浅谈热连轧层流冷却水系统的探索和改进

刘东东

（安阳钢铁集团有限责任公司 河南 安阳 455000）

热轧带钢层流冷却是指将若干个装有U 形管的集管安置在输出辊道的上方，组成一个几十米到100 多米长的冷却带，对板带钢的上下表面和侧向进行立体冷却。 整个冷却带分为若干个冷却段，通过控制水的流量、开启冷却段的数目和改变辊道速度来控制板带钢的冷却速度和终冷温度[1]。

热轧带钢厂水循环系统中，层流冷却水循环系统为轧钢工序最末端的一个浊环系统，一般设计为独立的系统进行循环使用。 层流冷却水系统有3 大特点：一是循环供水流量大，一般在10000m3/h 至20000m3/h 之间；二是压力低，但要求压力稳定；三是用水量变化幅度大，随轧制带钢的品种而剧烈变化。

但在实际生产中，层流冷却水系统的运行往往会与带钢轧制节奏及不同钢种对冷却水量的要求不同产生多种不匹配现象，导致生产受到影响，或产品质量受到影响，或是能源浪费较大。

1 层流冷却水系统的水量平衡的研究和探索

热轧带钢生产现场层流冷却段主要包括3 个子系统的用水，即：层流冷却、层流侧喷、层流辊道冷却。 其中层流冷却主要负责带钢上下表面的冷却， 层流侧喷主要负责侧向冷却和带钢表面除鳞， 层流辊道冷却主要负责层流冷却段轧辊的冷却。 层流侧喷水和辊道冷却水的用水标准与轧钢浊环系统的用水标准较为接近， 因此在有些设计中，将层流冷却系统中的层流侧喷和层流辊道冷却采用带钢生产中段的轧钢浊环系统水。

1.1 层流系统和轧钢浊环系统的水混用方案的问题和缺点

如果层流侧喷和辊道冷却使用轧钢浊环系统的循环水，就必须将等量的水返回轧钢浊环系统，这样才能是轧钢浊环系统运行平衡稳定。 但由于两个系统在生产操作和生产节奏上不尽相同，水量上难以准确控制，容易造成两个系统的水量不平衡。

在实际生产中，经测定发现层流冷却系统用水的温度和SS 都比轧钢浊环水系统高，因此层流的回返水不能直接返回至浊环冷水池直接供给生产现场使用，而必须返回至浊环系统的化学除油器经处理和上塔冷却之后，才能满足轧钢浊环水的循环使用水质要求，这样就增加了轧钢浊环水系统的处理负荷，造成轧钢浊环系统运行的不平衡性和不稳定性。

图1

1.2 层流系统和轧钢浊环系统独立运行的探索

如果层流系统的辊道冷却水和侧喷水完全由层流冷却系统自身供给，与浊环系统彻底分开，这样能从根本上保证两个系统的水量平衡和水质稳定。

此方案可采用： 紧临层流冷水池再设一侧喷冷水池，将层流冷却系统回水中的部分水进行旁通过滤、 上塔冷却后，注入侧喷冷水池，后再溢流入层流冷水池中与未处理的水进行混合，以降低全系统用水的悬浮物含量及温度。 经检测混合后的水温、水质符合生产现场对层流冷却水标准。 而侧喷冷水池的水则专门供应层流辊道和侧喷用，可保证这两个子系统中水质和水温的稳定。

工艺流程如图1。

2 层流冷却水系统水质稳定的研究和改进

层流冷却用水经大量生产运行实践证明，其系统水含油量较少，SS 含量低， 只要进行过滤就可以满足生产对水质的要求[2]。 但轧钢浊环水中含油量则相对偏高。 因此，两个循环系统水混用时，轧钢浊环水长期进入层流冷却水系统，会因层流系统未设除油设施而造成该系统水中油含量不断累积增加，导致水质恶化，甚至引起设备的损坏，产品质量的异议。

因此， 从层流冷却系统的水量平衡和水质稳定考虑，层流辊道冷却和层流侧喷水宜由层流冷却系统自身供给，这样改进是适应实际生产需要的，是符合热轧带钢对层流冷却系统水质的长期要求的，能够保障热轧带钢产品质量的稳定。

3 水资源和能源节约的改善和进步

层流冷却水系统是热轧带钢各用水系统中循环用水量最大的一个系统，由于轧制钢种的不同，其需求的冷却强度也不同，造成层流冷却用水量变化幅度很大，在实际生产中如何根据其自身特点选取合适的水量匹配，对层流系统的节能有很大影响。

某钢厂1780mm 热连轧生产线中，层流冷却水系统最大用水量为15000m3/h， 这是在轧制钢板时设计所需最大供水量，轧制不同钢板时，由于带钢对冷却速度和终冷温度的要求差异很大，轧钢自动生产过程中层流冷却喷头开启数量不等，实际用水量变化幅度很大。

若层流供水设备一直按照最大设计供水进行设备运行，显然供水量超出了实际生产需要，对水量消耗和能源消耗都是巨大的浪费。 层流冷却水系统供水量大，供水泵均为大功率设备，采用频繁起停泵的方式控制供水水量，不符合设备的管理要求。 如此一来，在生产需求水量较小时，层流冷却系统的供水量和动力浪费就很大。 这就要求供水泵组的供水能力尽量接近生产现场的实际需求，达到节约水资源和节能的目标。

通过对带钢轧制生产规律的长期研究和分析，并根据层流冷水供水设备的工艺状况，在某钢厂1780mm 热连轧供水泵房增设调节水池，并联在层流冷却供水管道上，利用两块带钢轧制之间的间隙时间给调节水池补水。 当轧制特种钢板需水量较大时，层流供水泵组供水加上调节水池储存水同时供给，可以满足生产最大用水需求。 如果调节水池供应的供水量越多，则水泵的供水量可越小，也就越节能。

通过对层流冷却水供水系统的改造， 优化供水工艺，改善供水条件，既保证了带钢生产的需求，又明显降低了整个层流供水泵组的动力消耗，产生了巨大的经济效益。S

［1］中冶建筑研究总院有限公司，主编.钢铁企业综合污水处理厂工艺设计规范[M].北京：中国计划出版社，2011.

［2］中国工程建设标准化协会化工分会，主编.工业循环冷却水处理设计规范[M].北京：中国计划出版社，2008.