Устройство для охлаждения и гранулирования металла при разливке

 

!

»! 53I 634

Со!оз Советских

Социалистических

Респуолин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.04.75 (21) 2125791/02 с Г!р!!сося!!псп!!см 3

Опубликовано 15.10.76. Б!оллетень № 38 (51) М Кл.г В 22D 11/10

С 21С 7/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и отнрытий (53) УДК 621.745 (088.8) Дата опублпковaêèë описания 22.12.76. (72) Авторы изобретения

А. А. Комаров, В. М. Онопченко и Л. И. Крупман (71) Заявитель Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ГРАНУЛИРОВАНИЯ

МЕТАЛЛА ПРИ РАЗЛИВКЕ

Изобретение относится к областям разливки и гранулирования металлов и их сплавов, а также может быть применено для охлаждения и гранулирования всевозможных расплавов в других областях техники.

Известны установки для получения металлических гранул, содержащие неподвижную обечайку, вращающийся разливочный стакан с отверстиями, бак с охлаждающей средой, узел подачи охлаждающей среды, сливной патрубок и сборник гранул. При этом в установке воронка вращающейся жидкости создается с помощью вращающегося диска, и узел подачи охлаждающей среды может быть выполнен в виде кольцевой трубки, уложенной по внутреннему периметру обечайки в ее основании, причем трубка имеет щель, обращенную в сторону обечайки, и касательные патрубки-вводы. Однако в указанных установках не регулируется температура получаемых гранул, не происходит отделение гранул от охлаждающей среды, а полученный гранулят нуждается в удалении остатков последней, например, путем сушки.

Известно также устройство для охлаждения разливаемого металла, содержащее корпус в виде двустороннего диффузора, снабженный приводом вращения относительно вертикальной оси, и узлы подачи и слива охлаждающей среды, омывающей внутреннюю поверхность корпуса. Преимуществом устройства является отсутствие контакта охлаждающей среды с мениском слитка илп заготовки, а также возможность регулирования степени охлаждения разливасмого металла. Однако наличие привода вращения придает устройству громоздкость и сложность, так как требует точной центровки корпуса и тщательного ухода за элементами передачи, которые довольно быст10 ро выходят из строя.

Целью изобретения является упрощение конс1рукп!!!! устройства. 3То достигается тем, :то корпус стройства выполнен неподвижным, а узел подачи охлаждающей среды — в

15 виде сопл, подведенных к верхнему диффузору под углом к его радиусу, составляющим в горизонтальной плоскости 60 — 90 .

На фпг. 1 показано предлагаемое устройст20 во, вертикальный разрез; на фиг. 2 — то же, сечение по А — А на фиг, 1 (в плоскости подвода сопл).

Корпус устройства состоит из верхнего диффузора 1, нижнего диффузора 2 и плавного

25 переходного участка 3, К верхнему диффузору 1 по внешне.,у периметру подведены горизонтальные сопла 4 под углом тр к радиусу диффузора. Угол q. может быть изменен в пределах 60 — 90 . Корпус установлен на сливном

30 баке 5, имеющем сливной патрубок 6. В дни531634

55 б0

3 ще сливного бака вмонтирован сборник гранул 7.

Устройство работает следующим образом, Через сопла 4 под определенным давлением подают охлаждающую жидкость, которая образует вращающийся слой 8 на внутренней поверхности корпуса, удерживаемый центробежными силами. Охлаждающая жидкость проходит переходный участок 3 и отбрасывается центрооежными силами на периферию нижнего диффузора 2, на поверхности которого она удерживается силами адгезии, а затем стекает в сливной бак 5, откуда удаляется через сливной патрубок 6.

Внутрь корпуса во вращающийся слой 8 охлаждающей жидкости подают струю 9 металлического расплава, которая дробится за счет кинетической энергии вращающегося слоя жидкости на гранулы 10 определенных размеров. Гранулы также вовлекаются во вращательное движение вместе с охлаждающей жидкостью и проходят по спиралеобразной траектории внутри верхнего диффузора 1.

На выходе из переходного участка 3 гранулы выпадают из слоя охлаждающей жидкости и направляются в сборник гранул 7, Выпадание гранул из охлаждающей среды на выходе из переходного участка корпуса происходит вследствие одновременного действия сил тяжести и инерции, Под действием центробежной силы гранулы катятся по криволинейной образующей переходного участка

3, при этом силы инерции гранул направлены по касательной к образующей вниз. В результате совместного действия сил тяжести и инерции происходит выпадание гранул из охлаждающей жидкости, поскольку металлические гранулы обладают значительно более высокой плотностью по сравнению с жидкостью.

Наиболее оптимальным для создания вращающегося слоя жидкости внутри корпуса является тангенциальный подвод сопл к образующей верхнего диффузора (

Изменением угла наклона сопл к радиусу диффузора можно регулировать степень дробления струи расплава и размер получаемых гранул, так как при неизменном расходе охлаждающей жидкости изменяется скорость вращающегося слоя. Наибольшую скорость вращения слой жидкости получает при тангенциальном подводе сопл (cp=90 ), так как в указанном случае направления подачи жидкости и вращения ее слоя совпадают. При расположении сопл под углом к касательной диффузора (V(90 ) направление подачи жидкости не совпадает с направлением вращения ее слоя, и происходит взаимное тормо5

Зо

45 жение слоя и струй, Некоторая потеря скорости струями имеет место также при полете их по хорде и в момент встречи с внутренней поверхностью диффузора под острым углом к его касательной (до 30 при гр=60 ). Располагать сопла под углом rp(60 нецелесообразно, так как при этом возрастает путь полета струй до встречи с корпусом и нарушается устойчивость вращающегося слоя жидкости.

Регулировать дробление струи и скорость вращения жидкости в корпусе можно также, если располагать сопла не горизонтально, а под определенным углом к горизонту, Температуру выделяемых гранул регулируют так, чтобы они успели высохнуть при падении в сборник гранул, т, е. они не должны охлаждаться в жидкости ниже температуры кипения последней. Зтого можно добиться, именяя длину пробега гранул в охлаждающей жидкости высотой корпуса или подачей струи расплава в разные точки образующей верхнего диффузора, а также регулируя расход охлаждающей жидкости, причем оперируют давлением на соплах или их количеством.

Преимуществом описываемого устройства является отсутствие вращающихся деталей, что значительно упрощает его конструкцию, облегчает обслуживание и создает условия для повышения производительности устройства за счет снижения простоев на ремонт и наладку узлов. Кроме того, расположение подающих сопл под определенным углом к радиусу диффузора позволяет создавать внутри корпуса циркулирующий слой охлаждающей жидкости переменной толщины, удерживаемый центробежными силами. Изменением угла наклона сопл к радиусу диффузора можно регулировать дробление струи расплава и размер получаемых гранул.

Устройство позволяет получать готовые гранулы с заданной температурой, которые, минуя операцию сушки, могут быть сразу напр авлены для дальнейшего использования.

Прп этом отпадает необходимость в сушилах, высвобождается обслуживающий персонал, уменьшаются затраты труда на производство единицы продукции.

Фор мула изобретения

Устройство для охлаждения и гранулирования металла при разливке, содержащее корпус в виде .д вусто рон него диффузора, узлы подачи и слива охлаждающей среды, омывающей внутреннюю поверхность корпуса, отл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, корпус выполнен неподвижным, а узел подачи охлаждающей среды — в виде сопл, подведенных к верхней части диффузора тангенциально под углом 60 — 90 .

531634 !

Риг 2

Составитель А. Кондратьев

Редактор Н. Корченко Текред А, Каь1ышникова Корректоры: Л. Брахнина и И. Позняковская

Заказ 2363/9 Изд. 1742 Тираж 1003 Подписное

ЦНИИПИ Государственного когиитета Совета Мшшстров СССР по дслаги изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская иаб., д, 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2