冶金连铸设备水冷效果的影响因素分析与对策

郭峰

（山东钢铁集团有限公司莱钢炼钢厂，山东 莱芜271104）

当前，我国冶金行业连铸设备在生产和使用过程中，其水冷程序尚无较为统一的标准用于衡量其冷却效果，不仅生产标准不同，水冷作业所产生的效果也有较大差别。这主要是因为冶金行业的连铸设备的水冷效果，会受到较多因素的影响，从而也很难以一个较为固定的标准来比较衡量。

1 连铸设备水冷方法现存问题

现阶段，我国冶金生产企业普遍存在着连铸设备生产水平和能力过剩的问题。不仅如此，在连铸设备水冷系统上，还存在其他较为明显的问题和缺陷，如水冷设备的用水点压力为0.31 MPa，而供水量仅达到100 m3/h，最不利的供水配置点为无水状态。

但随着我国钢铁生产能力的不断提升，转炉生产能力的扩大，钢产量也在逐步上升，由原有较低的年产量140万吨逐渐提升至现有较高的300万吨，在该产量水平下，2#方坯连铸设备基本能够实现连续生产，上述的生产能力过剩问题得到了一定程度的缓解，但连铸设备的水系统中所存在种种问题，却仍然亟待解决。

2 水冷效果不佳的原因分析

（1）我国冶金企业常用的2#方坯连铸设备水冷系统，以底部的集流盘集中供水为主要的供水方式。这种方式在进行连铸设备水冷的过程中，冷却水是自下至上地流动，这种供水方法所产生的变化水压和铸坯所需水冷却强度完全不同，方向恰恰相反，这就使得铸坯得不到应有的冷却效果。在使用连铸设备水冷系统处理残钢或出现漏钢问题时，常常会造成集流盘产生不同程度的损坏现象，而这一问题的处理难度通常很大，严重时甚至无法修复。而要对系统的损坏部分进行更换，则会耗费较长的时间，从而影响了冶金企业的正常生产活动。

（2）2#方坯连铸设备水冷系统的上端喷嘴分布模式较为均匀，而这种分布方式却达不到铸坯凝固的基本要求，从而导致铸坯水冷时达不到平均冷却的目标，严重影响了铸坯的生产和使用品质，降低了铸坯的使用寿命。在连铸设备的日常生产过程中，如果遇到由结晶器的水环喷嘴阻塞所引发的水供应量变小时，系统喷淋集管上端的其他喷嘴也难以发挥其补充作用，从而产生漏钢的问题。

（3）连铸设备铸坯脱离结晶器之后，已没有任何的支承，完全依靠拉桥设备所产生的拉坯力以及坯壳自身所提供的对钢水的支承静压力，但结晶器在出口位置上配置的急冷水环仅仅能产生6 m3/min左右的喷水量，所以说，从实际的生产角度来看，这一喷水量是不能满足坯壳厚度要求的，也更加易于产生漏钢的问题。如我厂的3＃连铸机，其铸坯断面150 mm×50 mm，生产螺纹钢，设备水冷系统采用喷水冷却拉速基本在2.5～3.2 m/min，正常在3.0 m/min左右，目前二冷水压力基本在0.8MPa，每流二冷水分为 0、1、2、3、4段，0段即为结晶器足辊段，每流总水量大约为70～90 m3/h，所以在实际生产过程中，这一问题即特别明显。

3 水冷效果的主要影响因素

（1）设备供水量。连铸设备水冷系统的设计供水量应是130m3/h，这样设计的主要目的，在于使作用于连铸设备的负荷是热与机械的合成载荷。但该设计有两点缺陷：一方面是夹持机构与火切割枪的冷却水都是直排的软化水，这样就造成了较大的能源浪费问题；另一方面，辊道喷淋所使用的冷却水却仅仅用两个直径为4 mm的水孔进行输送，这种效率较低的输水方式，并不能产生较好的冷却效果。因此，需要在水冷作业前进行适当的改造工作，把原来的夹持机构和火切割枪的冷却水分为两个部分，火切割枪的冷却水仍选择软化水循环利用的方式，而夹持机构需改为使用设备水，并增加设备供水量；在原有的辊道喷淋设备基础上增设两个直径为4mm的水孔，从而使设备的供水量增加15 m3/h，改造后的设备供水量达到150 m3/h。

（2）设备供水压力。在原有的生产设计方案中，设备的供水压力为0.4 MPa以上，在参考其他连铸设备生产经验的基础之上，加之理论计算所得的用水设备运行所产生的阻力损失，只要设备的供水压力达到0.4 MPa，就能够满足生产所需的水压条件。

（3）设备用水的水质条件。设备用水的原有设计水质，基本上能够满足工业生产的基本要求。然而在实际生产过程中，难免会出现水垢和其他悬浮物等问题，水垢杂质的产生会造成设备供水设施的堵塞现象。因此，在参照2#方坯连铸设备运行基本状况分析的基础上，要对原有设计加以改造，以减小Ca硬度和总体硬度。

4 提高连铸设备水冷效果的主要措施

4.1 增加供水流量，提高设备供水压力

冶金行业连铸设备的设计供水量是150 m3/h，而单个水泵设备的限定供水量却仅为90 m3/h，这种供水流量完全达不到生产的供水流量要求。然而在现阶段我国冶金行业的平均生产水平条件之下，要改用更大流量的水泵或是增加现有水泵的供水量，却是难以实现的。因此，根据我国冶金行业的实际生产情况，应拆除现有的旁滤清洗过滤设备，将供水管线与旁滤水泵相互连接，用“两用一备”的供水方式替代原有的“一用一备”方式，从而提高连铸设备的水冷效果，提高冶金企业的生产能力。

4.2 提高设备供水水质

（1）在设备中增加清洗过滤器。一般连铸设备水冷用水中所产生的杂质颗粒，直径为0.3 mm，为了防止杂质颗粒造成供水管道阻塞，需要把旁滤清洗过滤器向供水点的前端迁移。这种清洗过滤器，采取双层过滤的方式，首次过滤的杂质为直径5.5 mm的颗粒，二次过滤的精度为直径0.1 mm的杂质颗粒，设备中滤出的杂质颗粒，将会在过滤器的反复清洁冲洗过程中自动地排出设备，从而为水冷设备供水管线水质的提高提供保证。过滤后，设备中将不会再出现直径大于0.1 mm的杂质颗粒。

（2）在设备中增加离子棒物理防垢设备。冶金生产用水的Ca强度为125 mg/L，硬度是430mg/L，这一数值高于供水的水质。因此，如果对设备用水进行处理软化，则会消耗较大的一次性投资，且这种开路的循环方式，会损失大量的设备供水，影响企业的生产收益，浪费工业生产资源。所以，采用离子棒物理防垢技术较为适宜。离子棒能够防止水中的mg、Ca等元素在器壁上结成杂质水垢，使水垢实现快速溶解，已形成的水垢，也能够逐渐脱落、侵蚀。

5 结束语

综上所述，由于冶金行业连铸设备的水冷效果会受到设备供水量、供水压力和冷却水水质等较多因素的影响，因而分析连铸设备水冷效果不佳的原因也较为复杂。在进行原因分析时，要从技术、设备和其他因素等多方面加以考虑。同时，为了提高连铸设备的水冷效果，水冷作业人员必须要做到优化作业程序设计、遵守技术操作规范、加强日常管理和水资源的优化选取等方面的工作，从而不断改善我国冶金行业连铸设备的水冷效果，提高冶金企业的工业生产效率和设备生产品质。

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