連鑄是用連續(xù)鑄鋼機將經過預處理的1100-1200℃ 的鋼水在結晶器內通過水的間接冷卻,初步凝固20%左右,形成具有一定斷面尺寸坯殼的鋼坯。帶有液芯的鋼坯繼續(xù)通過二冷段直接噴水(或水氣)冷卻至全部凝固。然后經過拉矯機矯直,再用切割機切成一定長度的合格鑄坯。在生產過程中需要大量的冷卻水,冷卻水在連鑄生產中,對于保證鑄機的常年穩(wěn)定生產是十分重要的。
連鑄機的主要用水工序有:結晶器冷卻,設備間接冷卻,鑄坯噴淋冷卻,設備噴淋冷卻,切割渣?;盟瑳_氧化鐵皮用水及零星灑水等。
水質指標
結晶器冷卻水
設備間冷卻水
鑄坯及設備噴淋水
碳酸鹽硬度(德國度)
1~6
≤12
≤16
pH
7~9
7~9
7~9
懸浮物/(mgL-1)
20~50
50
≤50
懸浮物最大粒徑/mm
≤0.2
≤0.2
≤0.2
總含鹽量/(mgL-1)
≤500
≤3000
≤3000
油類/(mgL-1)
≤2
≤2
≤15
水溫/℃
≤35
≤35
≤35
水壓/MPa
0.5~0.7
0.4~0.6
0.7~1.2
1、 常見的連鑄循環(huán)水工藝流程
根據(jù)用戶對水質、水壓、水量、水溫的不同要求,一般采用分質、分壓、分系統(tǒng)處理方案,主要的水處理系統(tǒng)有:凈循環(huán)水系統(tǒng)、濁循環(huán)水系統(tǒng)。
1.1 凈循環(huán)水系統(tǒng)
凈循環(huán)水系統(tǒng)主要供結晶器、設備間接冷卻等用水。用后的水溫度升高,水質沒有受到污染。系統(tǒng)的主要任務是降溫、濃縮率的管理和水質穩(wěn)定等。
由于凈循環(huán)水系統(tǒng)具有流程簡單,占地面積小,運行成本低,設備少,投資低,便于管理等特點,所以在原水硬度不太高的地區(qū),被廣泛采用。
1.2 濁循環(huán)水系統(tǒng)
濁循環(huán)水系統(tǒng)主要供設備和鑄坯噴淋冷卻、切割渣?;皼_氧化鐵皮用水。用后水溫升高,水質受到污染,水中含有大量的氧化鐵皮微粒和少量油類。除沖氧化鐵皮用水(水質、水溫要求低),只經一級沉淀即可循環(huán)使用外,其余水一般經二級沉淀、過濾、除油、冷卻后循環(huán)使用。
2 、凈、濁循環(huán)水系統(tǒng)的確定
2.1 連鑄機凈循環(huán)水系統(tǒng)的確定
對于供結晶器、設備間接冷卻等用水以凈循環(huán)水為主體,工藝系統(tǒng)大體與圖1類似。在水質穩(wěn)定方面,為防止各循環(huán)水系統(tǒng)經長期運行,使設備、管道發(fā)生結垢與腐蝕,確保連鑄的正常生產,延長設備與管道的使用壽命。所以必須考慮水質穩(wěn)定設施。緩蝕阻垢殺菌滅藻藥劑的投加種類及劑量必須依補充水及循環(huán)水的水質、運行工況、設備材質等條件,進行水質穩(wěn)定試驗后才能確定。
由于各地的原水、運行工況、設備材質不同,以及水質穩(wěn)定試驗條件與實際生產條件不同,因此在正常生產過程中必須不斷積累經驗,調整加藥品種和投藥量,尋求最優(yōu)的藥劑配方,不斷提高水質管理水平。
2.2 連鑄機濁循環(huán)水處理流程的選擇
連鑄機濁環(huán)水要求較高,特別是二次噴淋和設備噴淋冷卻,要求冷卻水中懸浮物含量小于20~50mg/L,噴嘴直徑一般小于2mm。所以水處理流程的選擇是否合理直接影響連鑄的正常生產。濁循環(huán)水處理的主要任務是除濁、除油、降溫和濃縮率管理;除濁主要是去除生產過程中產生的氧化鐵皮,一般占鑄坯產量的0.2%~0.5%;除濁的主要手段為沉淀和過濾。
濁循環(huán)水處理流程一般有如下兩種方案:①兩級水處理方案,即一次沉淀和過濾,一次鐵皮坑需除去0.2mm以上的氧化鐵皮,處理后的水中懸浮物含量不大于60mg/L,可供沖氧化鐵皮和設備直接冷卻。雖可省去二次鐵皮沉淀池及相應的設施,但一次鐵皮坑容積較大,構筑物較深,施工難度大,造價高,故一般很少采用。②三級水處理方案,即一次沉淀、二次沉淀和過濾的方案。一次鐵皮坑需除去0.5mm以上的氧化鐵皮,出水懸浮物含量小于150mg/L,可供沖氧化鐵皮用水,并保證供水泵不受嚴重磨損,所以一次鐵皮坑容積小,造價低。
二次沉淀通常采用平流沉淀池,要求除去0.2mm以上的氧化鐵皮,出水懸浮物小于60mg/L,一般為地上式構筑物,施工和生產管理方便,且已有與之相配套的除油刮渣設備,因此在連鑄濁循環(huán)水系統(tǒng)中廣泛地采用三級水處理工藝。
2.3 連鑄機濁循環(huán)水處理設施的選擇與分析
一次鐵皮坑,通常有平流沉淀池和旋流沉淀池兩種,兩者相比,旋流沉淀池具有沉淀效率高,占地面積小,清渣方便等優(yōu)點,并在設計、施工和生產管理方面積累了豐富的經驗,因此一次鐵皮坑采用下旋式旋流沉淀池的較為廣泛。
平流沉淀池具有構造簡單,施工管理方便,它不僅可進一步去除水中懸浮物,還為除油提供了良好的條件。與它相配套的刮油刮渣機和各種撇油機均已標準系列化生產,所以它在連鑄濁循環(huán)水二次沉淀處理中得到廣泛的應用。
過濾是除濁的一個重要組成部分,它是快速去除水中細小顆粒的主要手段。目前常用的水過濾器有:以活性炭和石英砂為濾料的壓力過濾器;高梯度磁過濾器,以及近幾年新開發(fā)的自清洗過濾器。
一直作為主要過濾設備的壓力過濾器經過長期的生產實踐發(fā)現(xiàn)還存在以下缺陷:對于處理含油污水,易造成濾料板結,出水水質惡化,濾料使用周期短,增加了設備維護的難度。
高梯度磁過濾器充分利用氧化鐵皮的磁化作用,使水中的氧化鐵皮在強磁場作用下,得以去除,過濾水量大,效率高,但由于設備和過濾介質(不銹鋼磁毛)易板結(一般2~4個月更換一次),且不能再生,運行成本高,所以阻礙了它的發(fā)展和應用。
新型自清洗過濾器,采用了編織式不銹鋼濾網,有利于反洗及除渣,結構獨特。與傳統(tǒng)壓力過濾器相比,具有運行安全可靠,自動反洗并連續(xù)供水,不需設置備用過濾器及相應的反洗系統(tǒng),特別是在北方地區(qū),省掉了高大的過濾間,土建費用低。同時關鍵部件采用了不銹鋼材質,構造簡單,壽命長,檢修方便。缺點是單體設備價格偏高,但從總體上分析,采用壓力過濾器的一次性基建投資和運行費用遠高于自清洗過濾器,因此自清洗過濾器在各鋼鐵企業(yè)的連鑄及軋鋼濁環(huán)水系統(tǒng)中得到推廣應用。經過多家連鑄生產實踐表明,采用自清洗過濾器運行效果好,出水懸浮物含量小于15mg/L,克服了其它類型的水過濾器因濾料板結失效,水質惡化,二冷噴嘴堵塞,引起鑄坯冷卻不均,產生裂紋,拉漏跑鋼等生產事故。
降溫設施通常采用機力通風冷卻塔,類型可分為逆流型和橫流型,按塔體結構又可分為玻璃鋼塔和鋼筋混凝土塔。十幾年來玻璃鋼行業(yè)得到了飛速發(fā)展,研制生產了各種適應濁環(huán)水的橫流和逆流型冷卻塔及相應的PVC填料。就當前連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)使用的冷卻塔進行詳細的調查分析,結果表明:玻璃鋼冷卻塔,防腐性能好,施工方便、周期短。但也存在許多有待解決的問題,設備易變形,維修量大,成本高。從目前玻璃鋼行業(yè)的現(xiàn)狀來看,在條件許可的情況下,選用鋼筋混凝土冷卻塔,經久耐用,維護費用低,便于管理。
3、結束語
根據(jù)以上分析,對凈循環(huán)水系統(tǒng)的設計應根據(jù)運行工況,選擇水質穩(wěn)定方法;對濁環(huán)水系統(tǒng)的設計中,可選用三級水處理工藝。過濾器建議采用自清洗過濾器,冷卻塔建議選用鋼筋混凝土冷卻塔。