1、 2009 年第 32 卷第 2 期50连铸二冷水喷嘴堵塞原因分析与对策陈 雄（新钢钒提钒炼钢厂）摘 要: 针对连铸浊环水水质问题造成喷嘴堵塞严重，对铸坯质量控制产生影响的现象，对二冷水质情况、水处理工艺过程、相关设备运行与检修情况展开了全面的调查。通过调查分析，找出水质控制的关键影响因素，并提出相应的改进措施，改进后连铸二冷水喷嘴堵塞有了较大改善。关键词: 连铸；浊环水；水质整治；喷嘴堵塞；铸坯质量0 引言攀钢炼钢厂共有 4 台连铸机，由于连铸二冷水喷嘴堵塞速度快、面积大，严重影响铸机生产和产品的质量。针对目前二冷系统存在的问题，成立了铸机二冷水整治工作小组，对连铸浊环水系统进行调查，从水系
2、统处理工艺、水源、水质及设备运行情况等方面进行了分析，找出二冷喷嘴堵塞的原因和影响水质的因素，并提出相应的整改措施。1 现场调查1.1 水处理运行现状连铸浊环水处理主要分为两个系统：浊环水处理系统和污泥处理系统。浊环水处理工艺和污泥处理工艺过程见图 1、2。图 1 浊环水处理工艺过程浊环水处理系统主要包括：旋流池、浮选净化机（气浮机） 、平流沉淀池、吸水井、压力过滤器、冷却塔、热水池。浊环水处理系统工艺为：铁皮冲渣沟水进入到旋流池（外旋） ，经过旋流沉淀后的浊环水由泵抽入气浮机进行除油和渣处理，处理后的水流入平流池进行沉淀，表面的油污进入化学除油器进行处理，经过平流池沉淀后的浊环水溢流到吸水井
3、中，再通过泵抽入到压力过滤器进行过滤，过滤后经过冷却进冷水池，最后送到用户。图 2 污泥处理工艺过程污泥处理系统主要包括：泥浆池、化学除油器、浓缩池、污泥处理间及其它一些辅助设施。污泥处理系统工艺为：气浮机、平流池、化学除油器处理后的浊环水进入污泥池，经自然沉淀后，表面清水用上清液水泵送入化学除油器处理，池下部泥浆通过泥浆泵送入厢式压滤机进行处理，进料量通过回流管调节，多余的泥浆回到污泥池，干污泥通过汽车外运，滤后水用滤液泵送入化学除油器处理。其中，2 #方坯的水处理工艺与其它 3 台铸机气浮机 泥浆池旋流池集油池平流沉淀池RH 浊环外运浓缩池上清液水池混合槽连铸过滤器 旁通过滤器滤液回流池箱
4、式压滤机铁皮冲渣沟 旋流沉淀池 气浮机 泥浆池集油池平流沉淀池吸水井上清液水池除油器压力过滤器冷水池连铸机混合槽的处理工艺有较大的差别，它没有气浮机、平流沉淀池、集油池等，用两台化学除油器取代了这些处理设备，具体处理过程如图 3 所示。图 3 2#方坯浊环水处理工艺过程1.2 水质现状针对目前连铸浊环水水质的问题以及二冷水处理现状，对系统水质及补充水源的情况进行了分析检验， 2009 年 1 月份水质分析数据具体情况见表 1。由表 1 可看出，目前连铸水质主要有以下方面的特征。表 1 2009 年 1 月水质分析数据pH 电导率/scm1 浊度/mgL1 总硬度 氯化物/mgL 1 P 总 /
5、mgL1 油 /mgL17.638.16 310420 1.319.7 166.07231.16 19.4577.09新水7.944 359.5 9.855 190.163 37.1577.818.74 4601 200 3.329.7 218.95405.06 54.07220.07 1.445.2 2.244.98浊环水8.22 764.73 15.41 286.15 108.14 3.48 3.59（1）高含盐量，高硬度水电导率偏高，补充水的电导率为 310420 us/cm，循环水的电导率平均值为 764.73 s/cm（最高达到 1 200 s/cm，是新水的近 3 倍）；新水总硬度
6、（以 CaCO3计）平均为 190.16 mg/L，循环水最高达到 405.06 mg/L；由于环保的要求，循环水完全回收利用，禁止外排，造成浓缩倍数增加，总硬度逐渐升高。（2）水质不稳定，波动较大攀钢生产用水直接取自金沙江，经过能动中心降浊处理后，输送到各个厂矿。新水指标一直较差，钢厂设备漏油漏水情况较多，造成水处理负荷增大，加上水处理设备故障较为频繁，设备长时间不能正常运行，造成循环水质不稳定，波动较大。1.3 喷嘴堵塞现状4 台铸机中，1 #方坯的喷嘴堵塞严重，特别是第 4、5 两个冷却区，喷嘴的堵塞率超过了 50%，其它铸机基本处于受控状态。现场被堵塞喷嘴的堵塞物呈黑色细小颗粒状，有少
7、数灰白色坚固附着物，其主要成分见表 2。表 2 堵塞物主要成分 %CaO SiO2 P2O5 MgO Fe2O3 Al2O3 BaO TiO2 F MnO Na2O SO3 Cl ZnO Cr2O3 K2O26 11 5.6 19 16 5.9 0.18 0.16 4.7 4.2 2.2 2.1 1.1 1.1 0.11 0.31由表 2 结果可知，堵塞物主要以氧化铁和保护渣为主，可以判定主要来自水中的悬浮物。通过对进入铸机水池的循环水取样观察，经过静置后水中出现明显的沉淀物。可以推断循环水在处理过程中，絮凝沉淀过程的效果较差，导致夹杂物进入管道，从而堵塞了喷嘴。2 原因分析连铸生产是将钢水变
8、成凝固铸坯的一个连续的过程，在连铸工艺的二冷喷淋水循环系统中，攀 钢 技 术 51外运铁皮冲渣沟 旋流沉淀池 化学除油器 热水池 压力过滤器泥浆池浓缩池箱式压滤机连铸机冷水池水是直接和产品接触的，热负荷极高，生产过程中又产生高温的气体，同时需要快速去除水中的各项杂质，处理难度大。连铸生产系统的水处理技术直接影响生产工艺过程的稳定，喷嘴的堵塞问题一直是困扰连铸生产工艺连续性和稳定性的关键因素，造成连铸喷嘴堵塞的原因主要有以下几个方面。2.1 水系统处理工艺设施缺陷1#板坯旋流池是内旋式旋流池，对从冲渣沟过来的浊环水的旋流沉淀作用较差，并且在生产过程中无法对沉淀的渣子进行除渣操作，只能在停机检修的
9、时候除渣，因此在产能扩大时，极易造成水质恶化；而且平流沉淀池的除油刮渣机使用效果不好，除油刮渣机故障频繁，基本无法正常使用，池底集泥坑的泥浆泵设计太小，使池底的污泥在生产过程中无法及时排出；压力过滤器使用的无烟煤和砂石过滤器，由于长时间没有清洗更换，过滤效果较差，使水中细小的悬浮颗粒在后面处理过程中进一步聚集，特别是停机时会沉积在管道和水池中，一但开机送水，这些沉积物被冲击送出，势必会造成喷嘴堵塞。2.2 用水制度不合理停机停泵、开机开泵的用水制度造成水站开停泵次数多。从水处理运行情况看，每次检修时都要进行数次开停泵，由于生产不饱满，造成开停泵的次数更多，频繁的开停水泵，势必将管道沉积的悬浮物
10、随着水的冲力被带动，进入喷嘴处被拦截，这就是每次铸机开浇后短时间内大量喷嘴被堵塞的原因。2.3 新水水质问题攀钢目前的新水水质不理想，由于能动中心只是对金沙江的水采取了简单的降浊处理，所以水质硬度高，pH 值不稳定。从现场设备的运行情况看，管道中有明显的结垢趋势，这也给后续各循环水系统用水带来了潜在的压力。2.4 喷嘴的处理更换不合理在日常检修维护中，由于受诸多因素的影响，对堵塞的喷嘴处理不及时不彻底，没有对喷嘴采取更换的方式，而是简单地用铁丝对堵塞的喷嘴进行疏通，这样既缩短了喷嘴的使用寿命，又损坏了喷嘴的喷水特性。喷嘴没有按照一定周期更换使用，导致出现大面积喷嘴堵塞，甚至将二冷水配水管道堵塞
11、。3 对策与效果3.1 完善浊环水处理工艺对于水质总硬度较高的问题，在 2#方坯水处理系统增加了 1 台反渗透装置，通过试运行，2 #方坯浊环水质有很大改善，喷嘴的堵塞率大幅度下降，在补水量下降的同时，水质总硬度也得到了控制，下一步将在 4 台铸机推广使用。针对目前平流沉淀池集泥坑排污困难的问题，对现有排污系统进行改造，取消原有的气动隔膜泵组，在集泥坑底部排污管处增设 1 套渣浆泵组，通过该泵定期将污泥送往调节池、浓缩池进行处理。为进一步改善水质，降低浊度和悬浮物，对压力过滤器材质进行改进，将原来的无烟煤和砂石过滤器改为纤维束，通过改造，使浊环水质更加稳定。3.2 规范水处理运行制度要求水处理
12、停机不停水:在设备进行检修维护时，浊环水泵一直保持运行状态，将水从泄压阀排出进入浊环循环系统中，这样既保证了在检修过程中水系统正常循环又可以冲洗管道，为铸机在短时间停机不停水创造了条件。同时，建立清洗制度，铸机管道上的自动反冲洗过滤器和 Y 型过滤器滤网在检修时必须检查是否正常并按要求清理。对板坯部分：每次定修必须清洗自动反冲洗过滤器，Y 型过滤器滤网每次停浇要求更换；对方坯部分：自动反冲洗过滤器清洗不低于 2 次/月，Y 型过滤器滤网要求更换次数不低于 2 次/月。工艺车间加强对自动反冲洗过滤器和 Y 型过滤器使用的监控，同时要求做好对检修质量的验收监督工作。年修必须安排对二冷水管路进行全面
13、清洗，旋流池、平流池吸水井及浊环吸水井必须清淤；另外对于停机待产时间超过 3 天的情况，应及时安排对二冷水管路进行全面清洗。3.3 加强设备维护，使喷嘴实现周期性更换处理每次铸机停浇，工艺车间必须检查喷嘴情况,设备维护根据情况对堵塞的喷嘴进行处理，为确保处理效果,堵塞的喷嘴原则上采取更换,堵塞较多时要求整体更换喷水架。根据喷嘴现场使用和检验情况以及更换成本，要求喷嘴的更换周期与52 2009 年第 32 卷第 2期扇形段同步；由于扇形一段的更换是每 3 月 1 次，扇形二段是每 6 月 1 次。根据喷嘴使用情况检验，1 区至 3 区（扇形一段）的喷嘴使用 4 个月还满足使用要求，而 4 区至
14、5 区（扇形二段）的喷嘴在使用 3 个月后就不能满足要求了，所以，建议13 区的喷嘴与扇形一段的更换周期相同，在更换扇形一段时要求必须对 45 区的喷嘴和喷水架全部更换，对每次下线的喷嘴进行抽样调查，对于喷水性能不合格的喷嘴进行报废处理。通过对连铸浊环水系统运行工艺一系列的优化改造，连铸机二冷水喷嘴堵塞情况有了较大的改变，前三区的喷嘴基本无堵塞情况发生，后区的喷嘴堵塞比例也由原来的超过 50%下降到 10%左右。并且基本稳定在这个水平，循环水指标得到较大改善，满足连铸机对生产用水各项指标的要求，使连铸机的产量大大提高。4 结语随着连铸技术的发展，炼钢的种的不断扩大和优化，连铸生产对二冷水水质的
15、要求就越来越高。浊环水的水质直接决定着喷嘴的堵塞率，因此应确定合理的工艺条件，细致的运行管理，从各个环节入手，把影响水质的因素控制好，从而稳定和改善连铸浊环水的水质，降低喷嘴堵塞率，提高铸机喷淋冷却效果，保障铸坯质量。喷嘴堵塞问题是一个系统工程，仅从改善水质考虑是远远不够的，一方面喷嘴小孔径和压力对水质提出了较高的要求；另一方面水质改善到一定程度时，影响喷嘴堵塞的其它因素会更加突出，如喷嘴的特性、锥形、距铸坯表面的距离、排布、设备漏油和现场环境等也对二冷传热有很大影响，也应进一步改进，从而大幅降低堵塞率。编辑 余文华收稿日期：2009-02-27串列式冷轧机新型混合润滑系统达涅利开发的灵活的系
16、统将直接润滑应用到传统式循环系统中，可改善带钢表面质量、提高材料收得率，有利于设备运行。用于生产薄板的连轧机润滑标准技术为循环轧辊冷却液系统。在轧件咬入时，需要使用一种稳定的乳化液。为此，至少需要配备两个独立系统，其中一个用于前 4 个机架，另一个用于最后一个机架。此类轧机润滑系统给人们带来某些不便：当需要更换生产钢种或改变压下量时，缺少生产操作灵活性。例如，在从轧制一种较软的材料改变到轧制一种很硬的材料时，需要改变润滑液浓度，并达到某个最佳值，这个过程需要一定的时间；当更换工作辊时，更换后轧制的第一卷带卷往往表面质量很差，特别是表面反射能力；由于轧辊咬入时，受液体动力学效应的影响，随着轧制速
17、度的增大，磨擦系数减小。特别是在连轧机上，在过焊缝减速轧制时，这种磨擦系数的变化将对保证带钢厚度产生不利影响。为消除这些干扰因素，达涅利研制开发了一种混合式润滑系统。即采用一个传统的润滑系统配上一个直接给油系统，这些特点使它能够：在需要的时候，可显著改变润滑效果；在所有的轧制速度条件下，尽可能保持磨擦系数稳定，将直接应用润滑系统与循环系统结合起来；改善更换工作辊后的带钢表面质量。新系统设计工作已经完成。设计追求的目标就是要使设备最大限度地提供生产操作灵活性，确保能够在任何时候使用直接润滑系统，并实现每个机架分别调节。轧机自动控制系统将针对每个机架，分别控制上述两个系统的使用调节油液浓度和对各机架使用直接作用乳化液系统。这种新设计可为用户带来下列好处：攀 钢 技 术 53（1）改善带钢表面质量；（2）通过缩短材料头尾超差部分的长度，提高金属材料收得率； （3）通过避免因润滑不当而可能导致的轧机事故，可提高轧机作业率。第一套采用这项新技术的系统，即将安装在达涅利为 Arvedi 在意大利 Cremona 新建冷轧厂提供的一套新的串列式轧机上（36 辊轧机）。（摘自 http:/
