连铸事故水系统优化与改进

杨国建，张红军（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁营口115007）



连铸事故水系统优化与改进

杨国建，张红军
（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁营口115007）

摘要：介绍了板坯连铸事故水系统构成及设计上存在的缺陷，分析了缺陷产生原因，结合生产实际对其下水阀门控制方式进行优化，并针对北方冬季气温低的问题对事故水管道进行改进，消除了由于下水阀门问题或冬季管道水结冰的问题给事故水系统带来的影响。

关键词：板坯连铸；事故水；防冻

杨国建，工程师，1999年毕业于甘肃工业大学机械设计及制造专业。E-mail：angang_ygj@sina.com

板坯连铸机正常生产时，水处理发生突然停泵事故，不能正常给各个系统供水，极易导致结晶器爆炸、设备损坏及漏钢等恶性事故，因此必须采取安全供水措施。事故水系统就是连铸水处理的安全供水措施。事故水系统一般由高架事故水箱及事故柴油泵组成，事故水系统并联到正常供水系统中。鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司连铸事故水系统自投产以来暴露出一些问题，导致事故水系统的可靠性下降。本文针对连铸事故水系统下水气动阀失效和冬季事故水上下水管道冻结问题进行分析并提出优化及改进措施。

1　板坯连铸事故水系统简介

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司板坯连铸冷却水系统主要由结晶器铜板冷却水、闭路机械冷却水、二冷水、事故水构成，连铸事故水系统是整个水处理系统的重要组成部分。

事故水系统一般由高架事故水箱及柴油泵组成，事故水系统并联到上述供水系统中，连铸事故水系统原理图见图1。当连铸机生产前，各个水系统正常供水，系统对高架事故水箱水位进行检查，当事故水箱液位低于最低值时，通过开启事故水上水气动阀进行事故水箱补水，如果事故水箱液位达不到设定值，连铸机将无法进入浇铸模式进行生产。结晶器铜板冷却水、闭路机械冷却水、二冷水事故水功能完全一样，其主要功能是当供水系统出现问题后，靠安装在连铸机厂房盖上的高架事故水箱进行短时间供水，供水时间为3min左右，在事故水箱下水过程中，水处理事故柴油泵启动，以保证事故时持续的紧急用水，保护设备和人身的安全。本文主要讨论鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司连铸机现场高架事故水箱部分的完善及改进。

图1　连铸事故水系统原理图

2　事故水系统存在的问题

原设计高架事故水箱事故功能原理图见图2所示。

图2　原设计高架事故水箱事故功能原理图

设备主要由事故水箱、上水气动阀（J002）、下水气动阀（J001）、下水止回阀、主管路压力检测、事故水箱液位检测等设备组成。上水气动阀、下水气动阀、下水止回阀安装位置在连铸机零米地面，事故水箱安装在50m高的厂房顶盖。正常工作时主管路供水，PLC系统检测事故水箱水位；当事故水箱水位低于设定值时，上水阀（J002）打开，水由上水管进入事故水箱；当水位达到设定值后，上水阀关闭。正常生产时，下水阀（J001）常关，水箱内的水保证恒定液位；当系统压力低于设定值时，下水阀打开，事故水箱内的水依靠重力由事故水下水管进入主供水管路，起到事故应急冷却作用。通过生产实践，此系统暴露出两个比较明显的问题。

（1）事故水下水气动阀（J001）生产时为常闭状态，当系统压力低于设定值时，下水气动阀打开，事故水箱内的水依靠重力由事故水下水管进入主供水管路。当事故水下水气动阀（J001）本身存在问题或检测控制系统出现问题时，将直接导致事故状态下下水阀无法打开，事故功能失效。

（2）北方冬季温度可达到－20℃，事故水系统上、下水管道保温采用电加热保温，因为管道从零米地面一直延伸到50m高房盖上，大部分悬在高空中，当电保温出现问题，检查和处理非常困难，很容易造成管道内水冻结成冰，事故功能失效。

3　事故水系统优化改进措施

3.1下水气动阀失效问题的改进措施

设计上在下水气动阀（J001）和主管路之间有一个止回阀，只有当事故下水管压力大于主管路压力时，止回阀才能开启。当系统正常工作时，三个主供水管路水压力为0.65～1.00MPa，事故水压力为0.50MPa，主管路压力大于事故水下水管压力，止回阀关闭。根据此特点，完全可以将事故水下水气动阀工作状态设为常开。图3为改进前逻辑关系，图4为改进后逻辑关系。

图3　改进前逻辑关系

图4　改进后逻辑关系

优化后功能实现了在事故状态下，主管路压力降到0.50MPa以下时，止回阀自然开启，事故水进入主管路中，这样就可以避免由于下水阀故障和检测控制系统故障导致事故功能失效。

3.2冬季事故水上、下水管道防冻问题的改进措施

如何解决冬季因为管道电保温失效导致管路内水冻结问题，解决思路是让事故水水箱和管道内水流动起来，这样即使管道电保温失效，也不会导致管道内水冻死，具体方案见图5。

从上水气动阀（J002）出口将上水管断开，供水管路直接连接到下水气动阀（J001）阀前下水管路上，将上水管取消，上、下水共用原系统中下水管实现上、下水功能。

图5　连铸事故水上下水管道改进方案

在下水气动阀（J001）和止回阀之间安装事故水外排管道（DN20），通过手动排水阀控制开关。二冷水排水改进较为简单，直接将水排到冲渣沟内，事故水回到二冷水循环系统中。由于结晶器和闭路机械水箱内是软水，如果将软水直接排到二冷水内，一是造成成本浪费（软水较贵）；二是软水内含亚硝酸盐较高，进入二冷水内可对设备造成较强腐蚀，由此需要想办法将事故水排到软水系统中。经测量闭路机械水回水水压为0.25MPa，低于事故水压力，将结晶器和闭路机械事故水排水管直接连接到闭路机械水回水管上，进行软水回收。

将事故水箱水位低位设定值修改为3.5m（原设计3.2m）。生产过程中，通过排水管将事故水箱内水持续不断排出，当事故水箱水位达到低位设定值时，上水气动阀（J002）打开，对事故水箱进行补水；当水位上升到3.7m时补水结束。由于补水管道直径（DN100）远远大于外排水管道直径（DN20），通过调节排水阀大小，保证补水频率基本上每一小时补一次事故水。零米地面从排水阀到供水主管路部分保留管道电保温。

4　优化改进后的效果

通过对下水气动阀的优化，规避了下水气动阀故障导致事故功能失效，提高了整个系统可靠率。通过对上、下水管道的改进，实现了事故水从零米地面到高空管道内水持续不断流动，解决了冬季事故水管路结冰问题。同时从零米地面到高空管道的电保温可以取消，能节省大量电能，3台连铸机每年冬季可节约5.4万kWh，每度电按0.5元计算，每年可节约费用2.7万元。除电能外，每年还可节约一部分备件费用和维护费用。

5　结语

针对北方连铸机生产特点，在充分考虑设备环境温度、系统影响及事故处理措施等因素的基础上，对事故水箱系统进行完善和改进，优化了连铸事故水下水系统控制，同时避免了冬季由于电保温故障造成管道系统内部滞水而冻结，提高了事故处理的灵活性和环境适应性，延长了设备寿命。生产实践证明，完善后的事故水系统，提高了事故水系统的可靠性和稳定性，确保各工况下的连铸机正常稳定的生产。

（编辑贺英群）

修回日期：2015-10-22

Optimization of Emergency Water System for Continuous Casting and Improvement of System

Yang Guojian，Zhang Hongjun
（Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.，Ltd.，Yingkou 115007，Liaoning，China）

Abstract：The structures of emergency water system for the slab continuous casting and its drawbacks in design were introduced and the reasons why there were drawbacks in design were also analyzed.According to the operations of the system on site the control mode for the outlet valve was optimized.Considering the trouble of low temperature in winter in the northern part of China，the pipelines for the emergency water were mended.And therefore the troubles such as water freezing in pipeline and water blocking of the outlet valve were shot without influencing the operation of the system.

Key words：slab continuous casting；emergency water；anti-freezing

中图分类号：TF777

文献标识码：A

文章编号：1006-4613（2016）03-0059-04