任玉明^1，2，薛改鳳^1，2，宋子逵^1，2，王元生^1，2

( 1． 煉焦煤利用湖北省重點實驗室，湖北武漢430080; 2． 武鋼研究院，湖北武漢430080)

摘 要: 對武鋼容積為3 200 m³級高爐在不同富氧率下的入爐焦、風口焦取樣對比分析，研究了風口焦的平均粒度、顯微結構的變化趨勢。結果表明，隨著富氧率的提高，風口焦的平均粒度有變小的趨勢，特別是粒度大于25 mm 的比例降低明顯; 隨著富氧率的升高，風口焦顯微結構組成中的各項異性結構降低明顯，影響焦炭強度。這些情況表明，當高爐生產提高富氧率時，需要關注焦炭的粒度降解狀況。

關 鍵 詞: 風口焦; 富氧率; 粒度; 顯微結構

隨著高爐煉鐵技術的發展，富氧噴煤、高風溫等技術不斷地在高爐煉鐵生產實踐中得到應用，在當前嚴峻的鋼鐵行業形勢下，為了降低煉鐵成本，越來越多的高爐開始采取提高富氧率的方法，來提高高爐冶煉強度，從而實現降低高爐焦比、低成本冶煉的目的。高爐提高富氧率后，必然會給生產帶來很多變化，特別是高爐中焦炭的變化，對高爐操作的順行影響很大。研究富氧率提高后高爐中焦炭的粒度降解和顯微結構變化規律，可以為高爐操作提供指導，對高爐生產的順行意義重大^［1-3］。

本文通過對武鋼容積為3 200 m³級高爐在不同富氧率下的入爐焦、風口焦的對比分析，研究了富氧率提高后，高爐中焦炭的粒度和顯微結構的變化規律。

1   焦炭取樣及分析方法

焦炭取樣方法: 固定選取武鋼1 座容積為3 200 m³的高爐，當其富氧率發生變化后，在高爐休風時，選取高爐休風前3 天的生產樣，進行多次取樣作為入爐焦; 通過風口取樣機向內延伸的方式在高爐固定風口進行多次取樣，對取得的焦炭樣用手工去掉粘附于焦炭表面的鐵渣后作為風口焦。

焦炭分析方法: 對取得的入爐焦、風口焦按照國家標準進行粒度分布和顯微結構測定，其中風口焦的粒度由于沒有相關國家標準，采用根據經驗選定的粒級進行粒度分布測定，并按下式計算算術平均粒度D_s。

式中: a_i為i 篩級焦炭的質量分數，%; d_i為i 篩級焦炭的平均粒度，其值等于1 /2 最大粒度+ 1 /2最小粒度，mm。

2   試驗結果與分析

2． 1 焦炭的粒度分析

本次試驗共取得富氧率分別為0、0． 8 %、5%時的3 批焦炭樣，對其進行分批處理，對入爐焦和風口焦按照焦炭分析方法計算其各粒級百分比和算術平均粒度，取每批焦炭樣的平均值作為入爐焦、風口焦的各粒級百分比和平均粒度結果，具體數據見表1 和表2。

由表1 可見，各批入爐焦的平均粒度均在55． 02 ～ 55． 26 mm 之間，最大僅差0． 24 mm，從焦炭的粒度組成分布來看，小于25 mm 比例占1． 84% ～ 3． 50 %，大于80 mm 比例占5． 61 % ～ 6． 47%，其余各部分的比例也相差不大，這說明各批入爐焦的粒度較一致，并且質量較好。

由表2 可見，隨著高爐冶煉富氧率的提高，風口焦的平均粒度從32． 46 mm 下降到21． 62 mm，特別是大于25 mm 的比例從69． 39 % 下降到34． 7 %，這會導致高爐風口回旋區的透氣性、透液性變差。由此可見，雖然高爐冶煉采用富氧鼓風，對高爐降低焦比、燃料比起著重要的積極作用，但當高爐冶煉富氧率升高到一定比例時對高爐的冶煉將會產生一定負作用。

由表1 和表2 可見，風口焦的平均粒度與入爐焦的平均粒度總體上說相差很大，并且隨著富氧率的升高差距有變大的趨勢，在富氧率為5 %時，入爐焦與風口焦的平均粒度相差達到33． 64mm，相當于粒徑減小了60． 9 %，這些情況表明，焦炭進入高爐以后，在高爐內經歷了十分嚴重的粒度降解變化，特別是富氧率提高后，這種情況更嚴重。

2． 2 風口焦的顯微結構分析

本次試驗共取得富氧率分別為0、0． 8 %、5 %時的3 批焦炭樣，對其分批進行處理，對入爐焦和風口焦分別選取具有代表性的部分制片后進行焦炭顯微結構分析，取每批焦炭樣的顯微結構分析結果的平均值作為入爐焦、風口焦的顯微結構結果，具體數據見表3 和表4。

由表3 可見，各批入爐焦的顯微結構中的各項異性結構( 粗粒+ 細粒) 在64 % ～ 66 % 之間，Σ ISO 結構( 惰性+ 同性) 在31 % ～ 33 % 之間，相差不大，這說明各批入爐焦的顯微結構組成較一致。

由表4 可見，隨著富氧率的升高，風口焦顯微結構組成中的各項異性結構降低明顯，在富氧率升高到5 %時，其從45 %下降到21 %，由于焦炭顯微結構組成中的各項異性結構對焦炭的冷熱強度起著重要的支撐作用，其比例的大幅度降低，會導致風口焦的強度急劇下降，粒度變小、粉末量增多，影響高爐風口回旋區的透氣性、透液性。

從表3 和表4 還可以發現，與入爐焦相比，各批風口焦顯微結構組成中的Σ ISO 結構都呈上升的趨勢，上升幅度為16 % ～ 43 %。這說明武鋼容積為3 200 m³級高爐，在現有的生產條件下，高爐焦炭顯微結構組成中的Σ ISO 結構的抗堿金屬侵蝕能力大于各項異性結構，而焦炭顯微結構組成中的Σ ISO 結構主要來源于自低變質程度、高揮發份煉焦煤( 氣煤類煤) ，這給我們今后的煉焦配煤工作帶來提示，對于武鋼容積為3 200 m³ 的高爐用焦炭，在保持現有焦炭的冷熱強度的前提下，可以適當提高低變質程度、高揮發份煉焦煤的配用比例，從而提高焦炭的抗堿金屬侵蝕能力，緩解高爐焦炭的粒度降解。

3   結語

1) 風口焦的平均粒度與入爐焦的平均粒度總體上說相差很大，并且隨著富氧率的升高差距有變大的趨勢，這說明焦炭進入高爐以后，在高爐內經歷了十分嚴重的粒度降解變化。

2) 隨著高爐冶煉富氧率的提高，風口焦的平均粒度有變小的趨勢，特別是大于25 mm 的比例下降明顯，會導致高爐風口回旋區的透氣性、透液性變差。

3) 隨著高爐冶煉富氧率的提高，風口焦顯微結構組成中的各項異性結構降低明顯，會導致風口焦的強度急劇下降，粒度變小、粉末量增多，影響高爐風口回旋區的透氣性、透液性。

4) 與入爐焦相比，風口焦顯微結構組成中的Σ ISO 結構呈上升的趨勢，這說明武鋼容積為3 200 m³級高爐，在現有的生產條件下，高爐焦炭顯微結構組成中的Σ ISO 結構的抗堿金屬侵蝕能力大于各項異性結構。

［參 考 文 獻］

［1］ 周師庸，葉菁，郭繼平，等． 富氧噴煤條件下高爐內焦炭顯微結構的研究［J］． 鋼鐵，1997(8) : 1-5．

［2］ 徐君，趙俊國． 富氧噴煤在大高爐中焦炭粒度和強度的變化［J］． 燃料與化工，2011(5) : 120-123．

［3］ 丁明旺． 高爐合理富氧量的探討［J］． 冶金動力，1999(5) : 51-54．