用于炼钢的石灰通常含有硅、硫、镁等杂质。石灰质量直接关系到炼钢的成渣速度、能源消耗,并影响钢水脱硫效果等指标。高质量的石灰具有缩短冶炼时间、提高钢水纯净度及收得率、降低石灰及萤石消耗、提高炉衬寿命等优点。

1、有效CaO和SiO2含量的影响

有效CaO是指石灰中CaO含量减去石灰自身SiO2在特定渣碱度条件下消耗的CaO量所得的余量。成分一定的铁水所需的石灰量由终渣碱度(CaO/SiO2)确定,而SiO2含量又是决定炉渣碱度的

关键因素,SiO2含量越高,所需石灰量就越大。对石灰中所含的杂质SiO2,若按渣碱度为3.2计算,则石灰中每含1mol的SiO2,就需要3.2mol的活性CaO与之中和,大大降低了石灰中有效CaO的含量,从而增加了炼钢用石灰量,也增加了渣量。据报道,有效CaO质量分数减小1%时,按炼钢渣碱度3.2计算,炼钢石灰消耗量将增加0.432kg/t。广钢集团年产钢四百多万吨,若炼钢石灰有效CaO含量减小1%,则每年炼钢石灰消耗将增加一千七百多吨,约合人民币75万元。

2、硫含量的影响

石灰中硫含量增加会降低有效CaO含量,增加吨钢消耗,同时加速炉衬损毁,更重要的是会降低对钢水的脱硫能力,影响钢水质量。降低有效CaO含量,增加消耗，硫含量的增加,将降低石灰中的有效CaO含量,增加吨钢石灰消耗。按硫含量增加0.03%,广钢年消耗石灰25万吨计算,每年将增加有效CaO消耗130多吨;按纯度90%计算,每年将增加石灰消耗约145t,约合人民币6.5万元。石灰中硫含量增加造成钢水硫含量增加,加剧了熔渣与炉衬的反应,加速炉衬损毁。降低对钢水的脱硫能力,恶化钢水质量。石灰作为造渣剂的目的之一是去除钢水中的硫。若石灰本身含硫量较高,显然对钢水中硫的去除不利。据报道,当石灰中增加0.01%的硫时,将使钢水增加0.001%的硫,其结果将增加石灰消耗,延长吹炼时间,降低脱硫、脱磷率,恶化钢水质量。

因此,降低石灰中的硫含量是降低石灰消耗,提高炉衬寿命,提高钢水质量,保证冶炼顺利进行的重要措施。

3、灼减

一般石灰的灼减量为2.5%～3.0%,相当于石灰中残余CO2量为2%左右。石灰中残余CO2的量还反映了石灰在煅烧中的生过烧情况,影响石灰中有效CaO含量。据报导,当灼烧减量减少0.20%时,有效CaO含量可提高0.17%,将降低吨钢石灰消耗。

4、活性度

石灰的活性是指在熔渣中与其它物质的反应能力,用石灰在熔渣中的熔化速度表示。由于直接测定石灰在熔渣中的熔化速度(热活性)比较困难,通常用石灰与水的反应速度,即石灰水活性表示。石灰活性度高,其化学性能活泼、反应能力强,有利于冶炼过程的进行。据统计,采用活性石灰(一级灰,活性度大于320)与采用普通石灰(活性度小于300)相比,转炉吹氧时间可缩短10%,钢水收得率可提高10%,石灰消耗可减少20%,萤石消耗可减少25%,同时高活性的石灰还有利于提高脱硫、去磷能力,并提高炉衬寿命。

5、杂质

石灰中的杂质一般是指石灰石中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O和K2O等。这些杂质在较低温度下(900℃)就与石灰开始反应,促使CaO微粒间的融合,导致微粒结晶粗大化,降低活性。铁的化合物和铝的化合物是强的助熔剂,能促使生成易熔的硅酸钙、铝酸钙和铁酸钙。这些熔融化合物会堵塞石灰表面细孔,使石灰反应能力下降,同时还会阻挡CO2气体的排出,形成中心某些部位的生烧石灰。更主要的是,这些熔融化合物和石灰发生反应,粘结在一起形成渣块,使石灰窑窑况失调,严重降低石灰的活性,使炼钢石灰用量增加。