連鑄機噴嘴堵塞原因分析

范石偉 劉列喜 吳興亮 李海 劉志勇 魯東生 李小龍

（蕪湖新興鑄管有限責任公司 安徽蕪湖 241000）

1 前言

連鑄機生產過程中使用的二冷水大多為濁環水。噴嘴堵塞會使鑄坯表面溫度不均勻，局部溫度過高或者過低，這種鑄坯溫度的下降和回升，溫差可高達數百攝氏度，冷卻不均勻將形成鑄坯表面裂紋；噴嘴堵塞會降低無缺陷鑄坯比例，增加人工清理強度，減少熱裝率，降低生產效率。對于管線鋼、包晶鋼和含硼鋼等裂紋敏感鋼種來說，如果沒有噴嘴正常的工作，縱裂、角橫裂發生率將大幅提高［1－4］。為了降低連鑄噴嘴堵塞，專門成立了降低噴嘴堵塞攻關組，進行大量的研究、探索。針對噴嘴堵塞多種原因逐一分析后，將水處理工藝進行了多次優化，對水處理相關設備進行多處改造。

2 二冷水運行工藝

蕪湖新興鑄管煉鋼廠有四臺連鑄機，1＃機為10機10流，冷卻工藝為全水冷卻；2＃機為10機10流，冷卻工藝為氣霧冷卻；3＃機為6機6流，冷卻工藝為氣霧冷卻；4＃機為6機6流，冷卻工藝為氣霧冷卻。四臺鑄機二次冷卻水均為濁環水。

2.1 二冷水工藝流程

泵房過濾器、連鑄機入口過濾器、連鑄支管過濾器均為200μm；共計兩個旋流井；三座均為長度150m，寬度8m，深度3m的平流沉淀池；吸水井長度18m，寬度3m，深度5m；十臺并聯復合膜過濾器；四臺開式冷卻塔。藥劑加入分別在平流沉淀池入口加入絮凝劑、助凝劑、除油劑，在濁環水池加入殺菌劑。

圖1 二冷水工藝流程圖

3 噴嘴堵塞原因分析

3.1 噴嘴堵塞現場調查

煉鋼廠常用鑄機為1＃、2＃、3＃連鑄機，噴嘴堵塞常見類型為塊狀物堵塞物、黏泥狀堵塞物。跟蹤統計35澆次，噴嘴堵塞率平均65.98%。

理論分析，噴嘴堵塞物主要包括：氧化物顆粒、設備潤滑油脂、微生物滋生的黏泥、鈣鎂離子等隨著水蒸發析出。

3.2 噴嘴堵塞物及管道殘留物分析

利用檢修時間，查詢管道腐蝕情況，管道內壁腐蝕嚴重。管道殘留物隨時有脫落的可能，而且在過濾器殼體內壁也存在嚴重腐蝕。

采用場發射掃描電子顯微鏡／EBSD觀察噴嘴堵塞物形貌（如圖2所示）呈團絮狀且不規則，半定量分析其主要含有Fe、O、Ca、Al、F、Mg、S等元素，結果如圖3所示。

圖2 噴嘴堵塞物形貌

圖3 噴嘴堵塞物能譜分析

利用XRF檢測技術，分析噴嘴堵塞物及管道殘留物成分。（見表1、表2所示）

表1 噴嘴堵塞物成分

表2 管道殘留物成分

經化驗分析，兩者成分極為相似，可以確認噴嘴堵塞物直接來源為管道殘留物。通過數據顯示，管道殘留物Fe2O3占比達95%以上，為噴嘴堵塞的主要來源。根據循環水含有物質，可以確認Fe2O3為管道（碳鋼材質）腐蝕所致。實際生產中，管道腐蝕物會被泵房出口過濾器、連鑄機入口過濾器及支管過濾器所攔截，只能有少量細小顆粒穿過兩道過濾器堵塞噴嘴。經現場排查，連鑄機支管過濾器殼體為碳鋼材質，也存在嚴重腐蝕，而且支管過濾器后還有碳鋼管道，從而確認噴嘴堵塞物來源，主要來自支管過濾器殼體腐蝕及支管過濾器后部分碳鋼管道腐蝕物的脫落。管道腐蝕主要原因分析為濁環水中水水質較差，電導率高達2276μS／cm、氯根356mg／l，較同行業高50%～60%，加速了管道腐蝕，另外濁度9.6FTU、懸浮物25.3mg／l、硬度高達433mg／l、含油量11mg／l也加劇了噴嘴堵塞。

4 措施

針對噴嘴堵塞，主要從改造設備、優化工藝、提升管理三方面入手。

4.1 在線增加刮泥板

由于環保原因，平流池清理需要三個月清理一次，平流池沉淀物較多，導致部分濁環水懸浮物來不及沉淀，流出平流池。采用在線增加刮泥板的方式，每天對平流池刮泥，將污泥（沉淀物用天車抓走）及時清理出平流池。有效緩解平流池出口懸浮物外流的問題。

表3 平流池出水懸浮物對比

4.2 零段水管改為不銹鋼管

經過工藝排查，確定零段噴嘴和支管過濾器外殼存在碳鋼，有銹蝕脫落可能。拆開零段水管檢查，發現零段碳鋼水管存在銹蝕，因銹蝕脫落部位在過濾器之后，導致銹蝕物直接堵塞噴嘴。

4.3 更換部分銹蝕管道

在生產過程中，經常出現總管過濾器堵塞現象，拆洗過濾器時，發現過濾器內部濾網被銹蝕物及污泥堵塞。為了解決這一問題，逐步進行更換二冷水管道。有效緩解了總管過濾堵塞的問題。

4.4 水處理藥劑調整

4.4.1 前移除油劑加入點

最初除油劑加入點設在平流池入口，平流池油污較多，油污下面經常能看到大顆粒懸浮物。化驗水中油含量，為了使加入的除油劑與水中油未充分混合，起到油水分離的作用，將除油劑加入點前移至旋流井加入。對比除油劑在旋流井加入前后，水中油含量由11mg／l降至0.55mg／l。

4.4.2 增加阻垢緩蝕劑加入量

為了減小管道腐蝕帶來的噴嘴堵塞，一方面更換了部分管道，另一方面經過三個月的逐步試驗，增加了阻垢緩蝕劑藥量。最終將阻垢緩蝕劑藥量增至3.8mg／l，管道銹蝕物脫落明顯減少。

4.5 優化二冷水管控制度

4.5.1 過濾器反沖洗及排污

每班復合膜過濾器反沖洗次數，由一次增加為兩次。通過反沖洗出水化驗，反洗水懸浮物含量明顯下降，水質較為清澈。總管及支管過濾器由自動排污，增加為自動排污及手動排污兩種方式交替運行。

4.5.2 優化定檢定修制度

每年拆洗一次復合膜過濾，縮短為半年拆洗一次。同時根據復合膜進出水壓差，壓力相差異常時，及時拆開檢查陶瓷管是否存在異常，及時進行修復。

每兩個月拆洗一次總管過濾器，每月拆洗一次支管過濾器。檢查濾網、機械刷等部件運行情況。

4.5.3 建立噴嘴專項清理制度

每次利用停機時間，更換堵塞噴嘴，實行線下徹底處理噴嘴污垢，同時用酸浸泡噴嘴，確保噴嘴清理干凈后上線。

5 結論

（1）采用掃描電子顯微鏡／EBSD觀察噴嘴堵塞物形貌不規則呈團絮狀，其成分主要含有Fe2O3、CaO、SiO2、Cl－等物質，且Fe2O3質量占比＞95%，分析噴嘴堵塞物主要為管道腐蝕所致；

（2）管道腐蝕主要原因分析為濁環水中水水質較差，電導率高、氯根超標等加速了管道腐蝕和噴嘴堵塞；

（3）通過改善水質、優化設備以及二冷水管控制度等措施噴嘴堵塞率由65.98% 降低至8.35%。