連鑄二冷水系統的優化與改進

石風華，劉萬，陳小青

（邯鋼邯寶能源中心，河北邯鄲056015）

連鑄二冷水系統的優化與改進

石風華，劉萬，陳小青

（邯鋼邯寶能源中心，河北邯鄲056015）

針對邯寶公司連鑄二冷水系統由于噴嘴堵塞影響煉鋼生產的原因進行了分析,通過技術改造、系統優化，取得了良好的效果，滿足煉鋼生產需求。

連鑄機；噴嘴；二冷水水質

1 前言

邯寶煉鋼自投產以來，連鑄二冷水系統經常出現自清洗過濾器及管道濾網的堵塞，系統循環率降低，連鑄機噴嘴堵塞，管道腐蝕等現象，嚴重影響煉鋼的正常生產，通過對該系統工藝優化、技術改進使得上述問題得以解決，滿足了煉鋼正常生產。

2 工藝流程

邯寶煉鋼有DANIELI連鑄機2臺，二次噴淋水系統共有噴頭2000多個，系統用水由能源中心的鋼軋泵站供給。水系統的處理設備包括給水泵、自清洗過濾器、旋流井、稀土磁盤、平流池、多介質過濾器、冷卻塔、冷水井等。

該系統的工藝流程如圖1。

圖1 連鑄二冷水系統工藝流程示意圖

3 二冷水系統存在問題及原因分析

為解決水系統制約煉鋼正常生產的問題,我們對該系統進行幾個月的跟蹤調查及水質分析,通過查問題、找原因,結合其它鋼廠的使用情況初步確定二次噴淋冷卻水系統影響煉鋼生產的幾個問題:

3.1 二冷水系統水量不平衡

主要由于設備間接冷卻水不能形成有效循環大量泄露，進入濁環二冷水的循環系統，導致二冷水大量溢流，造成環境污染、水資源浪費、系統循環率降低、水質穩定無法保證。

3.2 設備及管道腐蝕,腐蝕產物堵塞噴嘴

3.2.1 自身條件的腐蝕

首先在煉鋼生產過程中的保護渣中含有大量的氟化鈣在高溫條件下與水反應生成HF,HF溶于水的同時又極易揮發,揮發性的HF在潮濕的環境中形成酸霧,造成金屬外部腐蝕,腐蝕產物多為氧化鐵為主的混合銹蝕物；其次連鑄機弧形區域處于一種相對密封狀態,但區域的所有設備所處狀態均不相同,有時對于無水狀態,有時處于含水狀態,在相對密閉的高溫區不斷交替,造成干濕交替腐蝕。

3.2.2 系統水質對設備的腐蝕

循環水系統中陰離子腐蝕主要表現為Cl-、SO42-、氧氣等對設備的影響。Cl-在水中直接與鐵反應生產FeCl3,FeCl3與水進一步反應生成Fe2O3,同時分離出Cl-繼續與鐵發生反應造成系統惡性循環。Cl-除腐蝕鐵外,當達到一定的濃度時使不銹鋼設備表面發生應力腐蝕,縮短設備及管道的使用壽命。SO42-在水中由于細菌作用,轉化成H2S與鐵發生反應生成FeS腐蝕產物。所以,打開自清洗過濾器,可以看到大量的皰狀腐蝕物,內壁有大量的粘泥,并伴有微生物的氣味,將取下的粘泥放入稀硫酸中,有臭雞蛋味,說明了硫酸還原菌的存在。由于上述兩種原因使得循環系統水中鐵離子含量較高多在5 mg/L左右。冷卻水在經過冷卻塔的冷卻過程中與空氣密切接觸，水中溶解氧高達8～10 PPm，碳鋼管道接觸與水中氧作用發生腐蝕。浸泡在腐蝕介質中的管道、設備等金屬表面，當處于縫隙或其他隱蔽區域內，常會發生強烈的局部腐蝕。縫隙腐蝕的機理：

陰極反應：

M→M2++2e

陽極反應：

O2+2H2O+4e→4OH-

在縫隙中金屬發生氧化反應生成金屬離子；氧氣發生還原反應生成氫氧根離子。由于氧在縫隙內對流不暢，所以氧氣發生的還原反應易在縫隙之外氧容易達到的區域進行。這樣在縫隙內就有了過剩的正電荷，與水中的氯離子結合以保持電中性，結果導致縫隙中的金屬氯化物濃度增高。

之后由于金屬氯化物的水解生成不溶性的金屬氫氧化物和可溶性的鹽酸，鹽酸是強電解質，在水中會全部電離為H+和Cl-。這些離子會加速多數金屬和合金的腐蝕。

MCl+2H2O→M(OH)2+2H++2Cl-

3.3 懸浮物及油含量超標造成自清洗過濾器濾網及連鑄機噴嘴堵塞

系統水質不穩定,懸浮物過高造成堵塞噴嘴,系統水的懸浮物最高含量為32 mg/L。油含量在3 mg/L。油、油脂以及液壓油的泄漏嚴重,導致系統水水體污染嚴重,僅僅系統設計采用的圓盤除油劑除油很難達到系統要求。油、油脂和液壓油泄漏到系統水中造成水中有機物含量的累積,水體受污染的程度日益嚴重主要反映在COD指標的持續走高,同時有機物又是微生物極好的營養源,使得微生物大量繁殖，微生物的分泌物及油脂又是很好的“膠粘劑”可將水中的懸浮物粘在一起形成大顆粒到達連鑄區直接堵塞噴嘴。

3.4 生物粘液及菌藻的影響

二次噴淋水系統,由于屬接觸冷卻,系統水溫相對偏高,一年四季的水溫均在菌藻類最佳的繁殖溫度,另由于該系統懸浮物,油含量相對較高,更為菌藻提供了繁殖的載體及所需的養份,隨著時間的延長,生產大量的粘泥及藻類堵賽噴嘴,同時也加速管道及設備的腐蝕。

4 改造措施及效果

為解決制約煉鋼穩定生產的難題，結合生產實際，對生產運行方式進行調整，借鑒太鋼的經驗進行系統改造。

4.1 改進措施

為滿足煉鋼的生產需求，針對系統存在的問題，結合煉鋼廠的生產實際，我們對該系統進行如下改造：將原風機、光電管、切割車用水由原來的間接冷卻水改為二冷水，對連鑄機本身旋轉接頭進行更換。保證系統有效循環，系統水量平衡問題得到解決；通過調整自清洗過濾器的精度及多介質過濾器濾料的高度及級配，保證循環水系統的懸浮物。通過在二冷水管道末端加裝排污管，定期對管道進行沖洗，減少了系統內雜物的積存；通過對系統進行清洗、預膜及加藥方案的調整、水質控制指標優化使系統腐蝕問題得到有效控制。

調整前后的水質如表1。

從表1中的數據可以看出，水中鐵、油、懸浮物、硬度、氯根都有了明顯的降低，pH值、堿度較調整前均有所提高，pH值、堿度穩定在這個水平上有利于防止系統腐蝕、結垢，循環水中鐵的含量較調整前有大幅度降低，說明了該系統腐蝕問題在一定程度上得到了解決，以懸浮物和油兩項指標對比進一步說明該系統循環水水質有了很大的改觀，滿足了煉鋼的生產。

4.2 效果

4.2.1 噴嘴堵塞情況對比

煉鋼利用每周定修的對噴嘴進行檢查清理，調整前堵塞率均大于10%，調整后噴嘴的堵塞率下降到不到5%，保證了煉鋼的正常生產。

4.2.2 掛片腐蝕情況對比見表2

調整前：該系統沒有做掛片試驗，打開該系統的管道，發現腐蝕非常嚴重。

調整后：掛片分別放在系統的冷水井、平流池等不同部位，掛片取出后經過化學處理，不同材質掛片，在不同地點腐蝕程度略有不同，但基本符合國家標準。

表1 調整前后水質對比

表2 掛片腐蝕情況（時間2011.11.1—2011.12.7）

5 結語

連鑄機二冷水存在問題的有效解決,滿足了煉鋼系統生產的需求，同時也為其它連鑄機水質的改進及系統問題的解決提供了有力的技術支持。

[1]王笏曹.鋼鐵工業給排水設計手冊［M］.北京:冶金工業出版社. 2002.

Optimization and Reconstruction of Continuous Casting Secondary Cooling Water

SHI Feng-hua,LIU Wan,CHEN Xiao-qing
(Energy Sources Center,Hanbao Co.,Handan Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Handan,Hebei 056015,China)

The steel production was affected due to nozzle plugging of the continuous casting secondary cooling water system of Hanbao Co.The plugging causes were analyzed. The technical reconstruction and the system optimization were completed.It achieved better effects and met the needs of the steel production.

continuous caster;nozzle;secondary cooling water quality

TQ085

B

1006-6764（2013）07-0061-03

2013-01-08

石風華（1957-）男，給排水工程師，現從事給排水及水處理技術工作。