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)