Кристаллизатор с открытым внешним охлаждением

 

1. КРИСТАЛЛИЗАТОР С ОТКРЫТЫЙ ВН&1ШИМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержаний гильзу с продольными и поперечными ребрами и. сопла для подачи охлаждаю:57 У//Ж/// V/////. /////7Л Y/////A Y/////// щей жидкости/ установленные против образованных ребрами ячеек, о т л ич а ю щ и,й с я тем, что, с целью повышения качества отливаемой заготовки и увеличения скорости разливки жидкого металла путем улучшения условий теплоотвода, поперечные ребра и стенки гильзы сопряжены между собой посредством вогнутых поверхностей с радиусом кривизны равным 0,2-1,0 расстояния между ребргили. . 2. Кристаллизатор по п. 1 ,0 т л и ч а ю щ и и с я тем, что угол наклона оси сопла к нижней поверхности поперечного ребра составляет 5-3. (Л 4 Oi &о 00

CQO3 СООЕТСИИХ

O4NIHtl

РЕСПУБЛИК (NI 013 аа В 22 Ь 11 O

l.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о н автаеснамМ сиицвтвъстви

ГОО) ДМОтВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНИЫТИИ (21) 3252942/22-02 (22) 04.03.81 (46) 30.04.83. Бюл. 9 .16 (72) Д.К.Григорьев, B.Е.Гирский, В.П.Габов и Б.И.Сахнов . (53) 621.746..27 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 521061., кл В 22 0-11/04, .1975, 2. Авторское свидетельство СССР

М 1944163/22-02 кл. В 22 D 11/04

1980. (54) (57) 1 КРИСТАЛПИЗАТОР С ОТКРЫТЫМ ВНЕШНИИ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержаший гильзу с продольными и поперечными ребрами и сопла для подачи охлаждаю1 шей жидкости, установленные против образованных ребрами ячеек; о т л и ч а ю щ н„й с я тем, что, с целью повышения качества отливаемой заготовки и увеличения скорости разливки жидкого металла путем улучшения ус« ловнй теплоотвода, поперечные ребра . и стенки гильзы сопряжены между со-. бой посредством вогнутых поверхностей с радиусом кривизны равным 0,2-1,0 расстояния между ребрами.

2. Кристаллизатор по и. 1,< о тл и ч а ю шийся тем, что угол наклона оси сопла к нижней поверхности поперечного ребра составляет

5-35.

1014638

Изобретение относится к металлур- . гии, в чаСтности к непрерывной разлинке металлов.

Известен кристаллизатор, включающий оболочку, контактирующую с жидким металлом, и систему охлаждения оболочки круговыми потоками жидкости, создаваемыми рядом форсунок, расположенных под углом к оси кристаллизатора, позволяющим в течение разливки сбивать образующийся на оболочке теп- 10 лоиэоляционнь1й слой в виде пузырьков воздуха (1) .

Недостатком таКой конСтрукции является возможность отрыва потока охлаждающей жидкости от оболочки в ре- 15 зультате действия центробежных сил, возникающих при обтекании струей жидкости гильзы кристаллизатора. В зоне отрыва происходит образование стационарного теплоизоляционного слоя в виде пузырьков воздуха или пара, кото» рый нарушает. режим охлаждения заготовки и приводит к неравномерному затвердеванию образующейся корочки слитка, вследствие чего происходит образование горячих трещин, что требует снижения скорости разливки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является кристаллизатор, состоящий из гильзы, на наружной поверхности которой выполнены продольные и поперечные ребра, и сопел, .установленных против образованных ребрами ячеек (2).

Недостатком известной конструкции З5 является неорганизованность движения охлаждающей жидкости в ячейках, образованных продольными и поперечными ребрами, в которых могут образоваться завихрения потоков охлаждающей жидкости, приводящие к неравномерно- 40 му охлаждению поверхности гильзы и снижающие интенсивность охлаждения.

В конечном результате это приводит к короблению гильзы кристаллизатора, .неравномерному эатвердеванию обра- 45 зующейся кофочки слитка, вследствие чего происходит искажение геометрии отливаемой заготовки, и образование горячих трещин, что требует снижения скОрости разливки. 50

Цель изобретения — повышение качества отливаемой заготовки и увеличение скорости разливки жидкого металла путем улучшения условий теплоотвода.

Поставленная цель достигается тем, что в кристаллиэаторе содержащем гильзу с продОльными и поперечными ребрами и сопла для подачи охлаждаю. щей жидкости, установленные против 60 образованных ребрами ячеек попереч-. ные ребра и стенки гильзы сопряжены между собой посредством вогнутых поверхностей с радиусом кривизны равным 0,2-1,0 расстояния между ребрами. 65

Угол наклона оси сопла к нижней поверхности поперечного ребра составляет 5-39".

Сопряжение поверхностей попереч" ных ребер и стенки гильзы между ребрами, выполненное дугами с переменными радиусами кривизны равными 0,2-1 0 расстояния между ребрами, выбрано из следующих соображений. При течении охлаждающей жидкости по вогнутой поверхности происходит прижатие потока жидкости к охлаждаемой поверхности в результате действия центробежных сил, и выполнение профиля в виде вогнутой кривой, образованной дугами радиусом меньше 0,2 расстояния между ребрами, приводит к резкому торможению потока жидкости на охлаждаемой поверхности, что не обеспечивает необходимого теплоотвода.

Выполнение профиля кривой дугами радиусом больше 1,0 расстояния между ребрами приводит к образованию участков охлаждаемой поверхности, на которых центробежные силы не оказывают влияния на формирование потока жидкости и тем самым не обеспечивают необходимого эффекта. При этом сопряжение может быть выполнено таким образом, что оно будет иметь вид кривой второго порядка типа параболы, что обеспечивает постоянство воздействия центробежной силы при торможении потока.

Угол между осью сопла и нижней поверхностью поперечного ребра опредеяется условиями беэотрывного течеия охлаждающей жидкости по вогнутой охлаждаемой поверхности. При угле наклона больше 35опроисходит отражение струи охлаждающей жидкости от плоскости ребра и подтекание ее .в сторону, противоположную направленному потоку, Угол наклона меньше 5 трудно обеспечить конструктивно из-эа конечных размеров ребер кристаллиэатора и скипел,подающих охлаждающую жидкость,. На чертеже представлен кристаллизатор.

Кристаллизатор состоит из гильзы

1,. поперечного 2 и продольного 3 ре- . бер, коллектора 4 и сопел 5 для подачи охлаждающей жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При разливке металла в кристаллизатор охлажцающая жидкость подается из сопел 5 под углом 5-35 на нижнюю поверхность поперечных ребер 2. По.ток охлаждающей жидкости при этом движется по вогнутой кривой 6, образованной ребрами 2 и поверхностью гильзы 1. Центробежная сила прижимает поток охлаждающей жидкости к криволинейной поверхности и, повышая давление в потоке, подавляет образование на ней пузырьков воздуха и па4.10)4638

Составитель Г. Борисов

Редактор Л. Филь Техред, И. Гайду КоРРектор В.Бутяга

Заказ 3081/9 Тираж 813 Подписное

В ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ра. Таким образом, сопряжения поверхностей поперечных ребер 2 и стенки ,гильзы 1, выполненные по вогнутой

"кривой б, и подача охлаждакщей жидкости иэ сопел 5 под углом 5-35она нижнюю поверхность поперечных ребер 2 позволяет организовать поток охлаждакщей жидкости беэ образования вихрей и застойных эон, снижающих равномерность теплообмена,, Это повышает ко." эффициент теплоотдачи эа счет отсутствия пузырьков ара и воздуха, застойных эон и вихрей. Увеличивается также поверхность TQIIJIoocâ äà эа счет интенсивного охлаждения ребер.

Все это позволяет сократить расход 35 охлаждакщей жидкости.

Таким образом, предлагаемый кристаллиэатор позволяет путем организации потока .охлаждакщей жидкости сократить ее расход в два раза в резуль- тате исключения участков местного ки" пения и увеличения интенсивности тецлопередачи,,Все это позволяет улучшить условия теплообмена в кристаллизаторе и уменьшить неравномерность затвердевания корочки слитка, что исключает образование горячих трещин и дает возможность увеличить скорость разливки на 5-7%.

Технико-экономическая эффективность использования предлагаемого изобретения заключается в повышеиии качества отливаемого слитка благодаря исключению учлстков местного кипения и увеличению интенсивности теплоотдачи..