连铸机半密闭式循环冷却水系统水质稳定处理技术

连铸机半密闭式循环冷却水系统水质稳定处理技术
时金林;李欣平;杨泽宇
【摘要】连铸机循环冷却水系统是关系到连铸机的生产产量和铸坯质量能否达到设计的要求.为解决这一技术问题,经过实验室试验研究,采用投加水质稳定药剂"复合高效缓蚀剂CW2105+杀菌灭藻剂CW701"的处理技术,解决了软化水循环冷却水半密式系统运行的技术问题,使连铸机结晶器软化水质连续稳定运行.
【期刊名称】《冶金动力》
【年(卷),期】2011(000)003
【总页数】3页(P54-56)
【关键词】连铸机;结晶器;循环冷却;水质稳定
【作者】时金林;李欣平;杨泽宇
【作者单位】中冶京诚工程技术有限公司,北京,100176;中冶京诚工程技术有限公司,北京,100176;中冶京诚工程技术有限公司,北京,100176
【正文语种】中文
【中图分类】TF085
1 概述
连铸机工艺和设备的完美结合，极大地提高了炼钢技术的发展和创新。

连铸机的广泛使用，简化了传统的炼钢工艺，充分体现了节能减排、提高了成材率。

连铸技术是将经过预处理的1100～1200℃的钢水，在通过结晶器时，及时将其热量传递给
结晶器的水侧，而钢水快速凝固20%左右，形成了具有坚硬外壳的坯型，带有液
芯的钢坯继续通过二冷段，经二冷段冷却喷嘴直接向铸坯喷水（或水汽）冷却至全部凝固。

连铸机将钢水直接制成了设计的钢坯，整个过程节能、环保、成材率高，最大限度地提高了经济效益，使炼钢技术有了质的飞跃。

而在连铸机的使用中，结晶器的循环冷却水系统则是确保结晶器能否正常运行的重要系统之一。

正如有专家对连铸机所描述的：“与其说是连铸机，不如说是水冷机”。

可见循环冷却水系统的重要程度。

1200多摄氏度的钢水经过结晶器后，瞬间形成了坚硬的外壳，包裹着液态的钢水，按设计的速度离开结晶器。

而钢水巨大的热量如何被带走，瞬间形成硬壳，这就是循环冷却水的重要作用。

倘若钢水的巨大热量不能被带走，或者带走的热量达不到设计要求，那就形成不了包裹带有液芯的硬壳，也就生产不出来良好的钢坯。

这就足以更加说明了循环冷却水的重要性。

2 连铸机结晶器冷却水工艺流程
2.1 循环水工艺流程
连铸机结晶器循环水工艺流程见图1。

图1 连铸机结晶器循环水工艺流程
连铸机结晶器的循环冷却水系统的冷却方式为间接冷却，其水质的特点温升幅度大，一般进入结晶器的循环水温度为40℃，出水温度为50℃，这是循环水的平均温度，但是在结晶器的水侧瞬间的温升巨大。

正常情况下循环水水质不会受到其它污染。

2.2 水质要求
为保证连铸机达到设计的生产能力，首先要保证连铸机的拉坯速度，要保证拉坯速度就要有良好的循环冷却水系统和水质。

对供给连铸机的用水水质要求必须是严格的，循环冷却水在冷却系统使用中既不能结垢，也不能造成过大的腐蚀。

比如，在换热区由CaCO3、MgCO3等盐类形成的垢，其导热系数为0.464～0.679 W/（m·k），仅仅是碳钢导热系数的1%左右。

使用中如不对循环冷却水系统的水质
采取有效的处理技术，一旦在结晶器水侧产生结垢，钢水通过结晶器时的热量传递不出去，钢水凝固的时间延长，拉坯速度下降，连铸机就不能正常作业，生产产量和铸坯质量会受到极大的影响。

由此可见，结晶器用水水质是不容忽视的。

对此国家行业标准YB9059-95对连铸机的供水水质作出了明确的规定，见表1。

表1 YB9059-95连铸机供水水质标准结晶器冷却水水质指标碳酸盐硬度（CaCO3计）/(mg/L)大型中型小型35～105 35～150 35～210 pH 7～9悬浮物/(mg/L) ＜20总含盐量/(mg/L) ＜500硫酸盐（SO42-计)/(mg/L) ＜150氯化物(Cl-
计)/(mg/L) ＜100硅酸盐（SiO2计）/(mg/L)总铁/(mg/L)＜40 0.5～3油/(mg/L) ＜2
这是连铸机结晶器用水必须要符合的标准。

除此之外，连铸机循环冷却水系统的腐蚀问题也是一个不容忽视的问题。

如果水质腐蚀率超标，会造成循环水系统出现腐蚀或置于循环水系统中的仪器仪表监测部件出现腐蚀失灵。

在连铸机结晶器循环冷却水系统中这两个问题都是必须进行控制的问题。

这就是为什么要求用于连铸机结晶器的循环水质既不能产生结垢也不能出现腐蚀。

2.3 现场水质分析
在河北钢铁厂，用于循环水的水质硬度高，SS等指标达不到连铸机结晶器要求的使用水质，设计中采用了对水质进行软化处理的方案。

现场软化水质分析数据如表2（碳酸盐硬度、总碱度以CaCO3计）。

从表2中水质分析数据可看出，处理后的软化水，硬度很低，运行中水质在结晶
器水侧产生CaCO3结垢的问题极小。

虽然由于软化水中成垢的盐类成分很少，但是水中的负离子仍然存在水中，还因为整个结晶器循环冷却水系统不是完全密闭，空气可进入到循环水系统，溶解氧增加，循环系统的循环水池不甚严密，地下水可渗入水池中，会造成循环水质腐蚀加重。

表2 河北钢铁厂现场软化水水质分析数据软化水水质实际要求pH 6.99 7～8含
盐量/(mg/L) 400 ＜500碳酸盐硬度/(mg/L) 8.5 ＜100总碱度/(mg/L) 291 ＜300 Cl-/(mg/L) 43.3 ＜100 SO42-/(mg/L) 120 ＜200 SS/(mg/L) 5 ＜20 SS最大粒径/mm ＜0.2项目
3 水质试验技术研究
3.1 药剂筛选
软化水质的特点是硬度低，腐蚀性强。

为解决这一问题，在实验室进行了药剂筛选。

经过试验比较，高效缓蚀复合药剂CW2105效果最好。

复合药剂具有良好的“互相增效”“协同效应”的叠加作用，克服了单一药剂的单一性，药剂之间具有相互协调增效，药剂的作用发挥更好。

为防止生物、菌藻对水质的影响，试验中向试验用水中投加杀菌灭藻剂CW701进行配合，试验效果很好。

试验中碳钢挂片腐蚀速率＜0.075 mm/a，铜、不锈钢挂片腐蚀速率＜0.005 mm/a，循环水中异样菌数
＜1×105个/L。

3.2 不同药剂量试验
试验中对使用的药剂量进行了针对性的试验。

根据软化水系统运行的特点，正常情况下软化水系统运行中跑、冒、滴、漏不大，补充水约为1‰左右，用测定磷酸
盐数据作为评判水中药剂的含量，总磷控制在3 mg/L左右，使用效果比较理想。

3.3 循环水质pH试验
由于软化水循环冷却水系统在运行中，不断受到溶解氧、水体蒸发等影响，水中pH值不断变化。

针对这一问题，试验中进行人为干预，调节试验水中pH值，使试验水质尽量接近运行条件。

试验中发现水中pH值的变化对循环水系统的影响很大。

循环水中的pH值＜7时，腐蚀速度加剧，pH值＞9时，腐蚀速度趋缓。

当
然试验室条件与实际生产运行差别是很大的，在生产运行中要进行及时调整。

3.4 循环水温度试验
连铸机软化水循环冷却水系统运行中水温升幅很大，一般进水温度为40℃，出水温度为50℃，但在结晶器水侧的温升瞬间就会达到沸点。

试验中用不同的水温进行了试验，试验结果证明高效缓蚀复合剂CW2105耐温效果很理想，药剂在试验中的水解速度低于单一药剂。

4 生产现场运行
4.1 基础处理
在河北钢铁厂的生产现场，考虑到节能减排，大量节约水资源的现状，用提高基础投药量的方法，取缔了传统的预膜方式。

实际操作中用于作为基础运行的药剂不用排放，当循环水中药剂浓度降到运行浓度时，再投入正常使用的药剂。

生产运行证明这样做的效果同样达到预膜运行的效果，不仅简化了操作程序，节约了水资源，大大降低了生产成本。

4.2 正常生产运行药剂量
生产运行中，根据连铸机生产的实际情况，运行初期结晶器循环冷却水质具有不稳定的状况，适当提高运行药剂浓度，当循环水质运行达到稳定后，药剂量再按设计控制的浓度进行投加。

这样更充分体现了人性化的投加方式。

现场生产自2007年10月运行三年多的时间，循环冷却水中的总磷数据控制在3 mg/L左右，连铸机结晶器循环冷却水系统一直比较正常。

4.3 杀菌灭藻处理
软化水循环冷却系统在运行的过程中，微生物、菌藻的滋生不可避免。

为降低微生物、菌藻对软化水循环冷却水系统的影响。

生产运行中，按照试验中的设计方案，每周一次集中冲击式投加杀菌灭藻剂CW701，投加杀菌灭藻剂后，循环水冷却系统的微生物、菌藻受到了控制。

运行中还进一步证明，向循环水质投加杀菌灭藻剂CW701对高效缓蚀剂复合剂CW2105没有任何影响，软化水循环冷却水系统运行良好。

5 结语
软化水循环冷却水系统通过使用高效缓蚀复合剂CW2105和杀菌灭藻剂CW701后，从生产运行情况看，循环冷却水系统运行正常，没有发现循环冷却系统产生结垢、腐蚀、菌藻等影响生产运行的问题。

循环冷却水系统水质稳定，连铸机的正常使用率得到了保证，铸坯产量和质量达到了设计标准，直接经济效益和环境效益十分可观。

高效缓蚀复合剂CW2105投加操作方便，可进行连续自动投加。

杀菌灭藻剂
CW701投加方式为冲击式投加，这样可以更好地发挥药剂的作用。

生产运行中，连铸结晶器软化水循环冷却系统使用“高效缓蚀剂CW2105+杀菌
灭藻剂CW701”处理水质的药剂费，以循环水量计，每吨水的药剂费为0.03元。

“高效缓蚀剂CW2105+杀菌灭藻剂CW701”配合使用能够充分发挥协调增效作用，在新、老连铸机结晶器软化水循环冷却系统水质处理中都有很好的使用价值。

[1]张火亘，肖宏.浅议连铸循环水系统设计[J]，工业用水与废水，2001，No.4.
[2]工业循环冷却水处理设计规范，中华人民共和国国家标准GB50050-2007.
[3]顾夏生，黄铭荣，王占生，叶书明，卜城.水处理工程[M]，北京:清华大学出版社，1985.
[4]徐寿昌等编.工业冷却水处理技术[M]，北京:化学工业出版社，1984.
[5]连铸工程设计规定，中华人民共和国行业标准YB9059-95.
[6]时金林，特钢方坯连铸机水处理技术[J]，环境工程，1996年2期.。