浅议连铸循环水系统设计
概述
连铸是用连续铸钢机将经过预处理的1100-1200℃ 的钢水在结晶器内通过水的间接冷却，初步凝固20％左右，形成具有一定断面尺寸坯壳的钢坯。带有液芯的钢坯继续通过二冷段直接喷水（或水气）冷却至全部凝固。然后经过拉矫机矫直，再用切割机切成一定长度的合格铸坯。在生产过程中需要大量的冷却水，冷却水在连铸生产中，对于保证铸机的常年稳定生产是十分重要的。
连铸机的主要用水工序有：结晶器冷却，设备间接冷却，铸坯喷淋冷却，设备喷淋冷却，切割渣粒化用水，冲氧化铁皮用水及零星洒水等。各工序对水质的一般要求见表[1]。
表1 各工序冷却水水质
1 常见的连铸循环水工艺流程
根据用户对水质、水压、水量、水温的不同要求，一般采用分质、分压、分系统处理方案，主要的水处理系统有：净循环水系统、浊循环水系统。
1.1 净循环水系统
净循环水系统主要供结晶器、设备间接冷却等用水。用后的水温度升高，水质没有受到污染。系统的主要任务是降温、浓缩率的管理和水质稳定等。
由于净循环水系统具有流程简单，占地面积小，运行成本低，设备少，投资低，便于管理等特点，所以在原水硬度不太高的地区，被广泛采用。
1.2 浊循环水系统
浊循环水系统主要供设备和铸坯喷淋冷却、切割渣粒化水及冲氧化铁皮用水。用后水温升高，水质受到污染，水中含有大量的氧化铁皮微粒和少量油类。除冲氧化铁皮用水（水质、水温要求低），只经一级沉淀即可循环使用外，其余水一般经二级沉淀、过滤、除油、冷却后循环使用。
2 净、浊循环水系统的确定
2.1 连铸机净循环水系统的确定
对于供结晶器、设备间接冷却等用水以净循环水为主体，工艺系统大体与图1类似。在水质稳定方面，为防止各循环水系统经长期运行，使设备、管道发生结垢与腐蚀，确保连铸的正常生产，延长设备与管道的使用寿命。所以必须考虑水质稳定设施。缓蚀阻垢杀菌灭藻药剂的投加种类及剂量必须依补充水及循环水的水质、运行工况、设备材质等条件，进行水质稳定试验后才能确定。
由于各地的原水、运行工况、设备材质不同，以及水质稳定试验条件与实际生产条件不同，因此在正常生产过程中必须不断积累经验，调整加药品种和投药量，寻求最优的药剂配方，不断提高水质管理水平。
2.2 连铸机浊循环水处理流程的选择
连铸机浊环水要求较高，特别是二次喷淋和设备喷淋冷却，要求冷却水中悬浮物含量小于20～50mg/L，喷嘴直径一般小于2mm。所以水处理流程的选择是否合理直接影响连铸的正常生产。浊循环水处理的主要任务是除浊、除油、降温和浓缩率管理；除浊主要是去除生产过程中产生的氧化铁皮，一般占铸坯产量的0.2％～0.5％；除浊的主要手段为沉淀和过滤。
浊循环水处理流程一般有如下两种方案：①两级水处理方案，即一次沉淀和过滤，一次铁皮坑需除去0.2mm以上的氧化铁皮，处理后的水中悬浮物含量不大于60mg/L，可供冲氧化铁皮和设备直接冷却。虽可省去二次铁皮沉淀池及相应的设施，但一次铁皮坑容积较大，构筑物较深，施工难度大，造价高，故一般很少采用。②三级水处理方案，即一次沉淀、二次沉淀和过滤的方案。一次铁皮坑需除去0.5mm以上的氧化铁皮，出水悬浮物含量小于150mg/L，可供冲氧化铁皮用水，并保证供水泵不受严重磨损，所以一次铁皮坑容积小，造价低。
二次沉淀通常采用平流沉淀池，要求除去0.2mm以上的氧化铁皮，出水悬浮物小于60mg/L，一般为地上式构筑物，施工和生产管理方便，且已有与之相配套的除油刮渣设备，因此在连铸浊循环水系统中广泛地采用三级水处理工艺。
2.3 连铸机浊循环水处理设施的选择与分析
一次铁皮坑，通常有平流沉淀池和旋流沉淀池两种，两者相比，旋流沉淀池具有沉淀效率高，占地面积小，清渣方便等优点，并在设计、施工和生产管理方面积累了丰富的经验，因此一次铁皮坑采用下旋式旋流沉淀池的较为广泛。
平流沉淀池具有构造简单，施工管理方便，它不仅可进一步去除水中悬浮物，还为除油提供了良好的条件。与它相配套的刮油刮渣机和各种撇油机均已标准系列化生产，所以它在连铸浊循环水二次沉淀处理中得到广泛的应用。
过滤是除浊的一个重要组成部分，它是快速去除水中细小颗粒的主要手段。目前常用的水过滤器有：以活性炭和石英砂为滤料的压力过滤器；高梯度磁过滤器，以及近几年新开发的自清洗过滤器。
一直作为主要过滤设备的压力过滤器经过长期的生产实践发现还存在以下缺陷：对于处理含油污水，易造成滤料板结，出水水质恶化，滤料使用周期短，增加了设备维护的难度。
高梯度磁过滤器充分利用氧化铁皮的磁化作用，使水中的氧化铁皮在强磁场作用下，得以去除，过滤水量大，效率高，但由于设备和过滤介质（不锈钢磁毛）易板结（一般2～4个月更换一次），且不能再生，运行成本高，所以阻碍了它的发展和应用。
新型自清洗过滤器，采用了编织式不锈钢滤网，有利于反洗及除渣，结构独特。与传统压力过滤器相比，具有运行安全可靠，自动反洗并连续供水，不需设置备用过滤器及相应的反洗系统，特别是在北方地区，省掉了高大的过滤间，土建费用低。同时关键部件采用了不锈钢材质，构造简单，寿命长，检修方便。缺点是单体设备价格偏高，但从总体上分析，采用压力过滤器的一次性基建投资和运行费用远高于自清洗过滤器，因此自清洗过滤器在各钢铁企业的连铸及轧钢浊环水系统中得到推广应用。经过多家连铸生产实践表明，采用自清洗过滤器运行效果好，出水悬浮物含量小于15mg/L，克服了其它类型的水过滤器因滤料板结失效，水质恶化，二冷喷嘴堵塞，引起铸坯冷却不均，产生裂纹，拉漏跑钢等生产事故。
降温设施通常采用机力通风冷却塔，类型可分为逆流型和横流型，按塔体结构又可分为玻璃钢塔和钢筋混凝土塔。十几年来玻璃钢行业得到了飞速发展，研制生产了各种适应浊环水的横流和逆流型冷却塔及相应的PVC填料。就当前连铸浊环水系统使用的冷却塔进行详细的调查分析，结果表明：玻璃钢冷却塔，防腐性能好，施工方便、周期短。但也存在许多有待解决的问题，设备易变形，维修量大，成本高。从目前玻璃钢行业的现状来看，在条件许可的情况下，选用钢筋混凝土冷却塔，经久耐用，维护费用低，便于管理。
3 结束语
根据以上分析，对净循环水系统的设计应根据运行工况，选择水质稳定方法；对浊环水系统的设计中，可选用三级水处理工艺。过滤器建议采用自清洗过滤器，冷却塔建议选用钢筋混凝土冷却塔。
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