英文
foundry coke
简介
化铁炉熔铁专用焦炭。是冶金焦的一种。因所熔铁水供铸造铁件而得名。美国、英国等工业发达国家于20世纪初就开始进行铸造焦的生产。在中国，到1990年年底已形成年产近百万吨铸造焦的设备生产能力， 而且在配料技术、铸造焦质量、微观结构的研究和铸造型焦的研制方面都取得了进展。
在化铁炉中的作用 铸造焦是化铁炉熔铁的主要燃料。其作用是： 熔化炉料并使铁水过热， 支撑料柱保证其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低和气孔率小的特点。铸造焦与高炉焦相比在外观上具有块度大裂纹少、密实程度高等特点。(见彩图插页第13页) 装入化铁炉内的铸造焦分为底焦和层焦两部分。底焦的作用是燃烧产生热量， 熔化金属并在铁水通过它时使铁水过热。由于这部分焦炭处于化铁炉的底部， 它要承受整个料柱的静压力和加料时大块铁料的冲击力， 因此应具有一定的抗碎强度。层焦由上部与金属料层层相间加入炉内， 用于补充底焦的消耗，每层加入量即为熔化一层铁料所消耗的底焦量。化铁炉内炉料的分布、炉气的组成和温度变化见图。
化铁炉内的炉料分布、炉气的组成和温度变化
质量要求 化铁炉要求铸造焦具有下列性质：(1) 块度大而均匀。为了保证化铁炉内料柱的良好透气性能，使风能吹透中心，一般要求焦炭块度在60mm以上。铸造焦块度与化铁炉内径有关， 生产能力大于10t/h的化铁炉， 要求铸造焦块度为化铁炉内径的1/10～1/12; 中小型化铁炉则要求焦炭块度为其内径的1/6～1/9。(2) 具有足够的抗冲击破碎强度。铸造焦除在炉前运输过程中会受到冲击和磨损外， 主要是在入炉时和入炉后要承受大铁块的撞击。为了保持炉内焦炭的块度均匀和底焦的稳定， 要求铸造焦具有一定的转鼓强度和落下强度 (见焦炭转鼓强度和焦炭落下强度)，这对保证铁水温度，提高化铁炉热效率有重要作用。(3) 灰分低。铸造焦灰分升高则其固定碳和发热值降低， 在化铁炉内会直接影响铁水温度。一般焦炭灰分每减少1%， 铁水温度约提高10℃。(4)硫分低。铸造焦硫含量约有30～70%进入熔化的铁水，特别是炉料中废钢用量增加时， 铁水增硫更多， 直接影响铸件质量。化铁炉一般用酸性炉衬， 不能脱硫， 因此要求焦炭含硫量低于0.8%。(5)水分适宜且稳定。水分蒸发需要消耗热量; 但水分过低， 焦炭装入化铁炉时容易着火。为防止化铁炉顶部着火， 铸造焦又须有一定量的水分并保持稳定。水分波动会使料批计量不准，影响化铁炉操作。一般入炉焦水分控制在5%以下。(6) 挥发分不宜太高。挥发分高会影响铸造焦使用时的强度， 同时也会降低焦炭的固定碳含量。各国都订有铸造焦质量标准。表1为中国铸造焦国家标准。块度、灰分、硫分和机械强度指标是铸造焦质量考核指标。若上述指标中任一项达不到规定的数值，即不符合该级别的合格品质量标准。转鼓强度和落下强度为并用指标，当两个指标值有矛盾时，以M40(见米库姆转鼓试验) 为准。水分、挥发分、显气孔率和碎焦率等则不作为主要质量验收指标。表2给出了一些国家的铸造焦质量指标。
表1 中国铸造焦国家标准
| 指 标 | 级 别 | ||
| 特级 | 一级 | 二级 | |
| 块 度，mm |
>80 80～60 >60 |
||
| 水分Mad，% | ≤5.0 | ||
| 灰分Ad，% | ≤8.00 | 8.01～10.00 | 10.01～12.00 |
| 挥发分Vdaf，% | ≤1.5 | ||
| 硫分St。d，% | ≤0.60 | ≤0.80 | ≤0.80 |
| 转鼓强度M40，% | ≥85.0 | ≥81.0 | ≥77.0 |
| 落下强度SI504% | ≥92.0 | ≥88.0 | ≥84.0 |
| 显气孔率Ps，% | ≤40.0 | ≤45.0 | ≤45.0 |
|
碎焦率(<40mm)， % |
≤4.0 | ||
生产工艺 生产铸造焦的最理想的原料是低灰、低硫、中等挥发分、中强粘结性焦煤。当优质焦煤不足时，也可以以中、高挥发分和中、强粘结性煤为基础煤，配入中、低挥发分或中、低粘结性煤以及石油延迟焦、焦粉或沥青等配煤添加剂。配入焦粉和石油延迟焦等惰性添加物，可减缓半焦生成后的收缩应力，减少裂纹的生成并改善气孔结构，增大块度。配入沥青等添加物，可以补充配料中粘结组分的不足，并对煤料产生一定的改质作用。
表2 一些国家的铸造焦质量标准
| 国 家 |
灰分 % |
硫分 % |
挥发分 % |
转鼓强度，% |
落下强度 % |
视密度 g/cm3 |
气孔率 % |
块 度 mm |
|
| M80 | M40 | ||||||||
| 美 国 | <7.0 | <0.6 | <1.0 | >95 | 0.85～1.1 | 45～50 | 76～230 | ||
| 英 国 | <7.0 | <0.7 | <1.0 | >80 | >90 | 0.95～1.4 | 45～50 | 76～150 | |
| 法 国 | 9～10 | <0.7 | <1.0 | 65～70 | 0.9～1.1 | 45～52 |
60～90 90～152 |
||
| 日 本 | 6～14 | <0.8 | <2.0 | 70.1～90.1 |
>100 100～75 75～50 50～35 |
||||
| 德 国 | 7.5～8.5 | 0.8～0.95 | 60～75 |
>100 >80 80～120 |
|||||
| 苏 联 | 9.5～12.5 | 0.45～1.4 | <1.2 | 73～80 | 42 |
>80、 >60 >40、 40～60 60～80 |
|||
对铸造焦的光学显微镜观察表明：石油延迟焦与煤的熔融组分结合良好，所得焦炭气孔小，孔壁加厚。(见彩图插页第13页)用低灰、低硫的高挥发分弱粘结性煤为主体配料时，通过选择合适的配合煤种和添加物，并采用煤捣固工艺，也能生产出质量合乎要求的铸造焦。为降低铸造焦的灰分，根据原料煤的灰分及其可选性，在煤料预处理过程中常常设置适当的洗选工序。在煤料粉碎方面可采用先粉碎后配合工艺或分组粉碎工艺，使装炉煤中煤料的细度(指小于3mm的粒级)达到85～90%，石油延迟焦粉的细度达到90～96%，配加的焦粉则要求小于0. 5mm的粒级占90%以上。为增大焦炭块度，宜采用宽炭化室焦炉炼制，在炼焦工艺上，采用降低炉温延长结焦时间，以延缓成焦过程中气体析出速度，降低半焦收缩应力，减少焦炭裂纹。
图1 自动配煤装置原理图