沖天爐熔煉對精密鑄造焦的的四大要求

在現(xiàn)代鑄鐵件生產(chǎn)中，仍大多數(shù)采用沖天爐熔煉（單獨或與電爐雙聯(lián)），這是由于沖天爐具有綜合能耗低、能滿足大批量連續(xù)生產(chǎn)的要求、結構簡單、操作方便等優(yōu)點。隨著環(huán)保技術、控制技術及精密鑄造焦技術等的發(fā)展與進步，沖天爐熔煉有進一步擴大的趨勢。

精密鑄造型焦作為沖天爐熔煉的專用燃料，在研制工作中首先必須認識它在沖天爐熔煉過程中的作用，明確對它的要求。研究結果表明，在沖天爐熔煉過程中，焦炭的作用不僅是熱量的主要提供者（占95%以上）而且是鐵水過熱區(qū)中的主要傳熱介質，過熱的熱量絕大部分是由焦炭直接傳遞給鐵水滴（占85%以上）；同時焦炭也是鐵水增碳和增硫的來源；除此之外，焦炭在熔煉過程中，處于燃燒高溫狀態(tài)下承受上部料柱的壓力，以保持整個熔煉過程的正常、穩(wěn)定、連續(xù)的進行。根據(jù)沖天爐熔煉過程中焦炭的作用，同時考慮到?jīng)_天爐結構及操作特點，提出對焦炭如下要求：

1. 含硫量較低

焦炭中的硫，在燃燒時一部分以SO2的形式隨煙氣排出，而大部的硫（主要是礦物硫和硫化鐵硫）都轉移到鐵水和爐渣中，大量生產(chǎn)統(tǒng)計結果是，焦炭中的硫有60～70%轉移到鐵水中。對于鑄鐵件生產(chǎn)而言硫是有害元素，尤其是球鐵、蠕鐵件生產(chǎn)危害更大。沖天爐內(nèi)不可能脫硫（高爐冶煉時爐內(nèi)脫硫），因此，精密鑄造焦要求硫盡可能低，考慮到我國實際條件，國家標準中要求硫含量低于0.8%（特級焦小于0.6%）。為了降低焦炭中硫含量，只有選用優(yōu)質原煤及其它原料（如石油焦等），這在資源配置和生產(chǎn)成本均帶來不利影響。

2. 反應性能低

沖天爐熔煉過程是將金屬料塊熔煉成一定溫度和成份的鐵水，因此通常爐內(nèi)氣氛呈弱氧化性。高爐冶煉是將鐵礦石還原成鐵，故爐內(nèi)氣氛必須是強還原性的。為此要求精密鑄造焦的反應性能要低于冶金焦。煉焦工藝上采取延長結焦時間等措施是降低氣孔率。鑄造焦反應性能的降低，一方面能提高了高溫區(qū)的范圍，同時也提高了焦炭表面燃燒溫度，這些都是對鐵水過熱十分有利的。氣孔率的降低，在降低焦反應性能（即焦炭與CO2的反應）的同時，也降低了焦炭的燃燒速度（即焦炭與O2的反應）。過分降低氣孔率會使爐內(nèi)焦炭燃燒不能形成相對集中的高溫區(qū)和獲得最高的溫度值，這對于鐵水的過熱十分不利。同時氧化區(qū)過于分散，事必造成爐內(nèi)氧化性增強，元素燒損率升高，這在技術上和經(jīng)濟上都是不合理的。

3. 固定炭含量較高

為了獲得高溫鐵水，要求爐內(nèi)高溫區(qū)的最高溫度達到1800℃左右。要求焦炭中固定碳含量較高（即相應焦炭中灰份含量較低）。研究結果表明，焦炭中灰份降低1%，鐵水溫度提高10℃左右。國外甚至有固定碳含量達95%的鑄造焦。在提高固定碳含量的同時，爐內(nèi)鐵水增碳率隨之升高，爐料中的廢鋼用量也激劇增加，對于工業(yè)欠發(fā)達、廢鋼供應緊張的發(fā)展中國家，必須注意這一問題。我國精密鑄造焦標準中，主要按焦炭中灰份含量的多少，分為三個級別，以適應不同生產(chǎn)的需要。即便是二級鑄造焦的固定碳含量也在86%以上（灰份少于12%），遠高于原來使用的地方焦和冶金焦固定碳含量。值得指出的是，為了提高固定碳含量，要求煉焦原煤的灰份含量降低，生產(chǎn)成本也相應提高。

4. 塊度較大，強度較高

為保證沖天爐內(nèi)焦炭燃燒區(qū)內(nèi)的形成一定的高溫區(qū)，斷面溫度分布均勻，以利于鐵水滴充分得以過熱，獲得高溫鐵水，要求精密鑄造焦的塊度較冶金焦大。工藝上要求焦炭塊度為沖天爐爐徑的～。在投爐后，焦炭承受鐵料塊度的沖擊而破碎，爐內(nèi)焦炭實際塊度還會降低一些，因此要求焦炭強度較高。沖天爐焦炭的破碎主要是由于金屬料塊沖擊所致，故鑄造焦采用落下強度，與此對應的是冶金焦主要承受磨擦作用而破碎，故采用轉鼓強度。為提高塊度和強度，在常規(guī)精密鑄造焦生產(chǎn)中主要措施是采用結焦性能好的主焦煤，同時延長結焦時間，減少煉焦過程中產(chǎn)生的焦炭裂紋。煉焦時間的延長，焦爐產(chǎn)率下降，生產(chǎn)成本則相應升高，結焦性能好的主焦煤資源有限，價格較高，從而進一步提高生產(chǎn)成本。

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