提高高速線材水冷效果應(yīng)用實踐

李建宏

（山西通才工貿(mào)有限公司，山西曲沃 043409）

前言

高速線材車間主要生產(chǎn)HRB400E盤螺建筑鋼筋和部分優(yōu)質(zhì)品種鋼和號鋼，基于降合金成本考慮，采用低合金低溫細(xì)晶粒軋制技術(shù)達(dá)到建材性能指標(biāo)，對水壓、水溫、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提出更高的要求，濁循環(huán)水冷卻效果對成品質(zhì)量及軋輥壽命影響極大，對生產(chǎn)順行起到關(guān)鍵作用。濁環(huán)水冷卻部位主要有：加熱爐水封槽、出爐輥道及軸承座、1～16架軋輥及導(dǎo)衛(wèi)、17～28架輥環(huán)及導(dǎo)衛(wèi)、1～6號穿水箱噴淋系統(tǒng)等；同時通過回水帶走氧化鐵皮粉末、油污、及其它各類粉塵進(jìn)入旋流井沉淀后通過抓斗撈出運(yùn)走，防止氧化鐵皮堆積。

1 存在問題

根據(jù)工藝需求穿水壓力從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)0.5 MPa提高到0.8 MPa。解決辦法：在穿水支管增加兩臺（一用一備）雙吸離心泵做增壓泵使用，增壓后穿水箱壓力達(dá)到0.8 MPa以上，從而解決了壓力不足問題。

濁環(huán)水質(zhì)濁度改造前長期超過標(biāo)準(zhǔn)值20 NTU。濁環(huán)水污染源有軋制過程帶來的氧化鐵皮等金屬顆粒、空氣及地面帶入粉塵、軋機(jī)軸承和導(dǎo)衛(wèi)軸承潤滑油、減速機(jī)及液壓系統(tǒng)漏油等。其中500 μm以上的氧化鐵皮等固體顆粒自由沉淀到旋流井井底，通過抓斗抓出運(yùn)走。其余細(xì)小顆粒大部分留在水中懸浮，油類物質(zhì)懸浮在水中或以浮油形式存在，如果這些污染物不處理掉，水質(zhì)濁度和含油量超標(biāo)，給生產(chǎn)帶來帶來的危害巨大：如軋輥輥槽使用壽命縮短，增加軋輥消耗和換輥換槽時間；管道內(nèi)壁積垢、噴嘴堵塞導(dǎo)致冷卻不良引起斷輥、爆輥等事故；穿水噴嘴堵塞流量降低引起成品力學(xué)性能和表面質(zhì)量不合格；工藝件積泥過多增加清理的工作量并且污染環(huán)境等等。

稀土磁盤機(jī)隨著使用時間延長，維護(hù)跟不上，磁盤吸附處理能力減弱，刮渣條變形磨損等因素的影響，懸浮物去除率低于70%，處理效率越來越差，部分未處理掉的油泥進(jìn)入調(diào)節(jié)池沉淀，根據(jù)以往實踐統(tǒng)計每5～8個月積泥厚度達(dá)池高的1/3，污泥沉積太多會帶入系統(tǒng)，水質(zhì)隨之惡化,如果積泥堆滿調(diào)節(jié)池會造成停產(chǎn)，所以需要及時清理掉。受場地工具等因素限制，平時無法進(jìn)行清理，需要等到大修期間才能集中清理，對生產(chǎn)造成隱患。

其它方面存在不足也會影響水冷效果，比如：濁環(huán)泵組出水部分沒有設(shè)計過濾系統(tǒng)，經(jīng)常有異物雜質(zhì)進(jìn)入用戶點，堵塞工藝噴嘴，因缺水造成生產(chǎn)事故；還有操作維護(hù)方面的疏忽等因素也會導(dǎo)致冷卻效果差不能滿足用戶要求。

圖1 原水處理工藝流程圖

夏季水溫規(guī)定最高不超過35℃，為了彌補(bǔ)水溫升高造成的不利影響，以往采取多開備用泵的做法，這樣勢必造成濁環(huán)系統(tǒng)循環(huán)水量增加，旋流井提升泵滿負(fù)荷運(yùn)行，因備用泵全部投用，也帶來設(shè)備隱患，還有電負(fù)荷增加，水處理量增加、水質(zhì)下降等一系列副作用，必須進(jìn)行改進(jìn)。

2 原因分析及改進(jìn)

2.1 水質(zhì)懸浮物濁度不達(dá)標(biāo)原因分析及改造

原水處理工藝流程見圖1。

從圖1可以看出，主要水處理設(shè)備僅為稀土磁盤，水質(zhì)濁度指標(biāo)主要取決于它的功能效果，因此合理發(fā)揮藥劑絮凝和稀土磁盤的吸附除泥作用至關(guān)重要。

2.1.1 稀土磁盤原理介紹

稀土磁盤利用稀土釹鐵硼永磁材料，通過稀土磁盤的聚磁組合，實現(xiàn)工作空間的高磁場強(qiáng)度和高磁場梯度，使軋鋼廢水中鐵磁性物質(zhì)微粒及絮凝吸附在其上的非磁性物質(zhì)微粒和油渣，在磁場力的作用下克服流體阻力和微粒重力等外力，產(chǎn)生快速定向運(yùn)動，吸附在稀土磁盤表面，將廢水中的懸浮物和油吸附分離出來，再通過隔磁卸渣裝置將稀土磁盤表面的吸附物刮下，刨入螺旋槽，經(jīng)螺旋桿旋轉(zhuǎn)將渣送出，進(jìn)入壓榨機(jī)脫水分離，從而實現(xiàn)濁環(huán)水的凈化和循環(huán)利用。

2.1.2 濁度不合格原因分析

（1）本系統(tǒng)濁環(huán)水在進(jìn)入稀土磁盤前必須使非鐵磁性物質(zhì)和油類與鐵磁性物質(zhì)絮凝，即采用加藥絮凝反應(yīng)，絮凝是指在水中投加絮凝劑，水中懸浮物形成大而密實的絮體，通過稀土磁盤快速沉降吸附處理，從而達(dá)到凈化水的目的。軋制過程產(chǎn)生的氧化鐵皮細(xì)小而量大，對絮凝條件要求較高，而從旋流井提升泵到稀土磁盤的水管路只有30 m長，管道混合器加藥點在提升泵出口總管位置，絮凝劑與水中氧化鐵皮等雜質(zhì)混合反應(yīng)時間短，不能形成粗大密實的礬花，而形成小而不實的礬花進(jìn)入稀土磁盤機(jī)，所以雜質(zhì)處理不徹底，這一點可以從出水有明顯的繼續(xù)絮凝現(xiàn)象觀察到。

（2）本系統(tǒng)設(shè)計工藝沒有在稀土磁盤機(jī)后邊加裝過濾工藝，所以極難達(dá)標(biāo)。

（3）濁環(huán)水流量大，旋流井提升泵根據(jù)水位自動調(diào)整開泵臺數(shù)，導(dǎo)致出水量波動大不利于藥劑絮凝，旋流井提升泵短時間內(nèi)最大水量超過3600 t，并且水經(jīng)過稀土磁盤機(jī)的速度較快，稀土磁盤實際配置處理能力為1200t/h×3，選型較小，所以除泥效果差。

（4）稀土磁盤滿負(fù)荷運(yùn)行，刮泥除泥部件有磨損變形，如果維護(hù)跟不上同樣會影響除泥效率。2.1.3 改造方案

綜合以上水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因，考慮到場地局限性和經(jīng)費(fèi)等因素，擇優(yōu)采用增加旋流井提升泵到稀土磁盤入口管道之間距離的方案，該方案占地少、投資小見效快。改造前管路長約30 m，管徑DN700，按3500 t/h的過水量、流速為2.5 m/s計算，藥劑與水的反應(yīng)時間為12 s左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到絮凝要求最短時間30 s以上。改造方法：管道通徑不變，從進(jìn)入稀土磁盤機(jī)進(jìn)口前埋地管道截斷，并以此為起點，依據(jù)現(xiàn)場地勢條件，繞調(diào)節(jié)池平臺過道方向一周架設(shè)，延長至稀土磁盤地埋管道南側(cè)入口母管為碰點連接，改造后管道總長增加約60 m，在原基礎(chǔ)上長度增加約2倍。并且絮凝時間延長到35 s以上，為絮凝反應(yīng)提高充分時間。改造前后濁度值隨機(jī)抽查對比表1、表 2所示。

表1 改造前水質(zhì)濁度抽查統(tǒng)計表

表2 改造后水質(zhì)濁度抽查統(tǒng)計表

從表1、2看出，改造前平均濁度為42.6 NTU，數(shù)值變化波動大。改造后濁度平均值為13.9 NTU，數(shù)值穩(wěn)定，符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值20 NTU以內(nèi)，改造是成功的。

2.2 調(diào)節(jié)池積泥不能在生產(chǎn)期間清理問題解決方法

稀土磁盤未處理掉的部分油泥沉積在調(diào)節(jié)池底部形成積泥，因設(shè)計缺陷旋流井抓渣行車運(yùn)行范圍沒有覆蓋到調(diào)節(jié)池上部，無法在生產(chǎn)過程中隨時進(jìn)行打撈清理。改造方法：把天車軌道向調(diào)節(jié)池方向東延10 m，使之能夠覆蓋整個調(diào)節(jié)池上部，方便平時抓撈污泥，規(guī)定每旬至少對調(diào)節(jié)池抓撈一次，保持調(diào)節(jié)池?zé)o過多的積泥。

2.3 濁環(huán)泵出口增加自清洗管道過濾器，做為進(jìn)入用戶前最后一道保安屏障

分別在AB線低壓濁環(huán)泵和中壓濁環(huán)泵出口總管加裝四臺800 m3/h和1500 m3/h的不銹鋼自清洗過濾器，過濾精度為0.2 mm。規(guī)定每周反洗一次或壓差達(dá)到0.05 MPa自動反洗。反洗周期時間制定應(yīng)合理，反洗過頻鋼刷容易脫毛損壞，且排污閥如果存在故障不能關(guān)閉，發(fā)現(xiàn)不及時會大量跑水；如果反洗周期太長管道過濾器積泥過多壓差增大，影響過濾效果和供水流量，因此反洗周期要根據(jù)生產(chǎn)實踐合理設(shè)定。

2.4 加強(qiáng)日常操作維護(hù)和工藝件優(yōu)化改造

2.4.1 為了提高稀土磁盤機(jī)除泥效率，每半年更換一次刮渣條，并清理檢查一次稀土磁盤進(jìn)水側(cè)過濾網(wǎng)防止進(jìn)水堵塞不暢，勤點檢維護(hù)，保證稀土磁盤全負(fù)荷正常運(yùn)行。

2.4.2 在線加強(qiáng)維護(hù)：利用平時交接班時間更換或清理軋輥冷卻噴嘴，防止異物堵塞噴孔造成因缺水發(fā)生爆輥或軋槽掉塊事故。

2.4.3 每次大修之后生產(chǎn)之前去掉水腿，開泵沖洗管路系統(tǒng)，沖洗時間不能低于10 min，將管路檢修帶入的污染物沖洗干凈再裝機(jī)。

2.4.4 穿水箱工藝噴嘴改用高效噴嘴，提高冷卻水利用效率，降低用水量。

2.4.5 由于濁環(huán)回水中懸浮物含量會隨著生產(chǎn)節(jié)奏、操作條件等因素的變化而變化，每班要對水質(zhì)進(jìn)行化驗分析，根據(jù)化驗結(jié)果適當(dāng)調(diào)整藥劑投加量，保證水質(zhì)合格率達(dá)到95%以上。

2.5 預(yù)防濁環(huán)供水溫度過高的措施

濁水溫度如果超過35℃，對成品性能質(zhì)量影響較為明顯，一般采用增加濁環(huán)供水流量的方法進(jìn)行彌補(bǔ)，但是供水設(shè)備配置能力是有限的，所以要考慮采用其它方法最大限度控制水溫不能過高。防范措施：

（1）濁環(huán)水冷卻塔填料由原來的薄膜填料改為網(wǎng)格式填料，防止填料表面粘貼污泥多而堵塞，通過改變填料中水流與空氣流交換比例，提高換熱效率，將填料的交換效率發(fā)揮到最好水平；

（2）對冷卻塔風(fēng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)改造，以供水水溫值為基準(zhǔn)，自動調(diào)節(jié)開啟數(shù)量。共4臺風(fēng)機(jī)，運(yùn)行方式設(shè)置為：濁環(huán)水溫10℃以下全停；濁環(huán)水溫度10～20℃范圍以下開2臺風(fēng)機(jī)；濁環(huán)水溫20～28℃開3臺風(fēng)機(jī)；濁環(huán)水溫28℃以上開4臺風(fēng)機(jī)。改變以往全天24 h風(fēng)機(jī)無序啟停的狀況，在節(jié)電基礎(chǔ)上達(dá)到降低水溫的目的。

（3）根據(jù)每班水質(zhì)化驗結(jié)果，當(dāng)電導(dǎo)率大于8000 μS/cm時，進(jìn)行濁環(huán)池底部排污，置換部分新水，防止管道水嘴結(jié)垢堵塞降低冷卻效果。

（4）當(dāng)檢修停機(jī)時間超過一小時時，遠(yuǎn)程操作關(guān)停濁環(huán)泵，減少電耗和空載運(yùn)行產(chǎn)生熱量引起水溫升高。

2.6 控制濁環(huán)水含油量合格

當(dāng)含油量大于6 mg/L，會影響

冷卻效果和成品表面質(zhì)量，嚴(yán)重時成品表面容易氧化。通過稀土磁盤處理油量最多占總含量40%，大部分浮油要通過浮油回收機(jī)去除，除油機(jī)配置數(shù)量要充足，并且保持全天正常運(yùn)行；加強(qiáng)軋線液壓潤滑設(shè)備檢查，減少進(jìn)入濁環(huán)水系統(tǒng)的漏油，從污染源頭抓起。

3 結(jié)語

濁環(huán)水系統(tǒng)是線材生產(chǎn)工序的必要環(huán)節(jié)，而水質(zhì)又是水處理工作的最重要指標(biāo)。通過對存在的缺陷改進(jìn)優(yōu)化后，濁環(huán)水質(zhì)，水溫、水壓等均達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，濁環(huán)水冷效果穩(wěn)定可靠，為生產(chǎn)工藝全面升級創(chuàng)造良好條件，也為線材濁環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計或改進(jìn)提供實踐參考。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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收稿日期：2018-03-02