卷板浊环水系统水质改进与成效

甘元有

（山西建龙实业有限公司轧钢二厂，山西 运城 043800）

1 成效浊环水在热轧生产过程中的作用

热轧板材、带材生产过程中，轧制出来的产品必须从高温红热状态冷却到常温状态。板、带材的温度和冷却速度决定了钢材内在的组织、力学性能及表面氧化铁皮数量，因而对产品质量有着重要的影响。

1）轧制过程中，热轧件表面的氧化铁皮需要经过高压水进行冲击，对表面的氧化铁皮进行去除。

2）在轧制过程中，精轧机区域的终轧温度过高，对中间坯的温度进行调整，通过冷却水对中间坯进行降温。

3）为了获得良好的钢材力学性能，需要将带钢成品的温度从高温急剧降低到需要的温度范围，需要在带钢表面喷洒水对带钢进行降温，此工序就是常说的层流冷却。

由此可见，浊环冷却水所起的作用是十分重要的。不论是轧制工序环节，还是冷却工序环节，以及板、带材表面质量都与水有密切相关，同时冷却水的水量、水压、水质都直接影响热轧产品质量的好坏，所以，冷却水是整个热轧生产及产品质量控制的关键环节之一。山西建龙实业有限公司轧钢二厂（全文简称山西建龙）现有1 500 mm热轧板材生产线是独立的一套水处理系统，其中浊环水供水量为11 000 m3/h。

2 目前存在的问题

发现卷板表面“发乌”，表面氧化铁皮存在“脆性”，具体表现在卷板在开平过程中氧化铁皮容易从基体“剥离”，所开发的汽车车轮钢在下游客户下料后进行旋压的过程中，氧化铁皮脱落，产生一层“黑灰”，表面也比较粗糙，如图1所示。

图1 钢板原料形貌和旋压后的形貌

3 热轧浊环水水处理面临的困难

3.1 浊环水处理工艺

热轧浊环水是供轧机轧辊、板材生产线冷却用水，水与被冷却物料直接接触，用后水除水温高外，水质也发生了重大改变，氧化铁皮，泄露的润滑油进入水中，成为轧钢污水。用后的水进入浊循环系统经过旋流井沉淀，平流沉淀池工艺处理环节，初步去除水中较大颗粒的氧化铁皮和机械去除上层浮油，经过滤器过滤进一步去除较细小的氧化铁皮，使出水悬浮物小于50 mg/L，经冷却塔降温后的水供生产线循环使用，水处理工艺流程如图2。

图2 水处理工艺流程

3.2 供水水源是难点

山西建龙地处山西省最南边的运城市闻喜县东镇镇，紧靠黄河，只有黄河水和地下水选择，由于地下水资源耗资巨大，所以采用黄河水水源进行补水，黄河水的水质见表1。

表1 黄河水的水质表

由于黄河水硬度、氯离子、总硬度均偏高，水质本身较差，导致了浊环水在循环使用过程中硬度、氯离子及电导率升高过快，对设备腐蚀严重，对带钢表面产生严重的污染，产品表面质量恶化。

3.3 解决供水水源水质是首要任务

目前能源中心水处理设备软水日产8 000 m3，仅仅能够维持全公司所有加热炉，热风炉等设备耐高温管道的冷却水量，对于浊环水根本没有富裕的软水，一方面旧的反渗透系统没有正常投用，另一方面新建南部厂区污水处理提产改造项目仍然在施工进行中。

3.4 解决水处理药剂问题

目前水处理药剂中含有影响水质恶化的元素，山西建龙目前采用的药剂种类及成分如表3。

表3 山西建龙目前采用的药剂种类及成分

药剂中，灭藻杀菌剂，型号是JH-803的絮凝剂均含有影响水质的氯元素。

4 卷板表面氧化铁皮疏松和脆性原因分析

4.1 化学成分的影响

经过与其他公司对比，化学成分与其他公司没有差异，都是按照内控标准组织生产，据此，排除化学成分的影响。

4.2 氧化铁皮厚度的影响（见表4）

从表4看出，山西建龙带钢表面氧化铁皮厚度与其他公司基本没有什么差别，排除氧化铁皮厚度对表面疏松脆性的影响。

表4 分钢种不同钢厂氧化铁皮厚度情况对比表

卷板在生产过程中，除了温度之外，直接与卷板表面接触的只有轧辊和水，轧辊表面对卷板表面产生两方面的影响：一方面是卷板表面粗糙度产生影响，另一方面轧辊表面偶尔产生氧化膜脱落，粘附在卷板表面产生致密的黑色状物质，此两方面均与卷板表面氧化铁皮的“疏松”和“脆性”无关，据此得出结论：卷板表面氧化铁皮的“疏松”和“脆性”与水有关。

考虑热轧水系统的水质，通常考虑的因素：

1）pH值。一般酸性水会加速腐蚀（pH＜6），中性和碱性水腐蚀很小。

2）Cl-。可以间接破坏钢材表面的钝化膜，降低钢板本身的耐蚀性。

3）含油量。仅仅是附着在钢材表面，存在一些色差而已。

4）浊度。一般只会堵塞，隔绝钢材和空气的接触，本质上不加剧腐蚀。

山西建龙循环水的现状如表5所示。

表5 山西建龙循环水的现状

从表5中看出，氯离子和电导率非常高，与其他同类厂家高出了2~3倍。

4.3 进一步分析氧化铁皮的显微结构

电镜扫描钢带表面氧化铁皮形貌如图1所示。

图1 电镜扫描钢带表面氧化铁皮形貌

从图1发现山西建龙钢带表面氧化铁皮与基体之间存在明显的疏松、空隙及分层状态。

4.4 氧化铁皮进一步分析

据有关文献报到，碳钢在Cl-中存在腐蚀，Cl-离子半径很小，腐蚀性极强，溶液导电性增加，铁失去电子，优先形成点腐蚀，当溶液中存在高浓度、高导电的FeCl2时，pH值下降，加剧腐蚀。钢在Cl-环境中的化学反应和物理反应很复杂，Cl-优先会和铁氧化物生成α-FeOOH，γ-FeOOH等羟基化合物，此类羟基化合物疏松多孔，对基体不具备保护能力，基本的化学反应如下。

据此推断，与电镜的显微分析基本吻合，带钢表面“疏松”“脆性”的物质就是羟基化合物。

5 整改措施

5.1 改善供水水源水质

能源中心对旧的反渗透系统立即进行检修，投入正常使用，确保每日1 000 m3普通软水的富裕水量。具体如下：

1）加快新建南部厂区污水处理项目的进度，尽快投入使用，使山西建龙的软水富余量达到每日2 000 m3，满足山西建龙软水的需求量。

2）从距离热轧厂最近的软水管道（炼钢二区连铸跨的软水管道），分支出1根直径150 mm的软水管道，直接供水到热轧厂层流冷却水池。

更换水处理药剂如表6所示。

表6 更换水处理药剂表

6 成效

6.1 水质改善成效

从9月初持续换水后，截止到10月下旬，氯离子和电导率持续下降达到稳定水平，如图2，图3，表7所示。

表7 9月份前后水质指标对比

图2 氯离子降低趋势图

图3 电导率降低趋势图

6.2 量改善成效

车轮钢改善前后表面变化情况如图4。

图4 车轮钢改善前后表面形貌

轮辐钢和制动鼓用钢改善前后情况的比较如图5。

图5 轮辐钢和制动鼓用钢改善前后情况

7 结语

通过对水质的改善，解决了困扰山西建龙多年来带钢表面氧化铁皮的问题，为品种钢的生产奠定了坚实的基础，下一步稳定水质，是稳定带钢表面质量的有力保障。