連鑄高效化生產(chǎn)中的水系統(tǒng)改造

1、連鑄高效化生產(chǎn)中的水系統(tǒng)改造蒲國慶摘要介紹了新疆鋼鐵集團(tuán)公司煉鋼廠連鑄循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的歷史與現(xiàn)狀。著重闡述和總結(jié)了為實(shí)現(xiàn)高效連鑄,對原冷卻水系統(tǒng)所作的改造。關(guān)鍵詞高效連鑄冷卻水系統(tǒng)改造Practice in Improvement of CC Circulating Cooling WaterSystem for HighEfficiency Continous CastingPu Guoqing(Xinjiang Iron and Steel Corp)AbstractThis paper described the past and current status of CC circula

2、ting cooling water system in steelmaking plant of Xinjinag Iron and Steel Corp. and emphatically sums up the improvement of CC circulating cooling water system for High-efficienty continous casting.Keywordshigh-efficiency continuous castingcooling water systemimprovement1前言新疆八一鋼鐵集團(tuán)公司煉鋼廠原連鑄循環(huán)冷卻水系統(tǒng)于19

3、93年10月隨1號、2號連鑄機(jī)相繼投產(chǎn)而投入運(yùn)行,其主要功能是:采用循環(huán)冷卻方式分別對連鑄結(jié)晶器、二冷段鑄坯、連鑄設(shè)備進(jìn)行冷卻,以滿足當(dāng)時連鑄生產(chǎn)工藝及質(zhì)量的要求。隨著煉鋼廠連鑄作業(yè)水平的不斷提高及1995年9月3號連鑄機(jī)的投產(chǎn),我廠對原連鑄循環(huán)水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)改造以適應(yīng)當(dāng)時連鑄機(jī)生產(chǎn)的要求。1997年3月,煉鋼廠二煉鋼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全連鑄。但由于連鑄機(jī)拉速低。只有3臺連鑄機(jī)同時作業(yè)方能保證二臺轉(zhuǎn)爐產(chǎn)鋼全連鑄。為降低煉鋼工序生產(chǎn)成本,同時從八鋼整體效益出發(fā),實(shí)現(xiàn)軋鋼一火成材?？陀^上要求,停開2號矩形坯連鑄機(jī),實(shí)現(xiàn)1號、3號小方坯連鑄機(jī)與二臺轉(zhuǎn)爐的爐機(jī)匹配,完成全連鑄。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),煉鋼廠于1

4、997年9月開始對1號、3號機(jī)進(jìn)行高效化攻關(guān)。高拉速是連鑄機(jī)高效技術(shù)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。符合連鑄機(jī)用水要求的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)高拉速的重要保證。2增速前連鑄循環(huán)冷卻水系統(tǒng)我廠連鑄循環(huán)水冷卻系統(tǒng)分為凈循環(huán)水系統(tǒng)和濁循環(huán)水系統(tǒng)(見圖1、圖2)。其中凈循環(huán)水系統(tǒng)為半閉路系統(tǒng),其主要用于冷卻結(jié)晶器;而濁循環(huán)水系統(tǒng)主要用于鑄機(jī)的二冷區(qū)用水,設(shè)備冷卻、沖鐵皮等。圖1連鑄凈循環(huán)水系統(tǒng)流程圖2濁循環(huán)水系統(tǒng)流程3連鑄循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題及對鑄機(jī)增速的影響3.1凈循環(huán)水系統(tǒng)(1)供水雜質(zhì)粒徑超過標(biāo)準(zhǔn)要求的0.2mm,這一問題,造成結(jié)晶器噴嘴部分堵塞,從而不能保證鑄坯殼在結(jié)晶器內(nèi)四面均勻增長。(2)系統(tǒng)泄漏率超過

5、1%,使得補(bǔ)充水量增加,甚至由于補(bǔ)充的軟水不夠用,被迫向該系統(tǒng)補(bǔ)充工業(yè)新水,導(dǎo)致該系統(tǒng)因冷卻水硬度超標(biāo),造成結(jié)晶器銅管外壁結(jié)垢,熱阻增大,最終不能保證鋼坯高速拉出結(jié)晶器時有足夠的坯殼厚度。(2)因受生產(chǎn)節(jié)奏的影響,該系統(tǒng)水壓及水流速經(jīng)常發(fā)生波動,從而不能有效防止冷卻水在結(jié)晶器內(nèi)腔汽化及控制冷卻水在結(jié)晶器內(nèi)的閃歇沸騰(冷卻效果),增加了鑄坯的不均勻變形。3.2濁循環(huán)水系統(tǒng)(1)供水雜質(zhì)粒徑超過標(biāo)準(zhǔn)要求的0.2mm,懸浮物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求20mg/L,達(dá)到50mg/L左右。這種情況造成二冷區(qū)噴嘴堵塞嚴(yán)重且頻繁,導(dǎo)致鑄坯四面因在二冷區(qū)內(nèi)冷卻不均勻,而發(fā)生扭曲的質(zhì)量事故。(2)供水壓力及流量偏低,

6、造成鑄坯在二冷區(qū)不能按要求的二次冷卻制度獲得相應(yīng)的比給水量。且由于冷卻水壓力流量偏低,使經(jīng)過噴嘴射出的水流噴出速度減小,而不能有效穿透鑄坯表面在冷卻過程中形成的汽水膜,使鑄坯在二冷區(qū)的冷卻效果減弱。在高拉速情況下,時常發(fā)生因鑄坯芯部未完全凝固,在切割時出現(xiàn)穿鋼事故,對生產(chǎn)組織及設(shè)備安全運(yùn)行造成影響。此外,鑄坯的二冷區(qū)采用人工根據(jù)工藝參數(shù)(鋼種、注溫、截面、拉速)進(jìn)行配水,受人的因素影響,二冷區(qū)配水隨機(jī)性較大。當(dāng)鑄坯表面在冷卻區(qū)溫降不能限制在200/m以下,將會因鑄坯表面溫降過快使得拉應(yīng)力增大,促使鑄坯表面裂紋的生成和擴(kuò)大;當(dāng)鑄坯表面在回溫區(qū)溫升不能限制在100/m以下,將會因鑄坯表面回溫過快,

7、使得凝固前沿的拉應(yīng)力增大,促使鑄坯芯部裂紋生成和擴(kuò)大;當(dāng)鑄坯在進(jìn)拉矯機(jī)前,不能有效避開相應(yīng)鋼種的脆性曲線溫度范圍(700900),使得鑄坯發(fā)生-的相變和AIN等在晶界沉淀,在矯直區(qū)鑄坯表面產(chǎn)生拉力,促使生成裂紋。4連鑄循環(huán)冷卻水系統(tǒng)問題的成因及解決措施4.1凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)4.1.1供水雜質(zhì)粒徑超標(biāo)問題該系統(tǒng)存在的供水雜質(zhì)粒徑超標(biāo)問題。其原因有:(1)該系統(tǒng)自1993年投運(yùn)使用至今,輸水管道形成很多銹瘤和水垢,在水力沖刷的作用下,部分銹瘤和水垢脫落,而系統(tǒng)排污又不可能一次解決。造成該系統(tǒng)中雜質(zhì)含量高且徑粒粗大。(2)該系統(tǒng)在輸水管出口未設(shè)置水過濾裝置,從而不能保證備用水點(diǎn)雜質(zhì)粒徑符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

8、針對這一情況,我廠利用1997年11月設(shè)備中修的時機(jī),對該系統(tǒng)管道進(jìn)行了化學(xué)清洗,以徹底清除附著于管道內(nèi)壁的銹瘤及水垢,并對管道內(nèi)壁起到鈍化作用。化學(xué)清洗完畢后,向該水系統(tǒng)加入阻垢緩蝕劑,并維持其濃度在30010-6左右,以阻止管道內(nèi)壁銹瘤及水垢的再生成,并減緩管道腐蝕速度。在輸水管出口加裝一臺營口產(chǎn)1000m3/h自清洗過濾器,在結(jié)晶器水管入口前端加裝人工清洗的網(wǎng)箱過濾器,以解決該系統(tǒng)供水雜質(zhì)粒徑超標(biāo)的問題。4.1.2銅管外壁結(jié)垢的原因該系統(tǒng)泄漏率超過1%,造成結(jié)晶器銅管外壁結(jié)垢。其原因有:(1)因結(jié)晶器維修時未按規(guī)定力矩緊固密封緊固件,太松或太緊;結(jié)晶器銅管清理不好,存有一些雜質(zhì)影響密封表

9、面的結(jié)合;繼續(xù)使用已老化的密封件等原因造成結(jié)晶器漏水嚴(yán)重。(2)結(jié)晶器出水槽與回水管結(jié)合部因結(jié)晶器振動的需要留有一定的工作間隙,當(dāng)結(jié)合部因澆注操作中溢鋼被損壞而工作間隙增大,又未及時恢復(fù),一部分冷鋼及鋼渣積聚于回水管端部又未及時清理等原因,造成系統(tǒng)水量泄漏嚴(yán)重。針對該情況,我廠采取了以下措施:首先要求設(shè)備維修加強(qiáng)質(zhì)量意識,嚴(yán)格質(zhì)量管理,在裝配后要進(jìn)行水壓試驗(yàn),試壓合格后方可使用,以杜絕結(jié)晶器漏水。其次,在加強(qiáng)中包工崗位培訓(xùn),減少溢漏鋼率的情況下,充分利用停機(jī)空隙時間,做好結(jié)晶器與回水管結(jié)合部的維護(hù)工作,以最大限度地減少系統(tǒng)泄漏。第三,當(dāng)系統(tǒng)泄漏遇到某些特殊情況(例如澆注過程中,泄漏無法處理等)

10、而增大,而不得不向其中補(bǔ)充工業(yè)新水時,向該水系統(tǒng)加大阻垢緩蝕劑的用量,以維持其藥效,但這種情況持續(xù)時間不可過長。4.1.3水壓及水流速度波動的原因該系統(tǒng)水壓及水流速經(jīng)常波動,其原因有:(1)因生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整,要求變換連鑄機(jī)開機(jī)的臺數(shù)及機(jī)號,調(diào)度人員與泵站協(xié)調(diào)不及時;(2)泵站操作人員在接到水壓波動信息后,采取措施完成操作,有一個相對較長的時間過程(一般約10min),且調(diào)節(jié)也不易控制。針對此問題,我廠采取了以下措施:(1)加強(qiáng)對供水泵站及連鑄配水工的操作技能培訓(xùn),制定協(xié)調(diào)制度以保證該系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;(2)對供水泵站的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)采用交流變頻器控制,實(shí)現(xiàn)恒壓供水,在保證該系統(tǒng)水壓水流速穩(wěn)定的同時,

11、還有一定的節(jié)能效果。4.2濁循環(huán)水系統(tǒng)4.2.1供水雜質(zhì)粒徑及懸浮物含量超標(biāo)供水雜質(zhì)粒徑及懸浮物含量超標(biāo),其原因有:(1)該系統(tǒng)實(shí)際循環(huán)水量大于漩流沉淀池的處理水能力(實(shí)際循環(huán)水量約560m3/h,漩流沉淀池的設(shè)計(jì)處理水能力:228m3/h),使得經(jīng)漩流沉淀池處理后的污水中懸浮物含量超出60mg/L的要求標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100mg/L左右。(2)高速壓力過濾器中的濾料(石英砂、無煙煤等)因經(jīng)漩流沉淀池處理后的水中含油量超過標(biāo)準(zhǔn)要求的小于15mg/L,而結(jié)成球狀、餅狀,不僅使高速壓力過濾器的性能大為降低,而且使該處的設(shè)備阻力損失增加;(3)該系統(tǒng)未在輸水管出口安裝過濾器。針對這一情況,我廠采取如下措施:

12、(1)在每臺連鑄機(jī)排水匯入鐵皮溝處增設(shè)一活動渣斗。(2)在現(xiàn)有漩流沉淀池外井筒增設(shè)2個500的排泥閥,盡可能減少外井筒水中的懸浮物含量;(3)在漩流沉淀池設(shè)置一不銹鋼帶式刮油機(jī),以保證高速壓力過濾器的性能;(4)對高速壓力過濾器徹底更換一次濾料;(5)分別在三臺連鑄機(jī)的濁循環(huán)水進(jìn)戶端安裝一臺200m3/h自清洗過濾器,以解決該系統(tǒng)供水雜質(zhì)粒徑及懸浮物含量超標(biāo)問題。4.2.2供水壓力及流量偏低供水壓力及流量偏低,其原因有:(1)供水泵能力偏低,不能適應(yīng)連鑄機(jī)增速對水量及壓力的要求。(2)漩流沉淀池所用加壓水泵故障率高,不能保證該系統(tǒng)持續(xù)安全運(yùn)行;(3)從冷卻塔至吸水井自流水管因受管徑及水力坡降限

13、制,當(dāng)供水泵大流量向連鑄機(jī)供水時,不能保障吸水井正常的安全水位。(4)人為地加大設(shè)備冷卻水及沖渣水的用量,從而使二冷區(qū)工藝用水壓力及流量偏低。對這一問題,我廠采取以下措施:(1)將供水泵由150S97型(流量180m3/h,揚(yáng)程:97m)改型為S200-95型(流量:280m3/h,揚(yáng)程:95m),并采用變頻調(diào)速控制運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)恒壓供水。(2)將漩流沉淀池所用加壓水泵由250QJ80-60/4型(流量80m3/h,揚(yáng)程:60m)改型為瑞典ITT飛力泵業(yè)公司生產(chǎn)的CP3201HT450型水泵(流量:300m3/h,揚(yáng)程:34m),且水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)由改型前的8臺降為改型后的3臺,這不僅有效地降低了水

14、泵的故障率,而且還節(jié)省用電量。(3)在冷卻塔集水池旁設(shè)置調(diào)水泵,并將輸水管由此架空鋪設(shè)至吸水井,以保證供水泵大流量向連鑄機(jī)供水時,吸水井具有安全水位;(4)制定合理的用水制度,保證設(shè)備冷卻水及沖渣水安全、經(jīng)濟(jì)使用。此外,我廠分別于1997年11月、1998年6月、7月對3號、2號、1號連鑄機(jī)的二冷區(qū)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)依據(jù)中包溫度、拉速、鋼種、截面等工藝參數(shù)按相應(yīng)的配水曲線的自動配水,使鑄坯在二冷區(qū)的冷卻制度得到進(jìn)一步的保證,為鑄機(jī)高拉速、高質(zhì)量的生產(chǎn)作業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)可靠的硬件基礎(chǔ)。5高效連鑄攻關(guān)前后效果對比經(jīng)過對連鑄冷卻水系統(tǒng)改造,使其滿足了連鑄機(jī)增速的要求,經(jīng)過各方面共同努力,我廠1號、3號連鑄機(jī)于

15、1998年初基本上實(shí)現(xiàn)了與兩臺12t轉(zhuǎn)爐的匹配,為連鑄高效邁出了堅(jiān)實(shí)的一步(攻關(guān)前后效果對比見圖3圖6)。圖31997年7月1998年8月1號機(jī)結(jié)晶器噴嘴堵塞變化曲線圖41997年6月1998年8月凈環(huán)水系統(tǒng)Ca2+含量變化情況圖51997年7月1998年8月1號機(jī)足輥每周噴嘴堵塞變化曲線圖61997年6月1998年8月凈環(huán)水系統(tǒng)電導(dǎo)率變化曲線6遺留問題及發(fā)展方向雖然,我廠采取了一些切實(shí)可行的措施對連鑄供水系統(tǒng)進(jìn)行了改造,適應(yīng)了連鑄高效化生產(chǎn)的需要,但連鑄高效化生產(chǎn)再上新臺階,供水系統(tǒng)還存在如下問題:(1)凈循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行中,時常發(fā)生因連鑄回水泵站與供水泵站協(xié)調(diào)不好,造成供水吸水井危險(xiǎn)水位,危及該系統(tǒng)的安全運(yùn)行。目前我廠正準(zhǔn)備通過設(shè)置屏蔽線將連鑄回水泵站的運(yùn)行信息傳至供水泵站,并將回水泵站的操作權(quán)交給供水泵站。(2)凈循環(huán)水系統(tǒng)由于結(jié)晶器出水槽與回水管結(jié)合部漏水問題解決的不徹底,對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行造成影響,還需對這一結(jié)合部進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。(3)濁循環(huán)水系統(tǒng)所用高速壓力過濾器因受其本身結(jié)構(gòu)的制約(濾速、濾料性能、汽、水反洗操作)已不能適應(yīng)該系統(tǒng)水循環(huán)的要