關于板坯結晶器供水系統冬季供水溫度過低的解決措施

王 君，凈曉星，石晨浩，林 俞，王保霞，趙 新，張亮亮

（北京首鋼股份有限公司，河北遷安 064404）

前言

結晶器供水系統主要是向板坯連鑄結晶器提供冷卻水，到了冬天由于原系統水溫受外界影響很大，使得結晶器進水溫度低，造成X60、S610L 等近包晶鋼、包晶鋼、近包晶合金鋼、包晶合金鋼，頭爐的縱裂廢品率達到10%之多，這不僅影響了板坯的產量也制約了公司的發展。

1 結晶器供水系統簡述

板坯結晶器供水系統主要包括供水泵、變頻補水泵、除鹽水補水池、密閉式冷卻塔、噴淋水系統、高位事故水箱。在整個循環系統中，系統水是不與外界接觸的，通過密閉式橫流冷卻塔給系統水降溫，并用變頻補水泵將系統的供水壓力穩定在1.05 MPa。當遇到一些突發事故導致供水泵不能正常供水，這時高位事故水箱就向結晶器供水，以保證設備安全［1-2］。見圖1。

圖1 除鹽水密閉循環系統圖

2 系統水溫降低的原因分析及造成的影響

冬季供水溫度受氣溫影響較大，而且為了澆鋼過程中供水溫度不會太高，閉式塔必須投入使用，所以導致冬季供水溫度低，使得澆出的鋼坯產生縱裂。根據實際的澆鋼經驗，結晶器進水最佳溫度35 ℃，最低溫度30 ℃，最高溫度40 ℃。而未改造前板坯澆鑄頭爐鋼時，結晶器的進水溫度在26 ℃左右，遠低于規定的水溫要求，造成頭爐鋼大量縱裂廢品的產生。為此，需對板坯結晶器供水系統進行改造。

3 改造方案

在結晶器供水系統的回水管上加裝換熱器，以廠區蒸汽作為熱源，與系統水進行換熱，使供水溫度達到澆鋼時的要求。設置系統水溫控制在32 ℃，與換熱器蒸汽入口閥門進行聯鎖，通過閥門開度調節保證供水溫度穩定在32 ℃左右。

4 方案的實施及技術操作

在給結晶器系統的水溫升溫過程中，系統水是不與外界接觸的。所以對其加熱的過程要在密閉系統中完成，在此過程中蒸汽不與系統水直接接觸。在升溫過程中，蒸汽在換熱器中的多組銅管中通過，以達到快速升溫并把系統水與蒸汽隔離開的目的。在蒸汽的進氣管路中加裝電動控制閥，在加熱裝置的出水口加裝溫度計，對出水溫度進行監控。當供水溫度達到板坯要求時自動切斷蒸汽停止加熱，低于板坯系統要求時自動打開控制閥對除鹽水升溫。在升溫的過程中蒸汽會產生冷凝水，冷凝水通過疏水器流入冷凝水回收裝置，再通過冷凝水回收裝置，打入吸水井中以達到節能減排的目的［3］。

4.1 當系統中的供水溫度可以達到用戶需求且長時間不需要對系統水升溫時，可以將加熱裝置退出運行

（1）切斷加熱裝置電源。

（2）查蒸汽的電動閥門是否自動關閉。

（3）如果沒有自動關閉，需手動關閉蒸汽管的進氣手動閥門。

4.2 當系統供水溫度長期過低不能滿足澆鋼的需求，需要投入加熱裝置時

（1）送加熱裝置電源。

（2）查電動閥門能否自動打開，對除鹽水進行加熱。

（3）如果電動閥門不能自動打開需手動開啟旁通截門控制蒸汽對系統水進行升溫。

4.3 當加熱裝置不能投入運行時，應立即采取保溫措施

（1）關閉冷卻塔風機。

（2）當板坯均不澆鋼時可以停連鑄冷媒泵。

（3）當系統溫度達到板坯要求時開啟連鑄冷媒泵。

（4）回水溫度過高時開啟冷塔風機。

5 系統改造后的效果

經過改造后的結晶器供水溫度有了明顯提高，基本能達到理論溫度32 ℃。在此溫度下澆注X60、S610L 等近包晶鋼、包晶鋼、近包晶合金鋼、包晶合金鋼，頭爐的縱裂廢品率也已降低到了1%。

對改造前與改造后，系統水溫的變化，總結如下。在冷媒水溫度基本相同的情況下，記錄了板坯停澆后兩個小時內，投加換熱器裝置前后結晶器供水溫度前后的變化，如圖2所示：

圖2 換熱裝置投加前后對比圖

由圖2 可看出，投加換熱器對結晶器供水系統水溫有非常明顯的影響。投加換熱裝置前系統水溫下降迅速，影響系統再次澆鋼時鋼材質量；而投加換熱裝置后水溫下降緩慢，有利于促進板坯澆鑄質量。

6 改造后的外界影響因素及控制措施

改造后，在實際的生產過程中，換熱裝置并沒有達到32 ℃恒溫狀態，而是隨著時間的延續，溫度逐漸降低，這是因為換熱裝置受多方面影響，如冷媒水溫度，蒸汽壓力，蒸汽流量等。為了進行更直觀地比較，選取了當一個板坯澆鋼，另一個板坯停澆時，冷媒水溫度恒定（31 ℃±1 ℃）時，和兩個板坯全部停澆時冷媒水溫度較低時的對比數據見圖3、圖4。

圖3 冷媒水溫度恒定時系統供水溫度變化圖

從圖3、圖4 中可以看出，冷媒水降溫能力超過了換熱裝置的升溫能力，且冷媒水溫度較低時降溫速度較快，因此，在投入冷媒水的情況下，結晶系統不澆鋼時供水溫度并不能達到32 ℃。

圖4 冷媒水溫度較低時系統供水溫度變化

目前，針對這一問題采取了退閉式冷卻塔冷媒水的方法。通過日常的實踐表明在停澆的2 h 內退出冷媒水，系統水溫能夠得到保證。

7 總結

通過對板坯結晶器供水系統進行改造，將澆鋼前系統供水溫度控制在320C左右，降低了鑄機包晶合金鋼的縱裂率，減少了資源的浪費，對生產有著重要意義。系統改造后在實際生產中還可能遇到很多考慮不到的問題，還需不斷總結經驗，克服困難為企業創造更多的利潤。