Устройство для охлаждения непрерывнолитых заготовок
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ())2 (s)>s В 22 0 11/124
ПАТЕНТУ
ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ЕДОМСТВО СССР
ГОСПАТЕНТ СССР) 1) 5046646/02
2) 29.04,92
6) 30.08.93. Бюл. ЬЬ 32
5) Б.А. Коротков
72) Б.А. Коротков, И, И. Шейн фельд, .М.Ïçðøèí, В.П.Землянский, Н,В.Новиов, B.À.Ôåòèñîâ. В,И.Прихно и M.Ã.Òèõoовский
3) Общество с ограниченной ответственостью "Интеграция промышленного и экоомического потенциала" б) Германн Э. Непрерывное литье. M.; Меаллургиэдат, 1961, с.217.
4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ HEРЕ РЫ В НОЯ ИТЫХ ЗАГОТОВОК
7) Изобретение содержит замкнутый колектор с патрубком и распылителями водооздушной смеси, установленный между ристаллизаторам и первым роликом зоны
° °
Изобретение относится к металлургии, онкретнее к непрерывной разливке металов и сплавов.
Технический результат изобретения заючается в расширении технологических возможностей устройства за счет уменьше,ния его размеров, упрощения конструкции увели ения допускаемых давления и расода энергоносителей.
Результат достигают тем;.что в устрой) тве для охлаждения непрерывнолитых за готовок, содержащем замкнутый коллектор с патрубком и распылителями водовоэдушной смеси, установленный между кристаллизатором и первым роликом зоны вторичного охлаждения, согласно изобретению коллектор снабжен дополнительным патрубком, размещенным с противоположвторичного охлаждения. Коллектор снабжен дополнительным патрубком, размещенным с противоположной по отношению к первому патрубку стороны коллектора, при этом диаметр коллектора определен из выражения б, = К а„ Р,р/Lq, где a 0,57, расстояние между кристаллизатором и осью первого ролика зоны вторичного охлаждения, м; Ркр — периметр поперечного сечения рабочей полости кристаллизатора, м; Lx— периметр коллектора. м; К вЂ” коэффициент пропорциональности (К - 0,32-0,43). Оси патрубком расположены под углом 15-75 к оси трубопровода коллектора, а отношение площадей поперечного. сечения патрубка, коллектора и выходных отверстий распылителей составляет 1:(1,1-1,3); (0,08-0,15). 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. ной по отношению к первому патрубку стороны коллектора, при этом диаметр коллектора определен из выражения 8 057. Р где Boo — расстояние между кристаллизаторам и осью первого ролика эоны вторичного охлаждения, м; Ркр периметр поперечного сечения ра бочей полости кристаллизатора, и; Lc — периметр коллектора, м; К вЂ” коэффициент пропорциональности (К 0,32-0,43}. Оси патрубков расположены под углом t5-75О к оси трубопровода коллектора, и отношение площадей поперечного сечения патрубков, коллектора и выходных отвер1838040 стий распылителей составляет 1;(1,11,3):(0,08 — 0,15), Дополнительный патрубак, ега размещение с противоположной по отношению к первому патрубку стороны коллектора и расположение осей патрубков под определенным углом к аси трубопровода коллектора обеспечивают расширение технологических вазможностей устройства за счет управления движением водоваздушной смеси в коллекторе, вследствие чего пленка смеси будет иметь одинаковую толщину по всей длине трубопровода коллектора, создавая таким образам предпосылки для одинаковой плотности орошения поверхности заготовки водой в смеси. Определяемая иэ выражения (3) величина диаметра коллектора обеспечивает расширение технологических возможностей устройства за счет того, чта в коллекторе при всех требуемых величинах давления и расхода энергоносителей исключаются разрывы пленки вадоваздушной смеси. Регламентированное отношение площадей поперечного сечения патрубка, коллектора и выходных отверстий распылителей обеспечивают расширение технологических возможностей устройства за счет того, чта возникающие при изменении расхода и давления водовоздушнай смеси в местах перехода "веназные" сужения потока нивелируются расширяющейся гидрав-. лической системой патрубак — коллектор и достаточно низким сопротивлением распылителей. Уменьшение угла между осыа патрубка и трубопроводом коллектора меньше 15 повышает. трудоемкость изготовления устройства из-за увеличения размеров сапрягаемых отверстий; увеличение угла более 75 приводит к пульсациям водоваздушной смеси в коллекторе и снижению скорости истечения потока смеси, что может приводить к неравномерной толщине пленки, При снижении значений отношения площадей поперечного сечения коллектора и выходных отверстий распылителей к площади сечения патрубка менее 1,1 и 0,08 соответственно возникают пульсации водовоздушной смеси при увеличении расхода воды в.смеси, при увеличении значения отношения более 1,3 и 0,15 — появляются пульсации смеси при снижении расхода воды в смеси, Выражение (1) получено совместным решением двух экспериментально установленных уравнений: зависимости требуемой плотности орошения q поверхности заго товки водой при водавоздушном охлаждении от длины орошения Leo и скорости вытягивания v заготовки (зависимость имеЧ .= 2 0 ° („/4o)аю 3/ 2 ° „ ) симости устойчивого расхода Q воды в смеси ат периметра Р» и диаметра d» кол5 лектора (имеет вид 0 = 9,48 Р» . d», м /ч). относительно искомого — б». Размерность величины La в первом уравнении и Р» и d» те же, что и в выражении (1), Равномерность постоянной в первом уравнении — м /м чх 10 хмин; ва втором — м/ч. На фиг.1 показано устройство, продольный разрез; на фиг.2- сечение А-А на фиг.1. Устройство для охлаждения непрерывнолитых заготовок содержит замкнутый 15 коллектор1 длиной .»сосновным2 идополнительным 3 патрубками и распылителями 4 вадавоздушной смеси и размещен между кристаллизатором 5 с периметром сечения полости Р»р и первым роликам 6 эоны вто20 ричнога охлаждения. Ролик 6 размещен на расстоянии а» от кристаллизатора 5. Йатрубки 2 и 3 размещены с противоположных сторон коллектора 1, диаметр d» которого взят в следующей зависимости от аво, Р»р и 25 ». 0.57 . ,.Эво P» » „M Оси патрубков 2 и 3 составляют с осями 30 трубопровода коллектора 1 угол, равный а, а отношение площадей поперечного сечения патрубков 2 и 3, трубопровода коллектара 1 и выходных отверстий распылителей 4 составляет 1:(1,1-1,3):(0,08-0,15), Устройства работает следующим образам. После подвода водовоздушной смеси к патрубкам 2 и 3 ана поступает в трубопровод коллектора 1 и через распылители 4 40 распыляется на поверхность заготовки под кристаллизатарам 5. Благодаря подводу смеси к коллектору 1 в двух местах под углом а к оси трубопровода в коллекторе 1 создается кольцевое 4 движение смеси. Это, а также определенная величина диаметра б» коллектора 1 и соотношение площадей поперечного сечения патрубков 2 и 3, коллектора 1 и выходных отверстий распылителей 4 обеспечивают 50 сплошную, без разрывов пленку смеси одинаковой по всей длине коллектора толщины на ега внутренней поверхности и, следовательно, устойчивое и равномерное охлаждение поверхности заготовки смесью, Принципиальным отличием предложенного устройства от известных является возможность управлять движением потока водаваздушной смеси в коллекторе и обеспечивать за счет этого болев широкие технологические возможности охлаждения 1838040! з готовки водовоздушной смесью. Дальйший поиск известных в науке и технике шений не выявил признаки, отличные от рототипа. Примеры осуществления устройства (м. таблицу). Разливают сталь Ст3 в кристаллизаторы оперечного сечения, периметр которого авен Ркр, с регламентированным миниальным значением скорости вытягивания @. Расстояние от кристаллизатарэ до оси ервой пары роликов зоны вторичного охл ждения равно а«. Устройство для охлаждения содержит ллектор, периметр трубопровода которог равен L<. Коллектор снабжен патрубком я подвода водаваздушной смеси и имеет орсунки для распыления смеси на поверхости заготовки. Площадь поперечного сеения патрубка, коллектора и выходных тверстий форсунок равны соответственна и, $к и Sp. Патрубак составляет с осью убопровода угол а. Пример 1. Сечение кристаллизатара 50 х 1100 мм (P p - 2 5 м), а - 0 12 м. инимальная скорость вытягивания заготаок ч ь - 0,8 м/мин (K. 0,429). Периметр оллектора Рк ™ 6,0 м, он имеет 10 форсунок. Устройство снабжено дополнительным атруб ком и имеет коллектор. диаметр котоого выбран равным 0429 . 0,120 2,5 0055 6,0 Патрубки наклонены пад углом а - 15 (реднее значение из запрашиваемых предлов), а площадь поперечного сечения патубка, коллектора и выходных отверстий орсунок соотнесены как Ял. Я». $р - 1: 1,2 ; 0,11, т.е. также являются средними значеиями из запрашиваемых пределов (диаетр патрубка и выходное отверстие аспылителей равны соответственно 0,050 0.005 м). При всех режимах разливки устройство беспечивало устойчивое, без пульсаций аспыление смеси на поверхность загатови. Литые заготовки имели удовлетвориельное качество: индекс по сетчатым рещинам составил 1,0, Пример 2. Сечение кристаллизатара 50 х 1550 мм (Ркр - 3,6 t4). Первая пара аликов установлена на расстоянии а« ,100 мм от кристаллизатора. Минимальая скорость вытягивания заготовки 0,6 /мин (К 0,380). Периметр коллекторами к 2,1 и, количество форсунок — 12. Устройство снабжено дополнительным атрубкам и имеет коллектор, диаметр котоаго выбран равным диаметра коллектора 0,0070 м. При скоростях вытягивания заготовки 0,8-1 м/мин работа устройства характеризовалась неравномерным распределением расхода воды па периметру коллектора. На заготовках отмечены продольные трещины, их индекс 2,5. П р и и е р 5, При условиях примера 3 значение К ввыраж,ении (1) взято равным 0,250, т,е. меньше нижнего из запрашиваемых пределов — диаметр коллектора 0,03 мм.При скоростях вытягивания заготовки более 1,5 и/мин появились пульсации в подаче смеси на слиток при изменении расхода воды в смеси. Соответствующие участки имели дефекты типа сетчатых трещин (индекс 3) О 1гУ О 3 6 dê-0,380 "" -.0,050 и 7,1 Наклон патрубков к трубопроводам коллектора и отношение площади поперечного сечения патрубка, коллектора и выходных отверстий форсунок те же, что и в примере I — а = 45, dn = 0,045 м, dp - 0,0045 м, При всех режимах разливки устройство обеспечивало устойчивое, без пульсаций распыление смеси на поверхность заготовки, Качество отлитых заготовок удовлетворительное; индекс по сетчатым трещинам 1,5. Пример 3. Сечение кристаллизатора 15 300 х 1550 мм (Ркр = 3,7 м). Первая пара роликов установлена на расстоянии а,p-0,100 м ат кристаллизатора. Минимальная скорость вытягивания заготовок 0.4 л1/мин (К = 0,319). Периметр коллектора составляет L» - Y,2 м, количество форсунок 12. Устройство снабжено дополнительным патрубкам и имеет коллектор, диаметр которого выбран равным 0,100а" ° 3,7 25 dк = 0 319 — - 0,045 м. 7,2 Наклон патрубков к трубопроводам коллектора и отношение поперечного сечения патрубка, коллектора и выходных отверстий распылителей те же, чта и в примере 1: а45О, d - 0,040 м и dp - 0,0040 м. При всех режимах разливки устройство обеспечивало устойчивое, без пульсаций распыление смеси на поверхность заготовки. Литые заготовки имели удовлетворительное качества: индекс по сетчатым трещинам 1, Пример 4. При условиях примера 1 значение К в выражении (1) взято равным 40 0,550, т.е. большим верхнего из запрашиваемых пределов. Соответствующее значение 1838040 П р и и е р 6. При условиях примера 2 оси патрубков наклонены к трубопроводам коллектора под углом 15, т.е. с минимальным значением из запрашиваемых пределов. При всех режимах разливки устройство обеспечивало устойчивое, беэ пульсаций распыление смеси на поверхность заготовки. Литые заготовки . имели удовлетворительное качество: индекс по сетчатым трещинам 1,5. Пример 7. При условиях примера 2 оси патрубков наклонены к трубопроводу коллектора под углом 75О, т.е. с максимальным из запрашиваемых пределов. При всех режимах разливки устройство обеспечивало устойчивое без пульсаций распыление смеси на поверхности заготовки, литые заготовки имелиудовлетворительное качество: индекс по сетчатым трещинам 1. Пример 8. При условиях примера 2 оси патрубков наклонены к трубопроводам коллектора под углом 7,5О, т.е; меньшим минимального значения их запрашиваемых пределов, Изготовление устройства потребовало больших затрат времени. При разливке обеспечивалось устойчивое распыление смеси. Литые заготовки имели удовлетворительное качество. П р и м e p 9. При условиях примера 2 оси патрубков наклонены к трубопроводам коллектора под углом 82,5О. При увеличении расхода воды в смеси, требуемо о повышением скорости вытягивання заготовки, появлялась пульсация, Литые заготовки этих участков характеризовались сетчатыми трещинами индекса 3, Пример 10. При условиях примера 2 отношение площадей поперечного сечния патрубка, коллектора и выходных отверстий распылителей принято равным 1:1,1:0,08, т.е. минимальным значением иэ запрашиваемых пределов. При всех режимах разливки устройства обеспечивало устойчивое, без пульсаций распыление смеси на поверхность заготовки. Литые заготовки имели удовлетворительное качество: индекс по . сетчатым трещинам 1,5. п р и м. е р 11. При условиях примера 2 отношение: площадей поперечного сечения ватрубка;:коллектора и выходных отверстий распылителей принято равным 1".1,3:0,15, т.е. максимальным значением из запрашиваемых пределов. При всех режимах разливки устройство обеспечивало устойчивое распыление смеси на поверхность заготовки. Литые заготовки имели удовлетворительное качество. Индекс по сетчатым трещинам 1,5. Пример 12, При условиях примера 2 отношение площадей поперечного сечения патрубков, коллектора и выходных отверстий.распылителей взято равным 1:0,9:0,06, 5 т,е, меньшим минимальных значений иэ запрашиваемых пределов. При увеличении расходов воды в смеси, требуемого повышением скорости вытягивания, появлялась пульсация слитка. Литые 10 заготовки этих участков имели сетчатые трещины индекса 3,5. Пример 13. При условиях примерз 2 отношение площадей поперечного сечения патрубков, коллектора и выходных отвер15 стий Распылителей взято равным 1:1,5:0,18, т.е. большим максимальных значений из запрашиваемых пределов. При снижении расхода воды в смеси, требуемого снижением скорости вытягивания, появлялзсь пульса20 ция смеси. Литые заготовки имели сетчатые трещины индексов 3. Пример 14 (прототип}. При разливке в крипталлизатор сечением 150 х 1100 мм охлаждение на длине aeo - 0,120 м осущест25 вляли столкновением струй воды и воздуха из двух коллекторов {один для воды, другой для воздуха). Диаметр отверстий распылителей был 0,004 м. Эффективное смешивание было при высоком расходе воды и 30 воздуха. При снижении скорости вытягивания менее 1,4 и/мин поверхность заготовки ll9реохлаждалась, поскольку требовалось поддерживать достаточно высокий расход 35 воды. Литые заготовки имели грубые сетчатые и продольные трещины соответственно индекса 4,5 и 3,0. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей устрой40 ства эа счет уменьшения его размеров, упрощения конструкции и увеличения диапазона допускаемых давления и расхода воды и воздуха, что позволяет улучшить качество литых заготовок, 45 Использование изобретения позволит снизить отсортировку литых заготовок по сетчатым трещинам (на 0,1$) и продольным трещинам (на 0,05 ). С, 50 Ф ар мула изобретения 1, устройство для охлаждения непрерывнолитых заготовок, содержащее замкнутый коллектор с патрубком и распылителями водовоэдушной смеси, уста55 новленный между кристаллиззтором и первым роликом зоны вторичного охлаждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коллектор снабжен дополнительным патрубком, расположенным с противоположной к первому патрубку стороны коллектора, при этом ди10 1838040 прототипа рсйства и Прииеры осуществления предлагаемого уст 1 1 Сечение l эаготов ки, нм 150xll00 ° S„:Sx Sx ол ° Ор SI! на И - "— -г--а, ПричаР н ние ае н L„„1 н >}1 „0},. н Скорость k вытяги ванин, и/мин Пр а и,нер 2,19 1б 10 0,0050 1,79 ° 10 12 0,0045 1,45 ° Id 12 0,0040 3,53 10 10 О,п065 1:1,2 2,37 10 1,96 !О 1,59 10 3,85.10- 0,429 О,055 45 1;99 .10 0,050 . 1:0,11 1,63.10 0,045 l,32 1О 0,040 3 ° 21 10 0,065 2,}5 — 6, О 3,6 3 ° 7 7,2 2,5 6,0 Нет 4 3I 20 0,100 0,100 О, 120 0,8 О;6 н 0,380 0,050 0,3!Э 0,045 2 250xl 550 3 300xl550 0,4 Неравномерное распределение воды ° 1 0,G. 0,55 0,070 }} t I50x1100 5,ВЭ IG 0,025 6,48-10 12 P,DP25 7,07.10 -а Пульсация смеси н 0,20 О, 030 37 72 0100 04 3,6 7,} 0,100 0,6 1,79 10 12 0,0045 0,380 0,050 15 1,96 ° 10 75 н 1,63 !О 0,045 Нет Пульсация смеси I:1,1 I: l,3 1:0,9 82,5 1 ° 42. 10 12 2.27 . }О 12 1,31.16 12 I,78 !Оэ 0,050 1:О,О8 1 5I.!С. 0,045 1 0,15 2,18>ID 0,055 1:0>06 0,0040 Нет 45 1,96!10 I 0i 12 0,0050 0 0035 Пульсации I смеси 2 ° 36 .ID }2 0,0050 10 0,0040 II I Переохлав-; 1 дение ааготовкн при ниэких скоростях вытягивания 1:1,5 4,31 ° 10 0,040 i:0,18 13, l 4 150x11 00 (п ото ип) 2,5 4 8 0,120 0,8 D,04D ЭO! ° г метр коллектора бк определен из выражеия 0,57 . а „, а.. р! 1Р е aDO — расстояние между кристаллизатоом Й осью первого ролика зоны вторичного хлаждения, м; Рня — периметр поперечного сечения раочей полости кристаллизатора, м; 4с — периметр коллектора, м; 5 300х1550 6 250x1550 8 9, 1 K — коэффициент пропорциональности (К 0,32-0,43). 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что оси патрубков расположены под 5 углом 15 — 75О к оси коллектора. 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что соотношение площадей поперечного сечения патрубков, коллектора и выходных отверстий распылителей состав10 ляет 1:1,1-1,3;0,08-0,15. Ф Составитель Б.Коротков Редактор З.Ходакова Гехред М.Моргентал Корректор С.Патрушева - Заказ 2887 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
