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(dú)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著環(huán)保技術(shù)、控制技術(shù)及精密鑄造焦技術(shù)等的發(fā)展與進(jìn)步，沖天爐熔煉有進(jìn)一步擴(kuò)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(rèn)識它在沖天爐熔煉過程中的作用，明確對它的要求。研究結(jié)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(zhì)，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(shí)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(gè)熔煉過程的正常、穩(wěn)定、連續(xù)的進(jìn)行。根據(jù)沖天爐熔煉過程中焦炭的作用，同時(shí)考慮到?jīng)_天爐結(jié)構(gòu)及操作特點(diǎn)，提出對焦炭如下要求：
1. 含硫量較低
焦炭中的硫，在燃燒時(shí)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(zhuǎn)移到鐵水和爐渣中，大量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果是，焦炭中的硫有60～70%轉(zhuǎn)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(shí)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(shí)際條件，國家標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(yīng)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(qiáng)還原性的。為此要求精密鑄造焦的反應(yīng)性能要低于冶金焦。煉焦工藝上采取延長結(jié)焦時(shí)間等措施是降低氣孔率。鑄造焦反應(yīng)性能的降低，一方面能提高了高溫區(qū)的范圍，同時(shí)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(yīng)性能（即焦炭與CO2的反應(yīng)）的同時(shí)，也降低了焦炭的燃燒速度（即焦炭與O2的反應(yīng)）。過分降低氣孔率會(huì)使?fàn)t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(shí)氧化區(qū)過于分散，事必造成爐內(nèi)氧化性增強(qiáng)，元素?zé)龘p率升高，這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)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(dá)到1800℃左右。要求焦炭中固定碳含量較高（即相應(yīng)焦炭中灰份含量較低）。研究結(jié)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(dá)95%的鑄造焦。在提高固定碳含量的同時(shí)，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(dá)、廢鋼供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)中，主要按焦炭中灰份含量的多少，分為三個(gè)級別，以適應(yīng)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(yuǎn)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(yīng)提高。
4. 塊度較大，強(qiáng)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(shí)際塊度還會(huì)降低一些，因此要求焦炭強(qiáng)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(qiáng)度，與此對應(yīng)的是冶金焦主要承受磨擦作用而破碎，故采用轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。為提高塊度和強(qiáng)度，在常規(guī)精密鑄造焦生產(chǎn)中主要措施是采用結(jié)焦性能好的主焦煤，同時(shí)延長結(jié)焦時(shí)間，減少煉焦過程中產(chǎn)生的焦炭裂紋。煉焦時(shí)間的延長，焦?fàn)t產(chǎn)率下降，生產(chǎn)成本則相應(yīng)升高，結(jié)焦性能好的主焦煤資源有限，價(jià)格較高，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)成本。
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