[發明專利]一種冶金焦炭反應后強度控制方法

有效

• 申請號: 202010052375.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113136236B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 胡德生;孫維周;毛曉明;王玉明;錢暉
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 周成

本發明涉及一種冶金焦炭反應后強度控制方法，其包括如下步驟：在保持焦炭的基質強度變化率為±0.5％的前提下，增加配煤結構中氣煤的比例和/或增加配煤結構中灰催化指數高的煉焦煤的比例，同時控制配煤的主要粘結性和結焦性指標logMF2，鏡質組平均反射率0.95％≤Rr≤1.25％，使得到的焦炭高溫反應后強度HSR提高。本發明方法指導煉焦配煤，不但能合理使用國內外煉焦煤資源，而且配煤成本將大幅降低。

技術領域

本發明涉及高爐用焦炭質量控制技術領域，提供了一種冶金焦炭反應后強度控制方法。

背景技術

隨著高爐大型化，高爐操作者們對焦炭的熱性能要求越來越高，目前高爐用焦炭的所謂熱性能是指，國標“焦炭反應性與反應后強度方法”GB/T4000-2017。將焦炭樣制成19～21mm塊，縮取200g，放入反應器內，在1100℃恒溫條件下與5升/分鐘100％CO₂氣體反應2小時，失重率即為反應性CRI；反應后焦塊在I型轉鼓中以20轉/分速度轉30分鐘后，測定大于10mm焦塊的比率，即為反應后強度CSR。大量試驗研究結果表明，目前國標試驗方法是化學控制反應，受焦炭的顯微光學組成和灰化學成分影響，一方面，提高焦炭顯微光學組織中各向異性組織含量，特別是其中鑲嵌結構含量；另一方面，減少灰中對反應性起正催化作用的成分，主要Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O。宏觀上，控制煉焦配煤中強粘煤(焦煤和肥煤總稱)配比，這類優質煉焦煤資源越來越少，成本越來越高。

中國專利ZL201510012231.9冶金焦炭反應后強度的評價方法，主要發明內容：首先設定焦炭反應后的最終失重率、總反應時間和反應溫度范圍，然后通過焦炭的起始反應溫度計算出反應計算失重速率，該失重速率設定為焦炭在反應過程中勻速失重；然后進行擬真反應，將焦炭至于充滿保護氣的反應容器中，加熱到反應溫度范圍的下限值后開始通反應氣氛進行反應，在反應過程中勻速升溫，使反應結束時剛好升溫到反應溫度范圍的上限值；反應氣氛包括CO、CO₂和輔助氣氛，反應過程中輔助氣氛流量不變，通過調節反應氣氛中CO和CO₂的流量使焦炭的失重速率始終貼合反應計算失重速率，直到焦炭達到設定的最終失重率，反應結束；最后，將反應后的焦炭冷卻后進行轉鼓試驗得到焦炭的反應后強度。這個試驗反應后強度真實表征焦炭在高爐內高溫反應后強度，因此又稱之為高溫反應后強度HSR。這一方法的反應后強度影響機理與傳統方法完全不同，通過大量試驗研究結果表明，焦炭顯微光學組織中來自氣煤的各向同性組織反應活性高于各向異性組織，在高爐條件與CO₂的反應趨于表面保護焦炭內部，另外，各向同性的抗高溫能力強于各向異性，高溫使焦炭的向石墨化轉變，各向同性炭質結構抗石墨化較各向異性炭質抗石墨化能力強，有利于強度保持或改善。灰中主要成分Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O具有正催化作用加快炭熔損反應速度，可用灰催化指數MCI表達，有利于焦炭快速表面反應。所以根據各項同性組織含量與灰催化指數這兩個因素可以控制焦炭高溫反應后強度HSR。

中國專利CN102374955A公開了一種高溫環境下測試焦炭強度和反應后強度的方法，該方法是在高溫環境下直接測試焦炭的機械強度，為焦炭的質量評價提供一種更合理的評價方式；中國專利CN102928455A公開了一種測定焦炭高溫冶金性能的方法，該方法對現行焦炭反應性和反應后強度指標進行改良和優化，以更好地指導高爐生產；中國專利CN1363817A公開了一種入爐冶金焦大型高溫反應爐及實驗方法，該方法可模擬冶金焦炭在高爐的軟熔帶和滴落帶受CO₂侵蝕的反應環境，測定入爐冶金焦炭在高溫狀態的反應性及反應后強度，反應試樣量大，最多可達15Kg，焦炭塊度大(與入爐焦相同)，反應溫度高，上述方法的配煤成本較高，熱性能HSR還有待提高。

發明內容