淺談熱連軋層流冷卻水系統(tǒng)的探索和改進(jìn)

劉東東

（安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 河南 安陽(yáng) 455000）

熱軋帶鋼層流冷卻是指將若干個(gè)裝有U 形管的集管安置在輸出輥道的上方，組成一個(gè)幾十米到100 多米長(zhǎng)的冷卻帶，對(duì)板帶鋼的上下表面和側(cè)向進(jìn)行立體冷卻。 整個(gè)冷卻帶分為若干個(gè)冷卻段，通過(guò)控制水的流量、開啟冷卻段的數(shù)目和改變輥道速度來(lái)控制板帶鋼的冷卻速度和終冷溫度[1]。

熱軋帶鋼廠水循環(huán)系統(tǒng)中，層流冷卻水循環(huán)系統(tǒng)為軋鋼工序最末端的一個(gè)濁環(huán)系統(tǒng)，一般設(shè)計(jì)為獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用。 層流冷卻水系統(tǒng)有3 大特點(diǎn)：一是循環(huán)供水流量大，一般在10000m3/h 至20000m3/h 之間；二是壓力低，但要求壓力穩(wěn)定；三是用水量變化幅度大，隨軋制帶鋼的品種而劇烈變化。

但在實(shí)際生產(chǎn)中，層流冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行往往會(huì)與帶鋼軋制節(jié)奏及不同鋼種對(duì)冷卻水量的要求不同產(chǎn)生多種不匹配現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)受到影響，或產(chǎn)品質(zhì)量受到影響，或是能源浪費(fèi)較大。

1 層流冷卻水系統(tǒng)的水量平衡的研究和探索

熱軋帶鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層流冷卻段主要包括3 個(gè)子系統(tǒng)的用水，即：層流冷卻、層流側(cè)噴、層流輥道冷卻。 其中層流冷卻主要負(fù)責(zé)帶鋼上下表面的冷卻， 層流側(cè)噴主要負(fù)責(zé)側(cè)向冷卻和帶鋼表面除鱗， 層流輥道冷卻主要負(fù)責(zé)層流冷卻段軋輥的冷卻。 層流側(cè)噴水和輥道冷卻水的用水標(biāo)準(zhǔn)與軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)的用水標(biāo)準(zhǔn)較為接近， 因此在有些設(shè)計(jì)中，將層流冷卻系統(tǒng)中的層流側(cè)噴和層流輥道冷卻采用帶鋼生產(chǎn)中段的軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)水。

1.1 層流系統(tǒng)和軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)的水混用方案的問(wèn)題和缺點(diǎn)

如果層流側(cè)噴和輥道冷卻使用軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水，就必須將等量的水返回軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)，這樣才能是軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行平衡穩(wěn)定。 但由于兩個(gè)系統(tǒng)在生產(chǎn)操作和生產(chǎn)節(jié)奏上不盡相同，水量上難以準(zhǔn)確控制，容易造成兩個(gè)系統(tǒng)的水量不平衡。

在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)層流冷卻系統(tǒng)用水的溫度和SS 都比軋鋼濁環(huán)水系統(tǒng)高，因此層流的回返水不能直接返回至濁環(huán)冷水池直接供給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，而必須返回至濁環(huán)系統(tǒng)的化學(xué)除油器經(jīng)處理和上塔冷卻之后，才能滿足軋鋼濁環(huán)水的循環(huán)使用水質(zhì)要求，這樣就增加了軋鋼濁環(huán)水系統(tǒng)的處理負(fù)荷，造成軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行的不平衡性和不穩(wěn)定性。

圖1

1.2 層流系統(tǒng)和軋鋼濁環(huán)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的探索

如果層流系統(tǒng)的輥道冷卻水和側(cè)噴水完全由層流冷卻系統(tǒng)自身供給，與濁環(huán)系統(tǒng)徹底分開，這樣能從根本上保證兩個(gè)系統(tǒng)的水量平衡和水質(zhì)穩(wěn)定。

此方案可采用： 緊臨層流冷水池再設(shè)一側(cè)噴冷水池，將層流冷卻系統(tǒng)回水中的部分水進(jìn)行旁通過(guò)濾、 上塔冷卻后，注入側(cè)噴冷水池，后再溢流入層流冷水池中與未處理的水進(jìn)行混合，以降低全系統(tǒng)用水的懸浮物含量及溫度。 經(jīng)檢測(cè)混合后的水溫、水質(zhì)符合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)層流冷卻水標(biāo)準(zhǔn)。 而側(cè)噴冷水池的水則專門供應(yīng)層流輥道和側(cè)噴用，可保證這兩個(gè)子系統(tǒng)中水質(zhì)和水溫的穩(wěn)定。

工藝流程如圖1。

2 層流冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定的研究和改進(jìn)

層流冷卻用水經(jīng)大量生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐證明，其系統(tǒng)水含油量較少，SS 含量低， 只要進(jìn)行過(guò)濾就可以滿足生產(chǎn)對(duì)水質(zhì)的要求[2]。 但軋鋼濁環(huán)水中含油量則相對(duì)偏高。 因此，兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng)水混用時(shí)，軋鋼濁環(huán)水長(zhǎng)期進(jìn)入層流冷卻水系統(tǒng)，會(huì)因?qū)恿飨到y(tǒng)未設(shè)除油設(shè)施而造成該系統(tǒng)水中油含量不斷累積增加，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，甚至引起設(shè)備的損壞，產(chǎn)品質(zhì)量的異議。

因此， 從層流冷卻系統(tǒng)的水量平衡和水質(zhì)穩(wěn)定考慮，層流輥道冷卻和層流側(cè)噴水宜由層流冷卻系統(tǒng)自身供給，這樣改進(jìn)是適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需要的，是符合熱軋帶鋼對(duì)層流冷卻系統(tǒng)水質(zhì)的長(zhǎng)期要求的，能夠保障熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

3 水資源和能源節(jié)約的改善和進(jìn)步

層流冷卻水系統(tǒng)是熱軋帶鋼各用水系統(tǒng)中循環(huán)用水量最大的一個(gè)系統(tǒng)，由于軋制鋼種的不同，其需求的冷卻強(qiáng)度也不同，造成層流冷卻用水量變化幅度很大，在實(shí)際生產(chǎn)中如何根據(jù)其自身特點(diǎn)選取合適的水量匹配，對(duì)層流系統(tǒng)的節(jié)能有很大影響。

某鋼廠1780mm 熱連軋生產(chǎn)線中，層流冷卻水系統(tǒng)最大用水量為15000m3/h， 這是在軋制鋼板時(shí)設(shè)計(jì)所需最大供水量，軋制不同鋼板時(shí)，由于帶鋼對(duì)冷卻速度和終冷溫度的要求差異很大，軋鋼自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中層流冷卻噴頭開啟數(shù)量不等，實(shí)際用水量變化幅度很大。

若層流供水設(shè)備一直按照最大設(shè)計(jì)供水進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行，顯然供水量超出了實(shí)際生產(chǎn)需要，對(duì)水量消耗和能源消耗都是巨大的浪費(fèi)。 層流冷卻水系統(tǒng)供水量大，供水泵均為大功率設(shè)備，采用頻繁起停泵的方式控制供水水量，不符合設(shè)備的管理要求。 如此一來(lái)，在生產(chǎn)需求水量較小時(shí)，層流冷卻系統(tǒng)的供水量和動(dòng)力浪費(fèi)就很大。 這就要求供水泵組的供水能力盡量接近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，達(dá)到節(jié)約水資源和節(jié)能的目標(biāo)。

通過(guò)對(duì)帶鋼軋制生產(chǎn)規(guī)律的長(zhǎng)期研究和分析，并根據(jù)層流冷水供水設(shè)備的工藝狀況，在某鋼廠1780mm 熱連軋供水泵房增設(shè)調(diào)節(jié)水池，并聯(lián)在層流冷卻供水管道上，利用兩塊帶鋼軋制之間的間隙時(shí)間給調(diào)節(jié)水池補(bǔ)水。 當(dāng)軋制特種鋼板需水量較大時(shí)，層流供水泵組供水加上調(diào)節(jié)水池儲(chǔ)存水同時(shí)供給，可以滿足生產(chǎn)最大用水需求。 如果調(diào)節(jié)水池供應(yīng)的供水量越多，則水泵的供水量可越小，也就越節(jié)能。

通過(guò)對(duì)層流冷卻水供水系統(tǒng)的改造， 優(yōu)化供水工藝，改善供水條件，既保證了帶鋼生產(chǎn)的需求，又明顯降低了整個(gè)層流供水泵組的動(dòng)力消耗，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。S

［1］中冶建筑研究總院有限公司，主編.鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

［2］中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)化工分會(huì)，主編.工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.