提高連鑄二冷風(fēng)機(jī)使用壽命的措施

李海恩

（蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司，安徽 蕪湖241000）

1 前 言

二冷風(fēng)機(jī)是連鑄機(jī)的重要輔機(jī)設(shè)備之一。在連鑄機(jī)生產(chǎn)過程中，為了防止鑄坯噴淋水冷卻時(shí)產(chǎn)生的高溫蒸汽向四周擴(kuò)散，在扇形段二冷室兩側(cè)各設(shè)置1臺(tái)二冷風(fēng)機(jī)及相應(yīng)管道。當(dāng)鑄坯通過二次冷卻時(shí)，在密封室內(nèi)產(chǎn)生的大量蒸汽由風(fēng)機(jī)抽出經(jīng)管道排至廠房外,以免高溫蒸汽腐蝕扇形段本體、液壓管路、電氣自動(dòng)控制線纜等設(shè)備。二冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行的好壞直接影響扇形段的壽命及其他設(shè)備的使用壽命。

蕪湖新興轉(zhuǎn)爐煉鋼廠連鑄車間共有6臺(tái)在線使用二冷風(fēng)機(jī)，其型號(hào)Y4-73-No.12D，全壓2 829 Pa，風(fēng)量76 040 m3/h，配套電機(jī)Y3-315M-4 132 kW。此類風(fēng)機(jī)屬于小葉輪高轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)子易粘垢，動(dòng)平衡易被破壞。自2012年投產(chǎn)以來，二冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子使用壽命最短為92 d，最長(zhǎng)為190 d，平均使用壽命為160 d。二冷風(fēng)機(jī)使用壽命短，不僅增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且給生產(chǎn)帶來了重大安全隱患。通過對(duì)二冷風(fēng)機(jī)故障跟蹤統(tǒng)計(jì)，損壞的原因及次數(shù)為：動(dòng)平衡破壞3次，軸承損壞1次，葉輪材質(zhì)3次，葉片破裂4次。

2 二冷風(fēng)機(jī)損壞因素分析

2.1 葉輪動(dòng)平衡破壞

風(fēng)機(jī)葉輪的材質(zhì)為普通碳素鋼Q235A，同時(shí)葉輪的葉片采用雙層鋼板折疊焊接成型。運(yùn)行過程中蒸汽介質(zhì)對(duì)葉片沖刷、摩擦、腐蝕，造成進(jìn)氣端附近的葉片出現(xiàn)裂縫，使葉片強(qiáng)度降低的同時(shí)，蒸汽介質(zhì)中的顆粒物和水蒸汽進(jìn)入葉片折疊的夾層中，導(dǎo)致葉輪失去動(dòng)平衡，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大，損壞葉輪。

二冷水循環(huán)過程中鹽類物質(zhì)在過飽和的狀態(tài)下結(jié)晶析出成垢，在風(fēng)機(jī)抽力的作用下進(jìn)入排汽系統(tǒng)中，垢粘結(jié)在風(fēng)機(jī)葉輪上。運(yùn)行過程中垢脫落，破壞了風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡，造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)增大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成葉輪薄弱處斷裂。

2.2 葉輪材質(zhì)因素

由于連鑄二冷室高溫蒸汽顯弱酸性、腐蝕性，同時(shí)含有氧化顆粒物。葉輪的材質(zhì)為普通碳素鋼Q235A，葉輪的表面及焊縫的薄弱處會(huì)被這種介質(zhì)極快腐蝕，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，運(yùn)行一段時(shí)間后，葉輪薄弱處出現(xiàn)斷裂。

2.3 葉輪破裂原因

連鑄澆鋼過程中，結(jié)晶器使用保護(hù)渣［1］，渣度較細(xì)，粉狀渣粒度大部分＜0.075 mm。在生產(chǎn)操作過程中，由于操作隨意性造成未熔化的保護(hù)渣飄散在二冷室內(nèi)，在風(fēng)機(jī)的抽力下進(jìn)入排汽系統(tǒng)中。由于保護(hù)渣一般含有氟化物，氟化物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種弱酸，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行腐蝕金屬構(gòu)件，同時(shí)也會(huì)腐蝕風(fēng)機(jī)葉輪，焊縫被腐蝕強(qiáng)度降低，在運(yùn)行過程中受離心力作用，葉輪輪轂葉片在焊縫處斷裂。

由于連鑄二冷水具有濁度高、含油量大、鹽類濃度高的特點(diǎn)，在處理過程中需添加多種化學(xué)藥劑。如果二冷水水質(zhì)控制不佳，水質(zhì)部分指標(biāo)超出控制范圍。比如pH值降低呈酸性，腐蝕風(fēng)機(jī)葉輪，在葉輪焊縫薄弱處出現(xiàn)裂紋。

風(fēng)機(jī)排水效果差。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行的過程中，風(fēng)機(jī)殼中存在冷凝水，由于風(fēng)機(jī)排水孔位置不合理，并且孔徑較小，造成機(jī)殼內(nèi)的積水不能及時(shí)排出。積水高度超過葉輪的外沿面時(shí)，增加了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)載，同時(shí)葉輪被冷凝水不斷沖刷摩擦，最終葉輪整體外沿部分強(qiáng)度降低，從而出現(xiàn)葉片斷裂現(xiàn)象。

風(fēng)機(jī)進(jìn)口蝶閥。蝶閥結(jié)構(gòu)為百葉式多軸結(jié)構(gòu)，由于蒸汽介質(zhì)具有溫度高、濕度大、弱酸性的特點(diǎn)，閥板軸的直徑為15 mm，在這樣工況下軸運(yùn)行不到2個(gè)月斷裂，閥片腐蝕脫落卷入風(fēng)機(jī)內(nèi)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉輪被打斷。

3 改進(jìn)措施

葉輪材質(zhì)改進(jìn)。葉輪輪轂葉片材質(zhì)由原來Q235A改為不銹鋼316［2］。316不銹鋼具有耐高溫強(qiáng)度，完全適應(yīng)溫度為100℃左右的蒸汽介質(zhì)的沖刷。高溫下316不銹鋼的抗氧化性能較強(qiáng)，能夠抵抗介質(zhì)中的弱酸、氧、氯離子等物質(zhì)的氧化。在高溫條件下，不銹鋼316的抗蠕變強(qiáng)度大，在恒載長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下成型結(jié)構(gòu)變形量幾乎為零。葉輪材質(zhì)選用不銹鋼316，完全能夠適應(yīng)連鑄二冷抽風(fēng)的工況條件。

葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化。雙層鋼板折疊焊接成型葉片改為單層加厚型，這種結(jié)構(gòu)避免了雙層葉片出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，從而阻止了葉片夾縫內(nèi)進(jìn)入物質(zhì)造成葉輪動(dòng)平衡破壞。在風(fēng)機(jī)機(jī)殼適當(dāng)位置安裝排污管道DN80，定期每4 h排水1次，減少風(fēng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)存水。

風(fēng)機(jī)軸承部位安裝振動(dòng)、溫度檢測(cè)元件，對(duì)設(shè)備進(jìn)行連鎖監(jiān)控。振動(dòng)值達(dá)到8 mm/s報(bào)警提示對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行全面檢查，振動(dòng)值達(dá)到11 mm/s直接停機(jī)不允許運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承溫度報(bào)警值為70℃，停機(jī)值為80℃。

風(fēng)機(jī)啟動(dòng)由工頻改為變頻。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，按低頻率運(yùn)行，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)量按頻率高低進(jìn)行調(diào)節(jié)。此種方式省略進(jìn)口風(fēng)門，同時(shí)避免由風(fēng)門閥片斷裂造成風(fēng)機(jī)葉輪故障停機(jī)的弊端。

規(guī)范結(jié)晶器的保護(hù)渣使用，鋼種不同保護(hù)渣的種類及加入量都要按照規(guī)范進(jìn)行變動(dòng)，減少未熔化保護(hù)渣進(jìn)入二冷室。水處理加強(qiáng)二冷水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)及藥量調(diào)整，使水質(zhì)達(dá)到使用要求。

4 改造后運(yùn)行效果

按照以上改進(jìn)措施，2015年3月對(duì)二冷風(fēng)機(jī)全部改造完畢，風(fēng)機(jī)使用壽命由平均運(yùn)行周期160 d提高到260 d，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，全年節(jié)約備件費(fèi)用約16.6萬元，并且避免因二冷風(fēng)機(jī)故障造成全年約4.8萬t的產(chǎn)量損失，同時(shí)保證了連鑄安全生產(chǎn)，達(dá)到了預(yù)期的使用效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 賈鳳翔，侯若明，賈曉濱.不銹鋼性能及選用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

［2］ 趙興武.結(jié)晶器保護(hù)渣的物理性能及其影響因素［J］.鋼鐵釩鈦，1997（3）：40-47.