经过多年的深入研究,对大小高炉的解剖之后,人们对炉料以及焦炭在高炉内的行为有了真正清楚的认识。于是发现在此之前所提出的焦炭强度的国标检测指标,包括焦炭的抗碎强度M40、耐磨强度M10、焦炭反应性CRI和反应后强度CSR,相对焦炭在高炉中的劣化行为已欠缺可模拟性。
首先,焦炭的冷强度指标M40和M10仅能模拟焦炭处于块状带时的抗碎能力和耐磨情况,从块状带往下,进入软熔带前后,开始有选择性的碳溶反应,焦炭的表面结构逐渐受到破坏,M40和M10两个指标几乎不再具有模拟性,只是对不同容积的高炉对其规定相对应用范围即可。
其次,经过30多年的使用,人们发现焦炭的热性质指标CRI和CSR对焦炭在高炉内劣化行为的模拟性同样不够理想。而且国内各厂对用焦炭的CRI和CSR指标相互差别很大,都是根据能达到的最佳炼焦煤资源,加上充分保障高炉的顺行生产而作规定。两种指标的测定方法较之高炉内部的运行环境存在三个方面的不一致。一是测定温度,高炉内碳溶反应的温度大致为900~1300℃,炉腹(风口前)和炉缸焦炭的温度为1500~1600℃,而不是1100℃,热处理过程中焦炭还会进一步失重,强度降低;二是高炉内各带并不都是含100%的CO2;三是高炉内有一定的碱存在,而我们测试CRI和CSR的测定是在无碱条件下进行的。经过研究证明高炉内碱金属对焦炭的劣化作用主要表现在降低碳溶反应温度,使得间接还原区变小、直接还原区扩大;另外碱金属在反应中起了正催化作用,提高了碳溶反应速率,使得反应速度加快,反应性大幅度提高,导致焦炭的气孔壁疏松,裂纹增多,强度急剧下降。