[发明专利]一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法

说明书

本发明提供了一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，涉及高炉冶炼技术领域，包括如下步骤：S1、获取目标高炉内碱金属浓度与焦炭指标的关系，所述高炉内碱金属包括K和Na；S2、计算高炉内碱金属浓度；采集目标高炉的碱金属入炉负荷、铁水日产量与焦炭日消耗量，计算得到近期高炉内形成的碱金属蒸汽浓度；S3、计算富碱焦炭孔隙率及结构强度；本发明方法有助于高炉现场操作人员通过监控高炉碱金属负荷数据直接计算高炉上部的焦炭孔隙率，同时有利于及时发现焦炭性能异常以采取必要措施稳定炉况，减少不必要波动及事故发生。

技术领域

本发明涉及高炉冶炼技术领域，具体而言，尤其涉及一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法。

背景技术

高炉是当前对铁氧化物还原最高效的工艺设备、炼钢工艺原材料的主要生产者，如在生产过程中出现问题，会延误和影响整个生产工艺的正常进行。理论研究和高炉解剖调查表明，碱金属在高炉内的不同温度区间产生循环富集，不仅影响入炉原燃料的冶金性能，还对高炉的顺行和炉衬寿命造成危害。焦炭作为高炉炼铁所用重要的原燃料之一，不仅在高炉起还原剂、发热剂作用，还承担料柱骨架作用。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭(冶金焦)必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。但是由于在实际的生产过程中高炉内部是高温度、高压力、密闭复杂并且恶劣的环境，冶金过程很难进行实时的监测，因此，有必要及时对高炉富碱条件下的原燃料性能进行评估，以帮助现场操作人员评估高炉内原燃料质量。

然而，目前国内外针对高炉内焦炭富碱后质量变化的研究较少，且实用性差。同时高钛型高炉由于TiC、TiN、Ti(C,N)的存在，渣铁分离比普通高炉更为困难，受异常炉况的影响更大，而目前针对高炉内富碱焦炭孔隙率及结构强度变化的计算方法也较少，因此本发明开发了一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，基于所研究高炉碱金属负荷数据即可快速计算高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标的目的。

本发明采用的技术手段如下：

一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法，包括如下步骤：

S1、获取目标高炉内碱金属浓度与焦炭指标的关系，所述高炉内碱金属包括K和Na；

S11、取目标高炉的焦炭原始样品，利用高温气相吸附法制备富碱焦炭；

S12、测定富碱焦炭的焦炭孔隙率及结构强度，得到试验碱金属浓度、试验焦炭孔隙率与试验结构强度；

S13、根据不同试验碱金属浓度数据与试验焦炭孔隙率、试验结构强度的关系，分别得出焦炭孔隙率与不同碱金属浓度的关系式、结构强度与不同碱金属浓度的关系式；

S2、计算高炉内碱金属浓度；

采集目标高炉的碱金属入炉负荷、铁水日产量与焦炭日消耗量，计算得到近期高炉内形成的碱金属蒸汽浓度；

S3、计算富碱焦炭孔隙率及结构强度；

将所述目标高炉内形成的碱金属蒸汽浓度带入至焦炭孔隙率与不同碱金属浓度的关系式中，得到目标高炉内富碱焦炭的孔隙率；

将所述目标高炉内形成的碱金属蒸汽浓度带入至结构强度与不同碱金属浓度的关系式中，得到目标高炉内富碱焦炭的结构强度。

进一步地，所述高温气相吸附法包括：

采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾或无水碳酸钠和碳粉发生还原反应生成钾或钠蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球1小时，得到富碱焦炭。

进一步地，采用图像识别法测定富碱焦炭的焦炭孔隙率，包括如下步骤：