淺議連鑄循環水系統設計
概述
連鑄是用連續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，切割渣粒化用水，沖氧化鐵皮用水及零星灑水等。各工序對水質的一般要求見表[1]。
表1 各工序冷卻水水質
1 常見的連鑄循環水工藝流程
根據用戶對水質、水壓、水量、水溫的不同要求，一般采用分質、分壓、分系統處理方案，主要的水處理系統有：凈循環水系統、濁循環水系統。
1.1 凈循環水系統
凈循環水系統主要供結晶器、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。系統的主要任務是降溫、濃縮率的管理和水質穩定等。
由于凈循環水系統具有流程簡單，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，被廣泛采用。
1.2 濁循環水系統
濁循環水系統主要供設備和鑄坯噴淋冷卻、切割渣粒化水及沖氧化鐵皮用水。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使用外，其余水一般經二級沉淀、過濾、除油、冷卻后循環使用。
2 凈、濁循環水系統的確定
2.1 連鑄機凈循環水系統的確定
對于供結晶器、設備間接冷卻等用水以凈循環水為主體，工藝系統大體與圖1類似。在水質穩定方面，為防止各循環水系統經長期運行，使設備、管道發生結垢與腐蝕，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水的水質、運行工況、設備材質等條件，進行水質穩定試驗后才能確定。
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，尋求最優的藥劑配方，不斷提高水質管理水平。
2.2 連鑄機濁循環水處理流程的選擇
連鑄機濁環水要求較高，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，因此在連鑄濁循環水系統中廣泛地采用三級水處理工藝。
2.3 連鑄機濁循環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現還存在以下缺陷：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。與傳統壓力過濾器相比，具有運行安全可靠，自動反洗并連續供水，不需設置備用過濾器及相應的反洗系統，特別是在北方地區，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的連鑄及軋鋼濁環水系統中得到推廣應用。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得到了飛速發展，研制生產了各種適應濁環水的橫流和逆流型冷卻塔及相應的PVC填料。就當前連鑄濁環水系統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。從目前玻璃鋼行業的現狀來看，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
根據以上分析，對凈循環水系統的設計應根據運行工況，選擇水質穩定方法；對濁環水系統的設計中，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。
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