攀钢焦炭质量恶化对炉况的影响机理及应对措施

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焦炭是高炉冶炼不可缺少的原料之一,高炉采用富氧喷煤技术以来,炉内焦炭劣化加剧,焦炭质量优劣对高炉冶炼影响更加突出。 焦炭从入炉到风口不断受侵蚀,最后经燃烧完全消耗,整个过程焦炭经历了加热、溶损反应、初渣侵蚀、铁水渗碳、风口燃烧等作用。 软熔带焦炭使气流畅通,由于该区域为碱富集区,碳的溶损反应剧烈,焦炭劣化主要发生在该部位。焦炭与CO<,2>反应,碳的损失可达20%,气孔壁变薄,强度下降,产生较多的碎焦和焦粉,恶化高炉透气性,影响高炉顺行。因此焦炭应具有足够的热强度,以保持适当的粒度,从而保证高炉料柱的透气性,维持正常的冶炼生产。在滴落带,焦炭处于1350℃以上的高温区中,此处碳的溶损反应已经减弱,对焦炭的破坏作用主要来自不断滴落的液态渣铁的冲刷。在风口回旋区,虽然焦炭被迅速燃烧粉化,但对高炉顺行不具有决定性影响。 高炉内外部机械力不是焦炭劣化的主要原因,在高炉下部1300℃以上的区域,高温热应力是焦炭劣化的一个重要因素,而焦炭溶损反应和碱金属的影响是高炉内焦炭粒度降解劣化的主要原因。Ti对焦炭的溶损反应起负催化作用,在攀钢高炉中存在大量的TiO<,2>,还原生成高熔点的TiC、TiN进入焦炭微气孔,抑制了CO<,2>的扩散,降低了反应性,起到了保护焦炭的作用。喷煤使各种劣化焦炭的作用加剧,随着冶炼强度的提高,焦炭气化反应加剧,劣化程度上升。 焦炭的气孔结构决定其机械强度,焦炭的显微结构对其热强度有较大的影响,高灰分焦炭对高炉冶炼非常不利。 M<,40>和M<,10>能准确反映焦炭在实际生产过程的强度,但不能表征焦炭在高炉低温区的行为特性,CRI和CSR可以较好地表征焦炭的热性能。焦炭灰分含量对衡量攀钢焦炭质量很有价值。焦炭含硫量、水分和挥发分含量不是攀钢炼铁生产的限制性环节。高炉生产要求焦炭成分和性能的稳定,减少炉况的波动,降低操作的难度,便于生产的组织和管理。 攀钢焦炭有如下特点:冷强度较好,但指标波动大;热性能差;化学成分波动大,质量不稳定;灰分、挥发分随配煤煤种和结焦时间的变化,波动较大。因装炉煤的粘结性和结焦性变差;配煤结构不合理,装炉煤矿物质中碱金属的含量升高,攀钢焦炭质量下降。 焦炭质量下降对炉况的影响:(1)不接受风量;(2)高炉冶炼强度下降,焦比上升;(3)高炉产量下降;(4)短期内炉缸不活跃,风、渣口的损坏频率大大增加,易发展为炉缸中心堆积。 攀钢焦炭质量下降对炉况的影响机理: 焦炭热性能下降导致焦炭抗碳的溶损反应能力下降,使焦炭在高炉内劣化加剧,产生较多的碎焦和焦粉,恶化高炉的透气性,作为气窗的焦炭没有足够的强度维持中心气流的发展,造成高炉难行,崩、悬料增加,高炉减风频繁,风量不足,冶炼强度下降,高炉生产效率降低。焦炭碱金属含量的升高加剧了焦炭的劣化。 对高炉临时和短期操作最具指导意义的指标是灰分含量、M<,40>和M<,10>;对中长期操作调剂指标,CRI、 CSR更为全面准确。 针对焦炭质量恶化,应当采用的高炉操作措施为: 1)上部调剂:采用疏松边缘和中心两道气流的装料制度;适当减轻焦炭负荷。 2)中部调剂:防止渣皮脱落和炉墙结厚。 3)下部调剂:使用较小风量,保证顺行。缩小进风面积,维持足够的鼓风动能,保证吹透中心,炉缸活跃。适当提高风温水平;减少富氧;减少喷煤量。 4)热制度:维持中上限炉温。 5)造渣制度:维持中限(TiO<,2>)含量和中下限炉渣碱度。 6)作好精料工作:改善炉料结构,增加入炉矿石铁分;减少入炉粉末。 7)炉前工作:及时出净渣铁,减少炉前事故。
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