炼钢用石灰质量控制研究

　　

(沈阳工业大学　辽宁　沈阳　110870)

一、引言

石灰是炼钢生产的主要造渣剂，其产品质量直接影响到钢水的质量。在炼钢生产中使用品质优良的石灰可以改善炼钢生产条件，加快成渣速度，提高脱磷脱硫的效率，稳定操作，缩短冶炼时间，提高炉龄，从而直接提高炼钢生产的经济效益，并且为精品钢材的生产提供优质钢水[1-3]。

因此，随着钢铁产业的发展，对冶金用石灰的品质提出了新的更高要求。

二、问题的提出

某石灰厂为国丰钢铁提供所需的石灰以供其炼钢炼铁使用，该石灰厂共有4座竖炉型窑，容积均为122m3，直径为3m，可划分为上料—预热—烧制—出灰四个阶段，石灰石中CaCO3含量约为48%，粒度范围在40mm—80mm，先集中在料斗提升机中，然后由卷扬机运送到窑口，填料至料线高度，烧制过程中压力维持在22kPa，温度维持在900℃左右，煅烧40min，每天产450吨成品灰，CaO含量在80%左右，石灰石与成品灰的烧制比例为1.8:1，生产中会产生一定比例的生、过烧率，从而影响了钢水的质量。

三、原因的查找

石灰石煅烧成石灰，实质是石灰石在加热过程中发生分解反应，主要原理如下：

CaCO3的分解过程为：常温石灰石-分解前的膨胀——表面开始分解-分解结束-CaO晶体连续增长并烧结成块[3]。煅烧温度一般控制为1000-1100℃，压力维持在22kpa，石灰石含量要求CaCO3≥53%，煅烧后CaO ≥86%。

为找到导致石灰成品率的影响因素，经过收集相关主要生产控制数据，并结合相关研究资料，存在以下问题：本厂煅烧石灰石的燃料采用炼钢厂高炉煤气，由于纯度与输送流量问题，需要随时加压和调整进气量；煅烧压力不足22kpa；测风流量与底风流量波动性较大；煅烧温度能达到900℃但不满足理论温度1000℃-1100℃；最终导致白灰中CaO含量不达标。因此将CaO的生产过程定为本文重点问题进行研究。

四、原因的分析

为了更具代表性，连续选取3天共计9个班次的108个化验数据进行分析。

利用Minitab软件，根据统计数据，绘制含量控制图：

表1　CaO含量样本数据　　　单位：%

(二)由所得的均值得

(三)根据公式

得R图的控制界限：

图1　CaO含量的控制图

进一步对控制图分析可知：

1、均值图中有点子落在控制界限外侧；

2、极差图中无点子落在控制界限外侧；

3、中心线一侧无连续7点上升或下降现象，无周期性变化现象，但出现了连续5点子情况。

综上所述，含量控制出现了失控现象，且十分明显，失控点子共有5个，其中2个点子为交接班时间，3个点子为凌晨班次时间。结合实际调研得知人员一直在工作中、设备一直在使用中,没有间断，因此从以下几点考虑出现失控的原因，并绘制因果图：

1、00:00至08:00工人处于困乏时段，注意力欠佳；

2、尚无短期维护、检查制度；石灰窑内部有保温砖脱落，个别出口漏气；

3、货源无验收程序；炼钢厂产生的高炉煤气无净化、提纯等步骤；

4、生过烧石灰无特殊处理措施；

5、获取化验结果不及时；监控误差；观测口堵塞，无法直接观察石灰窑内部情况；

图2　影响CaO含量因果图

五、改善建议

(1)完善交接班制度，工作内容交接清楚；给予00:00至08:00班次适当休息时间；例会上强调工作态度问题，制定相应奖罚措施；完善劳保用具，保障工人身体健康。

(2)在每年定期检查的基础上，制定短期维修制度，确保设备正常运行。

(3)对购买原料进行抽检，保证CaCO3含量达到53%，粒度控制在40mm—80mm之间；煅烧前对石灰石进行清洗，去除表面泥土等杂物，防止煅烧后形成硬物难以去除；对运送来的高炉煤气进行加压、干燥处理，确保纯度和流量的供给；燃料与空气配比保持1:1.2。

(4)将生过烧的石灰做专门处理，以防影响正常使用；添加氯化钠做催化剂，以改善石灰煅烧质量，亦可缩短时间，稳定操作。

(5)保持上下通风量稳定，既可良好的对上层石灰石起到预热作用，也可对石灰起到有效的冷却作用，防止余温过热，产生过烧现象或影响入库；条件允许情况下，本厂自设简易化验室，可及时检验石灰质量，发现问题及时处理。

六、结论

结合上述建议，在本厂现有基础上，采取部分措施，获得了一定改善成果：

(1)煅烧温度平均达到1100℃，但由于设备老化、燃料来源等一些因素难以改变，难有再提升空间。

(2)随机采集10份样品进行化验，其中CaO含量平均达到84.36%，生过率约为7%，与标准的86%，5%更加接近。

(3)员工工作积极性有所提高，由于劳保用品配发齐全，工作更加到位，好感度有所增加，按时上下班，听从领导指挥。