连铸高效化生产中的水系统改造

连铸高效化生产中的水系统改造蒲国庆摘要介绍了新疆钢铁集团公司炼钢厂连铸循环冷却水系统的历史与现状。着重阐述和总结了为实现高效连铸,对原冷却水系统所作的改造。关键词高效连铸冷却水系统改造PracticeinImprovementofCCCirculatingCoolingWaterSystemforHigh—EfficiencyContinousCastingPuGuoqing(XinjiangIronandSteelCorp)AbstractThispaperdescribedthepastandcurrentstatusofCCcirculatingcoolingwatersysteminsteelmakingplantofXinjinagIronandSteelCorp.andemphaticallysumsuptheimprovementofCCcirculatingcoolingwatersystemforHigh-efficientycontinouscasting.Keywordshigh-efficiencycontinuouscastingcoolingwatersystemimprovement1前言新疆八一钢铁集团公司炼钢厂原连铸循环冷却水系统于1993年10月随1号、2号连铸机相继投产而投入运行,其主要功能是:采用循环冷却方式分别对连铸结晶器、二冷段铸坯、连铸设备进行冷却,以满足当时连铸生产工艺及质量的要求。随着炼钢厂连铸作业水平的不断提高及1995年9月3号连铸机的投产,我厂对原连铸循环水冷却系统进行了相应改造以适应当时连铸机生产的要求。1997年3月,炼钢厂二炼钢系统实现了全连铸。但由于连铸机拉速低。只有3台连铸机同时作业方能保证二台转炉产钢全连铸。为降低炼钢工序生产成本,同时从八钢整体效益出发,实现轧钢一火成材。客观上要求,停开2号矩形坯连铸机,实现1号、3号小方坯连铸机与二台转炉的炉机匹配,完成全连铸。为实现这一目标,炼钢厂于1997年9月开始对1号、3号机进行高效化攻关。高拉速是连铸机高效技术的一项重要指标。符合连铸机用水要求的循环冷却水系统是铸机实现高拉速的重要保证。2增速前连铸循环冷却水系统我厂连铸循环水冷却系统分为净循环水系统和浊循环水系统(见图1、图2)。其中净循环水系统为半闭路系统,其主要用于冷却结晶器;而浊循环水系统主要用于铸机的二冷区用水,设备冷却、冲铁皮等。图1连铸净循环水系统流程图2浊循环水系统流程3连铸循环水系统存在的问题及对铸机增速的影响3.1净循环水系统(1)供水杂质粒径超过标准要求的≤0.2mm,这一问题,造成结晶器喷嘴部分堵塞,从而不能保证铸坯壳在结晶器内四面均匀增长。(2)系统泄漏率超过1%,使得补充水量增加,甚至由于补充的软水不够用,被迫向该系统补充工业新水,导致该系统因冷却水硬度超标,造成结晶器铜管外壁结垢,热阻增大,最终不能保证钢坯高速拉出结晶器时有足够的坯壳厚度。(2)因受生产节奏的影响,该系统水压及水流速经常发生波动,从而不能有效防止冷却水在结晶器内腔汽化及控制冷却水在结晶器内的闪歇沸腾(冷却效果),增加了铸坯的不均匀变形。3.2浊循环水系统(1)供水杂质粒径超过标准要求的≤0.2mm,悬浮物含量远远大于标准要求≤20mg/L,达到50mg/L左右。这种情况造成二冷区喷嘴堵塞严重且频繁,导致铸坯四面因在二冷区内冷却不均匀,而发生扭曲的质量事故。(2)供水压力及流量偏低,造成铸坯在二冷区不能按要求的二次冷却制度获得相应的比给水量。且由于冷却水压力流量偏低,使经过喷嘴射出的水流喷出速度减小,而不能有效穿透铸坯表面在冷却过程中形成的汽水膜,使铸坯在二冷区的冷却效果减弱。在高拉速情况下,时常发生因铸坯芯部未完全凝固,在切割时出现穿钢事故,对生产组织及设备安全运行造成影响。此外,铸坯的二冷区采用人工根据工艺参数(钢种、注温、截面、拉速)进行配水,受人的因素影响,二冷区配水随机性较大。当铸坯表面在冷却区温降不能限制在200℃/m以下,将会因铸坯表面温降过快使得拉应力增大,促使铸坯表面裂纹的生成和扩大;当铸坯表面在回温区温升不能限制在100℃/m以下,将会因铸坯表面回温过快,使得凝固前沿的拉应力增大,促使铸坯芯部裂纹生成和扩大;当铸坯在进拉矫机前,不能有效避开相应钢种的脆性曲线温度范围(700～900℃),使得铸坯发生γ-α的相变和AIN等在晶界沉淀,在矫直区铸坯表面产生拉力,促使生成裂纹。4连铸循环冷却水系统问题的成因及解决措施4.1净循环冷却水系统4.1.1供水杂质粒径超标问题该系统存在的供水杂质粒径超标问题。其原因有:(1)该系统自1993年投运使用至今,输水管道形成很多锈瘤和水垢,在水力冲刷的作用下,部分锈瘤和水垢脱落,而系统排污又不可能一次解决。造成该系统中杂质含量高且径粒粗大。(2)该系统在输水管出口未设置水过滤装置,从而不能保证备用水点杂质粒径符合标准要求。针对这一情况,我厂利用1997年11月设备中修的时机,对该系统管道进行了化学清洗,以彻底清除附着于管道内壁的锈瘤及水垢,并对管道内壁起到钝化作用。化学清洗完毕后,向该水系统加入阻垢缓蚀剂,并维持其浓度在300×10-6左右,以阻止管道内壁锈瘤及水垢的再生成,并减缓管道腐蚀速度。在输水管出口加装一台营口产1000m3/h自清洗过滤器,在结晶器水管入口前端加装人工清洗的网箱过滤器,以解决该系统供水杂质粒径超标的问题。4.1.2铜管外壁结垢的原因该系统泄漏率超过1%,造成结晶器铜管外壁结垢。其原因有:(1)因结晶器维修时未按规定力矩紧固密封紧固件,太松或太紧;结晶器铜管清理不好,存有一些杂质影响密封表面的结合;继续使用已老化的密封件等原因造成结晶器漏水严重。(2)结晶器出水槽与回水管结合部因结晶器振动的需要留有一定的工作间隙,当结合部因浇注操作中溢钢被损坏而工作间隙增大,又未及时恢复,一部分冷钢及钢渣积聚于回水管端部又未及时清理等原因,造成系统水量泄漏严重。针对该情况,我厂采取了以下措施:首先要求设备维修加强质量意识,严格质量管理,在装配后要进行水压试验,试压合格后方可使用,以杜绝结晶器漏水。其次,在加强中包工岗位培训,减少溢漏钢率的情况下,充分利用停机空隙时间,做好结晶器与回水管结合部的维护工作,以最大限度地减少系统泄漏。第三,当系统泄漏遇到某些特殊情况(例如浇注过程中,泄漏无法处理等)而增大,而不得不向其中补充工业新水时,向该水系统加大阻垢缓蚀剂的用量,以维持其药效,但这种情况持续时间不可过长。4.1.3水压及水流速度波动的原因该系统水压及水流速经常波动,其原因有:(1)因生产节奏调整,要求变换连铸机开机的台数及机号,调度人员与泵站协调不及时;(2)泵站操作人员在接到水压波动信息后,采取措施完成操作,有一个相对较长的时间过程(一般约10min),且调节也不易控制。针对此问题,我厂采取了以下措施:(1)加强对供水泵站及连铸配水工的操作技能培训,制定协调制度以保证该系统安全、经济运行;(2)对供水泵站的水泵运转采用交流变频器控制,实现恒压供水,在保证该系统水压水流速稳定的同时,还有一定的节能效果。4.2浊循环水系统4.2.1供水杂质粒径及悬浮物含量超标供水杂质粒径及悬浮物含量超标,其原因有:(1)该系统实际循环水量大于漩流沉淀池的处理水能力(实际循环水量约560m3/h,漩流沉淀池的设计处理水能力:228m3/h),使得经漩流沉淀池处理后的污水中悬浮物含量超出60mg/L的要求标准达到100mg/L左右。(2)高速压力过滤器中的滤料(石英砂、无烟煤等)因经漩流沉淀池处理后的水中含油量超过标准要求的小于15mg/L,而结成球状、饼状,不仅使高速压力过滤器的性能大为降低,而且使该处的设备阻力损失增加;(3)该系统未在输水管出口安装过滤器。针对这一情况,我厂采取如下措施:(1)在每台连铸机排水汇入铁皮沟处增设一活动渣斗。(2)在现有漩流沉淀池外井筒增设2个500的排泥阀,尽可能减少外井筒水中的悬浮物含量;(3)在漩流沉淀池设置一不锈钢带式刮油机,以保证高速压力过滤器的性能;(4)对高速压力过滤器彻底更换一次滤料;(5)分别在三台连铸机的浊循环水进户端安装一台200m3/h自清洗过滤器,以解决该系统供水杂质粒径及悬浮物含量超标问题。4.2.2供水压力及流量偏低供水压力及流量偏低,其原因有:(1)供水泵能力偏低,不能适应连铸机增速对水量及压力的要求。(2)漩流沉淀池所用加压水泵故障率高,不能保证该系统持续安全运行;(3)从冷却塔至吸水井自流水管因受管径及水力坡降限制,当供水泵大流量向连铸机供水时,不能保障吸水井正常的安全水位。(4)人为地加大设备冷却水及冲渣水的用量,从而使二冷区工艺用水压力及流量偏低。对这一问题,我厂采取以下措施:(1)将供水泵由150S97型(流量180m3/h,扬程:97m)改型为S200-95型(流量:280m3/h,扬程:95m),并采用变频调速控制运转,实现恒压供水。(2)将漩流沉淀池所用加压水泵由250QJ80-60/4型(流量80m3/h,扬程:60m)改型为瑞典ITT飞力泵业公司生产的CP3201HT450型水泵(流量:300m3/h,扬程:34m),且水泵的运转台数由改型前的8台降为改型后的3台,这不仅有效地降低了水泵的故障率,而且还节省用电量。(3)在冷却塔集水池旁设置调水泵,并将输水管由此架空铺设至吸水井,以保证供水泵大流量向连铸机供水时,吸水井具有安全水位;(4)制定合理的用水制度,保证设备冷却水及冲渣水安全、经济使用。此外,我厂分别于1997年11月、1998年6月、7月对3号、2号、1号连铸机的二冷区实现了计算机依据中包温度、拉速、钢种、截面等工艺参数按相应的配水曲线的自动配水,使铸坯在二冷区的冷却制度得到进一步的保证,为铸机高拉速、高质量的生产作业提供了坚实可靠的硬件基础。5高效连铸攻关前后效果对比经过对连铸冷却水系统改造,使其满足了连铸机增速的要求,经过各方面共同努力,我厂1号、3号连铸机于1998年初基本上实现了与两台12t转炉的匹配,为连铸高效迈出了坚实的一步(攻关前后效果对比见图3～图6)。图31997年7月～1998年8月1号机结晶器喷嘴堵塞变化曲线图41997年6月～1998年8月净环水系统Ca2+含量变化情况图51997年7月～1998年8月1号机足辊每周喷嘴堵塞变化曲线图61997年6月～1998年8月净环水系统电导率变化曲线6遗留问题及发展方向虽然,我厂采取了一些切实可行的措施对连铸供水系统进行了改造,适应了连铸高效化生产的需要,但连铸高效化生产再上新台阶,供水系统还存在如下问题:(1)净循环水系统运行中,时常发生因连铸回水泵站与供水泵站协调不好,造成供水吸水井危险水位,危及该系统的安全运行。目前我厂正准备通过设置屏蔽线将连铸回水泵站的运行信息传至供水泵站,并将回水泵站的操作权交给供水泵站。(2)净循环水系统由于结晶器出水槽与回水管结合部漏水问题解决的不彻底,对系统的经济、安全运行造成影响,还需对这一结合部进行技术攻关。(3)浊循环水系统所用高速压力过滤器因受其本身结构的制约(滤速、滤料性能、汽、水反洗操作)已不能适应该系统水循环的要求,将其更换为自清洗机械过滤器较为适宜。(4)浊循环水系统水温在夏季偏高(供水温度达47℃左右),这不仅对铸坯的冷却造成一定的影响。而且,因循环水在漩流沉淀池处温度较高(约62℃),影响不锈钢带式刮油机的除油效果。目前,我厂正在对该系统的冷却塔进行改造,以使供水水温满足二冷区及设备冷却的要求。(5)在供水泵站采用DCS集散控制系统,将对供水系统效能的充分发挥,减少事故发生起到重要作用。联系人:蒲国庆,助理工程师,乌鲁木齐市(830022)新疆钢铁集团公司炼钢厂机动科作者单位：新疆钢铁集团公司