焦炭反应性及反应后强度试验方法

ICS 7516010 H 32雷雪 中华人民共和国国家标准GBT 4000-2008 代替GBT 40001996焦炭反应性及反应后强度 试验方法Coke-Determination of reactivity andstrength after reaction2008-08-19发布 2009040 1实施丰瞀鹃紫瓣警矬瞥鐾发中国国家标准化管理委员会促1”GBT 4000-2008刖吾 本标准代替GBT 4000 1996<(焦炭反应性及反应后强度试验方法。 本标准与GBT 4000 1996相比主要作了以下修改： 焦炭试样的制样方法修订为颚破与手工修整相结合的制样方法； 缩小焦炭试样的粒度控制范围； 实验设备进行了改进，以便于维修。 本标准的附 录A是资料性附录、附录B是规范性附录。 本标准由中 国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员 会归口。本标准起草单位：武汉钢铁(集团)公司、首钢总公司、冶金工业信息标准研究院、上虞市宏兴机械仪 器制造有限公司。本标准起草人：张前香、李东涛、薛改风、王洪槐、刘尚超、白汉芳、孙伟。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB 4000 1983、GBT 4000 1996。GBT 4000-2008焦炭反应性及反应后强度 试验方法1范围本标准规定了测定焦炭反应性及反应后强度试验方法的原理、试验仪器、设备和材料、试样的采取 与制备、试验步骤、结果的计算及精密度。 本标准适用高炉炼铁用焦的焦炭反应性及反应后强度的测定，其他用途焦炭可参照执行。2规范性；l用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GBT 1997焦炭试样的采取和制备 GBT 2006冶金焦炭机械强度的测定方法3原理称取一定质量的焦炭试样，置于反应器中，在l 100士5时与二氧化碳反应2 h后，以焦炭质量 损失的百分数表示焦炭反应性(CRI)。 反应后焦炭，经I型转鼓试验后，以大于lOITlIn粒级焦炭占反应后焦炭的质量分数表示焦炭反应后强度(CSR)。4试验仪器、设备和材料41电炉 电炉用电炉丝、碳化硅或其他能满足试验要求的加热元件加热均可。411底部封闭式加热电炉 炉体结构如图1所示。单位为毫米1高铝外丝管；z铁铬铝炉丝；3、4轻质高铝砖；5炉壳；6脚轮；7炉盖；8绝缘子。 图1 底部封闭式加热电炉GBT 4000-2008炉膛内径140 mm，外径160 inm，高度640 ram(高铝质外丝管)。 加热元件：使用碳化硅加热元件或者电炉丝。 使用电炉丝时的电炉安装要点：炉壳底部封闭，上口敞开，预先在底板上装好脚轮。在底部铺一层耐火砖，将绕好电阻丝的外丝管立放于底板正中。在外丝管与炉壳间隙之间，填充轻质高铝砖预制件 (由标准尺寸的轻质高铝砖切制)或者保温棉，炉丝由上下两端引出，与固定在炉壳上的绝缘子相联接。 炉丝引出部分用单孔绝缘管保护好，切忌相互搭接，以免造成短路。控温电偶插入反应器中央，将电炉 与控温仪及电源接好。每一台电炉安装完毕即测定恒温区，使炉膛内1 i00土5温度区长度不小 于150mm。使用碳化硅加热元件时的安装要点：可以使用硅碳管或者6到8根硅碳棒，接线时尽量在加热元件 的同一端接电源，同时要注意露出的接线端的绝缘保护，防止触电。412底部开口式加热电炉 炉体结构如图2所示。单位为毫米l一炉元；2、3、4轻质高铝砖；5一一绝缘子； 6炉盖；7-硅碳棒；8炉脚；9反应器支架。 图2底部开口式加热电炉 炉膛：180 mmXl80 mm，高600 ram(炉壳)。 加热元件：u型硅碳棒，四支，四面炉膛各一支。电炉安装要点：炉壳底部开口，保证高铝反应管能够通过，上口敞开；底部下反应器支架中间开小 孔，使进气管口能够通过，底板用脚支撑。在底部铺一层耐火砖，用标准尺寸的轻质高铝砖砌制炉膛，周 围填充保温材料。炉膛顶部开四个孔，放置硅碳棒。硅碳棒连接线与固定在炉壳上的绝缘子相联接，盖 好上盖。控温电偶插入反应器中央，将电炉与控温仪及电源接好，每一台电炉安装完毕即测定恒温区， 使炉膛内1 100±5温度区长度大于150 mm。42反应器 反应器为耐高温合金钢反应器或刚玉质反应器。421耐高温合金钢反应器 结构见图3，由耐高温合金钢制成(GH23或GH44)。GBT 4000-20081中心热电偶套管；2进气管；3排气管。 图3耐高温合金钢反应器422刚玉质反应器 结构见图4，由耐高温刚玉管和耐高温合金钢(GH23或GH44)制作。反应筒用耐高温刚玉管，上 盖下底用耐高温合金钢制作。与硅碳棒加热电炉配置。此反应器也可全部采用耐高温合金钢(GH23 或GH44)制作。1中心热电偶插孔； 2进气管； 3排气管；4盖子；5底座。 图4刚玉质反应器423电炉与反应器组装图 电阻丝加热电炉与耐高温合金钢反应器组装图， 见图5。 碳化硅加热电炉与刚玉质反应器或耐高温合金钢反应器组装图， 见图6。GBT 4000-2008l反应器；2控温热电偶；3电炉；4进气孔；5排气孔；6耐高温合金钢反应器7电阻丝。1反应器；2控温热电偶；3电炉；4进气孔；5排气孔；6剐玉质反应器或耐高温合金钢反应器；7硅碳棒。图6硅碳棒加热电炉43反应后强度试验设备431I型转鼓：装置见图7。转速20 rmin土1 rrain。4311鼓体：用外径140 mm，厚5 mm6 mm的无缝钢管加工而成。鼓内净长度700 mm，鼓盖厚 5mm6mm。4312减速机：速比50。4GBT 4000-20084313电机：075 kW，910 rrain。432转鼓控制器：总转数600 r，时间30 minil min。 瞻 勰；机 二二 鼓马减机 体达速架 。囤 7转 鼓 控 制 器44二氧化碳供给系统441二氧化碳钢瓶及二氧化碳电加热减压阀。钢瓶内二氧化碳含量达9999，二氧化碳电加热减 压阀规格：220 V，025 MPa。442流量计：06 m3h。如使用的流量计不是二氧化碳气体流量计，要经过校正，换算成二氧化碳 气体流量。443二氧化碳含量达不到要求时，可以使用附录A中二氧化碳净化措施进行二氧化碳的净化。45氮气供给系统451氮气钢瓶及氧压表。钢瓶内氮气含量达9999。452流量计：025 m3h。453氮气含量达不到要求时，可以使用附录A中氮气净化措施进行氮气的净化。46咖精密温度控制装置温控范围01 600，精度0。5级。47圆孔筛10 mm一个，筛框有效直径200 mm。23 inm一个，筛框有效直径300 mm。25 mm和23 mm各一个，筛面400 mmX 500 mm，按GBT 2006中42圆孔筛规定制做。48干燥箱 工作室容积不小于o07 m3。 最高使用温度：300。49天平最大称量500 g，感量05 g。410铑一铂热电偶直径05 mm，长度650 mm。SGBT 4000-2008高铝质热电偶保护管A(7 mm×5 mm×400 ram) 高铝质双孔绝缘管 D(4 mm×1 minx400 mm) 高铝质单孔绝缘管 C(姐minx 06 mmX 10 mm)411扳材质为耐高温合金钢(GH23或GH44)，厚2 mm5 mm，直径79 mm，其上均匀钻直径3 mm的 孔，孔间距离5mm。 412高铝球 直 径20mm。 413架托架见图8。材质Q235A，三个支管材质为1Grl8Ni9Ti。单位为毫米图8托架414反应器支架承放反应器，尺寸、形式自定。5试样的采取与制备5，1按GBT 1997规定的取样方法，按比例取不小于25 mm焦炭20 kg，弃去泡焦和炉头焦。用颚式 破碎机破碎、混匀、缩分出10 kg，再用25 m112、5623 mm圆孔筛筛分，大于25 mm焦块再破碎、筛分。 取23 mm筛上物，去掉薄片状焦和细条状焦，保留较厚片状焦和较粗条状焦，并将较厚片状焦和较粗 条状焦用手工修整成颗粒状焦块，用23 mm圆孔筛筛分后与未经过修整的颗粒状焦块混匀。缩分得 焦块2 kg，分两次(每次1 kg)置于I型转鼓中，以20 rrain的转速，转50 r，取出后再用23mm圆孔筛 筛分，将筛上物缩分出900 g作为试样，用四分法将试样分成四份，每份不少于220 g。注：试验焦炉的焦炭可用40 mm-60 mm粒级的焦炭进行制样。 52将制好的试样放人干燥箱，在170180温度下烘干2 h，取出焦炭冷却至室温，用23 mm 圆孔筛筛分，称取200 g+O5 g待用。6试验步骤 试验流程见图9。6GBT 4000-2008卜一一二氧化碳钢瓶；2、4流量计；3氮气钢瓶；5三通活塞；6一精密温度控制装置；7热电偶；8托架；9反应器；10电炉；11试样。 图9试验流程图 61将反应器置于炉内，在反应器底部平放筛板，铺高铝球，确保焦炭装入时反应器内的焦炭层处于电炉恒温区内。 62试样装人反应器 621当使用耐高温合金钢反应器时，将已备好的焦炭试样200 g±05 g装入反应器，并记录焦块颗 粒数。热电偶套管插入料层中心位置，然后将该反应器直立，用螺丝将盖与反应器筒体固定。将反应器 置于炉顶的托架上吊放在电炉内，托架与电炉盖间放置石棉板隔热。在反应器法兰四周围上保温材料， 减少散热。 622当使用刚玉质反应器时，装入已备好的200 g±O5 g焦炭试样约一半的颗粒，然后插入热电偶 套管，再装入另一半焦炭，将热电偶套管穿过反应器盖子上的中心孔，盖上反应器盖子。四周围上保温 材料，减少散热。 63将测温热电偶插入反应器热电偶套管内(热电偶用高铝质双孔绝缘管及高铝质热电偶保护管保护)。 64将反应器进气管、排气管分别与供气系统、排气系统连接。检查气路，保证严密。65接通电源，用精密温度控制仪调节电炉加热。升温速度为8mintl6rain。当料层中心温 度达到400时，以08 Lmin的流量通氮气，保护焦炭，防止其烧损。66当料层中·tl,温度达到1 050时，接通带预热装置的二氧化碳减压阀的电源插头，预热二氧化碳7GBT 4000-2008气瓶出口处，以保证二氧化碳气体稳定流出。当料层中心温度达到1 100，稳定10 min，切断氮气，改 通二氧化碳，流量为5 Lmin，记录开始反应时间。通二氧化碳后料层温度应在5 min 10 min内恢复 到1 100士5。 67反应2 h，停止加热。切断二氧化碳气路，改通氮气，流量控制在2 Lmin。 68试样的冷却 681当使用耐高温合金钢反应器时，可拔掉排气管，将反应器从电炉内吊出，放在支架上继续通氮气 冷却。682当使用刚玉质反应器时，反应器仍然置于炉内，自然冷却至室温。 69至反应器中的焦炭冷却到100以下，停止通氮气。打开反应器上盖，倒出焦炭，称量、记录。 610反应后的焦炭全部装人I型转鼓内，以20 rmin的转速共转30 min。总转数为600 r。然后取出用lo mm圆孔筛筛分、称量筛上物质量、记录。61 1试验原始数据按附录B中焦炭反应性及反应后强度试验记录表所示的格式记录。7结果计算71焦炭反应性 焦炭反应性指标以损失的焦炭质量占反应前焦样总质量的百