本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)長(zhǎng)材，特別是棒材，桿材，型材，線材等，或扁材，特別是帶材，板材等的鋼廠，所述鋼廠包括：(a)多個(gè)機(jī)器，配備有直接冷卻系統(tǒng)，至少分成第一組機(jī)器和第二組機(jī)器，每組機(jī)器包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器，其中，所述多組機(jī)器通過在每組機(jī)器的使用期間積累的釋放到冷卻水中的不同的較高或較低濃度的氧化皮來區(qū)分；(b)處理離開所述直接冷卻系統(tǒng)的直接冷卻水的回路，包括多個(gè)冷卻水處理裝置。

背景技術(shù)：

1、用于生產(chǎn)扁材和長(zhǎng)材的鋼廠通常在軋制線的上游提供用于裝載待軋制材料的連鑄機(jī)或板，隨后是除垢機(jī)，緊急剪切機(jī)，優(yōu)選為再加熱爐，另一緊急切割裝置，任選的另一除垢機(jī)，粗加工籠，另一剪切機(jī)，可能的另一再加熱爐，例如感應(yīng)爐，強(qiáng)化或加速冷卻裝置和另一除垢機(jī)，預(yù)精加工和/或精加工籠，層流冷卻裝置，用于切割以確定軋制產(chǎn)品大小的另一剪切機(jī)，接著是用于卷繞產(chǎn)品的卷繞機(jī)，或用于棒材的卸料板或用于桿材的卷取頭和傳送帶。沿著線路，冷卻是必要的，例如對(duì)于產(chǎn)品，所使用的裝置的部件，軋輥等，可通過直接冷卻或間接冷卻來實(shí)現(xiàn)冷卻。

2、直接冷卻例如應(yīng)用于金屬產(chǎn)品的軋制和預(yù)精加工中，并且可涉及從產(chǎn)品中分離被稱為氧化皮的氧化物，所述氧化物在這個(gè)加工階段的尺寸通常很大，其它直接冷卻在軋制產(chǎn)品的精加工和淬火中進(jìn)行，并且在水中進(jìn)行較細(xì)氧化皮的分離，這是因?yàn)樗臏囟容^低，并且較大氧化皮分離已經(jīng)在上游發(fā)生。冷卻水積聚在機(jī)器下方并拖動(dòng)來自軋制，再加熱和輔助加工的氧化皮，因此在所含的氧化皮的數(shù)量/濃度和尺寸方面呈現(xiàn)不同特性。水中的氧化皮濃度還取決于所用水量和產(chǎn)生的氧化皮量。例如，在扁材中，使用大量的水(在幾千立方米/小時(shí)的數(shù)量級(jí)上)，平均氧化皮濃度相比于在長(zhǎng)材軋制廠中較低，相反，扁材軋制廠在不同冷卻階段使用較少的水。

3、通常，鋼廠中用于扁材生產(chǎn)的冷卻工廠，如直接淬火或軋機(jī)中的加速冷卻或?qū)恿骼鋮s，具有專用的水處理廠(watertreatmentplant，wtp)，以便處理和冷卻水，并將其返回到冷卻系統(tǒng)。此回路與供給線路其余部分的主回路是分開的。這類冷卻系統(tǒng)對(duì)水的需求通常是間歇性的，這取決于產(chǎn)品必須經(jīng)歷的冷卻階段。加速冷卻回路和側(cè)噴單元產(chǎn)生的臟水較少，而軋機(jī)，除垢機(jī)和再加熱爐在水中產(chǎn)生的氧化皮較多。

4、長(zhǎng)材通常是桿棒，線材，棒材和型材。澆鑄產(chǎn)品或通過板裝載的產(chǎn)品被軋制并進(jìn)行高減薄和中間再加熱，導(dǎo)致在不同階段的直接冷卻期間，相較于使用大量水且具有較大稀釋能力的扁材而分離大量氧化皮。

5、在用于生產(chǎn)長(zhǎng)材的鋼廠中，通常，來自淬火冷卻系統(tǒng)的水流被送到wtp以處理和冷卻水，這與來自軋機(jī)的水流并行進(jìn)行。這意味著wtp必須處理來自淬火，軋制和精加工的流量總和，因此就處理單元的大小來說必須是超大的。

6、任何鋼廠的wtp主要需要以下處理/冷卻區(qū)段：收集水箱，泵站和泵房，砂濾器和相關(guān)污泥處理，冷卻塔，土建工程和相關(guān)建筑物，電氣和自動(dòng)化裝置和工廠，管道，以及在特定情況下用于定量供應(yīng)化學(xué)品的單元。

7、上文提到的鋼廠為產(chǎn)生或多或少臟水的機(jī)器提供單獨(dú)的水處理回路(扁材生產(chǎn))以使水處理滿足需要或氧化皮含量或單個(gè)回路一起處理(長(zhǎng)材生產(chǎn))來自機(jī)器的全部水，而不考慮這些機(jī)器產(chǎn)生的水中氧化皮含量的多少，這導(dǎo)致高成本和大范圍且復(fù)雜的回路，并且需要很多冷卻水處理裝置。

8、水處理在裝置方面所需費(fèi)用是相當(dāng)大的，一方面是要過濾和凈化大量的水，另一方面，必須提供多于一個(gè)的回路來處理含有不同氧化皮量的水，這種費(fèi)用導(dǎo)致水處理裝置的容量和/或數(shù)量顯著增加。這種需求對(duì)opex和capex值產(chǎn)生負(fù)面影響。opex是運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，代表運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(operatingexpense，opex)，即管理產(chǎn)品，業(yè)務(wù)或系統(tǒng)所需的成本。其對(duì)應(yīng)的capex(代表資本支出)，是為產(chǎn)品或系統(tǒng)安裝，開發(fā)或提供耐用資產(chǎn)的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服上述缺點(diǎn)，并提出一種如最初定義的鋼廠，其不太復(fù)雜，簡(jiǎn)化了直接冷卻水處理回路，需要較少水并減少?gòu)睦鋮s水中分離氧化皮所需的用戶。本發(fā)明的另外目標(biāo)或優(yōu)點(diǎn)將從以下描述中產(chǎn)生。

2、在本發(fā)明的第一方面中，目標(biāo)通過最初定義的鋼廠達(dá)成，其特征在于

3、(i)所述兩組機(jī)器的所述直接冷卻系統(tǒng)串聯(lián)連接，其中，產(chǎn)生具有較高氧化皮濃度的冷卻水的所述第二組機(jī)器的所述直接冷卻系統(tǒng)位于產(chǎn)生具有較低氧化皮濃度的冷卻水的第一組機(jī)器的所述直接冷卻系統(tǒng)的下游，使得所述第一組機(jī)器的所述直接冷卻系統(tǒng)供給所述第二組機(jī)器的所述直接冷卻系統(tǒng)；并且

4、(ii)所述直接冷卻水處理回路布置在所述第二組機(jī)器的下游。

5、串聯(lián)連接減少了冷卻所有機(jī)器所需的水量，因?yàn)榈诙M機(jī)器使用離開第一組機(jī)器的相同的冷卻水。這使得有可能減少水處理裝置，因?yàn)槔鋮s水量已經(jīng)減少并且僅在離開第二組機(jī)器之后才進(jìn)行凈化。

6、因此，與傳統(tǒng)方式不同，本案發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)有機(jī)會(huì)將離開第一組機(jī)器的冷卻水，即，優(yōu)選地?zé)o需特定的凈化和冷卻，送到第二組機(jī)器中，串聯(lián)連接也由于兩組機(jī)器的流量相當(dāng)而成為可能。這適用于長(zhǎng)材的生產(chǎn)和扁材的生產(chǎn)。

7、由本發(fā)明提出的優(yōu)化方案因此包括將從第一組的機(jī)器的區(qū)段(例如淬火機(jī)器)排出的水直接重復(fù)用于其它用戶，例如軋機(jī)，的可能性。這些下游用戶需要離開第一組機(jī)器的水滿足一定的水質(zhì)和入口溫度。

8、在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在所述第一組的所述直接冷卻系統(tǒng)與所述第二組的所述直接冷卻系統(tǒng)之間，沿著水流設(shè)置至少一個(gè)收集水箱。收集水箱可以補(bǔ)償兩組機(jī)器的串聯(lián)管理中的任何水力不平衡，并在機(jī)器停機(jī)或在兩組之間流量不兼容的時(shí)候進(jìn)行接管，并且不僅可以由第一組機(jī)器補(bǔ)充，還可以由其它來源進(jìn)行補(bǔ)充。

9、有利地，離開第二組機(jī)器的冷卻水的凈化在水處理回路中進(jìn)行，特別是由包括一系列水處理裝置的單個(gè)回路實(shí)現(xiàn)。在這方面，布置在所述第二組機(jī)器下游的冷卻水處理回路包括一系列水處理裝置，所述水處理裝置按以下順序又包括：至少一個(gè)水箱，優(yōu)選地為用于分離氧化皮和/或油的至少兩個(gè)水箱，所述至少一個(gè)水箱優(yōu)選地分成通過一個(gè)或多個(gè)堰隔開的數(shù)個(gè)腔室；至少一個(gè)過濾單元；以及配置有至少一個(gè)水箱的至少一個(gè)冷卻塔，所述至少一個(gè)水箱用于收集冷卻水并連接到所述第一組機(jī)器的所述直接冷卻系統(tǒng)和/或，如果存在的話，連接到所述至少一個(gè)收集水箱。冷卻水收集水箱還可供給鋼廠或其它用戶中的任何除垢機(jī)或連鑄機(jī)和相關(guān)噴霧器。

10、回路的單個(gè)要素的數(shù)量可以變化，例如冷卻塔的數(shù)量，并且可以集成額外的水處理裝置。為了分離氧化皮，可以在相關(guān)水箱中設(shè)想不同的裝置，例如收集沉降的氧化皮的鏟斗或磁性裝置，刮刀或疏浚輸送機(jī)，層狀過濾器。這些系統(tǒng)以及合適的油分離器是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。用于分離氧化皮和油的水箱通常是長(zhǎng)方形的。還可設(shè)想用其它元件代替所述要素，例如用于分離氧化皮的其它類型的水箱。

11、第一水箱可以是簡(jiǎn)單的氧化皮坑，且第二水箱可以是具有兩個(gè)腔室的長(zhǎng)方形澄清器。

12、在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述鋼廠是用于生產(chǎn)長(zhǎng)材，特別是棒材，桿材，型材，線材等的工廠，其中，所述第一組包括至少一個(gè)選自由淬火單元和回火單元組成的組的至少一個(gè)機(jī)器，且所述第二組包括至少一個(gè)選自由快速精加工塊，軋機(jī)和再加熱爐組成的組的至少一個(gè)機(jī)器。

13、在用于生產(chǎn)長(zhǎng)材的鋼廠的情況下，證明優(yōu)選的是所述收集水箱還供給至少一個(gè)氧化皮和/或油分離水箱，特別是第二氧化皮和/或油分離水箱，優(yōu)選為水箱的最下游腔室。這有利于管理系統(tǒng)的水力情況，并且避免了不必要的除氧化皮和除油過程。

14、在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述鋼廠是用于生產(chǎn)扁材，特別是帶材，板材等的工廠，且所述第一組機(jī)器包括至少一個(gè)選自由加速冷卻單元，側(cè)掃噴射單元，直接淬火單元，層流冷卻單元組成的組的至少一個(gè)機(jī)器，且所述第二組機(jī)器包括至少一個(gè)選自由熱軋機(jī)和再加熱爐組成的組的至少一個(gè)機(jī)器。

15、有利地，除垢機(jī)和連鑄機(jī)不由第一組直接供給，而是僅由在通過第二組機(jī)器之后由相應(yīng)水處理裝置處理的凈水供給。

16、有利地，所述第二組的機(jī)器在冷卻系統(tǒng)中使用來自所述第一組機(jī)器的所述冷卻系統(tǒng)的水，所述水具有適于能夠供給第二組機(jī)器的合適的特性，并且在使用期間，不會(huì)影響其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。合適的特性涉及總懸浮固體含量，入口溫度以及油和油脂含量。

17、本發(fā)明的第二方面涉及一種用于處理用于生產(chǎn)長(zhǎng)材，特別是棒材，桿材，型材，線材等，或扁材，特別是帶材，板材等的鋼廠的直接冷卻水的方法，所述方法包括以下步驟：

18、(1)依據(jù)構(gòu)成所述鋼廠的機(jī)器，在所述鋼廠中進(jìn)行直接冷卻，進(jìn)而產(chǎn)生氧化皮含量高的冷卻水和含有較少氧化皮的冷卻水，所述機(jī)器分為至少兩組機(jī)器，分組取決于所述多組機(jī)器加工的產(chǎn)品釋放到所述冷卻水中的氧化皮含量；

19、(2)水箱將離開相應(yīng)的第一組機(jī)器的具有較低氧化皮含量的經(jīng)加熱的冷卻水輸送到工廠的產(chǎn)生富含氧化皮的水的第二組機(jī)器，優(yōu)選地通過收集水箱中的中間儲(chǔ)存；

20、(3)在一系列水處理裝置中凈化被所述第二組機(jī)器加熱和污染的所述冷卻水，所述水處理裝置包括，按以下順序的：至少一個(gè)水箱，優(yōu)選地為至少兩個(gè)氧化皮和/或油分離水箱，至少一個(gè)過濾單元以及至少一個(gè)冷卻塔，其中，優(yōu)選地在<26℃的濕球條件下，將水冷卻到30℃或低于30℃；

21、(4)將在步驟(3)期間被凈化和冷卻的水至少部分地重新引入到所述第一組機(jī)器的直接冷卻系統(tǒng)中和/或引入到所述收集水箱，如果存在的話。

22、為了定義機(jī)器是屬于第一組機(jī)器還是第二組機(jī)器，有利地評(píng)估了離開機(jī)器的冷卻水的總懸浮固體的含量，以mg/l或ppm表示。優(yōu)選地，氧化皮少的水在用于生產(chǎn)長(zhǎng)材的鋼廠的情況下包括≤70mg/l，優(yōu)選地從20mg/l到60mg/l的總懸浮固體，并且在用于生產(chǎn)扁材的鋼廠的情況下包括≤50mg/l，優(yōu)選地5mg/l到20mg/l的總懸浮固體。優(yōu)選地可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法(標(biāo)準(zhǔn)方法)sm?2540d(總懸浮固體的確定)確定總懸浮固體含量，所述方法例如可在網(wǎng)站www.standardmethods.org上取得。確定數(shù)值時(shí)考慮的標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8mg/l。

23、優(yōu)選地，對(duì)于兩種類型的鋼廠，待傳送到第二組的機(jī)器的水僅含有微量的油和/或油脂，因此第一組的相關(guān)機(jī)器優(yōu)選地產(chǎn)生僅含有微量的油和/或油脂的水，可量化為≤2mg/l。優(yōu)選地可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法(標(biāo)準(zhǔn)方法)sm?5520b(油和/或油脂的確定)確定油和/或油脂含量，所述方法例如可在網(wǎng)站www.standardmethods.org上取得。確定數(shù)值時(shí)考慮的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2mg/l。

24、這些值不應(yīng)被理解為單個(gè)機(jī)器要達(dá)成的目標(biāo)，而是在機(jī)器的正常使用期間出現(xiàn)的值，并且可以根據(jù)本發(fā)明劃分為第一組機(jī)器和第二組機(jī)器。

25、有利地，離開第一組機(jī)器的水相對(duì)于第二組機(jī)器所需的入口溫度具有δt，在用于生產(chǎn)長(zhǎng)材的鋼廠的情況下對(duì)應(yīng)于δt<8℃，且在用于生產(chǎn)扁材的鋼廠的情況下對(duì)應(yīng)于δt<5℃。對(duì)于長(zhǎng)產(chǎn)品，在經(jīng)典工廠與根據(jù)本發(fā)明的工廠之間，第二組機(jī)器中的入口溫度可以例如從35℃升高到43℃；而例如對(duì)于扁材觀察到從30℃升高到33.5℃。

26、構(gòu)成第一組的機(jī)器遵守上文所示的值。因此，在構(gòu)成第二組機(jī)器的用戶中重復(fù)使用在其中使用的冷卻水沒有特別的禁忌。根據(jù)本發(fā)明的解決方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)優(yōu)化，可以將冷卻塔的流量降低約40％，將砂濾器或自凈化過濾器的數(shù)量幾乎減半，并將與過濾器單元結(jié)合使用的任何污泥濃縮機(jī)的大小減小了約20％。此外，減小泵的功率，管道長(zhǎng)度/直徑，泵的數(shù)量，水箱和泵房的大小是可行的。

27、與在第二組機(jī)器中使用的水是經(jīng)凈化的冷卻的水的現(xiàn)有技術(shù)相比，用于第二組內(nèi)的用戶，例如軋機(jī)的水，就tss(對(duì)于長(zhǎng)材，平均為30mg/l至70mg/l)來說，與經(jīng)典解決方案(含有tss<50mg/l)中的循環(huán)水的質(zhì)量相比，可能具有較低的質(zhì)量，然而這是可接受的。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，此現(xiàn)象可以通過在軋機(jī)的保持架上應(yīng)用更多的耐磨和防堵塞的噴嘴來緩解。與生產(chǎn)長(zhǎng)材的經(jīng)典解決方案中的循環(huán)水的溫度(例如35℃)相比，軋機(jī)用戶的水溫(例如43℃)的升高，在濕球值低于某些閾值的情況下，可以通過將水冷卻到合適的溫度來減輕。例如：當(dāng)濕球<26℃時(shí)，有可能將水冷卻到30℃或低于30℃，因此在所選示例的情況下，對(duì)于軋機(jī)的用戶來說，水溫將僅升高到38℃。串聯(lián)管理的水力平衡的更大復(fù)雜性可以通過控制各種流量的控制單元來管理。

28、在capex和opex方面的節(jié)約也很重要。在本發(fā)明的情況下，相對(duì)于用于生產(chǎn)長(zhǎng)材的鋼廠，capex在機(jī)電用戶，土建工程，安裝活動(dòng)方面得以節(jié)約。在opex方面，還可以注意到能源，化學(xué)品和水/污泥調(diào)節(jié)的節(jié)約。

29、本發(fā)明在capex和opex方面顯著優(yōu)化了用于生產(chǎn)長(zhǎng)材和扁材的水處理廠，將從第一組機(jī)器(例如，從加速冷卻和直接淬火)排放的水直接重復(fù)用于第二組機(jī)器(例如軋機(jī))中的直接冷卻用戶中，并且這對(duì)于每組機(jī)器沒有任何專用的wtp。所述原理適用于許多類型的工廠：各種類型的軋機(jī)，其用于生產(chǎn)在大范圍的直徑，厚度，寬度，截面類型等內(nèi)的薄帶材，板材，桿材，窄帶材，型材，線材等；各種類型的直接冷卻，例如加速冷卻，層流冷卻；以及各種類型的淬火單元和回火單元。

30、在生產(chǎn)扁材的情況下，第一組機(jī)器下游的用戶在tss和δt方面的要求稍高一些，但是第一組機(jī)器中的機(jī)器，例如加速冷卻和淬火，仍然遵守通常所供應(yīng)的水應(yīng)當(dāng)滿足的要求，具有在5ppm與20ppm之間的tss，僅微量油和油脂以及在2℃與5℃之間的δt。第一組機(jī)器處的所設(shè)想的溫度升高通常已經(jīng)在wtp中的上游得到補(bǔ)償，而無需考慮工廠現(xiàn)場(chǎng)的濕球溫度。

31、本發(fā)明提出的優(yōu)化對(duì)工廠進(jìn)行了某些有利的修改：取消了用于第一組機(jī)器的冷卻塔，這同樣適用于砂濾器和污泥處理，不再需要用于化學(xué)品處理的定量供應(yīng)單元，同時(shí)可使用經(jīng)典解決方案的泵站，但是不再需要泵房wtp，并且已經(jīng)調(diào)整了收集水箱的大小。

32、顯然，即使在生產(chǎn)扁材的情況下，與經(jīng)典解決方案相比，第二組機(jī)器的用戶的水的質(zhì)量在tss方面更差，但仍然是可接受的質(zhì)量。兩個(gè)串聯(lián)回路的水力平衡的更大復(fù)雜性可以由工廠的相關(guān)控制單元控制，并且考慮到工廠中的合適濕球溫度，第一組機(jī)器處的溫度升高不成問題。

33、針對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方面描述的特征和優(yōu)點(diǎn)可加以必要的修改以轉(zhuǎn)移到本發(fā)明的其它方面。

34、從以下情況發(fā)生的那一刻起，工業(yè)適用性就顯而易見了：兩組機(jī)器的串聯(lián)連接設(shè)法在capex和opex方面實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的節(jié)約，大大降低了所有用戶直接冷卻所需的冷卻水量，并將所需的空間減少了高達(dá)35％。由于水處理裝置的數(shù)量也減少了，土建工程和必要的維護(hù)也減少了。

35、將在僅通過非限制性示例給出的本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)選示例的描述中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)所述目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

36、本發(fā)明的變型和其它特征是從屬權(quán)利要求的主題。參考附圖，通過非限制性示例給出根據(jù)本發(fā)明的工廠和方法的優(yōu)選實(shí)施例示例的描述。特定地，除非另有說明，否則工廠的各個(gè)組件的數(shù)量，形狀，大小和材料可以變化，并且在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的情況下可以應(yīng)用等效元件。