連鑄機(jī)噴嘴堵塞原因分析

范石偉 劉列喜 吳興亮 李海 劉志勇 魯東生 李小龍

（蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司 安徽蕪湖 241000）

1 前言

連鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中使用的二冷水大多為濁環(huán)水。噴嘴堵塞會(huì)使鑄坯表面溫度不均勻，局部溫度過(guò)高或者過(guò)低，這種鑄坯溫度的下降和回升，溫差可高達(dá)數(shù)百攝氏度，冷卻不均勻?qū)⑿纬设T坯表面裂紋；噴嘴堵塞會(huì)降低無(wú)缺陷鑄坯比例，增加人工清理強(qiáng)度，減少熱裝率，降低生產(chǎn)效率。對(duì)于管線鋼、包晶鋼和含硼鋼等裂紋敏感鋼種來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有噴嘴正常的工作，縱裂、角橫裂發(fā)生率將大幅提高［1－4］。為了降低連鑄噴嘴堵塞，專門(mén)成立了降低噴嘴堵塞攻關(guān)組，進(jìn)行大量的研究、探索。針對(duì)噴嘴堵塞多種原因逐一分析后，將水處理工藝進(jìn)行了多次優(yōu)化，對(duì)水處理相關(guān)設(shè)備進(jìn)行多處改造。

2 二冷水運(yùn)行工藝

蕪湖新興鑄管煉鋼廠有四臺(tái)連鑄機(jī)，1＃機(jī)為10機(jī)10流，冷卻工藝為全水冷卻；2＃機(jī)為10機(jī)10流，冷卻工藝為氣霧冷卻；3＃機(jī)為6機(jī)6流，冷卻工藝為氣霧冷卻；4＃機(jī)為6機(jī)6流，冷卻工藝為氣霧冷卻。四臺(tái)鑄機(jī)二次冷卻水均為濁環(huán)水。

2.1 二冷水工藝流程

泵房過(guò)濾器、連鑄機(jī)入口過(guò)濾器、連鑄支管過(guò)濾器均為200μm；共計(jì)兩個(gè)旋流井；三座均為長(zhǎng)度150m，寬度8m，深度3m的平流沉淀池；吸水井長(zhǎng)度18m，寬度3m，深度5m；十臺(tái)并聯(lián)復(fù)合膜過(guò)濾器；四臺(tái)開(kāi)式冷卻塔。藥劑加入分別在平流沉淀池入口加入絮凝劑、助凝劑、除油劑，在濁環(huán)水池加入殺菌劑。

圖1 二冷水工藝流程圖

3 噴嘴堵塞原因分析

3.1 噴嘴堵塞現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

煉鋼廠常用鑄機(jī)為1＃、2＃、3＃連鑄機(jī)，噴嘴堵塞常見(jiàn)類型為塊狀物堵塞物、黏泥狀堵塞物。跟蹤統(tǒng)計(jì)35澆次，噴嘴堵塞率平均65.98%。

理論分析，噴嘴堵塞物主要包括：氧化物顆粒、設(shè)備潤(rùn)滑油脂、微生物滋生的黏泥、鈣鎂離子等隨著水蒸發(fā)析出。

3.2 噴嘴堵塞物及管道殘留物分析

利用檢修時(shí)間，查詢管道腐蝕情況，管道內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重。管道殘留物隨時(shí)有脫落的可能，而且在過(guò)濾器殼體內(nèi)壁也存在嚴(yán)重腐蝕。

采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡／EBSD觀察噴嘴堵塞物形貌（如圖2所示）呈團(tuán)絮狀且不規(guī)則，半定量分析其主要含有Fe、O、Ca、Al、F、Mg、S等元素，結(jié)果如圖3所示。

圖2 噴嘴堵塞物形貌

圖3 噴嘴堵塞物能譜分析

利用XRF檢測(cè)技術(shù)，分析噴嘴堵塞物及管道殘留物成分。（見(jiàn)表1、表2所示）

表1 噴嘴堵塞物成分

表2 管道殘留物成分

經(jīng)化驗(yàn)分析，兩者成分極為相似，可以確認(rèn)噴嘴堵塞物直接來(lái)源為管道殘留物。通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，管道殘留物Fe2O3占比達(dá)95%以上，為噴嘴堵塞的主要來(lái)源。根據(jù)循環(huán)水含有物質(zhì)，可以確認(rèn)Fe2O3為管道（碳鋼材質(zhì)）腐蝕所致。實(shí)際生產(chǎn)中，管道腐蝕物會(huì)被泵房出口過(guò)濾器、連鑄機(jī)入口過(guò)濾器及支管過(guò)濾器所攔截，只能有少量細(xì)小顆粒穿過(guò)兩道過(guò)濾器堵塞噴嘴。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查，連鑄機(jī)支管過(guò)濾器殼體為碳鋼材質(zhì)，也存在嚴(yán)重腐蝕，而且支管過(guò)濾器后還有碳鋼管道，從而確認(rèn)噴嘴堵塞物來(lái)源，主要來(lái)自支管過(guò)濾器殼體腐蝕及支管過(guò)濾器后部分碳鋼管道腐蝕物的脫落。管道腐蝕主要原因分析為濁環(huán)水中水水質(zhì)較差，電導(dǎo)率高達(dá)2276μS／cm、氯根356mg／l，較同行業(yè)高50%～60%，加速了管道腐蝕，另外濁度9.6FTU、懸浮物25.3mg／l、硬度高達(dá)433mg／l、含油量11mg／l也加劇了噴嘴堵塞。

4 措施

針對(duì)噴嘴堵塞，主要從改造設(shè)備、優(yōu)化工藝、提升管理三方面入手。

4.1 在線增加刮泥板

由于環(huán)保原因，平流池清理需要三個(gè)月清理一次，平流池沉淀物較多，導(dǎo)致部分濁環(huán)水懸浮物來(lái)不及沉淀，流出平流池。采用在線增加刮泥板的方式，每天對(duì)平流池刮泥，將污泥（沉淀物用天車(chē)抓走）及時(shí)清理出平流池。有效緩解平流池出口懸浮物外流的問(wèn)題。

表3 平流池出水懸浮物對(duì)比

4.2 零段水管改為不銹鋼管

經(jīng)過(guò)工藝排查，確定零段噴嘴和支管過(guò)濾器外殼存在碳鋼，有銹蝕脫落可能。拆開(kāi)零段水管檢查，發(fā)現(xiàn)零段碳鋼水管存在銹蝕，因銹蝕脫落部位在過(guò)濾器之后，導(dǎo)致銹蝕物直接堵塞噴嘴。

4.3 更換部分銹蝕管道

在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)總管過(guò)濾器堵塞現(xiàn)象，拆洗過(guò)濾器時(shí)，發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器內(nèi)部濾網(wǎng)被銹蝕物及污泥堵塞。為了解決這一問(wèn)題，逐步進(jìn)行更換二冷水管道。有效緩解了總管過(guò)濾堵塞的問(wèn)題。

4.4 水處理藥劑調(diào)整

4.4.1 前移除油劑加入點(diǎn)

最初除油劑加入點(diǎn)設(shè)在平流池入口，平流池油污較多，油污下面經(jīng)常能看到大顆粒懸浮物?；?yàn)水中油含量，為了使加入的除油劑與水中油未充分混合，起到油水分離的作用，將除油劑加入點(diǎn)前移至旋流井加入。對(duì)比除油劑在旋流井加入前后，水中油含量由11mg／l降至0.55mg／l。

4.4.2 增加阻垢緩蝕劑加入量

為了減小管道腐蝕帶來(lái)的噴嘴堵塞，一方面更換了部分管道，另一方面經(jīng)過(guò)三個(gè)月的逐步試驗(yàn)，增加了阻垢緩蝕劑藥量。最終將阻垢緩蝕劑藥量增至3.8mg／l，管道銹蝕物脫落明顯減少。

4.5 優(yōu)化二冷水管控制度

4.5.1 過(guò)濾器反沖洗及排污

每班復(fù)合膜過(guò)濾器反沖洗次數(shù)，由一次增加為兩次。通過(guò)反沖洗出水化驗(yàn)，反洗水懸浮物含量明顯下降，水質(zhì)較為清澈?？偣芗爸Ч苓^(guò)濾器由自動(dòng)排污，增加為自動(dòng)排污及手動(dòng)排污兩種方式交替運(yùn)行。

4.5.2 優(yōu)化定檢定修制度

每年拆洗一次復(fù)合膜過(guò)濾，縮短為半年拆洗一次。同時(shí)根據(jù)復(fù)合膜進(jìn)出水壓差，壓力相差異常時(shí)，及時(shí)拆開(kāi)檢查陶瓷管是否存在異常，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

每?jī)蓚€(gè)月拆洗一次總管過(guò)濾器，每月拆洗一次支管過(guò)濾器。檢查濾網(wǎng)、機(jī)械刷等部件運(yùn)行情況。

4.5.3 建立噴嘴專項(xiàng)清理制度

每次利用停機(jī)時(shí)間，更換堵塞噴嘴，實(shí)行線下徹底處理噴嘴污垢，同時(shí)用酸浸泡噴嘴，確保噴嘴清理干凈后上線。

5 結(jié)論

（1）采用掃描電子顯微鏡／EBSD觀察噴嘴堵塞物形貌不規(guī)則呈團(tuán)絮狀，其成分主要含有Fe2O3、CaO、SiO2、Cl－等物質(zhì)，且Fe2O3質(zhì)量占比＞95%，分析噴嘴堵塞物主要為管道腐蝕所致；

（2）管道腐蝕主要原因分析為濁環(huán)水中水水質(zhì)較差，電導(dǎo)率高、氯根超標(biāo)等加速了管道腐蝕和噴嘴堵塞；

（3）通過(guò)改善水質(zhì)、優(yōu)化設(shè)備以及二冷水管控制度等措施噴嘴堵塞率由65.98% 降低至8.35%。