煉鋼用石灰質量控制研究

(沈陽工業大學　遼寧　沈陽　110870)

一、引言

石灰是煉鋼生產的主要造渣劑，其產品質量直接影響到鋼水的質量。在煉鋼生產中使用品質優良的石灰可以改善煉鋼生產條件，加快成渣速度，提高脫磷脫硫的效率，穩定操作，縮短冶煉時間，提高爐齡，從而直接提高煉鋼生產的經濟效益，并且為精品鋼材的生產提供優質鋼水[1-3]。

因此，隨著鋼鐵產業的發展，對冶金用石灰的品質提出了新的更高要求。

二、問題的提出

某石灰廠為國豐鋼鐵提供所需的石灰以供其煉鋼煉鐵使用，該石灰廠共有4座豎爐型窯，容積均為122m3，直徑為3m，可劃分為上料—預熱—燒制—出灰四個階段，石灰石中CaCO3含量約為48%，粒度范圍在40mm—80mm，先集中在料斗提升機中，然后由卷揚機運送到窯口，填料至料線高度，燒制過程中壓力維持在22kPa，溫度維持在900℃左右，煅燒40min，每天產450噸成品灰，CaO含量在80%左右，石灰石與成品灰的燒制比例為1.8:1，生產中會產生一定比例的生、過燒率，從而影響了鋼水的質量。

三、原因的查找

石灰石煅燒成石灰，實質是石灰石在加熱過程中發生分解反應，主要原理如下：

CaCO3的分解過程為：常溫石灰石-分解前的膨脹——表面開始分解-分解結束-CaO晶體連續增長并燒結成塊[3]。煅燒溫度一般控制為1000-1100℃，壓力維持在22kpa，石灰石含量要求CaCO3≥53%，煅燒后CaO ≥86%。

為找到導致石灰成品率的影響因素，經過收集相關主要生產控制數據，并結合相關研究資料，存在以下問題：本廠煅燒石灰石的燃料采用煉鋼廠高爐煤氣，由于純度與輸送流量問題，需要隨時加壓和調整進氣量；煅燒壓力不足22kpa；測風流量與底風流量波動性較大；煅燒溫度能達到900℃但不滿足理論溫度1000℃-1100℃；最終導致白灰中CaO含量不達標。因此將CaO的生產過程定為本文重點問題進行研究。

四、原因的分析

為了更具代表性，連續選取3天共計9個班次的108個化驗數據進行分析。

利用Minitab軟件，根據統計數據，繪制含量控制圖：

表1　CaO含量樣本數據　　　單位：%

(二)由所得的均值得

(三)根據公式

得R圖的控制界限：

圖1　CaO含量的控制圖

進一步對控制圖分析可知：

1、均值圖中有點子落在控制界限外側；

2、極差圖中無點子落在控制界限外側；

3、中心線一側無連續7點上升或下降現象，無周期性變化現象，但出現了連續5點子情況。

綜上所述，含量控制出現了失控現象，且十分明顯，失控點子共有5個，其中2個點子為交接班時間，3個點子為凌晨班次時間。結合實際調研得知人員一直在工作中、設備一直在使用中,沒有間斷，因此從以下幾點考慮出現失控的原因，并繪制因果圖：

1、00:00至08:00工人處于困乏時段，注意力欠佳；

2、尚無短期維護、檢查制度；石灰窯內部有保溫磚脫落，個別出口漏氣；

3、貨源無驗收程序；煉鋼廠產生的高爐煤氣無凈化、提純等步驟；

4、生過燒石灰無特殊處理措施；

5、獲取化驗結果不及時；監控誤差；觀測口堵塞，無法直接觀察石灰窯內部情況；

圖2　影響CaO含量因果圖

五、改善建議

(1)完善交接班制度，工作內容交接清楚；給予00:00至08:00班次適當休息時間；例會上強調工作態度問題，制定相應獎罰措施；完善勞保用具，保障工人身體健康。

(2)在每年定期檢查的基礎上，制定短期維修制度，確保設備正常運行。

(3)對購買原料進行抽檢，保證CaCO3含量達到53%，粒度控制在40mm—80mm之間；煅燒前對石灰石進行清洗，去除表面泥土等雜物，防止煅燒后形成硬物難以去除；對運送來的高爐煤氣進行加壓、干燥處理，確保純度和流量的供給；燃料與空氣配比保持1:1.2。

(4)將生過燒的石灰做專門處理，以防影響正常使用；添加氯化鈉做催化劑，以改善石灰煅燒質量，亦可縮短時間，穩定操作。

(5)保持上下通風量穩定，既可良好的對上層石灰石起到預熱作用，也可對石灰起到有效的冷卻作用，防止余溫過熱，產生過燒現象或影響入庫；條件允許情況下，本廠自設簡易化驗室，可及時檢驗石灰質量，發現問題及時處理。

六、結論

結合上述建議，在本廠現有基礎上，采取部分措施，獲得了一定改善成果：

(1)煅燒溫度平均達到1100℃，但由于設備老化、燃料來源等一些因素難以改變，難有再提升空間。

(2)隨機采集10份樣品進行化驗，其中CaO含量平均達到84.36%，生過率約為7%，與標準的86%，5%更加接近。

(3)員工工作積極性有所提高，由于勞保用品配發齊全，工作更加到位，好感度有所增加，按時上下班，聽從領導指揮。