众所周知，焦炭在高炉冶炼中起着热源、还原剂和料柱“骨架”三大作用。随着高炉大型化和氧煤强化炼铁技术的不断进展，喷吹煤比逐渐上升，入炉焦比逐渐下降，焦炭在高炉中的“骨架”作用就变得更为突出，因此对焦炭质量的要求也就愈来愈高。但焦炭质量主要受炼焦煤性质和炼焦工艺方式所制约，由于目前我国优质炼焦煤紧缺的状况与高炉对焦炭质量要求愈来愈高的情况已经形成明显矛盾，所以焦炭质量的提高幅度也是很有限的。尽管各企业在实际生产中对焦炭质量的要求并不一致，但对焦炭在炉内的作用和它对高炉操作的影响却有着非常一致的认识。

1  焦炭质量对鞍钢高炉冶炼的影响

1．1  焦炭强度对高炉冶炼的影响

    焦炭强度对高炉冶炼的影响是十分明显的，图1～3是鞍钢近年来(1999～2005)焦炭M40与高炉利用系数和入炉焦比的关系。图3是鞍钢11号高炉2003～2005年度生产数据统计的焦炭M40与入炉焦比和综合焦比的变化情况。

1．2  焦炭热态性能对高炉冶炼的影响

    焦炭的冷强度指标(M40和M10)并不能完全代表其在炉内的性能，冷强度相近的焦炭，高温反应后强度也有可能存在很大差异。焦炭的热态性能不好(CRI高、CSR低)，会使块状带透气性变差，软熔带位置下移，表现为中心气流变弱，边沿气流增强；炉缸中心死料柱增大，风口及回旋区的碎焦量增加，炉缸透液性变差，铁口深度减小等；这些都会严重影响高炉顺行。此外还会引起高炉直接还原度升高和煤气化学能利用降低，导致焦比上升。

    图4是鞍钢11号高炉2003～2005年度生产数据统计的焦炭CRI、CSR与入炉焦比和综合焦比的变化情况。从中可以看出：焦炭的热态性能改善以后，入炉焦比和综合焦比明显降低。

1．3  焦炭质量波动对高炉冶炼的影响

    高炉是炉料与煤气流之间的逆向反应器，所谓高炉顺行实际就是炉料与煤气流之间的逆向运动平稳。由于料柱在冶炼过程中是以原始分布的层状整体下降的，所以人炉焦炭质量短期或长期的波动均会造成煤气流分布的改变，从而引起高炉操作和铁水质量的变化。

    鞍钢高炉的生产实践也表明，焦炭质量短期稍微下降，会使炉况不稳定，正常的风量及较高的煤比均难以维持；焦炭质量短期明显下降，会使煤气流失常，顺行变差。每次焦炭强度变化均会对炉况产生影响，在炉内焦炭负荷轻，煤比小，炉温高时影响程度稍小一些，反之影响比较严重。由此可见，焦炭质量的稳定是高炉顺行的基础条件之一。

    图5和图6是外购焦使用比例与高炉利用系数和喷吹煤比的变化关系。由于外购焦质量极不稳定，所以使用的比例越高，生产指标越差。

2   鞍钢焦炭质量现状

    鞍钢高炉使用的焦炭主要靠自产，外购一少部分。近年来，通过焦炉改造，细化配煤和强化管理等手段，使焦炭质量有了较大的提高，为高炉实现优质、高产、低耗、长寿创造了良好的条件。

    表1是鞍钢近年来焦炭的质量变化情况，从整体上看，鞍钢的焦炭质量呈现出逐渐上升的趋势，特别是干熄焦投产以后，焦炭的冷强度得到了较大的提高，干熄焦M40最高达到了86 %，但与国内宝钢、马钢等企业相比，仍然存在一定的差距，因此还需要进一步加以改进和提高。

3  高炉风口取样与研究

    高炉风口取样是研究高炉下部和炉缸现象的有效手段，通过取样分析不仅可以定量地了解焦炭劣化程度和煤粉燃烧效果，对焦炭质量和煤粉燃烧条件进行直接评价，而且可以了解高炉下部及死料柱的活性，对炉缸侵蚀控制提供有益的指导。利用风口取样技术还可以研究焦炭在高炉内的实际劣化机理和煤粉的燃烧规律，并获得高炉工况的真实信息，有助于提高高炉操作水平。

    表2是2006年度鞍钢高炉的风口取样情况。图7是新1号高炉的风口取样实物照片。由于受各方面条件的影响，取样深度最深为4m，最浅为2m。

       从宏观上看：随着向炉缸内部的深入，焦炭的粒度逐渐减小，渣铁滞留量逐渐升高。在风口前1．5～2．0m以外的死料柱区渣铁滞留量增幅显著，说明死料柱的透液性比炉腹焦和回旋区焦差得多。

3．1风口焦粒度分布与风口回旋区深度的关系

    风口回旋区外鸟巢区是粉焦开始集中的地方，根据风口焦粉末含量沿径向分布的规律可确定循环区长度。图8是各高炉不同径向深度<3mm粉末量变化情况。从中可以看出：7号、10号和11号高炉循环区长度均在2．1～2．5m，而新1号高炉的循环区长度仅为1．8～2．1左右，在此期间新一号高炉确实出现了中心堆积的现象。

3．2风口焦渣铁含量与死料柱透液性的关系

    图9是风口焦中渣铁滞留量沿炉缸径向的变化情况，总体上均呈逐渐升高规律，在风口前1．5～2．0m以外的死料柱区增幅显著，说明死料柱的透液性比炉腹焦和回旋区焦差得多。这实质与死料柱内粉末量较高、粒度较小有关。由图10可见，炉芯焦平均粒度越小，渣铁滞留量增加越快，而此时炉缸温度越低，生产上通常表现为高炉炉底温度较低，而侧壁温度发生波动或升高。

    7号高炉死料柱中渣铁滞留量比其它高炉明显增高，其风口焦平均粒度比其它高炉小，对应取样时期炉底温度也比较低。所以，提高焦炭强度、减少炉芯焦粉末量是非常重要的。

    通过分析死料柱内滞留的渣铁量，可以定量地对死料柱的渗透性进行评价，这是监视炉缸工作状态的有效方法。

    通过风口焦与入炉焦性状的比较，可以准确直观地检验焦炭在炉内的劣化程度，评价焦炭质量。

    图11是各高炉风口径向深度的焦炭平均粒径变化情况。从图中可以看出：死料柱中焦炭粒度最好的是11号高炉，7号高炉较差。

    图12是新1号高炉2006年风口焦平均粒度与2005年的比较，虽然高炉风口焦平均粒度偏低一些，但其靠近炉缸中心部位的粉末量少，且在风口焦中，其渣铁形貌比较小，这说明其炉缸透液性较好，分析原因，是其入炉焦的热强度指标较好，干熄焦的比例已达到80％，致使焦炭在到达风口回旋区后其粒度裂化程度相对较小的原因。这就使得高炉下部透液性得以较好的改善。有力地证明了改善焦炭热态性能，即降低焦炭CRI，提高反应后强度CSR，炉内焦炭劣化程度减轻，焦粉量少，有利于改善高炉下部透气性，有利于高炉顺行。

4  结论

4．1焦炭质量对高炉生产的影响是显而易见的。除机械强度、灰份、硫份等冷态指标外，热态强度也应纳人考核体系。

4．2鞍钢焦炭质量水平已有较大的提高，但与宝钢、马钢相比仍然有很大差距，目前在灰份和热态性能方面波动较大。尤其是外购焦炭的质量极不稳定，对高炉顺行具有较大的影响。

4．3高炉风口取样是研究炉缸工作状态、评价焦炭质量和煤粉燃烧效果的一种有效手段，通过对取出试样的检测和分析可以判断风口回旋区深度、理论燃烧温度和煤粉燃烧率等等重要技术参数。

4．4  面对高炉喷煤比提高和焦比进一步降低，要求焦炭质量进一步提高，而与日趋紧缺的主焦煤资源之间的矛盾，将迫使寻求新的炼焦技术的发展。