焦炭在高炉内的破损机理研究

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焦炭作为高炉炼铁主要原料之一,直接影响着高炉的顺行、钢铁成本等一系列指标。喷煤量的增加,导致焦炭负荷的增大,这给高炉冶炼带来了另一问题:焦炭在高炉风口回旋区滞留时间延长、失碳率提高、焦炭强度降低、焦炭在高炉内的骨架作用受到严峻挑战。焦炭负荷的增加和破损的加剧必然影响料柱的透气性和透液性,导致高炉操作困难,严重时会引起悬料等高炉事故。了解焦炭在高炉内的实际强度对于高炉顺行,改善高炉操作具有重要的意义。但由于研究手段不足,特别是缺乏反应后高温焦炭强度的实测手段,实质性的进展并不理想。在试验过程中使用连续性高炉块状带热模型对焦炭在高炉内的行为进行了模拟,使用特色设备可调气氛高温抗压试验机模拟高炉内的条件和炉料状态对焦炭进行了抗压强度的实测,研究了焦炭强度在高炉内的变化规律及机理。通过课题的试验研究得到了失碳率和温度在块状带的关系。从理论上分析了燃烧带以外失碳率的范围。根据可调气氛高温抗压实验机测量结果得到了在高温下焦炭的抗压强度与失碳率的关系。根据温度和失碳率的影响,推导出了在高炉内不同的焦炭实际抗压强度的计算公式,讨论了焦炭在高炉内的强度变化规律。分析了喷煤和煤粉燃烧率对焦炭失碳率的影响,根据喷煤对焦炭强度的影响在论文中给出了计算最佳煤粉燃烧率的计算方法。
摘要第4-5页
Abstract第5页
引言第9-10页
1 文献综述第10-31页
    1.1 焦炭在高炉内的行为第10-12页
    1.2 高炉冶炼与焦炭第12-17页
        1.2.1 高炉冶炼过程对焦炭质量的要求第12-15页
        1.2.2 高炉精料与焦炭第15-16页
        1.2.3 影响焦炭强度的因素第16-17页
    1.3 焦炭常规性质及测定方法第17-22页
        1.3.1 焦炭的内部结构第17页
        1.3.2 焦炭的显微强度第17-18页
        1.3.3 焦炭反应性第18-21页
        1.3.4 国内外焦炭强度的测定方法第21-22页
    1.4 高炉喷煤第22-31页
        1.4.1 高炉喷煤的发展第23-26页
        1.4.2 喷吹煤粉对高炉冶炼的影响第26-27页
        1.4.3 增大喷煤量对高炉冶炼的要求第27-29页
        1.4.4 高炉喷煤对焦炭强度的要求第29-30页
        1.4.5 提高喷煤量的限制因素第30-31页
2 试验过程第31-36页
    2.1 实验设备第31-35页
        2.1.1 连续性高炉块状带热模型第31-32页
        2.1.2 脱碳电炉第32-33页
        2.1.3 可调气氛高温抗压试验机第33-35页
    2.2 制样第35-36页
        2.2.1 选样及试样制备第35页
        2.2.2 反应后试样的制取第35-36页
3 试验数据及分析第36-50页
    3.1 焦炭工业分析及常规性质第36页
    3.2 实验过程第36-38页
        3.2.1 热模拟试验第36-37页
        3.2.2 脱碳第37-38页
    3.3 数据及分析第38-50页
        3.3.1 焦炭反应后高温抗压强度与转鼓指数的关系第38-39页
        3.3.2 焦炭反应后高温抗压强度与反应性和反应后强度的关系第39-41页
        3.3.3 焦炭强度变化规律第41-43页
        3.3.4 温度和失碳率对焦炭强度的综合影响第43-47页
        3.3.5 焦炭强度在高炉内的分布规律第47-50页
4 讨论第50-59页
    4.1 焦炭形态与反应机理分析第50-52页
        4.1.1 焦炭在高炉内的气固反应第50-51页
        4.1.2 反应前后焦炭内部形态第51-52页
    4.2 高炉内焦炭强度的下降及破碎机理第52-56页
        4.2.1 焦炭在高炉内自上而下过程中产生粉化的主要因素第53-54页
        4.2.2 焦炭的破损与煤比的关系第54-55页
        4.2.3 煤比与适宜的煤粉燃烧率第55-56页
    4.3 保护焦炭强度减轻破损第56-59页
        4.3.1 焦炭反应后高温抗压强度第56页
        4.3.2 焦炭粒度第56-57页
        4.3.3 粒度的均匀性与焦丁的使用第57-58页
        4.3.4 反应性第58-59页
结论第59-60页
参考文献第60-63页
致谢第63-64页
导师简介第64-65页
作者简介第65-66页
学位论文数据集第66页
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