淺談熱連軋層流冷卻水系統的探索和改進

劉東東

（安陽鋼鐵集團有限責任公司 河南 安陽 455000）

熱軋帶鋼層流冷卻是指將若干個裝有U 形管的集管安置在輸出輥道的上方，組成一個幾十米到100 多米長的冷卻帶，對板帶鋼的上下表面和側向進行立體冷卻。 整個冷卻帶分為若干個冷卻段，通過控制水的流量、開啟冷卻段的數目和改變輥道速度來控制板帶鋼的冷卻速度和終冷溫度[1]。

熱軋帶鋼廠水循環系統中，層流冷卻水循環系統為軋鋼工序最末端的一個濁環系統，一般設計為獨立的系統進行循環使用。 層流冷卻水系統有3 大特點：一是循環供水流量大，一般在10000m3/h 至20000m3/h 之間；二是壓力低，但要求壓力穩定；三是用水量變化幅度大，隨軋制帶鋼的品種而劇烈變化。

但在實際生產中，層流冷卻水系統的運行往往會與帶鋼軋制節奏及不同鋼種對冷卻水量的要求不同產生多種不匹配現象，導致生產受到影響，或產品質量受到影響，或是能源浪費較大。

1 層流冷卻水系統的水量平衡的研究和探索

熱軋帶鋼生產現場層流冷卻段主要包括3 個子系統的用水，即：層流冷卻、層流側噴、層流輥道冷卻。 其中層流冷卻主要負責帶鋼上下表面的冷卻， 層流側噴主要負責側向冷卻和帶鋼表面除鱗， 層流輥道冷卻主要負責層流冷卻段軋輥的冷卻。 層流側噴水和輥道冷卻水的用水標準與軋鋼濁環系統的用水標準較為接近， 因此在有些設計中，將層流冷卻系統中的層流側噴和層流輥道冷卻采用帶鋼生產中段的軋鋼濁環系統水。

1.1 層流系統和軋鋼濁環系統的水混用方案的問題和缺點

如果層流側噴和輥道冷卻使用軋鋼濁環系統的循環水，就必須將等量的水返回軋鋼濁環系統，這樣才能是軋鋼濁環系統運行平衡穩定。 但由于兩個系統在生產操作和生產節奏上不盡相同，水量上難以準確控制，容易造成兩個系統的水量不平衡。

在實際生產中，經測定發現層流冷卻系統用水的溫度和SS 都比軋鋼濁環水系統高，因此層流的回返水不能直接返回至濁環冷水池直接供給生產現場使用，而必須返回至濁環系統的化學除油器經處理和上塔冷卻之后，才能滿足軋鋼濁環水的循環使用水質要求，這樣就增加了軋鋼濁環水系統的處理負荷，造成軋鋼濁環系統運行的不平衡性和不穩定性。

圖1

1.2 層流系統和軋鋼濁環系統獨立運行的探索

如果層流系統的輥道冷卻水和側噴水完全由層流冷卻系統自身供給，與濁環系統徹底分開，這樣能從根本上保證兩個系統的水量平衡和水質穩定。

此方案可采用： 緊臨層流冷水池再設一側噴冷水池，將層流冷卻系統回水中的部分水進行旁通過濾、 上塔冷卻后，注入側噴冷水池，后再溢流入層流冷水池中與未處理的水進行混合，以降低全系統用水的懸浮物含量及溫度。 經檢測混合后的水溫、水質符合生產現場對層流冷卻水標準。 而側噴冷水池的水則專門供應層流輥道和側噴用，可保證這兩個子系統中水質和水溫的穩定。

工藝流程如圖1。

2 層流冷卻水系統水質穩定的研究和改進

層流冷卻用水經大量生產運行實踐證明，其系統水含油量較少，SS 含量低， 只要進行過濾就可以滿足生產對水質的要求[2]。 但軋鋼濁環水中含油量則相對偏高。 因此，兩個循環系統水混用時，軋鋼濁環水長期進入層流冷卻水系統，會因層流系統未設除油設施而造成該系統水中油含量不斷累積增加，導致水質惡化，甚至引起設備的損壞，產品質量的異議。

因此， 從層流冷卻系統的水量平衡和水質穩定考慮，層流輥道冷卻和層流側噴水宜由層流冷卻系統自身供給，這樣改進是適應實際生產需要的，是符合熱軋帶鋼對層流冷卻系統水質的長期要求的，能夠保障熱軋帶鋼產品質量的穩定。

3 水資源和能源節約的改善和進步

層流冷卻水系統是熱軋帶鋼各用水系統中循環用水量最大的一個系統，由于軋制鋼種的不同，其需求的冷卻強度也不同，造成層流冷卻用水量變化幅度很大，在實際生產中如何根據其自身特點選取合適的水量匹配，對層流系統的節能有很大影響。

某鋼廠1780mm 熱連軋生產線中，層流冷卻水系統最大用水量為15000m3/h， 這是在軋制鋼板時設計所需最大供水量，軋制不同鋼板時，由于帶鋼對冷卻速度和終冷溫度的要求差異很大，軋鋼自動生產過程中層流冷卻噴頭開啟數量不等，實際用水量變化幅度很大。

若層流供水設備一直按照最大設計供水進行設備運行，顯然供水量超出了實際生產需要，對水量消耗和能源消耗都是巨大的浪費。 層流冷卻水系統供水量大，供水泵均為大功率設備，采用頻繁起停泵的方式控制供水水量，不符合設備的管理要求。 如此一來，在生產需求水量較小時，層流冷卻系統的供水量和動力浪費就很大。 這就要求供水泵組的供水能力盡量接近生產現場的實際需求，達到節約水資源和節能的目標。

通過對帶鋼軋制生產規律的長期研究和分析，并根據層流冷水供水設備的工藝狀況，在某鋼廠1780mm 熱連軋供水泵房增設調節水池，并聯在層流冷卻供水管道上，利用兩塊帶鋼軋制之間的間隙時間給調節水池補水。 當軋制特種鋼板需水量較大時，層流供水泵組供水加上調節水池儲存水同時供給，可以滿足生產最大用水需求。 如果調節水池供應的供水量越多，則水泵的供水量可越小，也就越節能。

通過對層流冷卻水供水系統的改造， 優化供水工藝，改善供水條件，既保證了帶鋼生產的需求，又明顯降低了整個層流供水泵組的動力消耗，產生了巨大的經濟效益。S

［1］中冶建筑研究總院有限公司，主編.鋼鐵企業綜合污水處理廠工藝設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2011.

［2］中國工程建設標準化協會化工分會，主編.工業循環冷卻水處理設計規范[M].北京：中國計劃出版社，2008.