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焦炉生产初期焦炭强度研究

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2024年3月24日发(作者:万思彤)

・ 54 ・ 梅山科技 2008年第4期 

焦炉生产初期焦炭强度研究 

张文成 时 建。 陆永亮 

(1.梅山钢铁公司技术中心 2.梅山钢铁公司制造管理部 南京 210039) 

摘 要:通过在新6 m焦炉生产初期结焦时间从32 h降低到20 h的过程中,对焦炭质量 

的全面监测,对焦炭冷强度和焦炭热强度的变化规律分析,在结焦时间达到20 h的正常生产 

状态下,与4.v

m焦炉比较,焦炭冷强度大幅提高6.5%,焦炭热强度没有明显提高,处于65 

的较高水平,得出了6 m焦炉结焦时间在24 h时焦炭热强度达到最优的结论。 

关键词:焦炉;初期;焦炭;质量 

Research on Coke Intensity in Initial Production Stage for Coke Oven 

Zhang Wencheng Shi Jian Lu Yongliang 

(1.Technology Center of Meishan Iron&Steel Co.,2.Manufacturing Management 

Department of Meishan Iron&Steel Co.,Nanjing 210039) 

Key words:coke oven;initial stage;coke;quality 

2007年梅钢新焦炉试运行期间,为了解焦炭 焦炭反应性测定系统:入炉样品200 g,CO 

反应时间2 h,按GB/T 4000—1996进行试验测定 

焦炭反应性和反应后强度。 

质量变化进行了该项研究。梅钢新焦炉为JN60— 

6型6 m焦炉,采用了单种炼焦煤预破碎工艺、干 

熄焦工艺和大量环保设备,装备水平满足了焦炉 

大型化和清洁生产的需求。 

新焦炉投产初期,结焦时间由32 h逐渐缩短 

到20 h,对此期间的焦炭进行了约3周的焦炭质 

量研究。根据结焦时间对焦炭热强度的影响研 

MPV3显微光度计:用于测定配煤反射率、 

图像法测定焦炭气孔率和用数点法测定焦炭显微 

结构组成。 

2试验结果与讨论 

究,结焦时间对焦炭质量会产生明显的影响规 

律_】]。通过跟踪结焦时间变化对焦炭质量的影 

本次焦炭质量跟踪共计21天,采用了3个配 

煤方案。配煤质量是决定焦炭质量的关键因素, 

为了考察结焦时间对焦炭质量的影响,将焦炭按 

对应配煤配比进行分组,对新焦炉生产初期的冷 

强度和热强度进行数据分析,考察焦炭质量变化, 

分析焦炭质量变化的原因。 

2.1焦炭冷强度变化规律 

响,并进行取样分析和数据采集,期望通过这次难 

得的机会,探索焦炉生产初期焦炭质量变化规律, 

为今后新焦炉的生产组织和焦炭质量控制提供参 

考。 

1试验方法 

1.1试验方法 

从结焦时间32 h起,焦炭样品取自焦炭转鼓 

焦炭冷强度包括焦炭抗碎强度M 。和耐磨强 

度M 。,冷强度指标随着结焦时间的变化而变化, 

其21组数据的变化规律见图1和图2。 

由图1可见,结焦时间32 h时,焦炭M 。达到 

93.4 ,并在随后的几天维持在9O 以上。随着结 

焦时间缩短,M 。逐渐降低,达产时稳定在87 左 

右,总体上新焦炉达产时焦炭M4。比同时期老焦炉 

提高了约6.5 。由图2可见,结焦时间32 h时, 

房,分别取1A、1B焦炉焦炭,取样后进行焦炭热 

强度、焦炭气孔率和显微结构试验,并与对应配煤 

数据进行全面质量分析,考察生产上结焦时间的 

变化对焦炭质量的影响。 

1.2试验设备 

张文成 时 建 陆永亮 焦炉生产初期焦炭强度研究 ・55・ 

焦炭M 。达到5.3 。随着结焦时间缩短,M 。逐 

渐升高,达产时稳定在6.2 左右,总体上新焦炉 

达产时焦炭M 。降低了约1 。 

几况弓l 

l:£:222f 

图1 结焦时间与抗碎强度M 。的关系 

图 

图2 结焦时间与耐磨强度M。。的关系 

与4.3 m焦炉相比,6 rn焦炉炭化室更高,理 

论上有利于提高炼焦配煤的堆密度;在相近的炭 

化室宽度(450 mm左右)条件下,6 rn焦炉设计结 

焦时间更长。梅钢新系统还采用了单种煤预破碎 

工艺,这些都有利于焦炭冷强度的提高。 

2.2焦炭热强度变化规律 

焦炭热强度是指焦炭反应后强度,是高炉生 

产最为关注的指标之一。由于影响焦炭热强度的 

因素的复杂性l_2],为考察结焦时间对焦炭热强度 

的影响,将同一配比下,同一结焦时间的焦炭热强 

度取平均值进行考察。 

结焦时间从32 h降低到20 h期间,使用了3 

个配比,其中在2个配比下,结焦时间发生了变 

化。不同结焦时间内焦炭反应性和焦炭反应后强 

度的数据分布见图3和图4。 

图3 平均后结焦时间与CSR关系 

图4 平均后结焦时间与CRI关系 

从图3和图4可以看出,焦炭热强度总体上 

是好的,焦炭反应性CRI平均25.3 ,比同时期 

老焦炉降低了约2 ,焦炭反应后强度CSR平均 

64.5 ,比同时期老焦炉提高了约2.5 。对于 

配比ClOOl,结焦时间从32 h降低到22 h,焦炭 

反应性随着结焦时间减少而降低,焦炭反应后强 

度随着结焦时间增加而升高;对于配比CLOO2,结 

焦时间从22 h降低到20 h,焦炭反应性随着结焦 

时间的减少而降低,焦炭反应后强度随着结焦时 

间增加而降低。 

通过曲线拟合,焦炭反应后强度在结焦时间 

达到24 h出现拐点,此前结焦时间延长焦炭热强 

度升高,此后结焦时间延长焦炭热强度降低;焦炭 

反应性在结焦时间24 h时出现拐点,此前结焦时 

间延长焦炭反应性降低,此后结焦时间延长焦炭 

反应性升高。 -- -

通过上面的分析,可以得出以下初步结论:对 

于炭化室宽度为450 mm的6 m焦炉,最有利于 

・ 56 ・ 梅山科技 2008年第4期 

焦炭热性质的结焦时间是24 h,结焦时间20 h能 表征惰性组分含量,是指各向同性和丝质及破片 

之和。 

2.3.1焦炭气孔率 

够满足目前高炉生产需要,同时通过延长结焦时 

间有提高焦炭热性质的空间。 

2.3影响焦炭质量的内在因素 

焦炭作为一种不均匀多孑L材料,其冷强度和 

焦炭的气孑L率与焦炭反应性和反应后强度的 

对应关系见 图7和图8。 . 

热强度主要取决于气孔分布和气孔壁的材质,气 

孔分布情况用气孔率进行研究,气孔壁材质通过 

焦炭显微结构进行研究。 

焦炭气孔率通过显微方法检测得到,为保证 

取样代表性,以距离焦花2~6 cm的样品制样,避 

免了宽向对焦炭气孔率的影响。将焦炭样品磨片 

后,焦炭在显微镜下气孔结构见图5,其中黑色部 

分为气孔,白色部分为气孔壁,通过图像分析程序 

得到焦炭气孔率。 

图7 焦炭气孔率与CSR分布 

摹 

图5 焦炭在显微镜下的气孔结构 

焦炭显微结构是使用偏反光显微镜测定,总 

放大倍数约500倍,观察到的气孔壁组织见图6。 

根据组织的光学特性和组织形态分为7种组织结 

构,包括各向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、片状、流 

动状、丝质及破片、基础各向异性,其中以∑ISO 

由图7和图8可以看出,可以根据结焦时间 

分为2组,结焦时间20 h到22 h为第1组,结焦 

图8 焦炭气孔率与CR1分布 

时间23 h到32 h为第2组。对第1组,随着气孔 

率的增加,焦炭反应性呈现上升趋势,焦炭反应后 

强度呈现下降趋势;对于第2组,气孔率较第1组 

高,无明显规律。 

分析认为焦炭气孔率在结焦时间大于23 h 

时,不是关键影响因素,但在23 h以内,焦炭热强 

度随气孑L率增加而降低。 

2.3.2焦炭显微结构 

惰性组分含量于∑ISO含量与焦炭反应性和 

反应后强度的关系见图9和图10。 

图6 焦炭光学组织结构 

张文成 时 建 陆永亮 焦炉生产初期焦炭强度研究 ・57・ 

图9 焦炭总惰性组分含量与CR1分布 

图10 焦炭总惰性组分含量与CSR分布 

由图9和图10可以看出,随着惰性组分含量 

的升高,焦炭反应性呈现降低趋势,焦炭反应后强 

度呈现上升趋势。这是由于惰性组分∑ISO的抗 

反应能力比其他显微结构略强。但由于焦炭显微 

结构样品数量少,检测尚没有实现自动化,因此焦 

炭显微结构对焦炭反应性的影响尚需要积累大量 

数据进行深入研究。 

2.4影响焦炭质量的其他因素 

在相同配比相同结焦时间的情况下,焦炭热 

强度仍然在一定的范围内波动,说明除了配比和 

结焦时间的关键影响因素之外,还有其他影响因 

素,主要表现在以下几个方面:其一是配煤准确 

性,初期配煤自动称量设备的运行参数需要一个 

调试阶段;其二是焦炉加热均匀性及准点推焦,设 

备运行和焦炉的加热要达到最佳的工作状态,也 

需要一个优化过程;其三是焦炭取样对应性,由于 

新焦炉增加了缓冲的焦仓,使取样焦炭时间与焦 

炭生产时间存在一定的时间间隔,使取样过程中 

可能存在对应性差的问题。 

3 结 论 

(1)新焦炉在运行初期,焦炭质量迅速达到了 

设计要求,根据3周的跟踪研究,得出以下初步结 

论。结焦时间在20 h正常运行时,其焦炭CRI平 

均值小于26%,焦炭CSR平均值大于65 ,焦炭 

M 。稳定在87 左右,M 。稳定在6.2 左右,能 

够满足高炉生产需要。 

(2)随着结焦时间的缩短,焦炭M 。呈明显下 

降趋势,M 。呈上升趋势,达产时M 。和M。。分别 

为87 和6.2 左右;焦炭热强度呈现先上升、后 

下降的趋势,拐点在24 h,焦炭热强度达到最优 

化。 

(3)焦炭热性质的变化是由其内在微观结构 

决定的。 通过对气孔率的跟踪,认为焦炭气孔率 

在结焦时间大于23 h时,不是关键影响因素,在 

23 h以内,焦炭热强度随气孔率增加而降低。 

(4)新焦炉焦炭质量与老焦炉对比,可以看出新 

焦炉的优势。与同期老焦炉的对比,达产时,新焦 

炉焦炭M 。和CSR比老焦炉分别高6.5 和 

2.5 ,M 。和CR1分别低1 和2 。 

(5)新焦炉焦炭质量随着操作制度的优化和 

精益运行,将会稳定在较高的水平,预期随着干熄 

焦的投用以及系统潜力的逐步挖掘,在当前的用 

煤条件下,焦炭冷、热强度还有一定的上升空间。 

参 考 文 献 

[1]任学延,张代林,张文成,等.影响焦炭热性质的主要 

因素分析.煤化工,2007(2):33—35. 

[2]张文成,陆永亮.炼焦强黏煤对焦炭热强度影响研究. 

煤炭转化,2008(1):38—41. 

(编辑:李 霞) 

2024年3月24日发(作者:万思彤)

・ 54 ・ 梅山科技 2008年第4期 

焦炉生产初期焦炭强度研究 

张文成 时 建。 陆永亮 

(1.梅山钢铁公司技术中心 2.梅山钢铁公司制造管理部 南京 210039) 

摘 要:通过在新6 m焦炉生产初期结焦时间从32 h降低到20 h的过程中,对焦炭质量 

的全面监测,对焦炭冷强度和焦炭热强度的变化规律分析,在结焦时间达到20 h的正常生产 

状态下,与4.v

m焦炉比较,焦炭冷强度大幅提高6.5%,焦炭热强度没有明显提高,处于65 

的较高水平,得出了6 m焦炉结焦时间在24 h时焦炭热强度达到最优的结论。 

关键词:焦炉;初期;焦炭;质量 

Research on Coke Intensity in Initial Production Stage for Coke Oven 

Zhang Wencheng Shi Jian Lu Yongliang 

(1.Technology Center of Meishan Iron&Steel Co.,2.Manufacturing Management 

Department of Meishan Iron&Steel Co.,Nanjing 210039) 

Key words:coke oven;initial stage;coke;quality 

2007年梅钢新焦炉试运行期间,为了解焦炭 焦炭反应性测定系统:入炉样品200 g,CO 

反应时间2 h,按GB/T 4000—1996进行试验测定 

焦炭反应性和反应后强度。 

质量变化进行了该项研究。梅钢新焦炉为JN60— 

6型6 m焦炉,采用了单种炼焦煤预破碎工艺、干 

熄焦工艺和大量环保设备,装备水平满足了焦炉 

大型化和清洁生产的需求。 

新焦炉投产初期,结焦时间由32 h逐渐缩短 

到20 h,对此期间的焦炭进行了约3周的焦炭质 

量研究。根据结焦时间对焦炭热强度的影响研 

MPV3显微光度计:用于测定配煤反射率、 

图像法测定焦炭气孔率和用数点法测定焦炭显微 

结构组成。 

2试验结果与讨论 

究,结焦时间对焦炭质量会产生明显的影响规 

律_】]。通过跟踪结焦时间变化对焦炭质量的影 

本次焦炭质量跟踪共计21天,采用了3个配 

煤方案。配煤质量是决定焦炭质量的关键因素, 

为了考察结焦时间对焦炭质量的影响,将焦炭按 

对应配煤配比进行分组,对新焦炉生产初期的冷 

强度和热强度进行数据分析,考察焦炭质量变化, 

分析焦炭质量变化的原因。 

2.1焦炭冷强度变化规律 

响,并进行取样分析和数据采集,期望通过这次难 

得的机会,探索焦炉生产初期焦炭质量变化规律, 

为今后新焦炉的生产组织和焦炭质量控制提供参 

考。 

1试验方法 

1.1试验方法 

从结焦时间32 h起,焦炭样品取自焦炭转鼓 

焦炭冷强度包括焦炭抗碎强度M 。和耐磨强 

度M 。,冷强度指标随着结焦时间的变化而变化, 

其21组数据的变化规律见图1和图2。 

由图1可见,结焦时间32 h时,焦炭M 。达到 

93.4 ,并在随后的几天维持在9O 以上。随着结 

焦时间缩短,M 。逐渐降低,达产时稳定在87 左 

右,总体上新焦炉达产时焦炭M4。比同时期老焦炉 

提高了约6.5 。由图2可见,结焦时间32 h时, 

房,分别取1A、1B焦炉焦炭,取样后进行焦炭热 

强度、焦炭气孔率和显微结构试验,并与对应配煤 

数据进行全面质量分析,考察生产上结焦时间的 

变化对焦炭质量的影响。 

1.2试验设备 

张文成 时 建 陆永亮 焦炉生产初期焦炭强度研究 ・55・ 

焦炭M 。达到5.3 。随着结焦时间缩短,M 。逐 

渐升高,达产时稳定在6.2 左右,总体上新焦炉 

达产时焦炭M 。降低了约1 。 

几况弓l 

l:£:222f 

图1 结焦时间与抗碎强度M 。的关系 

图 

图2 结焦时间与耐磨强度M。。的关系 

与4.3 m焦炉相比,6 rn焦炉炭化室更高,理 

论上有利于提高炼焦配煤的堆密度;在相近的炭 

化室宽度(450 mm左右)条件下,6 rn焦炉设计结 

焦时间更长。梅钢新系统还采用了单种煤预破碎 

工艺,这些都有利于焦炭冷强度的提高。 

2.2焦炭热强度变化规律 

焦炭热强度是指焦炭反应后强度,是高炉生 

产最为关注的指标之一。由于影响焦炭热强度的 

因素的复杂性l_2],为考察结焦时间对焦炭热强度 

的影响,将同一配比下,同一结焦时间的焦炭热强 

度取平均值进行考察。 

结焦时间从32 h降低到20 h期间,使用了3 

个配比,其中在2个配比下,结焦时间发生了变 

化。不同结焦时间内焦炭反应性和焦炭反应后强 

度的数据分布见图3和图4。 

图3 平均后结焦时间与CSR关系 

图4 平均后结焦时间与CRI关系 

从图3和图4可以看出,焦炭热强度总体上 

是好的,焦炭反应性CRI平均25.3 ,比同时期 

老焦炉降低了约2 ,焦炭反应后强度CSR平均 

64.5 ,比同时期老焦炉提高了约2.5 。对于 

配比ClOOl,结焦时间从32 h降低到22 h,焦炭 

反应性随着结焦时间减少而降低,焦炭反应后强 

度随着结焦时间增加而升高;对于配比CLOO2,结 

焦时间从22 h降低到20 h,焦炭反应性随着结焦 

时间的减少而降低,焦炭反应后强度随着结焦时 

间增加而降低。 

通过曲线拟合,焦炭反应后强度在结焦时间 

达到24 h出现拐点,此前结焦时间延长焦炭热强 

度升高,此后结焦时间延长焦炭热强度降低;焦炭 

反应性在结焦时间24 h时出现拐点,此前结焦时 

间延长焦炭反应性降低,此后结焦时间延长焦炭 

反应性升高。 -- -

通过上面的分析,可以得出以下初步结论:对 

于炭化室宽度为450 mm的6 m焦炉,最有利于 

・ 56 ・ 梅山科技 2008年第4期 

焦炭热性质的结焦时间是24 h,结焦时间20 h能 表征惰性组分含量,是指各向同性和丝质及破片 

之和。 

2.3.1焦炭气孔率 

够满足目前高炉生产需要,同时通过延长结焦时 

间有提高焦炭热性质的空间。 

2.3影响焦炭质量的内在因素 

焦炭作为一种不均匀多孑L材料,其冷强度和 

焦炭的气孑L率与焦炭反应性和反应后强度的 

对应关系见 图7和图8。 . 

热强度主要取决于气孔分布和气孔壁的材质,气 

孔分布情况用气孔率进行研究,气孔壁材质通过 

焦炭显微结构进行研究。 

焦炭气孔率通过显微方法检测得到,为保证 

取样代表性,以距离焦花2~6 cm的样品制样,避 

免了宽向对焦炭气孔率的影响。将焦炭样品磨片 

后,焦炭在显微镜下气孔结构见图5,其中黑色部 

分为气孔,白色部分为气孔壁,通过图像分析程序 

得到焦炭气孔率。 

图7 焦炭气孔率与CSR分布 

摹 

图5 焦炭在显微镜下的气孔结构 

焦炭显微结构是使用偏反光显微镜测定,总 

放大倍数约500倍,观察到的气孔壁组织见图6。 

根据组织的光学特性和组织形态分为7种组织结 

构,包括各向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、片状、流 

动状、丝质及破片、基础各向异性,其中以∑ISO 

由图7和图8可以看出,可以根据结焦时间 

分为2组,结焦时间20 h到22 h为第1组,结焦 

图8 焦炭气孔率与CR1分布 

时间23 h到32 h为第2组。对第1组,随着气孔 

率的增加,焦炭反应性呈现上升趋势,焦炭反应后 

强度呈现下降趋势;对于第2组,气孔率较第1组 

高,无明显规律。 

分析认为焦炭气孔率在结焦时间大于23 h 

时,不是关键影响因素,但在23 h以内,焦炭热强 

度随气孑L率增加而降低。 

2.3.2焦炭显微结构 

惰性组分含量于∑ISO含量与焦炭反应性和 

反应后强度的关系见图9和图10。 

图6 焦炭光学组织结构 

张文成 时 建 陆永亮 焦炉生产初期焦炭强度研究 ・57・ 

图9 焦炭总惰性组分含量与CR1分布 

图10 焦炭总惰性组分含量与CSR分布 

由图9和图10可以看出,随着惰性组分含量 

的升高,焦炭反应性呈现降低趋势,焦炭反应后强 

度呈现上升趋势。这是由于惰性组分∑ISO的抗 

反应能力比其他显微结构略强。但由于焦炭显微 

结构样品数量少,检测尚没有实现自动化,因此焦 

炭显微结构对焦炭反应性的影响尚需要积累大量 

数据进行深入研究。 

2.4影响焦炭质量的其他因素 

在相同配比相同结焦时间的情况下,焦炭热 

强度仍然在一定的范围内波动,说明除了配比和 

结焦时间的关键影响因素之外,还有其他影响因 

素,主要表现在以下几个方面:其一是配煤准确 

性,初期配煤自动称量设备的运行参数需要一个 

调试阶段;其二是焦炉加热均匀性及准点推焦,设 

备运行和焦炉的加热要达到最佳的工作状态,也 

需要一个优化过程;其三是焦炭取样对应性,由于 

新焦炉增加了缓冲的焦仓,使取样焦炭时间与焦 

炭生产时间存在一定的时间间隔,使取样过程中 

可能存在对应性差的问题。 

3 结 论 

(1)新焦炉在运行初期,焦炭质量迅速达到了 

设计要求,根据3周的跟踪研究,得出以下初步结 

论。结焦时间在20 h正常运行时,其焦炭CRI平 

均值小于26%,焦炭CSR平均值大于65 ,焦炭 

M 。稳定在87 左右,M 。稳定在6.2 左右,能 

够满足高炉生产需要。 

(2)随着结焦时间的缩短,焦炭M 。呈明显下 

降趋势,M 。呈上升趋势,达产时M 。和M。。分别 

为87 和6.2 左右;焦炭热强度呈现先上升、后 

下降的趋势,拐点在24 h,焦炭热强度达到最优 

化。 

(3)焦炭热性质的变化是由其内在微观结构 

决定的。 通过对气孔率的跟踪,认为焦炭气孔率 

在结焦时间大于23 h时,不是关键影响因素,在 

23 h以内,焦炭热强度随气孔率增加而降低。 

(4)新焦炉焦炭质量与老焦炉对比,可以看出新 

焦炉的优势。与同期老焦炉的对比,达产时,新焦 

炉焦炭M 。和CSR比老焦炉分别高6.5 和 

2.5 ,M 。和CR1分别低1 和2 。 

(5)新焦炉焦炭质量随着操作制度的优化和 

精益运行,将会稳定在较高的水平,预期随着干熄 

焦的投用以及系统潜力的逐步挖掘,在当前的用 

煤条件下,焦炭冷、热强度还有一定的上升空间。 

参 考 文 献 

[1]任学延,张代林,张文成,等.影响焦炭热性质的主要 

因素分析.煤化工,2007(2):33—35. 

[2]张文成,陆永亮.炼焦强黏煤对焦炭热强度影响研究. 

煤炭转化,2008(1):38—41. 

(编辑:李 霞) 

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