提高高速线材水冷效果应用实践

李建宏

（山西通才工贸有限公司，山西曲沃 043409）

前言

高速线材车间主要生产HRB400E盘螺建筑钢筋和部分优质品种钢和号钢，基于降合金成本考虑，采用低合金低温细晶粒轧制技术达到建材性能指标，对水压、水温、水质标准提出更高的要求，浊循环水冷却效果对成品质量及轧辊寿命影响极大，对生产顺行起到关键作用。浊环水冷却部位主要有：加热炉水封槽、出炉辊道及轴承座、1～16架轧辊及导卫、17～28架辊环及导卫、1～6号穿水箱喷淋系统等；同时通过回水带走氧化铁皮粉末、油污、及其它各类粉尘进入旋流井沉淀后通过抓斗捞出运走，防止氧化铁皮堆积。

1 存在问题

根据工艺需求穿水压力从设计标准0.5 MPa提高到0.8 MPa。解决办法：在穿水支管增加两台（一用一备）双吸离心泵做增压泵使用，增压后穿水箱压力达到0.8 MPa以上，从而解决了压力不足问题。

浊环水质浊度改造前长期超过标准值20 NTU。浊环水污染源有轧制过程带来的氧化铁皮等金属颗粒、空气及地面带入粉尘、轧机轴承和导卫轴承润滑油、减速机及液压系统漏油等。其中500 μm以上的氧化铁皮等固体颗粒自由沉淀到旋流井井底，通过抓斗抓出运走。其余细小颗粒大部分留在水中悬浮，油类物质悬浮在水中或以浮油形式存在，如果这些污染物不处理掉，水质浊度和含油量超标，给生产带来带来的危害巨大：如轧辊辊槽使用寿命缩短，增加轧辊消耗和换辊换槽时间；管道内壁积垢、喷嘴堵塞导致冷却不良引起断辊、爆辊等事故；穿水喷嘴堵塞流量降低引起成品力学性能和表面质量不合格；工艺件积泥过多增加清理的工作量并且污染环境等等。

稀土磁盘机随着使用时间延长，维护跟不上，磁盘吸附处理能力减弱，刮渣条变形磨损等因素的影响，悬浮物去除率低于70%，处理效率越来越差，部分未处理掉的油泥进入调节池沉淀，根据以往实践统计每5～8个月积泥厚度达池高的1/3，污泥沉积太多会带入系统，水质随之恶化,如果积泥堆满调节池会造成停产，所以需要及时清理掉。受场地工具等因素限制，平时无法进行清理，需要等到大修期间才能集中清理，对生产造成隐患。

其它方面存在不足也会影响水冷效果，比如：浊环泵组出水部分没有设计过滤系统，经常有异物杂质进入用户点，堵塞工艺喷嘴，因缺水造成生产事故；还有操作维护方面的疏忽等因素也会导致冷却效果差不能满足用户要求。

图1 原水处理工艺流程图

夏季水温规定最高不超过35℃，为了弥补水温升高造成的不利影响，以往采取多开备用泵的做法，这样势必造成浊环系统循环水量增加，旋流井提升泵满负荷运行，因备用泵全部投用，也带来设备隐患，还有电负荷增加，水处理量增加、水质下降等一系列副作用，必须进行改进。

2 原因分析及改进

2.1 水质悬浮物浊度不达标原因分析及改造

原水处理工艺流程见图1。

从图1可以看出，主要水处理设备仅为稀土磁盘，水质浊度指标主要取决于它的功能效果，因此合理发挥药剂絮凝和稀土磁盘的吸附除泥作用至关重要。

2.1.1 稀土磁盘原理介绍

稀土磁盘利用稀土钕铁硼永磁材料，通过稀土磁盘的聚磁组合，实现工作空间的高磁场强度和高磁场梯度，使轧钢废水中铁磁性物质微粒及絮凝吸附在其上的非磁性物质微粒和油渣，在磁场力的作用下克服流体阻力和微粒重力等外力，产生快速定向运动，吸附在稀土磁盘表面，将废水中的悬浮物和油吸附分离出来，再通过隔磁卸渣装置将稀土磁盘表面的吸附物刮下，刨入螺旋槽，经螺旋杆旋转将渣送出，进入压榨机脱水分离，从而实现浊环水的净化和循环利用。

2.1.2 浊度不合格原因分析

（1）本系统浊环水在进入稀土磁盘前必须使非铁磁性物质和油类与铁磁性物质絮凝，即采用加药絮凝反应，絮凝是指在水中投加絮凝剂，水中悬浮物形成大而密实的絮体，通过稀土磁盘快速沉降吸附处理，从而达到净化水的目的。轧制过程产生的氧化铁皮细小而量大，对絮凝条件要求较高，而从旋流井提升泵到稀土磁盘的水管路只有30 m长，管道混合器加药点在提升泵出口总管位置，絮凝剂与水中氧化铁皮等杂质混合反应时间短，不能形成粗大密实的矾花，而形成小而不实的矾花进入稀土磁盘机，所以杂质处理不彻底，这一点可以从出水有明显的继续絮凝现象观察到。

（2）本系统设计工艺没有在稀土磁盘机后边加装过滤工艺，所以极难达标。

（3）浊环水流量大，旋流井提升泵根据水位自动调整开泵台数，导致出水量波动大不利于药剂絮凝，旋流井提升泵短时间内最大水量超过3600 t，并且水经过稀土磁盘机的速度较快，稀土磁盘实际配置处理能力为1200t/h×3，选型较小，所以除泥效果差。

（4）稀土磁盘满负荷运行，刮泥除泥部件有磨损变形，如果维护跟不上同样会影响除泥效率。2.1.3 改造方案

综合以上水质不达标的原因，考虑到场地局限性和经费等因素，择优采用增加旋流井提升泵到稀土磁盘入口管道之间距离的方案，该方案占地少、投资小见效快。改造前管路长约30 m，管径DN700，按3500 t/h的过水量、流速为2.5 m/s计算，药剂与水的反应时间为12 s左右，远远达不到絮凝要求最短时间30 s以上。改造方法：管道通径不变，从进入稀土磁盘机进口前埋地管道截断，并以此为起点，依据现场地势条件，绕调节池平台过道方向一周架设，延长至稀土磁盘地埋管道南侧入口母管为碰点连接，改造后管道总长增加约60 m，在原基础上长度增加约2倍。并且絮凝时间延长到35 s以上，为絮凝反应提高充分时间。改造前后浊度值随机抽查对比表1、表 2所示。

表1 改造前水质浊度抽查统计表

表2 改造后水质浊度抽查统计表

从表1、2看出，改造前平均浊度为42.6 NTU，数值变化波动大。改造后浊度平均值为13.9 NTU，数值稳定，符合规定标准值20 NTU以内，改造是成功的。

2.2 调节池积泥不能在生产期间清理问题解决方法

稀土磁盘未处理掉的部分油泥沉积在调节池底部形成积泥，因设计缺陷旋流井抓渣行车运行范围没有覆盖到调节池上部，无法在生产过程中随时进行打捞清理。改造方法：把天车轨道向调节池方向东延10 m，使之能够覆盖整个调节池上部，方便平时抓捞污泥，规定每旬至少对调节池抓捞一次，保持调节池无过多的积泥。

2.3 浊环泵出口增加自清洗管道过滤器，做为进入用户前最后一道保安屏障

分别在AB线低压浊环泵和中压浊环泵出口总管加装四台800 m3/h和1500 m3/h的不锈钢自清洗过滤器，过滤精度为0.2 mm。规定每周反洗一次或压差达到0.05 MPa自动反洗。反洗周期时间制定应合理，反洗过频钢刷容易脱毛损坏，且排污阀如果存在故障不能关闭，发现不及时会大量跑水；如果反洗周期太长管道过滤器积泥过多压差增大，影响过滤效果和供水流量，因此反洗周期要根据生产实践合理设定。

2.4 加强日常操作维护和工艺件优化改造

2.4.1 为了提高稀土磁盘机除泥效率，每半年更换一次刮渣条，并清理检查一次稀土磁盘进水侧过滤网防止进水堵塞不畅，勤点检维护，保证稀土磁盘全负荷正常运行。

2.4.2 在线加强维护：利用平时交接班时间更换或清理轧辊冷却喷嘴，防止异物堵塞喷孔造成因缺水发生爆辊或轧槽掉块事故。

2.4.3 每次大修之后生产之前去掉水腿，开泵冲洗管路系统，冲洗时间不能低于10 min，将管路检修带入的污染物冲洗干净再装机。

2.4.4 穿水箱工艺喷嘴改用高效喷嘴，提高冷却水利用效率，降低用水量。

2.4.5 由于浊环回水中悬浮物含量会随着生产节奏、操作条件等因素的变化而变化，每班要对水质进行化验分析，根据化验结果适当调整药剂投加量，保证水质合格率达到95%以上。

2.5 预防浊环供水温度过高的措施

浊水温度如果超过35℃，对成品性能质量影响较为明显，一般采用增加浊环供水流量的方法进行弥补，但是供水设备配置能力是有限的，所以要考虑采用其它方法最大限度控制水温不能过高。防范措施：

（1）浊环水冷却塔填料由原来的薄膜填料改为网格式填料，防止填料表面粘贴污泥多而堵塞，通过改变填料中水流与空气流交换比例，提高换热效率，将填料的交换效率发挥到最好水平；

（2）对冷却塔风机PLC控制系统改造，以供水水温值为基准，自动调节开启数量。共4台风机，运行方式设置为：浊环水温10℃以下全停；浊环水温度10～20℃范围以下开2台风机；浊环水温20～28℃开3台风机；浊环水温28℃以上开4台风机。改变以往全天24 h风机无序启停的状况，在节电基础上达到降低水温的目的。

（3）根据每班水质化验结果，当电导率大于8000 μS/cm时，进行浊环池底部排污，置换部分新水，防止管道水嘴结垢堵塞降低冷却效果。

（4）当检修停机时间超过一小时时，远程操作关停浊环泵，减少电耗和空载运行产生热量引起水温升高。

2.6 控制浊环水含油量合格

当含油量大于6 mg/L，会影响

冷却效果和成品表面质量，严重时成品表面容易氧化。通过稀土磁盘处理油量最多占总含量40%，大部分浮油要通过浮油回收机去除，除油机配置数量要充足，并且保持全天正常运行；加强轧线液压润滑设备检查，减少进入浊环水系统的漏油，从污染源头抓起。

3 结语

浊环水系统是线材生产工序的必要环节，而水质又是水处理工作的最重要指标。通过对存在的缺陷改进优化后，浊环水质，水温、水压等均达到生产工艺要求，浊环水冷效果稳定可靠，为生产工艺全面升级创造良好条件，也为线材浊环水系统设计或改进提供实践参考。

[参 考 文 献]

[1]王笏曹.钢铁工业给水排水设计手册[M].北京,冶金工业出版社,2002.1

[2]张林军.化学除油器与稀土磁盘在轧钢废水处理中应用的综合分析[J].能源与环境，2009：8－10

[3]杨作清.钢铁工业循环冷却水处理发展中的几点建议[J].冶金动力,2005.1（63）

收稿日期：2018-03-02