連鑄事故水系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)

楊國建，張紅軍（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

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連鑄事故水系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)

楊國建，張紅軍
（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營口115007）

摘要：介紹了板坯連鑄事故水系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)上存在的缺陷，分析了缺陷產(chǎn)生原因，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)其下水閥門控制方式進(jìn)行優(yōu)化，并針對(duì)北方冬季氣溫低的問題對(duì)事故水管道進(jìn)行改進(jìn)，消除了由于下水閥門問題或冬季管道水結(jié)冰的問題給事故水系統(tǒng)帶來的影響。

關(guān)鍵詞：板坯連鑄；事故水；防凍

楊國建，工程師，1999年畢業(yè)于甘肅工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)。E-mail：angang_ygj@sina.com

板坯連鑄機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)，水處理發(fā)生突然停泵事故，不能正常給各個(gè)系統(tǒng)供水，極易導(dǎo)致結(jié)晶器爆炸、設(shè)備損壞及漏鋼等惡性事故，因此必須采取安全供水措施。事故水系統(tǒng)就是連鑄水處理的安全供水措施。事故水系統(tǒng)一般由高架事故水箱及事故柴油泵組成，事故水系統(tǒng)并聯(lián)到正常供水系統(tǒng)中。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司連鑄事故水系統(tǒng)自投產(chǎn)以來暴露出一些問題，導(dǎo)致事故水系統(tǒng)的可靠性下降。本文針對(duì)連鑄事故水系統(tǒng)下水氣動(dòng)閥失效和冬季事故水上下水管道凍結(jié)問題進(jìn)行分析并提出優(yōu)化及改進(jìn)措施。

1　板坯連鑄事故水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司板坯連鑄冷卻水系統(tǒng)主要由結(jié)晶器銅板冷卻水、閉路機(jī)械冷卻水、二冷水、事故水構(gòu)成，連鑄事故水系統(tǒng)是整個(gè)水處理系統(tǒng)的重要組成部分。

事故水系統(tǒng)一般由高架事故水箱及柴油泵組成，事故水系統(tǒng)并聯(lián)到上述供水系統(tǒng)中，連鑄事故水系統(tǒng)原理圖見圖1。當(dāng)連鑄機(jī)生產(chǎn)前，各個(gè)水系統(tǒng)正常供水，系統(tǒng)對(duì)高架事故水箱水位進(jìn)行檢查，當(dāng)事故水箱液位低于最低值時(shí)，通過開啟事故水上水氣動(dòng)閥進(jìn)行事故水箱補(bǔ)水，如果事故水箱液位達(dá)不到設(shè)定值，連鑄機(jī)將無法進(jìn)入澆鑄模式進(jìn)行生產(chǎn)。結(jié)晶器銅板冷卻水、閉路機(jī)械冷卻水、二冷水事故水功能完全一樣，其主要功能是當(dāng)供水系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，靠安裝在連鑄機(jī)廠房蓋上的高架事故水箱進(jìn)行短時(shí)間供水，供水時(shí)間為3min左右，在事故水箱下水過程中，水處理事故柴油泵啟動(dòng)，以保證事故時(shí)持續(xù)的緊急用水，保護(hù)設(shè)備和人身的安全。本文主要討論鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司連鑄機(jī)現(xiàn)場(chǎng)高架事故水箱部分的完善及改進(jìn)。

圖1　連鑄事故水系統(tǒng)原理圖

2　事故水系統(tǒng)存在的問題

原設(shè)計(jì)高架事故水箱事故功能原理圖見圖2所示。

圖2　原設(shè)計(jì)高架事故水箱事故功能原理圖

設(shè)備主要由事故水箱、上水氣動(dòng)閥（J002）、下水氣動(dòng)閥（J001）、下水止回閥、主管路壓力檢測(cè)、事故水箱液位檢測(cè)等設(shè)備組成。上水氣動(dòng)閥、下水氣動(dòng)閥、下水止回閥安裝位置在連鑄機(jī)零米地面，事故水箱安裝在50m高的廠房頂蓋。正常工作時(shí)主管路供水，PLC系統(tǒng)檢測(cè)事故水箱水位；當(dāng)事故水箱水位低于設(shè)定值時(shí)，上水閥（J002）打開，水由上水管進(jìn)入事故水箱；當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定值后，上水閥關(guān)閉。正常生產(chǎn)時(shí)，下水閥（J001）常關(guān)，水箱內(nèi)的水保證恒定液位；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，下水閥打開，事故水箱內(nèi)的水依靠重力由事故水下水管進(jìn)入主供水管路，起到事故應(yīng)急冷卻作用。通過生產(chǎn)實(shí)踐，此系統(tǒng)暴露出兩個(gè)比較明顯的問題。

（1）事故水下水氣動(dòng)閥（J001）生產(chǎn)時(shí)為常閉狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，下水氣動(dòng)閥打開，事故水箱內(nèi)的水依靠重力由事故水下水管進(jìn)入主供水管路。當(dāng)事故水下水氣動(dòng)閥（J001）本身存在問題或檢測(cè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，將直接導(dǎo)致事故狀態(tài)下下水閥無法打開，事故功能失效。

（2）北方冬季溫度可達(dá)到－20℃，事故水系統(tǒng)上、下水管道保溫采用電加熱保溫，因?yàn)楣艿缽牧忝椎孛嬉恢毖由斓?0m高房蓋上，大部分懸在高空中，當(dāng)電保溫出現(xiàn)問題，檢查和處理非常困難，很容易造成管道內(nèi)水凍結(jié)成冰，事故功能失效。

3　事故水系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1下水氣動(dòng)閥失效問題的改進(jìn)措施

設(shè)計(jì)上在下水氣動(dòng)閥（J001）和主管路之間有一個(gè)止回閥，只有當(dāng)事故下水管壓力大于主管路壓力時(shí)，止回閥才能開啟。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，三個(gè)主供水管路水壓力為0.65～1.00MPa，事故水壓力為0.50MPa，主管路壓力大于事故水下水管壓力，止回閥關(guān)閉。根據(jù)此特點(diǎn)，完全可以將事故水下水氣動(dòng)閥工作狀態(tài)設(shè)為常開。圖3為改進(jìn)前邏輯關(guān)系，圖4為改進(jìn)后邏輯關(guān)系。

圖3　改進(jìn)前邏輯關(guān)系

圖4　改進(jìn)后邏輯關(guān)系

優(yōu)化后功能實(shí)現(xiàn)了在事故狀態(tài)下，主管路壓力降到0.50MPa以下時(shí)，止回閥自然開啟，事故水進(jìn)入主管路中，這樣就可以避免由于下水閥故障和檢測(cè)控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致事故功能失效。

3.2冬季事故水上、下水管道防凍問題的改進(jìn)措施

如何解決冬季因?yàn)楣艿离姳厥?dǎo)致管路內(nèi)水凍結(jié)問題，解決思路是讓事故水水箱和管道內(nèi)水流動(dòng)起來，這樣即使管道電保溫失效，也不會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)水凍死，具體方案見圖5。

從上水氣動(dòng)閥（J002）出口將上水管斷開，供水管路直接連接到下水氣動(dòng)閥（J001）閥前下水管路上，將上水管取消，上、下水共用原系統(tǒng)中下水管實(shí)現(xiàn)上、下水功能。

圖5　連鑄事故水上下水管道改進(jìn)方案

在下水氣動(dòng)閥（J001）和止回閥之間安裝事故水外排管道（DN20），通過手動(dòng)排水閥控制開關(guān)。二冷水排水改進(jìn)較為簡(jiǎn)單，直接將水排到?jīng)_渣溝內(nèi)，事故水回到二冷水循環(huán)系統(tǒng)中。由于結(jié)晶器和閉路機(jī)械水箱內(nèi)是軟水，如果將軟水直接排到二冷水內(nèi)，一是造成成本浪費(fèi)（軟水較貴）；二是軟水內(nèi)含亞硝酸鹽較高，進(jìn)入二冷水內(nèi)可對(duì)設(shè)備造成較強(qiáng)腐蝕，由此需要想辦法將事故水排到軟水系統(tǒng)中。經(jīng)測(cè)量閉路機(jī)械水回水水壓為0.25MPa，低于事故水壓力，將結(jié)晶器和閉路機(jī)械事故水排水管直接連接到閉路機(jī)械水回水管上，進(jìn)行軟水回收。

將事故水箱水位低位設(shè)定值修改為3.5m（原設(shè)計(jì)3.2m）。生產(chǎn)過程中，通過排水管將事故水箱內(nèi)水持續(xù)不斷排出，當(dāng)事故水箱水位達(dá)到低位設(shè)定值時(shí)，上水氣動(dòng)閥（J002）打開，對(duì)事故水箱進(jìn)行補(bǔ)水；當(dāng)水位上升到3.7m時(shí)補(bǔ)水結(jié)束。由于補(bǔ)水管道直徑（DN100）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外排水管道直徑（DN20），通過調(diào)節(jié)排水閥大小，保證補(bǔ)水頻率基本上每一小時(shí)補(bǔ)一次事故水。零米地面從排水閥到供水主管路部分保留管道電保溫。

4　優(yōu)化改進(jìn)后的效果

通過對(duì)下水氣動(dòng)閥的優(yōu)化，規(guī)避了下水氣動(dòng)閥故障導(dǎo)致事故功能失效，提高了整個(gè)系統(tǒng)可靠率。通過對(duì)上、下水管道的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了事故水從零米地面到高空管道內(nèi)水持續(xù)不斷流動(dòng)，解決了冬季事故水管路結(jié)冰問題。同時(shí)從零米地面到高空管道的電保溫可以取消，能節(jié)省大量電能，3臺(tái)連鑄機(jī)每年冬季可節(jié)約5.4萬kWh，每度電按0.5元計(jì)算，每年可節(jié)約費(fèi)用2.7萬元。除電能外，每年還可節(jié)約一部分備件費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。

5　結(jié)語

針對(duì)北方連鑄機(jī)生產(chǎn)特點(diǎn)，在充分考慮設(shè)備環(huán)境溫度、系統(tǒng)影響及事故處理措施等因素的基礎(chǔ)上，對(duì)事故水箱系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)，優(yōu)化了連鑄事故水下水系統(tǒng)控制，同時(shí)避免了冬季由于電保溫故障造成管道系統(tǒng)內(nèi)部滯水而凍結(jié)，提高了事故處理的靈活性和環(huán)境適應(yīng)性，延長了設(shè)備壽命。生產(chǎn)實(shí)踐證明，完善后的事故水系統(tǒng)，提高了事故水系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，確保各工況下的連鑄機(jī)正常穩(wěn)定的生產(chǎn)。

（編輯賀英群）

修回日期：2015-10-22

Optimization of Emergency Water System for Continuous Casting and Improvement of System

Yang Guojian，Zhang Hongjun
（Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.，Ltd.，Yingkou 115007，Liaoning，China）

Abstract：The structures of emergency water system for the slab continuous casting and its drawbacks in design were introduced and the reasons why there were drawbacks in design were also analyzed.According to the operations of the system on site the control mode for the outlet valve was optimized.Considering the trouble of low temperature in winter in the northern part of China，the pipelines for the emergency water were mended.And therefore the troubles such as water freezing in pipeline and water blocking of the outlet valve were shot without influencing the operation of the system.

Key words：slab continuous casting；emergency water；anti-freezing

中圖分類號(hào)：TF777

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-4613（2016）03-0059-04