煉鋼廠二冷水噴嘴堵塞原因分析及處理方法

凌杰+劉昭寧

摘??要：分析了煉鋼廠連鑄二冷水的水質(zhì)波動情況，主要介紹了二冷水噴嘴被堵塞的原因和實用的解決方案，并探討了該解決方案實施后的具體情況。

關(guān)鍵詞：二冷水;噴嘴;全自動過濾裝置;水質(zhì)

中圖分類號：TF341.6?????????????文獻標(biāo)識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.079

目前，某煉鋼廠二冷水水質(zhì)基本能夠滿足連鑄生產(chǎn)工藝的要求，但是，存在噴嘴被堵塞的問題。噴嘴被堵塞會嚴(yán)重影響連鑄產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)鋼絲繩、鋼絞線等質(zhì)量控制嚴(yán)格的工業(yè)鋼材時，問題尤為嚴(yán)重，它可能會影響一批鋼材的質(zhì)量。

1??二次冷卻

二次冷卻的目的是：①鑄坯離開結(jié)晶器后，要不斷冷卻直到完全凝固，要盡可能在最短的時間內(nèi)提高鑄坯產(chǎn)量;②在實施二次冷卻的過程中，鑄坯的表面溫度必須要在要求的范圍內(nèi)或者呈現(xiàn)較小的波動，這樣才能保證鑄坯內(nèi)、外的質(zhì)量。

2??噴嘴被堵塞

噴嘴被堵塞會使坯殼面冷卻不均，易造成坯殼鼓肚的情況，部分位置還會因此產(chǎn)生鑄坯內(nèi)裂、角裂或邊裂的情況。對那些對此十分敏感的高強度鋼來說，很容易制出廢品。同時，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)僅能凝固20%，另外80%的鋼水尚未凝固，且拉出的坯殼厚度僅20?mm左右;中心仍是高溫鋼水，靜壓力很大。如果噴嘴被堵塞，不能及時、連續(xù)地冷卻從結(jié)晶器底部出來的坯殼，就會出現(xiàn)側(cè)面鼓肚的情況，在較高拉速時，就會扯破坯殼，發(fā)生漏鋼的現(xiàn)象。

經(jīng)過比較和分析可知，造成二冷水不夠的主要原因是噴嘴被堵塞，它發(fā)生的概率約占70%，而管子內(nèi)過濾網(wǎng)被堵塞的概率約占28%，濾網(wǎng)強度不夠或墊片沖入等發(fā)生的概率約占2%.由此可見，噴嘴堵塞是使產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要原因。

噴嘴被堵塞的污染源主要有：①長時間使用管道內(nèi)鋼件接頭的過濾外殼形成的水垢。②在更換新噴水管的過程中殘留的焊渣、鐵銷等。③由于格柵排管二次冷卻水強有力的沖擊，使得坯殼表面的保護渣反濺在噴嘴邊緣，并逐漸向噴嘴中心發(fā)展，使得噴嘴水線無規(guī)則、顆粒增大、噴射角減小、流量變小。④由于鑄機生產(chǎn)的鋼種不同、斷面不同，使用的水表不一樣，噴嘴的使用數(shù)量也不一樣，例如生產(chǎn)某些特殊敏感的鋼種時，部分區(qū)域不配水，所以，在鋼坯的高溫烘烤下，內(nèi)弧噴水管中的余水就會蒸發(fā)，在管內(nèi)形成黃色的水垢，進而堵塞噴嘴。大量的保護渣在高溫水汽的蒸發(fā)作用下竄入噴嘴，造成堵塞。同時，外弧噴水管仰角朝上，在噴嘴噴出的水的沖擊作用下，大量的粉塵會隨著熱水進入噴嘴內(nèi)部，堵塞噴嘴。

從以上造成噴嘴被堵塞的原因中可以看出，水垢和焊渣等積攢在二冷水中造成噴嘴被堵塞的情況約占90%.

從以上分析中可知，減少噴嘴被堵塞的主要方法是提高二冷水的水質(zhì)，減少其中的結(jié)垢、雜質(zhì)和水質(zhì)中的懸浮物。

3??改造方法

在原有的高效濁水凈化器的出水管道上，直接接入全自動過濾器，其出水仍然利用余壓上冷卻塔冷卻的方法。

此次改造新增全過濾器裝置1套，其處理能力為2?000?t/h，按照單臺設(shè)備處理能力為400?t/h計算，需增加5臺全過濾裝置，總占地面積約為130?m2。利用濁環(huán)水熱水池頂部和周邊區(qū)域布置、建設(shè)全過濾裝置，由于其離水泵房、水池都比較近，所以，相應(yīng)減少了設(shè)備的投入和運行費用。

3.1??工藝流程

3.1.1??原工藝流程

原工藝流程如圖1所示。

圖1??原工藝流程圖

為了降低運行成本，圖1中的虛線部分的設(shè)備或設(shè)施并沒有投入使用，但是，這不會影響二冷水的日常處理和水質(zhì)的穩(wěn)定性。

3.1.2 ?改造后工藝流程

改造后工藝流程如圖2所示。

圖2??改造后工藝流程圖

圖2中的虛線部分為新增的全過濾裝置。新增全自動沙過濾器后，仍然沿用直接上塔的一級輸送方式。這樣做，不但節(jié)能效果顯著，而且完全符合節(jié)能減排工作的要求。

3.2??現(xiàn)場布置和土建

從現(xiàn)場的實際情況看，全過濾裝置共有5個400?m3的過濾器，且單臺設(shè)備的運行載荷為100?t。經(jīng)過全面考核，打算在熱水池頂開洞，將過濾裝置的支撐放置在池底基礎(chǔ)上。經(jīng)過原熱水池設(shè)計人員的核算，熱水池底板經(jīng)過處理后，能滿足新增全自動過濾器的載荷要求。將熱水池底板對應(yīng)在全自動砂濾器基礎(chǔ)處，并處理其基礎(chǔ)柱;對池底板進行化學(xué)植筋，并澆筑整個支柱，其基礎(chǔ)柱高度高出頂板100?mm，并在頂部焊接鋼板。

3.3??主要設(shè)備選型

全自動砂濾器：5臺;單臺處理水量：400?m?/h;進水：SS<50?mg/L;出水：SS<5?mg/L。

3.4??電氣、自動化

在這套系統(tǒng)中，總裝機功率為8?kW，清洗過濾器時，自動控制時間，每隔8～10?h清洗一次，每次清洗3～5?min。

4??改造后效果對比、分析

4.1??能源消耗分析

此次改造是在原二冷水處理系統(tǒng)中新增1套過濾裝置。該處理裝置的總裝機功率較低，電力資源消耗較低。改造后，反沖洗廢水送入旋流池重復(fù)利用，不存在水資源浪費的問題。同時，這種改造方法也不存在氣體能源消耗的問題。

4.2??節(jié)能降耗措施

此次改造的全自動沙過濾器采用先進的工藝實行反沖洗，不需要設(shè)置返沖洗泵。

4.3??環(huán)境影響綜合分析

自改造后的處理系統(tǒng)投產(chǎn)后，無固體廢棄物產(chǎn)生，也沒有造成大氣污染。噪聲符合廠區(qū)GBZ?2.2—2007《國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求——工作現(xiàn)場噪聲限值為85?dB（A）。污水全部回收循環(huán)利用。

5??投資成本和效益

5.1??靜態(tài)投資估算

靜態(tài)投資重要包括以下幾項：高速過濾器5臺，26萬元/臺，合計130萬元;管道、閥門和電氣儀表10萬元;土建20萬元。三項總計160萬元。

5.2??經(jīng)濟效益分析

經(jīng)過調(diào)查了解，某煉鋼廠連鑄二冷水噴嘴基本需要兩個月更換3次，每次更換1?000個左右，每次更換工作需要4～6個崗位工，耗時2～6?h不等（每個噴嘴的價格約為18元）。假設(shè)改善水質(zhì)后，噴嘴的更換率變?yōu)橐粋€半月更換1次，則每年可節(jié)省噴嘴更換費用18萬元。

5.3??間接效益分析

噴嘴被堵塞會嚴(yán)重影響連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量。在煉鋼廠生產(chǎn)鋼絲繩、鋼絞線等質(zhì)量控制嚴(yán)格的工業(yè)鋼材時，問題尤為嚴(yán)重。噴嘴被堵塞會影響一批鋼材的質(zhì)量。此套全過濾裝置采用的是石英砂濾，它主要的作用是深度過濾水中的懸浮物。增加了該套設(shè)備后，其主要目標(biāo)是將水質(zhì)中的懸浮物含量穩(wěn)定在5?mg/L以內(nèi)，從而改善二冷水的水質(zhì)，降低噴嘴的堵塞率，延長噴嘴的更換周期。同時，使用了該設(shè)備后，降低了崗位工人的勞動強度，可將人員安排到更需要維護和保養(yǎng)的關(guān)鍵設(shè)備上，節(jié)省了人工開支。

6??結(jié)論

系統(tǒng)經(jīng)過改造后，噴嘴可每一個半月更換1次，每年噴嘴的消耗費用從目前的基礎(chǔ)上減少了18萬元，并且有效減少了維修的頻次，降低了維修人員的勞動強度，減少了設(shè)備保養(yǎng)工時，讓員工將更多的精力投入到了其他關(guān)鍵設(shè)備的保養(yǎng)、維護工作中。由此可知，該改造技術(shù)是可行的，它不僅能夠有效保證連鑄坯的產(chǎn)品質(zhì)量，還取得一定的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]劉建設(shè).二次冷卻水噴嘴堵塞的原因分析與對策[G]//中國金屬學(xué)會連鑄二冷技術(shù)交流會論文匯編.南京：中國金屬學(xué)會連鑄二冷技術(shù)交流會，2002.

[2]岑貞位.連鑄二冷水水-氣平衡分析[J].冶金設(shè)備，2003（2）.

〔編輯：白潔〕

Steelworks?Two?Cold?Water?Nozzle?Clogging?Reason?Analysis?and?Treatment?Methods

Ling?Jie，?Liu?Zhaoning

Abstract：?The?steel?mill?caster?secondary?cooling?water?quality?fluctuations，?mainly?introduced?two?cold?water?nozzle?clogging?causes?and?practical?solutions，?and?discuss?the?specific?situation?of?the?solution?implementation.

Key?words：?two?cold?water;?nozzle;?automatic?filtration?devices;?water?quality