提高連鑄二冷風機使用壽命的措施

李海恩

（蕪湖新興鑄管有限責任公司，安徽 蕪湖241000）

1 前 言

二冷風機是連鑄機的重要輔機設備之一。在連鑄機生產過程中，為了防止鑄坯噴淋水冷卻時產生的高溫蒸汽向四周擴散，在扇形段二冷室兩側各設置1臺二冷風機及相應管道。當鑄坯通過二次冷卻時，在密封室內產生的大量蒸汽由風機抽出經管道排至廠房外,以免高溫蒸汽腐蝕扇形段本體、液壓管路、電氣自動控制線纜等設備。二冷風機運行的好壞直接影響扇形段的壽命及其他設備的使用壽命。

蕪湖新興轉爐煉鋼廠連鑄車間共有6臺在線使用二冷風機，其型號Y4-73-No.12D，全壓2 829 Pa，風量76 040 m3/h，配套電機Y3-315M-4 132 kW。此類風機屬于小葉輪高轉速風機，轉子易粘垢，動平衡易被破壞。自2012年投產以來，二冷風機轉子使用壽命最短為92 d，最長為190 d，平均使用壽命為160 d。二冷風機使用壽命短，不僅增加了職工的勞動強度，而且給生產帶來了重大安全隱患。通過對二冷風機故障跟蹤統計，損壞的原因及次數為：動平衡破壞3次，軸承損壞1次，葉輪材質3次，葉片破裂4次。

2 二冷風機損壞因素分析

2.1 葉輪動平衡破壞

風機葉輪的材質為普通碳素鋼Q235A，同時葉輪的葉片采用雙層鋼板折疊焊接成型。運行過程中蒸汽介質對葉片沖刷、摩擦、腐蝕，造成進氣端附近的葉片出現裂縫，使葉片強度降低的同時，蒸汽介質中的顆粒物和水蒸汽進入葉片折疊的夾層中，導致葉輪失去動平衡，引起風機振動增大，損壞葉輪。

二冷水循環過程中鹽類物質在過飽和的狀態下結晶析出成垢，在風機抽力的作用下進入排汽系統中，垢粘結在風機葉輪上。運行過程中垢脫落，破壞了風機的動平衡，造成風機振動增大，長時間運轉會造成葉輪薄弱處斷裂。

2.2 葉輪材質因素

由于連鑄二冷室高溫蒸汽顯弱酸性、腐蝕性，同時含有氧化顆粒物。葉輪的材質為普通碳素鋼Q235A，葉輪的表面及焊縫的薄弱處會被這種介質極快腐蝕，導致整體結構強度降低，運行一段時間后，葉輪薄弱處出現斷裂。

2.3 葉輪破裂原因

連鑄澆鋼過程中，結晶器使用保護渣［1］，渣度較細，粉狀渣粒度大部分＜0.075 mm。在生產操作過程中，由于操作隨意性造成未熔化的保護渣飄散在二冷室內，在風機的抽力下進入排汽系統中。由于保護渣一般含有氟化物，氟化物與水發生化學反應產生一種弱酸，長時間運行腐蝕金屬構件，同時也會腐蝕風機葉輪，焊縫被腐蝕強度降低，在運行過程中受離心力作用，葉輪輪轂葉片在焊縫處斷裂。

由于連鑄二冷水具有濁度高、含油量大、鹽類濃度高的特點，在處理過程中需添加多種化學藥劑。如果二冷水水質控制不佳，水質部分指標超出控制范圍。比如pH值降低呈酸性，腐蝕風機葉輪，在葉輪焊縫薄弱處出現裂紋。

風機排水效果差。在風機運行的過程中，風機殼中存在冷凝水，由于風機排水孔位置不合理，并且孔徑較小，造成機殼內的積水不能及時排出。積水高度超過葉輪的外沿面時，增加了風機的運行負載，同時葉輪被冷凝水不斷沖刷摩擦，最終葉輪整體外沿部分強度降低，從而出現葉片斷裂現象。

風機進口蝶閥。蝶閥結構為百葉式多軸結構，由于蒸汽介質具有溫度高、濕度大、弱酸性的特點，閥板軸的直徑為15 mm，在這樣工況下軸運行不到2個月斷裂，閥片腐蝕脫落卷入風機內，高速運轉的葉輪被打斷。

3 改進措施

葉輪材質改進。葉輪輪轂葉片材質由原來Q235A改為不銹鋼316［2］。316不銹鋼具有耐高溫強度，完全適應溫度為100℃左右的蒸汽介質的沖刷。高溫下316不銹鋼的抗氧化性能較強，能夠抵抗介質中的弱酸、氧、氯離子等物質的氧化。在高溫條件下，不銹鋼316的抗蠕變強度大，在恒載長時間運行下成型結構變形量幾乎為零。葉輪材質選用不銹鋼316，完全能夠適應連鑄二冷抽風的工況條件。

葉輪結構優化。雙層鋼板折疊焊接成型葉片改為單層加厚型，這種結構避免了雙層葉片出現裂縫的現象，從而阻止了葉片夾縫內進入物質造成葉輪動平衡破壞。在風機機殼適當位置安裝排污管道DN80，定期每4 h排水1次，減少風機機殼內存水。

風機軸承部位安裝振動、溫度檢測元件，對設備進行連鎖監控。振動值達到8 mm/s報警提示對風機進行全面檢查，振動值達到11 mm/s直接停機不允許運轉。軸承溫度報警值為70℃，停機值為80℃。

風機啟動由工頻改為變頻。風機啟動時，按低頻率運行，正常運轉時風量按頻率高低進行調節。此種方式省略進口風門，同時避免由風門閥片斷裂造成風機葉輪故障停機的弊端。

規范結晶器的保護渣使用，鋼種不同保護渣的種類及加入量都要按照規范進行變動，減少未熔化保護渣進入二冷室。水處理加強二冷水的水質監測及藥量調整，使水質達到使用要求。

4 改造后運行效果

按照以上改進措施，2015年3月對二冷風機全部改造完畢，風機使用壽命由平均運行周期160 d提高到260 d，降低了職工的勞動強度，全年節約備件費用約16.6萬元，并且避免因二冷風機故障造成全年約4.8萬t的產量損失，同時保證了連鑄安全生產，達到了預期的使用效果。

參考文獻：

［1］ 賈鳳翔，侯若明，賈曉濱.不銹鋼性能及選用［M］.北京：化學工業出版社，2013.

［2］ 趙興武.結晶器保護渣的物理性能及其影響因素［J］.鋼鐵釩鈦，1997（3）：40-47.