Байду номын сангаас
表 3 鞍钢高炉风口焦检验结果及比较情况
热态性能 试样来源
粒 度 组 成 (mm ) %
CR I % CSR % > 40 40～ 25 25～ 10 < 10
鞍钢 10BF 48. 0 47. 1 35. 82 47. 85 12. 32 4. 01
鞍钢 11BF 60. 4 39. 5 6. 68 29. 64 41. 11 22. 57
从整体上看, 鞍钢的焦炭质量呈现出逐年提 高的趋势, 但与国内宝钢、马钢等企业相比, 仍然 存在一定的差距, 且焦炭灰分、硫分和热态性能波 动较大。
表 1 1991～ 2003 年鞍钢焦炭质量变化情况
年份
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
图 1 焦炭M 40 对高炉利用系数和综合焦比的影响
孟超慧, 工程师, 1993 年毕业于鞍山科技大学钢铁冶金专业, 现工作于鞍钢新钢铁公司生产部 (114021)。
·10·
《鞍钢技术》2004 年第 5 期
之, 焦炭粒度的选择应以焦炭强度为基础。 焦炭粒度在高炉内从上到下逐步减小的趋势
是不容置疑的, 但在纵向和径向上的变化规律均 有所不同。国内外在高炉解剖研究中发现, 焦炭粒 度在炉身上部一般变化不大, 从炉身下部开始边 缘部分首先细化, 至炉腹部位半径中点出现明显 细化, 而高炉中心区域始终变化不大 (见图 4)。
Key W ords coke qua lity B F ho t sta te index
众所周知, 焦炭在高炉生产中起着热源、还原 剂和料柱“骨架”三大作用。 随着高炉大型化和氧 煤强化炼铁技术的不断进展, 煤比逐渐提高, 入炉 焦比逐渐降低, 焦炭在高炉中的“骨架”作用就变 得更为突出, 因此对焦炭质量的要求也就愈来愈 高。 焦炭质量主要受炼焦煤性质和炼焦工艺方式 制约。 但由于目前我国优质炼焦煤紧缺与高炉对 焦炭质量要求愈来愈高的情况已经形成明显矛 盾, 所以焦炭质量的提高幅度很有限。
CSR %
57. 4
注: 3 为M 25 M 10 (GB T 1996- 94)。用 GB 1996- 80 衡量时,M 40= 76. 5% ,M 10= 7. 7%。 抗碎强度差 12. 8% , 耐磨强度差 0. 9%。
·12·
《鞍钢技术》2004 年第 5 期
表 2 鞍钢与国内部分企业焦炭质量指标比较 (2003 年)
焦 炭的热态性能不好 (CR I 高、CSR 低) , 会 使块状带透气性变差, 软熔带位置下移。表现为中 心气流变弱, 边沿气流增强; 炉缸中心死料柱增 大, 风口及回旋区的碎焦量增加, 炉缸透液性变 差, 铁口深度减小等。 这些都会严重影响高炉顺 行。 此外还会引起高炉直接还原度升高和煤气化 学能利用降低, 导致焦比升高。图 5 是鞍钢 3 号高 炉根据 1982 年的生产数据统计的焦炭 CR I 与综 合焦比的关系。 1. 5 焦炭质量波动对高炉生产的影响
M 40 % M 10 % Ad % Stad % CR I %
72. 9 8. 5 14. 78 0. 69
76. 1 7. 8 13. 51 0. 69
76. 7 7. 9 13. 12 0. 70
76. 7 7. 8 13. 33 0. 67
76. 2 7. 6 13. 41 0. 69
89. 33 7. 03 13. 45 0. 66
逐渐达成共识, 国内宝钢、马钢等企业已将 CR I 和 CSR 纳入焦炭考核指标当中。鞍钢近年来对此 也很重视, CR I 和 CSR 也有所改善, 但在生产中 仅作为参考指标, 重视程度还远远不够。表 3 是鞍 钢高炉风口焦检验结果及其与马钢的比较情况。 从表中可以看出, 鞍钢高炉的焦炭在炉内的细化 程度明显高于马钢的, 这必然会给高炉生产带来 不利的影响。因此, 鞍钢在焦炭生产中一定要重视 焦炭的高温性能。
孟超慧 吕铮 焦炭质量对高炉生产的影响
渣的化学组成可以控制循环碱量, 但最有效的方 法还是从源头上加以控制, 即将进入高炉内的碱 量降至 2. 0～ 2. 5kg t 铁以下, 即使是使用含碱量 低的铁料, 焦炭灰分中的碱含量 (以氧化物计) 也 要限制在 1. 5%～ 2. 0%。
焦炭水分的波动虽然可以通过监测手段进行 自动补偿, 但仍然会引起炉内热平衡的波动与生 铁成分的波动, 导致焦比升高。 焦炭水分每增加 1% , 焦炭用量增加约 1. 1%～ 1. 3%。 1. 4 焦炭热态性能对高炉生产的影响
高炉是炉料与煤气流之间的逆向“反应器”, 所谓高炉顺行实际就是炉料与煤气流之间的逆向 运动平稳。 由于料柱在冶炼过程中是以原始分布 的层状整体下移的, 所以入炉焦炭质量短期或长 期的波动均会造成煤气流分布的改变, 从而引起 高炉操作和铁水质量的变化。
·11·
国内马钢 2500m 3 高炉的生产实践表明, 焦 炭质量短期稍微下降, 会使炉况不稳定, 正常的 风量及较高的煤比均难以维持; 焦炭质量短期明 显下降, 会使煤气流失常, 顺行变差。 每次焦炭强 度变化均会对炉况产生影响, 在炉内焦炭负荷轻、 煤比少、炉温高时影响程度稍小一些, 反之影响 比较严重。由此可见, 焦炭质量的稳定是高炉顺行 的基本条件之一。
邯 钢 84. 37 6. 97
承 钢 81. 78 8. 33
宣 钢 82. 02 7. 51
梅 山 80. 93 平 均 81. 45
6. 98 7. 00
Ad %
12. 27 11. 31 12. 66 12. 30 12. 50 12. 26 13. 49 12. 40 12. 50 12. 02 13. 39 13. 93 12. 05 12. 47
89. 33 6. 83 13. 38 0. 63
76. 8 7. 7 13. 06 0. 58
78. 0 7. 5 12. 83 0. 55
79. 15 7. 3
12. 45 0. 56
79. 12 7. 3
12. 33 0. 56
79. 18 7. 3
79. 41 7. 2
12. 27 0. 63 30. 2
在高炉生产中不但要控制焦炭灰分含量, 还 应该控制灰分的组成, 尤其是硫、磷和碱金属的含
量。碱金属在炉内不断循环富集, 不仅能够在炉墙 上形成炉瘤, 侵蚀炉衬, 而且对高炉内焦炭的气化 反应具有明显的催化作用, 能够大大降低焦炭的 强度和块度, 从而影响高炉顺行。一般情况下, 钾、 钠含量在焦炭中每增加 0. 3%～ 0. 5% , 焦炭与 CO 2 的反应速度约提高 10%～ 15%。 钾、钠还可 以降低焦炭与 CO 2 反应的开始温度。含 3% 钾、钠 的焦炭比含 0. 1%～ 0. 3% 钾、钠的焦炭的反应开 始温度约降低 50～ 100℃。 虽然通过改变渣量和
的生产数据进行统计得出的焦炭M 40、M 10 对高 炉利用系数、综台焦比的影响趋势。 总体结果, M 40 每提高 1% , 高炉利用系数提高 0. 04t (m 3 ·d) , 综合焦比下降 5. 6kg t; M 10 改善 0. 2% , 利 用 系 数 提 高 0. 05t (m 3 ·d ) , 综 合 焦 比 下 降 7kg t。 按照鞍钢目前的焦炭强度水平推算, 利用 系数平均应达到 2. 099t (m 3·d) , 波动范围在 1. 989～ 21210t (m 3 · d ) 之 间; 综 合 焦 比 应 为 517kg t, 波动范围 498～ 528kg t。
图 5 焦炭 CR I 与高炉综合焦比的关系
2 鞍钢焦炭质量现状
鞍钢高炉使用的焦炭主要靠自产, 外购一少 部分。 近年来, 通过焦炉改造、细化配煤和强化管 理等手段, 焦炭质量有了较明显的提高, 为高炉实 现优质、高产、低耗、长寿创造了良好的条件。 目 前, 年产全焦能力约为 490 万 t, 其中> 25mm 冶 金焦 445 万 t。表 1 为鞍钢近年来焦炭质量的变化 情况; 表 2 是鞍钢与国内部分企业焦炭质量的比 较。
焦炭的冷强度指标 (M 40 和M 10 ) 并不能完 全代表其在炉内的性能, 冷强度相近的焦炭, 其高 温反应后强度也有可能存在很大差异。 马钢在实 验研究时测定 8 个焦样,M 40 在 74. 4%～ 75. 2% 之间, 相差 0. 8% , 而 CSR 在 49. 7%～ 60. 6% 之 间, 相差 11%。
图 2 焦炭M 10 对高炉利用系数和综合焦比的影响
1. 2 焦炭粒度对高炉生产的影响 焦炭平均粒度 (AM S) 是衡量焦炭质量的重
要指标, 一般认为, 最佳的 AM S 范围应为 50～ 55m m 。但更重要的应是焦炭的粒度组成。均匀的 焦炭粒度能够使高炉透气性良好。 图 3 示出了入 炉焦中中小块焦量与高炉透气性之间的关系。 一 般认为, 焦炭的粒度范围应为 40～ 80mm。但粒度 稳定与否取决于焦炭强度。焦炭强度差, 应提高粒 度下限; 焦炭强度好, 可适当放宽粒度下限。 但降 低粒度下限, 并不等于忽视碎焦和焦粉入炉。 总
1 焦炭质量对高炉生产的影响规律
尽管各企业在实际生产中对焦炭质量的要求 并不一致, 但对焦炭在炉内的作用和它对高炉操 作的影响却有着非常一致的认识。 国内外的大量 研究结果表明, 焦炭质量对高炉生产的影响主要 表现在以下几方面。 1. 1 焦炭强度对高炉生产的影响
焦炭强度对高炉生产的影响是十分明显的。 图 1～ 2 是通过对鞍钢、本钢、武钢和宝钢等单位
Inf lence of Coke Q ua lity on B F P roduct ion
M eng Chaohu i L u Zheng (A ngang N ew Iron and Steel Co. , L td)
Abstract T he p ap er ana lyzes the inflence of co ld and ho t sta te streng th indexes of coke on B F p roduction and com p a res the d isp a rity of coke qua lity of A ngang and tha t of o ther en2 terp rises, the m ea su res fo r im p roving coke qua lity of A ngang a re offered.