曲靖市质量技术监督综合检测中心（云南省煤及煤化工产品质量监督检验中心）云南曲靖 655000
摘要：在当前高炉环境中，对焦炭的应用性能进行评价，主要是看焦炭反应性CRI及反应强度CSR，实际表现出的价值作用在逐步提高。为了对焦炭热性能检测各因素等进行深入分析，本篇文章以国标GB/T4000-2008焦炭反应性及反应之后强度测定为指导，综合了试样最初制备、恒温区控制等不同方面，进而对可能影响检测结果的因素进行深入分析，并结合了我中心在用KF100-3B测定装置实际应用案例，对检测过程中相关影响因素如何有效控制等进行了介绍，对于检测结果再现性的提升具有重要影响。
关键词：焦炭热性能；检测；各影响因素；对策分析
在当前社会发展推动下，我国高炉生产大型化成为了一个基本的前进趋势，焦炭是最为主要的料柱骨架，其实际性能表现至关重要，随着经验总结的深入，对于焦炭性能如何进行有效评价的相关指标也更加完善。和冷态强度的耐磨指标（M10）等相比，焦炭热性能最符合焦炭在大型化高炉中的使用特性。通过实践来看，由于焦炭热性能试样性状的复杂性、检测周期较长等，很难对再现性进行有效保障。在查阅和研究相关平行试验基础上，对焦炭热性能检测过程中的各项影响参数进行了全面分析，进一步明确了各影响因素，对如何进行有效应对也起到了非常好的指导作用。
1基本内容概述
1.1检测过程的介绍
以国标GB/T4000-2008标准为参照，在对焦炭反应性以及反应后具体强度的测定上，需要选择直径大于或者等于25毫米且重量为20千克的焦炭，将泡焦等杂质内容清除，破碎等之后剩余10千克，在对薄片等进行清除后，缩分剩余2千克，分两次经I型焦炭机械强度测定转鼓50R，再次筛取+23毫米以上焦块200±0.5g装入到焦炉中[1]。为了保障试验的质量，需要选择控温加热炉，这样可以提高试验精准度，确保反应时间不低于2小时，之后在氮气（2L/min）作用下将焦炉进行冷却直到与室温平衡，残余重量比就是焦炭反应性，在反应完成后将焦块放置到I型转鼓并以20R/min速度共转30min，旋转600R，在此基础上按照相关标准要求对反应后强度进行有效计算。
1.2检测影响因素分析
在对以上试验进行分析基础上，并综合了焦炭气化等相关特点，可以清晰看到试验结果与焦块的性状、反应温度等都有着直接联系，在查阅相关资料并对试验数据进行研究上发现，这些内容对于检测试验带来的影响是不一样的。在实验室当中获取的数据及参考文献资料后发现，对再现性影响非常明显的内容有入炉焦块性状、反应气体流量等，对于焦炭热性能最终的指标判断影响最为直接。
1.3对检测装置的介绍
参照相关标准，在对焦炭反应性及反应后强度进行测定中，测定系统包含的内容主要有以下内容：首先，气体供应、洗气系统及流量控制；其次，温度采集及精确温控系统；再次，加热系统；最后是反应器[2]。从全国范围内来看，在实际测定装置组成内容选择上存在着一定差异，主要体现在温控结构、反应器等方面，在当前科学技术应用推动下，有些设备将PLC技术等融入到了其中，提高了检测的自动化成效，无论是有何不同，其检测过程都是按照GB/T4000-2008国标要求进行的。本篇文章就是以KF100-3B检测装置的应用为对象进行了分析，对不同要素的控制进行了研究。
2焦炭热性能检测影响因素及对策分析
2.1试样制备
研究发现，填入到焦炉当中的焦块性状如何，对检测结果的影响非常直接，片条状比例等对焦块最终能够反应的表面积起着决定性影响，反应性指标与这些都有着关联。从不同单位生产应用实际出发，在试样制备上也存在着一定差异，例如，有的坚持试样采取等不挑样的做法，这样最终获取的检测结果会与实际焦炭质量更加贴切。对于较厚片等的修整上，单位不同遵守的规定也大不一样。
结合以往的检测，笔者对所选取的试样采取挑除泡焦、炉头焦的精挑措施，在此基础上分别对精挑残余与挑除焦块进行了试验。从试验结果来看，对焦炭挑除前后所进行的检测上，所获取的焦炭指标存在很大差异。所以，在试样制备上，需要严格按照GB/T1997标准进行，而且还需要将影响检测结果的因素予以有效控制，提前将泡焦等异常焦块清除掉，并以缩分均匀且随机入炉的原则为指导，这样可以对焦炭实物质量进行更好的反映。在对泡焦等的挑除上，也需要体现出合理性要求，实际挑除比例要控制在生产总量的5%左右，如果挑除比例一直偏高也会对焦炭实物质量构成影响。
从国标分析看，对于细条状焦与薄片焦并没有进行细化讲述，这样就难以为操作人员提供科学指导，不利于检测结果的统一性。结合相关研究资料看，在对较厚条状以及片状焦块尺寸的具体控制上，尺寸在20毫米最为合适，这一点已经被许多检测单位接受。当前，在国内先后出现了多种型号的自动制样、磨样机械，将磨球机械等试样制备很好的降低了人为带来的干扰影响，在成球的性状上更加规则，进而使得片状等焦块带来的不利影响予以消除，确保了再现性的再次提高[3]。
对于焦块预处理也需要引起重视，这样可以降低检测结果被干扰的可能性。从国标出发，对焦块选用I型转鼓50r进行倒角，这样做的结果就是可以有效保障检测成效，但是，在实际操作上容易导致焦块气孔被焦末堵塞的情况，如果将倒角这一环节忽略掉，也不利于检测结果的稳定进行。同时，在焦块选择上，也需要突出干燥性要求，含水量在10%以下的焦块则需要干燥2小时，检测单位可以将恒重检查融入到其中，而对于含水量特别高的焦块，则必须要进行干燥性检查，这样才能有效把握水分对检测结果的影响。
2.2温度控制
在焦炭气化反应中，整个过程会吸收大量的热，以国标为参照，要求温度必须控制在1100±5℃，为了确保这个要求的实现，需要抓好以下三方面的工作：首先，将温度持续有效稳定的控制住；其次，确保温度采集结果的精准性；再次，将焦块存储在面积足够大的恒温区环境中。当前，不论是以PLC进行控制还是选择PID，控温结果的线性表现都是非常理想的，在解决控温系统稳定性不够问题上，可以对参数及电气进行调整从而进入到最佳状态中。在温度采集上需要严格按照国标要求选择S型铂铑10-铂热电偶，对标准热电偶还需要定期不定期进行校正。为了让焦块能够处于足够的恒温区域当中，需要对设备设计制造后所处的恒温区域进行有效测量，对于恒温区面积构成影响的因素主要有反应器长度、保温材料等，这些组成元素对于恒温区域面积的最终确定有着直接性影响。
2.3气体控制
结合相关研究来看，焦炭和二氧化碳的气化反应速率与终点存在着明显不同，而且在相关检测当中发现，二氧化碳是明显超标的，但是，二氧化碳的实际浓度等会对检测结构带来一定影响，在2008年制定的国标当中，明确指出二氧化碳的浓度不能低于99.99%，如果气体的二氧化碳浓度达不到这个标准，则需要提升处理。在对气体流量进行控制的设备选择上，可以使用转子流量计进行监测，还可以使用气体质量流量计进行更为精准的调整，KF100-3B使用azbil盘装面板式质量流量控制器MPC系列，将温度压力带来的影响进行了有效清除，从而对速度与精度进行了很好的提高。通过具体试验可以发现，对于气体干燥等基本工作也要引起重视，按照规定对干燥剂进行更换，对于试验当中的二氧化碳等加热装置要认真检查维护，这也是检测工作的重要内容。
结束语
综上所述，本篇文章以我中心在用KF100-3B测定装置实际应用为例，对焦炭热性能检测进行了不同层面的分析，详细介绍了检测过程、检测影响因素及使用的检测装置等，在此基础上，对试样制备、温度控制等进行了更加深入的研究，这对于提高焦炭热性能检测成效具有重要意义。
参考文献
[1]程欢,王新东,梁英华,刘连继,崔晓冬,张平存.采用不同方法测得的焦炭热性能对比研究[J].铸造技术,2020,41(01):25-25.
[2]李杰,程欢,黄世平,梁英华,孙章,郭瑞.焦炭基础结构对其综合热性能的影响[J].煤炭转化,2019,42(05):1-1.
[3]王成林,付宏伟,刘亚军.温度对焦炭热性能的影响及控制方法研究[J].莱钢科技,2019(03):55-55.