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黄富绅

（南京钢铁股份有限公司炼铁事业部）

摘  要  高炉用焦炭热性能是保障高炉炉况稳定顺行、改善高炉生产指标和经济指标的重要因素之一。随着高炉冶炼技术的发展，当采用传统的焦炭热性能指标，即焦炭反应性（CRI）和焦炭反应后强度（CSR）来指导高炉生产时存在偏差较大，说明CRI和CSR对焦炭在高炉内的热性能的模拟性不理想。故本文提出了两个新的焦炭热性能指标，即焦炭在变化温度下与混合气体发生反应后的焦炭反应性（CRIN-Iso）和焦炭反应后强度（CSRN-Iso）。目的在于更加准确地模拟焦炭在高炉内的热性能，以便更好地指导高炉生产。

关键词  焦炭反应性  焦炭反应后强度  溶损反应  高炉冶炼

前言

焦炭在高炉内的作用有发热剂、还原剂、料柱骨架和渗碳剂。随着高炉喷吹技术的不断发展，焦炭作为发热剂和还原剂的作用被部分取代，而焦炭作为料柱骨架的作用却一直没有被取代。随着高炉大型化的逐渐发展，焦炭作为料柱骨架的作用尤为重要，在高炉滴落带以下，焦炭作为唯一以固体形态存在的炉料对高炉的透气性和炉况的顺行至关重要，所以，要求焦炭在热态条件下具有一定的强度和粒度。为此，相关的学者开发出了一些评价焦炭热性能的方法，其目的在于模拟焦炭在高炉内的溶损行为和程度，并经计算模拟出焦炭在高炉内发生溶损反应的速率和发生溶损反应后的强度，最终指导高炉生产。大多数钢铁企业使用国标焦炭热性能试验方法指导高炉生产，普遍认为CRI低、CSR高的焦炭有利于高炉冶炼[1]。经调研发现不同钢铁企业容积相近的高炉使用焦炭的CSR差距较大，但均可以维持高炉炉况稳定顺行，说明CSR对焦炭在高炉内发生溶损反应后强度的模拟性不理想[2]。需要其他的焦炭热性能试验方法指导高炉生产。

1  焦炭的分类和在高炉内的作用

1.1  焦炭的分类

使用不同的原料煤并采用不同的制焦温度可以生产出性质和用途不同的两种焦炭，分别为高温焦炭和低温焦炭。其中，大部分高温焦炭被用作高炉冶炼所需的高炉焦炭，一小部分被用作生产铁合金所需的铁合金焦炭，还有一小部分被用作冲天炉熔铁所需的铸造焦炭。本文所提到的焦炭如无特殊说明均指高炉焦炭。

1.2  焦炭在高炉内的作用

最早的高炉炼铁燃料是木炭。自从19世纪以后，由于高炉向大型化发展，导致对炉料的强度有了更高的要求，所以用强度更高的焦炭逐渐取代木炭开始大量投入生产。高炉内焦炭的主要作用有：

（1）发热剂

焦炭作为高炉内的主要热量来源为高炉冶炼提供热量。

（2）还原剂

焦炭作为高炉内的主要还原剂来源为高炉冶炼提供还原剂。在高炉内铁矿石发生还原反应分为直接还原和间接还原，反应的化学方程式如（1.1）、（1.2）、（1.3）、（1.4）和（1.5）所示。

  （1.1）（1.2）

  （1.3） （1.4）（1.5）

（3）料柱骨架

随着高炉喷吹技术的不断发展，焦炭作为发热剂和还原剂的作用被部分取代，而焦炭作为料柱骨架的作用却一直没有被取代。随着高炉大型化的逐渐发展，焦炭作为料柱骨架的作用尤为重要，在高炉滴落带以下，焦炭作为唯一以固体形态存在的炉料对高炉的透气性和炉况的顺行至关重要。

（4）渗碳剂

焦炭含碳量的7%~10%会渗入生铁，生铁中的碳元素大部分来源于焦炭。