連鑄事故水系統優化與改進

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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連鑄事故水系統優化與改進

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構成及設計上存在的缺陷，分析了缺陷產生原因，結合生產實際對其下水閥門控制方式進行優化，并針對北方冬季氣溫低的問題對事故水管道進行改進，消除了由于下水閥門問題或冬季管道水結冰的問題給事故水系統帶來的影響。

關鍵詞：板坯連鑄；事故水；防凍

楊國建，工程師，1999年畢業于甘肅工業大學機械設計及制造專業。E-mail：angang_ygj@sina.com

板坯連鑄機正常生產時，水處理發生突然停泵事故，不能正常給各個系統供水，極易導致結晶器爆炸、設備損壞及漏鋼等惡性事故，因此必須采取安全供水措施。事故水系統就是連鑄水處理的安全供水措施。事故水系統一般由高架事故水箱及事故柴油泵組成，事故水系統并聯到正常供水系統中。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司連鑄事故水系統自投產以來暴露出一些問題，導致事故水系統的可靠性下降。本文針對連鑄事故水系統下水氣動閥失效和冬季事故水上下水管道凍結問題進行分析并提出優化及改進措施。

1　板坯連鑄事故水系統簡介

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主要由結晶器銅板冷卻水、閉路機械冷卻水、二冷水、事故水構成，連鑄事故水系統是整個水處理系統的重要組成部分。

事故水系統一般由高架事故水箱及柴油泵組成，事故水系統并聯到上述供水系統中，連鑄事故水系統原理圖見圖1。當連鑄機生產前，各個水系統正常供水，系統對高架事故水箱水位進行檢查，當事故水箱液位低于最低值時，通過開啟事故水上水氣動閥進行事故水箱補水，如果事故水箱液位達不到設定值，連鑄機將無法進入澆鑄模式進行生產。結晶器銅板冷卻水、閉路機械冷卻水、二冷水事故水功能完全一樣，其主要功能是當供水系統出現問題后，靠安裝在連鑄機廠房蓋上的高架事故水箱進行短時間供水，供水時間為3min左右，在事故水箱下水過程中，水處理事故柴油泵啟動，以保證事故時持續的緊急用水，保護設備和人身的安全。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現場高架事故水箱部分的完善及改進。

圖1　連鑄事故水系統原理圖

2　事故水系統存在的問題

原設計高架事故水箱事故功能原理圖見圖2所示。

圖2　原設計高架事故水箱事故功能原理圖

設備主要由事故水箱、上水氣動閥（J002）、下水氣動閥（J001）、下水止回閥、主管路壓力檢測、事故水箱液位檢測等設備組成。上水氣動閥、下水氣動閥、下水止回閥安裝位置在連鑄機零米地面，事故水箱安裝在50m高的廠房頂蓋。正常工作時主管路供水，PLC系統檢測事故水箱水位；當事故水箱水位低于設定值時，上水閥（J002）打開，水由上水管進入事故水箱；當水位達到設定值后，上水閥關閉。正常生產時，下水閥（J001）常關，水箱內的水保證恒定液位；當系統壓力低于設定值時，下水閥打開，事故水箱內的水依靠重力由事故水下水管進入主供水管路，起到事故應急冷卻作用。通過生產實踐，此系統暴露出兩個比較明顯的問題。

（1）事故水下水氣動閥（J001）生產時為常閉狀態，當系統壓力低于設定值時，下水氣動閥打開，事故水箱內的水依靠重力由事故水下水管進入主供水管路。當事故水下水氣動閥（J001）本身存在問題或檢測控制系統出現問題時，將直接導致事故狀態下下水閥無法打開，事故功能失效。

（2）北方冬季溫度可達到－20℃，事故水系統上、下水管道保溫采用電加熱保溫，因為管道從零米地面一直延伸到50m高房蓋上，大部分懸在高空中，當電保溫出現問題，檢查和處理非常困難，很容易造成管道內水凍結成冰，事故功能失效。

3　事故水系統優化改進措施

3.1下水氣動閥失效問題的改進措施

設計上在下水氣動閥（J001）和主管路之間有一個止回閥，只有當事故下水管壓力大于主管路壓力時，止回閥才能開啟。當系統正常工作時，三個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，止回閥關閉。根據此特點，完全可以將事故水下水氣動閥工作狀態設為常開。圖3為改進前邏輯關系，圖4為改進后邏輯關系。

圖3　改進前邏輯關系

圖4　改進后邏輯關系

優化后功能實現了在事故狀態下，主管路壓力降到0.50MPa以下時，止回閥自然開啟，事故水進入主管路中，這樣就可以避免由于下水閥故障和檢測控制系統故障導致事故功能失效。

3.2冬季事故水上、下水管道防凍問題的改進措施

如何解決冬季因為管道電保溫失效導致管路內水凍結問題，解決思路是讓事故水水箱和管道內水流動起來，這樣即使管道電保溫失效，也不會導致管道內水凍死，具體方案見圖5。

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

圖5　連鑄事故水上下水管道改進方案

在下水氣動閥（J001）和止回閥之間安裝事故水外排管道（DN20），通過手動排水閥控制開關。二冷水排水改進較為簡單，直接將水排到沖渣溝內，事故水回到二冷水循環系統中。由于結晶器和閉路機械水箱內是軟水，如果將軟水直接排到二冷水內，一是造成成本浪費（軟水較貴）；二是軟水內含亞硝酸鹽較高，進入二冷水內可對設備造成較強腐蝕，由此需要想辦法將事故水排到軟水系統中。經測量閉路機械水回水水壓為0.25MPa，低于事故水壓力，將結晶器和閉路機械事故水排水管直接連接到閉路機械水回水管上，進行軟水回收。

將事故水箱水位低位設定值修改為3.5m（原設計3.2m）。生產過程中，通過排水管將事故水箱內水持續不斷排出，當事故水箱水位達到低位設定值時，上水氣動閥（J002）打開，對事故水箱進行補水；當水位上升到3.7m時補水結束。由于補水管道直徑（DN100）遠遠大于外排水管道直徑（DN20），通過調節排水閥大小，保證補水頻率基本上每一小時補一次事故水。零米地面從排水閥到供水主管路部分保留管道電保溫。

4　優化改進后的效果

通過對下水氣動閥的優化，規避了下水氣動閥故障導致事故功能失效，提高了整個系統可靠率。通過對上、下水管道的改進，實現了事故水從零米地面到高空管道內水持續不斷流動，解決了冬季事故水管路結冰問題。同時從零米地面到高空管道的電保溫可以取消，能節省大量電能，3臺連鑄機每年冬季可節約5.4萬kWh，每度電按0.5元計算，每年可節約費用2.7萬元。除電能外，每年還可節約一部分備件費用和維護費用。

5　結語

針對北方連鑄機生產特點，在充分考慮設備環境溫度、系統影響及事故處理措施等因素的基礎上，對事故水箱系統進行完善和改進，優化了連鑄事故水下水系統控制，同時避免了冬季由于電保溫故障造成管道系統內部滯水而凍結，提高了事故處理的靈活性和環境適應性，延長了設備壽命。生產實踐證明，完善后的事故水系統，提高了事故水系統的可靠性和穩定性，確保各工況下的連鑄機正常穩定的生產。

（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：TF777

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4613（2016）03-0059-04