶炼过程中发挥着不可替代的骨架作用以及供热、还原、渗碳等重要功能。但焦炭在高炉内多种因素(热应力、机械作用、碱金属侵蚀、溶损反应等)作用下会发生劣化,使其质量降低。焦炭抵抗劣化的能力对高炉的稳定顺行及其产品质量、技术经济指标和寿命等具有重大影响。因此,亟需深入探索高炉内造成焦炭劣化的因素,从而制备出符合高炉冶炼需求的焦炭。综述了高炉内热应力、机械磨损、碱金属侵蚀、溶损反应等劣化因素对焦炭宏观性能、孔隙和微晶结构的影响。同时提出亟需利用宏观和微观相结合的方法,完整模拟高炉内焦炭实际劣化过程,建立适合现代高炉炼铁的各类焦炭的质量评价指标,为高炉高效稳定冶炼提供参考。     

高炉风口焦炭特性探讨

本文通过选择有代表性的风口扒出焦炭与入炉焦炭进行对比,详细研究了风口焦的特性。重点跟踪了风口焦灰分的变化情况,探讨了风口焦灰分增加对焦炭高温反应特性的影响,进而作出了修正,并定量的给出了风口区域表征焦炭劣化程度的劣化指数公式。结合酒钢榆中高炉实际,就焦炭劣化指数与钾钠锌含量之间的关系进行了探讨。     

高富氧喷煤高炉内焦炭质量劣化初探

实验表明，高炉高富氧喷煤条件下，炉内的温度分布，矿焦比，煤气成分与流量对焦炭的溶损量和热强度影响显著。煤气中ＣＯ或Ｈ２含量增加，会提高焦炭的溶损率和粉化程度；反应温度和矿焦比升高也有相同的结果。     

高炉块状带焦炭劣化机理

 模拟高炉块状带气流和温度条件,研究了粒度、熄焦方式和焦炭类型对焦炭劣化影响,以及高炉上部碱金属K2CO3和Na2CO3催化焦炭与CO2的反应机理。结果表明：小粒度焦炭和湿熄焦炭失碳率较高,产生的粉末量多;捣固焦炭在反应开始时劣化程度低于顶装焦炭,随着反应时间增加,劣化程度高于顶装焦炭;碱金属会与焦炭中的灰分形成催化复合物,导致焦炭与CO2反应的起始温度降低,破坏焦炭的微晶结构,失碳率增加,粉化加重;K2CO3的催化作用高于Na2CO3的催化作用。     

鞍钢高炉风口焦炭取样研究

采用风口取样机对鞍钢高炉回旋区和死料堆进行取样,以探明同体积的高炉风口回旋区长度以及焦炭粒度和渣铁变化的区别,并指出,焦炭随着冶炼周期的增加在高炉中有劣化加剧趋势。     

高炉风口直径和风口焦炭粒度对高炉影响规律的研究

通过计算,研究了不同风口直径、风口长度和高炉风口焦炭不同粒度组成对高炉风口回旋区的径向长度、宽度、高度和体积的影响.     

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。     

超大型高炉风口焦炭取样分析研究

为恢复炉况及探讨超大型高炉冶炼规律,对首钢京唐公司高炉进行了风口焦炭取样分析,研究了其入炉焦炭热强度与焦炭反应性、焦炭冷强度与焦炭耐磨强度之间的关系;探明了风口焦炭的粒度、劣化度及渣铁滞留量;探索了渣铁滞留量与渣铁体积、风口焦炭粒度、煤比及炉渣二元碱度的关系;分析了炉缸径向焦炭粒度分布、风口前高透气性区长度、炉缸透气性等;根据上述研究结果,提出了高炉操作建议并得到应用。实践结果表明:风口焦炭取样分析可以作为高炉操作调整的重要参考。     

高炉风口焦炭的形貌与冶金行为

 为了研究焦炭在风口区域的劣化过程,获取高炉风口区及风口区边缘焦炭样品,利用显微分光光度计和扫描电镜对焦炭与氧化性气体、炉渣和铁水的反应界面形貌与生成物进行了检测,分析了焦炭在风口区的冶金行为。研究结果表明,氧化性气体会以消耗碳元素方式侵蚀焦炭基质,炉渣则会进入焦炭气孔和裂纹中,通过反应、冲蚀和挤压气孔壁的方式瓦解焦炭。铁水主要通过渗碳作用侵蚀焦炭,残留的灰分会覆盖气孔壁表面,阻碍化学反应进行。风口区的焦炭已经高度石墨化,呈现大量片状石墨结构,微观结构的改变导致焦炭强度降低,最终瓦解粉化。焦炭内部的灰分、炉渣颗粒会与炉渣融合,形成终渣。     

焦炭劣化抑制剂对焦炭热性能的改善研究

通过与H3BO3作对比,考察了新型焦炭劣化抑制剂A、B、ZP对焦炭热性能的影响,ZP新型焦炭劣化抑制剂改善焦炭热性能的作用比其它3种劣化抑制剂更显著。为便于工业化应用,研究了浸泡和喷洒方式对ZP作用的影响,结果表明:浸泡方式更有利于ZP作用的发挥。为进一步认识ZP作用机理,用扫描电子显微镜观察了喷洒ZP对热反应前和后焦炭形貌的影响,结果表明:喷洒ZP后焦炭表面气孔直径和深度都减小,喷洒ZP有助于减少CO2对焦炭的腐蚀作用。     

武钢5号高炉风口焦炭质量研究

通过对武钢5号高炉入炉焦和风口焦的平均粒度、孔隙率、显微结构、形貌的比对分析,研究了风口焦炭的平均粒度、气孔、显微组分、形貌的变化趋势。结果表明:风口焦炭的平均粒度沿炉墙向炉芯的方向有越来越小的趋势,并且越接近炉芯位置焦炭的孔隙率越低,平均孔径越小,平均壁厚越大;形貌分析表明:焦炭在高炉内熔损反应的过程中,气孔边缘的焦炭,随着气孔的逐渐变大而破损脱落,因此认为,在今后的配煤炼焦过程中,需要提高焦炭气孔大小的均匀性,避免由于气孔的不均匀而导致焦炭破裂。     

改善焦炭质量指标 按高炉容积配备焦炭

苏联钢铁工业与我国有很多相似之处,他们的生产经验对我国企业都有直接借鉴的意义.近10多年来,苏联钢铁工业在广义、管理、结构、工艺和设备节能方面,采取了一系列行之有效的节能措施,积累了许多经验,收到了显著的节能效果和经济效益.我刊从本期起,将在今后有选择地,以每期二三干字的篇幅连续刊登一些实用性强,效益大的苏联钢铁节能经验,以满足国内节能工作的参考需要.     

高炉风口前缘焦炭燃烧行为的分析及数值模拟

高炉风口前的物理、化学变化十分复杂，风口燃烧带内的气体流动以及焦炭燃烧状况对高炉的高效生产意义重大。本文对高炉风口燃烧带内焦炭燃烧行为进行了详细的分析，并且分别对燃烧过程中气体流动过程以及传热传质过程进行了理论研究，建立了一个模拟风口燃烧带内焦炭燃烧过程的数学模型并对结果作了讨论。     

风口焦炭取样研究对高炉操作的指导

根据首钢4号高炉风口焦炭取样的数据,分析了回旋区焦炭带的长度与实际风速、风口焦炭粒度及焦炭质量的关系,探讨了煤比与渣量及回旋区焦炭带的长度的关系;探索了高炉透气性指数与实际风速、煤比、风口焦炭粒度及高炉布料制度之间的关系。通过对炉缸径向煤气压差分析对高炉焦炭负荷、上下部制度的合理调整提出了建议。相关建议实施后,高炉技术经济指标明显改善。     

高炉风口焦炭粒度在线检测装置的开发

采用语义分割深度学习模型,开发了高炉风口焦炭粒度在线检测装置,可对所采集风口图像中的焦炭进行识别。将该装置应用于国内某钢厂2500m^3高炉全焦冶炼时期的风口焦炭粒度研究,得到了风口焦炭粒度及粒径分布,并在此基础上,修正了适用于该检测结果的风口回旋区焦炭带长度的计算公式。认为该装置为研究高炉内焦炭裂化机理及回旋区形成机理奠定了基础,同时也为采用机器视觉及深度学习在线检测复杂环境颗粒粒度提供了新思路。     

首钢4号高炉风口焦炭取样分析研究

利用风口焦炭取样设备在4号高炉（有效容积为2100m^3）进行了风口焦炭取样。首钢焦炭种类多，焦炭质量相对较差，焦炭在炉内劣化严重。分析认为：焦炭质量改进能够减弱风口焦炭劣化、增加风口回旋区长度。对风口焦炭样成分的分析表明，随着焦炭中碱金属含量的降低，风口焦炭劣化度呈减小趋势。     

汉钢2280 m~3高炉应对焦炭劣化生产实践

汉钢2 280 m~3高炉积极应对焦炭质量下降的不利条件,通过对焦炭按质量进行分类,合理搭配,优化高炉操作制度、上下部调剂相结合,围绕高炉,强化外围管理等方面着手,实现了高炉的长期稳定顺行的目标,并取得了相对理想的经济技术指标。