2024年4月4日发(作者：求紫安)
焦炭反应性和反应后强度关系及影响因素论文
【摘要】为了预测焦炭在高炉中的反应行为，本文对某公司大量
的焦炭进行了检测及数据分析，说明焦炭反应性与反应后强度之间有
良好的负相关性。对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比，建议
企业在保证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指
标。
在高炉内 焦炭起到骨架支撑、还原剂和燃料的作用。高炉内下
降的液态炉渣及铁水都需要通过焦炭料柱的孔隙落入炉缸，而上升的
气流也需要通过焦炭料柱的孔隙到达炉顶，因此，焦炭料柱必须要有
良好强度才能保证高炉冶炼过程能顺利进行。焦炭质量指标确定为6
个：M40和M10两个冷态性能指标，CRI和CSR两个热态性能指标，还
有灰分（Ad）和硫分（Sd）两个成分指标。CRI是指焦炭的化学稳定
性，CSR是指焦炭在炉内的高温稳定性。焦炭的热态性能变差时，往
往会造成高炉顺行变差或失常，直接影响产量和综合焦比。因此降低
CRI、提高CSR、改善高温性能已成为炼焦炼铁界共识。
一、试验方法
1、焦炭反应性试验方法。按照GB/T4000-2008，称取一定质量
的焦炭试样，置于反应器中，在（1100±5）℃时与二氧化碳反应2h
后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭的反应性（CRI%）。
2、焦炭反应后强度实验方法.按照GB/T4000-2008，反应后的焦
炭经过Ι型转鼓以20r/Min的转速共转30Min，总转数600转后，取
出焦炭筛分、称量、记录各筛级质量，大于10MM粒级的焦炭占反应
后焦炭的质量百分数表示焦炭的反应后强度（CSR%）。
3、焦炭取制样方法.按照GB/T1997规定的取样方法，按照
GB/T4000-2008规定的试验操作方法，注意严格控制好设备的气密性、
不同阶段气体的流速、各阶段的升温速度以及试验用气体的纯度。
二、焦炭的反应性和反应后强度的关系
按上述试验方法对某公司的焦炭进行大量的测定并对数据进行
分析，发现二者之间具有负相关性。即反应性CRI每降低1%，反应后
强度CSR就增加1.13%，反之亦然。所测某公司焦炭CRI大部分在24%～
28%，平均值为26.13%；CSR大部分在63%～69%，平均值为65.67%，
某公司自产焦炭冶金焦的热态性能基本可满足高炉炼铁对焦炭质量
的需要。
三、焦炭冷态强度与热态性能的比较
1、焦炭冷态强度与热态强度对高炉影响比较M40和M10是反映焦
炭冷态性能的重要指标。焦炭有较高的M40和较低的M10，有利于提
高炉内块状带的透气性，改善炉况的顺行程度。实践证明，焦炭M40
每变化±1%，产量变化±（1.22～1.43）%，综合焦比变化±（0.57～
0.61）%，而M10对高炉冶炼过程的影响更大，因此，在提高M40的同
时须保证M10得到有效控制。焦炭反应后强度CSR值每变化±1%，产
量变化±（0.52～0.58）%，综合焦比变化±0.32%。
2、焦炭冷态强度与热态强度之间的关系。为了研究冷态强度与
热态性能之间的关系，对检测数据进行了比较。焦炭的M40和耐磨强
度M10与热态性能CRI和CSR之间没有明显的相关关系。焦炭冷强度
指标好的，其热态强度并不一定好。在对焦炭产品的质量检测中发现，
焦炭的机械强度合格，并不代表焦炭的热反应性好。所以，企业应在
保证焦炭的冷态强度合格的同时，更关注焦炭的热态性能指标。
四、影响焦炭热态性能的几个因素
1、焦炭水分对焦炭热态性能的影响。为了解水分对焦炭热性能
的影响，对焦炭的反应性、反应后强度及水分含量指标进行了测试，
并分别进行相关分析和回归分析。焦炭水分含量与CRI、CSR指标都
具有一定的相关性。这与理论分析相吻合，由于焦炭水分波动引起入
炉干焦量变化，即焦炭真实负荷的波动，故水分稳定比水分值本身更
重要，且含水分过高焦粉黏附在焦块上不易筛除而带入高炉，对焦炭
质量不利，影响筛分和高炉透气性。水分每增加1%将增加高炉焦炭用
量1.1%～1.3%。焦炭含水量超过4%，则炉尘量明显上升，高炉顺行变
差。故水分稳定在较低水平上可提高焦炭的热性能指标。
2、熄焦方法对焦炭热性能的影响.为了对比不同的熄焦方法对焦
炭热性能的影响，分别从某焦化厂焦炉下取未喷水的干熄焦和对型钢
原料管带上取喷水的湿焦进行了检验。检验结果得出，干熄焦的反应
后强度比湿焦的要提高了5.36%，反应性也下降了3.92%。因为干法熄
焦不仅可回收红焦的显热，还可改善焦炭质量，并减少湿法熄焦对大
气的污染。在配比相同且炼焦条件不变的情况下，干熄焦的热性能要
比湿熄焦的热性能明显改善。
3、配煤结构对焦炭热性能的影响.为了解煤种及配煤结构对焦炭
性能的影响，统计了某公司生产中应用不同配比的试验数据，（1）相
关分析.用MINITAB软件对统计出的数据进行相关分析。焦煤与肥煤
具有正相关性，相关系数达到0.586，回归分析方程为：肥煤（%）
=13.1+0.191焦煤（%）；气煤与焦煤具负相关性，相关系数达到0.640，
经回归分析，回归方程为：焦煤（%）=48.5-0.716气煤（%）；其他煤
之间也有不同程度的相关性，交互作用复杂，相互影响，配煤时应综
合考虑。（2）多因子方差分析.用MINITAB软件分析，去掉不显著因
子（P大于0.05）
配煤对焦炭质量的影响显著。对于大型高炉所要求的高质量焦
炭，胶质层厚度不应低于16～20MM。对焦炭的热性能指标，反应性以
焦煤、肥煤、瘦煤影响显著，反应后强度以焦煤和瘦煤影响显著，应
根据炼焦煤资源情况，通过优化配煤生产出大型高炉用的焦炭，开展
炼焦用煤系统及优化配煤改进焦炭质量的研究，提高配合煤黏结性、
降低其碱金属含量及碱度指数，从而降低反应性，提高反应后强度。
通过配型煤炼焦可使焦炭M40提高1%～3%，M10降低2%～4%，CSR提高
1%～10%。
结束语
为了预测焦炭在高炉中的反应行为，本文对某公司大量的焦炭进
行了检测及数据分析，说明焦炭反应性与反应后强度之间有良好的负
相关性。对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比，建议企业在保
证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指标。对影响
焦炭热性能指标的水分、熄焦方式及配煤结构等因素进行了试验研
究，指出焦炭水分稳定在较低水平上可以提高焦炭的热性能。干法熄
焦可以显著改善焦炭的热性能。验证了配煤结构及煤质性能对焦炭热
性能有根本影响。
参考文献：
[1]全国钢标准化技术委员会.GB/T4000-2008焦炭反应性及反应
后强度试验方法[S].北京：中国标准出版社，2008.
[2]罗吉敖.炼铁学[M].北京：冶金工业出版社，1994.
[3]由文泉.实用高炉炼铁技术[M].北京：冶金工业出版社，2007.
[4]王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）[M].北京：冶金工业出版社，
2024年4月4日发(作者：求紫安)
焦炭反应性和反应后强度关系及影响因素论文
【摘要】为了预测焦炭在高炉中的反应行为，本文对某公司大量
的焦炭进行了检测及数据分析，说明焦炭反应性与反应后强度之间有
良好的负相关性。对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比，建议
企业在保证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指
标。
在高炉内 焦炭起到骨架支撑、还原剂和燃料的作用。高炉内下
降的液态炉渣及铁水都需要通过焦炭料柱的孔隙落入炉缸，而上升的
气流也需要通过焦炭料柱的孔隙到达炉顶，因此，焦炭料柱必须要有
良好强度才能保证高炉冶炼过程能顺利进行。焦炭质量指标确定为6
个：M40和M10两个冷态性能指标，CRI和CSR两个热态性能指标，还
有灰分（Ad）和硫分（Sd）两个成分指标。CRI是指焦炭的化学稳定
性，CSR是指焦炭在炉内的高温稳定性。焦炭的热态性能变差时，往
往会造成高炉顺行变差或失常，直接影响产量和综合焦比。因此降低
CRI、提高CSR、改善高温性能已成为炼焦炼铁界共识。
一、试验方法
1、焦炭反应性试验方法。按照GB/T4000-2008，称取一定质量
的焦炭试样，置于反应器中，在（1100±5）℃时与二氧化碳反应2h
后，以焦炭质量损失的百分数表示焦炭的反应性（CRI%）。
2、焦炭反应后强度实验方法.按照GB/T4000-2008，反应后的焦
炭经过Ι型转鼓以20r/Min的转速共转30Min，总转数600转后，取
出焦炭筛分、称量、记录各筛级质量，大于10MM粒级的焦炭占反应
后焦炭的质量百分数表示焦炭的反应后强度（CSR%）。
3、焦炭取制样方法.按照GB/T1997规定的取样方法，按照
GB/T4000-2008规定的试验操作方法，注意严格控制好设备的气密性、
不同阶段气体的流速、各阶段的升温速度以及试验用气体的纯度。
二、焦炭的反应性和反应后强度的关系
按上述试验方法对某公司的焦炭进行大量的测定并对数据进行
分析，发现二者之间具有负相关性。即反应性CRI每降低1%，反应后
强度CSR就增加1.13%，反之亦然。所测某公司焦炭CRI大部分在24%～
28%，平均值为26.13%；CSR大部分在63%～69%，平均值为65.67%，
某公司自产焦炭冶金焦的热态性能基本可满足高炉炼铁对焦炭质量
的需要。
三、焦炭冷态强度与热态性能的比较
1、焦炭冷态强度与热态强度对高炉影响比较M40和M10是反映焦
炭冷态性能的重要指标。焦炭有较高的M40和较低的M10，有利于提
高炉内块状带的透气性，改善炉况的顺行程度。实践证明，焦炭M40
每变化±1%，产量变化±（1.22～1.43）%，综合焦比变化±（0.57～
0.61）%，而M10对高炉冶炼过程的影响更大，因此，在提高M40的同
时须保证M10得到有效控制。焦炭反应后强度CSR值每变化±1%，产
量变化±（0.52～0.58）%，综合焦比变化±0.32%。
2、焦炭冷态强度与热态强度之间的关系。为了研究冷态强度与
热态性能之间的关系，对检测数据进行了比较。焦炭的M40和耐磨强
度M10与热态性能CRI和CSR之间没有明显的相关关系。焦炭冷强度
指标好的，其热态强度并不一定好。在对焦炭产品的质量检测中发现，
焦炭的机械强度合格，并不代表焦炭的热反应性好。所以，企业应在
保证焦炭的冷态强度合格的同时，更关注焦炭的热态性能指标。
四、影响焦炭热态性能的几个因素
1、焦炭水分对焦炭热态性能的影响。为了解水分对焦炭热性能
的影响，对焦炭的反应性、反应后强度及水分含量指标进行了测试，
并分别进行相关分析和回归分析。焦炭水分含量与CRI、CSR指标都
具有一定的相关性。这与理论分析相吻合，由于焦炭水分波动引起入
炉干焦量变化，即焦炭真实负荷的波动，故水分稳定比水分值本身更
重要，且含水分过高焦粉黏附在焦块上不易筛除而带入高炉，对焦炭
质量不利，影响筛分和高炉透气性。水分每增加1%将增加高炉焦炭用
量1.1%～1.3%。焦炭含水量超过4%，则炉尘量明显上升，高炉顺行变
差。故水分稳定在较低水平上可提高焦炭的热性能指标。
2、熄焦方法对焦炭热性能的影响.为了对比不同的熄焦方法对焦
炭热性能的影响，分别从某焦化厂焦炉下取未喷水的干熄焦和对型钢
原料管带上取喷水的湿焦进行了检验。检验结果得出，干熄焦的反应
后强度比湿焦的要提高了5.36%，反应性也下降了3.92%。因为干法熄
焦不仅可回收红焦的显热，还可改善焦炭质量，并减少湿法熄焦对大
气的污染。在配比相同且炼焦条件不变的情况下，干熄焦的热性能要
比湿熄焦的热性能明显改善。
3、配煤结构对焦炭热性能的影响.为了解煤种及配煤结构对焦炭
性能的影响，统计了某公司生产中应用不同配比的试验数据，（1）相
关分析.用MINITAB软件对统计出的数据进行相关分析。焦煤与肥煤
具有正相关性，相关系数达到0.586，回归分析方程为：肥煤（%）
=13.1+0.191焦煤（%）；气煤与焦煤具负相关性，相关系数达到0.640，
经回归分析，回归方程为：焦煤（%）=48.5-0.716气煤（%）；其他煤
之间也有不同程度的相关性，交互作用复杂，相互影响，配煤时应综
合考虑。（2）多因子方差分析.用MINITAB软件分析，去掉不显著因
子（P大于0.05）
配煤对焦炭质量的影响显著。对于大型高炉所要求的高质量焦
炭，胶质层厚度不应低于16～20MM。对焦炭的热性能指标，反应性以
焦煤、肥煤、瘦煤影响显著，反应后强度以焦煤和瘦煤影响显著，应
根据炼焦煤资源情况，通过优化配煤生产出大型高炉用的焦炭，开展
炼焦用煤系统及优化配煤改进焦炭质量的研究，提高配合煤黏结性、
降低其碱金属含量及碱度指数，从而降低反应性，提高反应后强度。
通过配型煤炼焦可使焦炭M40提高1%～3%，M10降低2%～4%，CSR提高
1%～10%。
结束语
为了预测焦炭在高炉中的反应行为，本文对某公司大量的焦炭进
行了检测及数据分析，说明焦炭反应性与反应后强度之间有良好的负
相关性。对焦炭冷态强度与热态性能之间进行了对比，建议企业在保
证焦炭的冷态强度合格的同时更要关注焦炭的热态性能指标。对影响
焦炭热性能指标的水分、熄焦方式及配煤结构等因素进行了试验研
究，指出焦炭水分稳定在较低水平上可以提高焦炭的热性能。干法熄
焦可以显著改善焦炭的热性能。验证了配煤结构及煤质性能对焦炭热
性能有根本影响。
参考文献：
[1]全国钢标准化技术委员会.GB/T4000-2008焦炭反应性及反应
后强度试验方法[S].北京：中国标准出版社，2008.
[2]罗吉敖.炼铁学[M].北京：冶金工业出版社，1994.
[3]由文泉.实用高炉炼铁技术[M].北京：冶金工业出版社，2007.
[4]王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）[M].北京：冶金工业出版社，