煉鋼用石灰質(zhì)量控制研究

(沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)　遼寧　沈陽(yáng)　110870)

一、引言

石灰是煉鋼生產(chǎn)的主要造渣劑，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響到鋼水的質(zhì)量。在煉鋼生產(chǎn)中使用品質(zhì)優(yōu)良的石灰可以改善煉鋼生產(chǎn)條件，加快成渣速度，提高脫磷脫硫的效率，穩(wěn)定操作，縮短冶煉時(shí)間，提高爐齡，從而直接提高煉鋼生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，并且為精品鋼材的生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)鋼水[1-3]。

因此，隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)冶金用石灰的品質(zhì)提出了新的更高要求。

二、問(wèn)題的提出

某石灰廠為國(guó)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(yù)熱—燒制—出灰四個(gè)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(jī)中，然后由卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)送到窯口，填料至料線高度，燒制過(guò)程中壓力維持在22kPa，溫度維持在900℃左右，煅燒40min，每天產(chǎn)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(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生一定比例的生、過(guò)燒率，從而影響了鋼水的質(zhì)量。

三、原因的查找

石灰石煅燒成石灰，實(shí)質(zhì)是石灰石在加熱過(guò)程中發(fā)生分解反應(yīng)，主要原理如下：

CaCO3的分解過(guò)程為：常溫石灰石-分解前的膨脹——表面開(kāi)始分解-分解結(jié)束-CaO晶體連續(xù)增長(zhǎng)并燒結(jié)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(dǎo)致石灰成品率的影響因素，經(jīng)過(guò)收集相關(guān)主要生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)，并結(jié)合相關(guān)研究資料，存在以下問(wèn)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(wèn)題，需要隨時(shí)加壓和調(diào)整進(jìn)氣量；煅燒壓力不足22kpa；測(cè)風(fēng)流量與底風(fēng)流量波動(dòng)性較大；煅燒溫度能達(dá)到900℃但不滿足理論溫度1000℃-1100℃；最終導(dǎo)致白灰中CaO含量不達(dá)標(biāo)。因此將CaO的生產(chǎn)過(guò)程定為本文重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行研究。

四、原因的分析

為了更具代表性，連續(xù)選取3天共計(jì)9個(gè)班次的108個(gè)化驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

利用Minitab軟件，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制含量控制圖：

表1　CaO含量樣本數(shù)據(jù)　　　單位：%

(二)由所得的均值得

(三)根據(jù)公式

得R圖的控制界限：

圖1　CaO含量的控制圖

進(jìn)一步對(duì)控制圖分析可知：

1、均值圖中有點(diǎn)子落在控制界限外側(cè)；

2、極差圖中無(wú)點(diǎn)子落在控制界限外側(cè)；

3、中心線一側(cè)無(wú)連續(xù)7點(diǎn)上升或下降現(xiàn)象，無(wú)周期性變化現(xiàn)象，但出現(xiàn)了連續(xù)5點(diǎn)子情況。

綜上所述，含量控制出現(xiàn)了失控現(xiàn)象，且十分明顯，失控點(diǎn)子共有5個(gè)，其中2個(gè)點(diǎn)子為交接班時(shí)間，3個(gè)點(diǎn)子為凌晨班次時(shí)間。結(jié)合實(shí)際調(diào)研得知人員一直在工作中、設(shè)備一直在使用中,沒(méi)有間斷，因此從以下幾點(diǎn)考慮出現(xiàn)失控的原因，并繪制因果圖：

1、00:00至08:00工人處于困乏時(shí)段，注意力欠佳；

2、尚無(wú)短期維護(hù)、檢查制度；石灰窯內(nèi)部有保溫磚脫落，個(gè)別出口漏氣；

3、貨源無(wú)驗(yàn)收程序；煉鋼廠產(chǎn)生的高爐煤氣無(wú)凈化、提純等步驟；

4、生過(guò)燒石灰無(wú)特殊處理措施；

5、獲取化驗(yàn)結(jié)果不及時(shí)；監(jiān)控誤差；觀測(cè)口堵塞，無(wú)法直接觀察石灰窯內(nèi)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(nèi)容交接清楚；給予00:00至08:00班次適當(dāng)休息時(shí)間；例會(huì)上強(qiáng)調(diào)工作態(tài)度問(wèn)題，制定相應(yīng)獎(jiǎng)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(chǔ)上，制定短期維修制度，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

(3)對(duì)購(gòu)買(mǎi)原料進(jìn)行抽檢，保證CaCO3含量達(dá)到53%，粒度控制在40mm—80mm之間；煅燒前對(duì)石灰石進(jìn)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(duì)運(yùn)送來(lái)的高爐煤氣進(jìn)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(guò)燒的石灰做專(zhuān)門(mén)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(zhì)量，亦可縮短時(shí)間，穩(wěn)定操作。

(5)保持上下通風(fēng)量穩(wěn)定，既可良好的對(duì)上層石灰石起到預(yù)熱作用，也可對(duì)石灰起到有效的冷卻作用，防止余溫過(guò)熱，產(chǎn)生過(guò)燒現(xiàn)象或影響入庫(kù)；條件允許情況下，本廠自設(shè)簡(jiǎn)易化驗(yàn)室，可及時(shí)檢驗(yàn)石灰質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

六、結(jié)論

結(jié)合上述建議，在本廠現(xiàn)有基礎(chǔ)上，采取部分措施，獲得了一定改善成果：

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

(2)隨機(jī)采集10份樣品進(jìn)行化驗(yàn)，其中CaO含量平均達(dá)到84.36%，生過(guò)率約為7%，與標(biāo)準(zhǔn)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(fā)齊全，工作更加到位，好感度有所增加，按時(shí)上下班，聽(tīng)從領(lǐng)導(dǎo)指揮。