冶金連鑄設(shè)備水冷效果的影響因素分析與對策

郭峰

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司萊鋼煉鋼廠，山東 萊蕪271104）

當(dāng)前，我國冶金行業(yè)連鑄設(shè)備在生產(chǎn)和使用過程中，其水冷程序尚無較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)用于衡量其冷卻效果，不僅生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不同，水冷作業(yè)所產(chǎn)生的效果也有較大差別。這主要是因?yàn)橐苯鹦袠I(yè)的連鑄設(shè)備的水冷效果，會受到較多因素的影響，從而也很難以一個較為固定的標(biāo)準(zhǔn)來比較衡量。

1 連鑄設(shè)備水冷方法現(xiàn)存問題

現(xiàn)階段，我國冶金生產(chǎn)企業(yè)普遍存在著連鑄設(shè)備生產(chǎn)水平和能力過剩的問題。不僅如此，在連鑄設(shè)備水冷系統(tǒng)上，還存在其他較為明顯的問題和缺陷，如水冷設(shè)備的用水點(diǎn)壓力為0.31 MPa，而供水量僅達(dá)到100 m3/h，最不利的供水配置點(diǎn)為無水狀態(tài)。

但隨著我國鋼鐵生產(chǎn)能力的不斷提升，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力的擴(kuò)大，鋼產(chǎn)量也在逐步上升，由原有較低的年產(chǎn)量140萬噸逐漸提升至現(xiàn)有較高的300萬噸，在該產(chǎn)量水平下，2#方坯連鑄設(shè)備基本能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，上述的生產(chǎn)能力過剩問題得到了一定程度的緩解，但連鑄設(shè)備的水系統(tǒng)中所存在種種問題，卻仍然亟待解決。

2 水冷效果不佳的原因分析

（1）我國冶金企業(yè)常用的2#方坯連鑄設(shè)備水冷系統(tǒng)，以底部的集流盤集中供水為主要的供水方式。這種方式在進(jìn)行連鑄設(shè)備水冷的過程中，冷卻水是自下至上地流動，這種供水方法所產(chǎn)生的變化水壓和鑄坯所需水冷卻強(qiáng)度完全不同，方向恰恰相反，這就使得鑄坯得不到應(yīng)有的冷卻效果。在使用連鑄設(shè)備水冷系統(tǒng)處理殘鋼或出現(xiàn)漏鋼問題時，常常會造成集流盤產(chǎn)生不同程度的損壞現(xiàn)象，而這一問題的處理難度通常很大，嚴(yán)重時甚至無法修復(fù)。而要對系統(tǒng)的損壞部分進(jìn)行更換，則會耗費(fèi)較長的時間，從而影響了冶金企業(yè)的正常生產(chǎn)活動。

（2）2#方坯連鑄設(shè)備水冷系統(tǒng)的上端噴嘴分布模式較為均勻，而這種分布方式卻達(dá)不到鑄坯凝固的基本要求，從而導(dǎo)致鑄坯水冷時達(dá)不到平均冷卻的目標(biāo)，嚴(yán)重影響了鑄坯的生產(chǎn)和使用品質(zhì)，降低了鑄坯的使用壽命。在連鑄設(shè)備的日常生產(chǎn)過程中，如果遇到由結(jié)晶器的水環(huán)噴嘴阻塞所引發(fā)的水供應(yīng)量變小時，系統(tǒng)噴淋集管上端的其他噴嘴也難以發(fā)揮其補(bǔ)充作用，從而產(chǎn)生漏鋼的問題。

（3）連鑄設(shè)備鑄坯脫離結(jié)晶器之后，已沒有任何的支承，完全依靠拉橋設(shè)備所產(chǎn)生的拉坯力以及坯殼自身所提供的對鋼水的支承靜壓力，但結(jié)晶器在出口位置上配置的急冷水環(huán)僅僅能產(chǎn)生6 m3/min左右的噴水量，所以說，從實(shí)際的生產(chǎn)角度來看，這一噴水量是不能滿足坯殼厚度要求的，也更加易于產(chǎn)生漏鋼的問題。如我廠的3＃連鑄機(jī)，其鑄坯斷面150 mm×50 mm，生產(chǎn)螺紋鋼，設(shè)備水冷系統(tǒng)采用噴水冷卻拉速基本在2.5～3.2 m/min，正常在3.0 m/min左右，目前二冷水壓力基本在0.8MPa，每流二冷水分為 0、1、2、3、4段，0段即為結(jié)晶器足輥段，每流總水量大約為70～90 m3/h，所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中，這一問題即特別明顯。

3 水冷效果的主要影響因素

（1）設(shè)備供水量。連鑄設(shè)備水冷系統(tǒng)的設(shè)計供水量應(yīng)是130m3/h，這樣設(shè)計的主要目的，在于使作用于連鑄設(shè)備的負(fù)荷是熱與機(jī)械的合成載荷。但該設(shè)計有兩點(diǎn)缺陷：一方面是夾持機(jī)構(gòu)與火切割槍的冷卻水都是直排的軟化水，這樣就造成了較大的能源浪費(fèi)問題；另一方面，輥道噴淋所使用的冷卻水卻僅僅用兩個直徑為4 mm的水孔進(jìn)行輸送，這種效率較低的輸水方式，并不能產(chǎn)生較好的冷卻效果。因此，需要在水冷作業(yè)前進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑旃ぷ?，把原來的夾持機(jī)構(gòu)和火切割槍的冷卻水分為兩個部分，火切割槍的冷卻水仍選擇軟化水循環(huán)利用的方式，而夾持機(jī)構(gòu)需改為使用設(shè)備水，并增加設(shè)備供水量；在原有的輥道噴淋設(shè)備基礎(chǔ)上增設(shè)兩個直徑為4mm的水孔，從而使設(shè)備的供水量增加15 m3/h，改造后的設(shè)備供水量達(dá)到150 m3/h。

（2）設(shè)備供水壓力。在原有的生產(chǎn)設(shè)計方案中，設(shè)備的供水壓力為0.4 MPa以上，在參考其他連鑄設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，加之理論計算所得的用水設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的阻力損失，只要設(shè)備的供水壓力達(dá)到0.4 MPa，就能夠滿足生產(chǎn)所需的水壓條件。

（3）設(shè)備用水的水質(zhì)條件。設(shè)備用水的原有設(shè)計水質(zhì)，基本上能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的基本要求。然而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，難免會出現(xiàn)水垢和其他懸浮物等問題，水垢雜質(zhì)的產(chǎn)生會造成設(shè)備供水設(shè)施的堵塞現(xiàn)象。因此，在參照2#方坯連鑄設(shè)備運(yùn)行基本狀況分析的基礎(chǔ)上，要對原有設(shè)計加以改造，以減小Ca硬度和總體硬度。

4 提高連鑄設(shè)備水冷效果的主要措施

4.1 增加供水流量，提高設(shè)備供水壓力

冶金行業(yè)連鑄設(shè)備的設(shè)計供水量是150 m3/h，而單個水泵設(shè)備的限定供水量卻僅為90 m3/h，這種供水流量完全達(dá)不到生產(chǎn)的供水流量要求。然而在現(xiàn)階段我國冶金行業(yè)的平均生產(chǎn)水平條件之下，要改用更大流量的水泵或是增加現(xiàn)有水泵的供水量，卻是難以實(shí)現(xiàn)的。因此，根據(jù)我國冶金行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，應(yīng)拆除現(xiàn)有的旁濾清洗過濾設(shè)備，將供水管線與旁濾水泵相互連接，用“兩用一備”的供水方式替代原有的“一用一備”方式，從而提高連鑄設(shè)備的水冷效果，提高冶金企業(yè)的生產(chǎn)能力。

4.2 提高設(shè)備供水水質(zhì)

（1）在設(shè)備中增加清洗過濾器。一般連鑄設(shè)備水冷用水中所產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，直徑為0.3 mm，為了防止雜質(zhì)顆粒造成供水管道阻塞，需要把旁濾清洗過濾器向供水點(diǎn)的前端遷移。這種清洗過濾器，采取雙層過濾的方式，首次過濾的雜質(zhì)為直徑5.5 mm的顆粒，二次過濾的精度為直徑0.1 mm的雜質(zhì)顆粒，設(shè)備中濾出的雜質(zhì)顆粒，將會在過濾器的反復(fù)清潔沖洗過程中自動地排出設(shè)備，從而為水冷設(shè)備供水管線水質(zhì)的提高提供保證。過濾后，設(shè)備中將不會再出現(xiàn)直徑大于0.1 mm的雜質(zhì)顆粒。

（2）在設(shè)備中增加離子棒物理防垢設(shè)備。冶金生產(chǎn)用水的Ca強(qiáng)度為125 mg/L，硬度是430mg/L，這一數(shù)值高于供水的水質(zhì)。因此，如果對設(shè)備用水進(jìn)行處理軟化，則會消耗較大的一次性投資，且這種開路的循環(huán)方式，會損失大量的設(shè)備供水，影響企業(yè)的生產(chǎn)收益，浪費(fèi)工業(yè)生產(chǎn)資源。所以，采用離子棒物理防垢技術(shù)較為適宜。離子棒能夠防止水中的mg、Ca等元素在器壁上結(jié)成雜質(zhì)水垢，使水垢實(shí)現(xiàn)快速溶解，已形成的水垢，也能夠逐漸脫落、侵蝕。

5 結(jié)束語

綜上所述，由于冶金行業(yè)連鑄設(shè)備的水冷效果會受到設(shè)備供水量、供水壓力和冷卻水水質(zhì)等較多因素的影響，因而分析連鑄設(shè)備水冷效果不佳的原因也較為復(fù)雜。在進(jìn)行原因分析時，要從技術(shù)、設(shè)備和其他因素等多方面加以考慮。同時，為了提高連鑄設(shè)備的水冷效果，水冷作業(yè)人員必須要做到優(yōu)化作業(yè)程序設(shè)計、遵守技術(shù)操作規(guī)范、加強(qiáng)日常管理和水資源的優(yōu)化選取等方面的工作，從而不斷改善我國冶金行業(yè)連鑄設(shè)備的水冷效果，提高冶金企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)效率和設(shè)備生產(chǎn)品質(zhì)。

[1]陽建輝.小方坯連鑄機(jī)二次冷卻水設(shè)備的改進(jìn)[J].湖南冶金，2010，（2）：11.

[2]羅 露.連鑄機(jī)輥系水冷系統(tǒng)及干油潤滑系統(tǒng)分析[J].重型機(jī)械，2010，（1）：232-233.

[3]邊凌濤.連鑄設(shè)備水冷卻效果不佳的原因分析與解決措施[J].中國給水排水，2008，（24）：32.