Система вторичного охлаждения непрерывнолитых заготовок водовоздушной смесью

 

(19)RU(11)1249780(13)C(51)  МПК ⁵    _B22D11/124Статус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) СИСТЕМА ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСЬЮ

Изобретение относится к металлургии, конкретно к непрерывной разливке металлов и сплавов. Целью изобретения является обеспечение устойчивой работы системы и повышение равномерности охлаждения. Наличие восходящего участка тракта воды обеспечивает устойчивое распыление смеси из форсунок в широких пределах и надежную работу измерительной аппаратуры за счет исключения попадания воздуха в тракт воды при ее малых расходах, что может быть не только при снижении ее расхода, но и, например, при первоочередной подаче воздуха по сравнению с подачей воды в начале процесса охлаждения, поскольку толчки (возрастания) давления смеси будут сниматься расходом смеси на форсунки, а не на нижележащей по сравнению с распылителем участок тракта воды, столб воды в котором исключает попадание воздуха к измерительной диафрагме. При снижении длины восходящего участка водяного трубопровода менее двух его диаметров появляются пульсации воды, увеличение же длины более 60 диаметров нецелесообразно, поскольку устройство для получения смеси находится выше разливочной площадки установки непрерывной разливки стали (УНРС) или же потребуется дополнительная петля водовода, что обусловливает увеличение затрат металла. Меньшие значения длины восходящего участка водовода из предложенного интервала значений соответствует размещению устройства для получения водовоздушной смеси рядом с измерительной диафрагмой расхода воды, большие - размещению устройства на верхнем горизонте водовода для случая УНРС высокой производительности, а следовательно, и больших размеров. Оборудование входного участка смесителя дросселем обеспечивает устойчивое распыление смеси, а следовательно, гарантированное высокое качество слитков при использовании предложения за счет отделения сжимаемого объема на участке получения смеси от жесткого объема воды в ее тракте, что нивелирует влияние толчков давления на расход воды. Подсоединение тракта водовоздушной смеси к коллекторам с двух противоположных сторон обеспечивает требуемое распределение водовоздушной смеси по ширине и длине слитка, а следовательно, и высокое качество металла за счет эффекта ее дополнительного перемешивания в коллекторах (коллекторах-стояках для случая их линейного расположения), исключающего частичное разделение смеси на отдельные фазы (воду и воздух) и смягчающего мгновенные возрастания сопротивлению ее движения при уменьшении расхода воды. Известное решение же обеспечивает другой эффект - снижение гидравлических потерь напора воды. Выполнение дросселя в виде, например, обратного клапана выполняет при этом не только функцию дополнительного сопротивления (шайбы), но и гарантирует надежную работу измерительной аппаратуры (диафрагмы воды) при переходных режимах (первоочередной подаче воздуха в начале процесса разливки и его отключении в последнюю очередь после разливки), при аварийных ситуациях (отключение воды), разъединяя тракт воды и смеситель, в который подается воздух, а также при обслуживании системы перед разливкой (подача к форсункам одного воздуха для их очистки), где обратный клапан играет ту же роль. Выполнение предложенного отношения суммарной площади поперечного сечения стояков к площади выходных отверстий распылителей обеспечивает устойчивый процесс распыления водовоздушной смеси в широком интервале значений отношения ее составляющих за счет снижения вероятности мгновенных скачков сопротивления движения смеси и возможности перемешивания ее встречных потоков в стояках достаточно больших размеров, обусловливая в целом повышение и качества поверхности слитков. Уменьшение отношения площади поперечного сечения стояков к площади выходных отверстий форсунок менее 8 приводит к появлению пульсации при распылении воды, увеличение же этого отношения более 32 связано с возрастанием затрат материалов на коллекторы. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства для вертикальной УНРС с брустьевыми поддерживающими устройствами под кристаллизаторами; на фиг.2 - сечение его коллектора; на фиг.3 - отдельно расположенный линейно стояк-коллектор для УНРС с роликовыми поддерживающими элементами. Устройство для вторичного охлаждения непрерывно литых заготовок (фиг.1 и 2) содержит смеситель 1 воды и воздуха с газопроницаемыми втулками 2, заключенными в кожух 3, с внутренней полостью которых соединен тракт 4 воды с измерительной диафрагмой 5, а с пространством между кожухом и втулками - тракт 6 воздуха, тракт 7 водовоздушной смеси, раздаточную коробку 8 и стояки 9, образующие с тремя рядами коллекторов 10, на которых установлены форсунки 11, замкнутый профиль. Смеситель 1 установлен на восходящем тракте 4 воды выше диафрагмы 6 на расстоянии 2-10 диаметров тракта воды и снабжен на входе обратным клапаном 12, а стояки 9 связаны с раздаточной коробкой 8 при помощи шлангов 13, причем площадь поперечного сечения стояков в 8-32 раз больше площади выходных отверстий форсунок 11. Для варианта роликовых поддерживающих элементов, в отличие от фиг.1 и 2, подвод водовоздушной смеси осуществлен к верхнему и нижнему участкам стояка - коллектора 14. Работает устройство следующим образом. Подаваемые по тракту 4 вода и по тракту 6 воздух смешиваются в смесителе 1, при этом вода дросселируется при помощи обратного клапана 12 (см. фиг.1). Образовавшаяся в смесителе водовоздушная смесь поступает к раздаточной коробке 8, далее с помощью шлангов 13 - к стоякам 9 и дополнительно смешиваясь в коллекторах 10 за счет встречного потока смеси в каждом из них, выходит через форсунки 11, охлаждая поверхность слитка (не показано). В случае роликовой поддерживающей системы (см. фиг.3) устройство работает так же, но смесь после раздаточной коробки подают к верхнему и нижнему концам стояка - коллектора 14, откуда она после смешения поступает на слиток через выходные отверстия форсунок 11. При этом нижняя ветвь тракта смеси может дополнительно иметь дроссель (также не показан) для регулирования распределения смеси по длине коллектора 14. П р и м е р 1. УНРС вертикального типа для отливки слитков сечением 180x40-500 мм со скоростью 0,6-0,8 м/мин. Кристаллизаторы расположены на уровне + 5,0 м. Слиток в процессе разливки поддерживается под кристаллизатором брусьями (по три бруса толщиной 70 мм и длиной 2,2 м, с шагом 210 мм с каждой широкой стороны). По длине зоны выполнено четыре брусьевых секции. Вода для вторичного охлаждения подведена на уровне 1,0 м, т.е. приблизительно посредине зоны. Устройство для вторичного охлаждения УНРС содержит водовод диаметром 50 мм с П-образным участком высотой 100 мм, в нижней части начала которого размещена измерительная диафрагма, а в верхней - смеситель воды и воздуха с дросселем (обратным клапаном 2) на входе, и подведенным к смесителю трубопроводом сжатого воздуха, и трубопровод диаметром 50 мм, отводящий готовую смесь от смесителя к форсункам зоны вторичного охлаждения. Плоскофакельные прямоточные форсунки производительностью 0,5 м³/ч каждая (площадь выходного отверстия форсунок 6 мм²) размещены в межбрусьевых пространствах (по 2 ряда форсунок по ширине слитка) с шагом 300-600 мм по высоте, на длине 6,6 мм (всего 20 форсунок с каждой широкой стороны) и сгруппированы при помощи двух стояков-коллекторов диаметром 35 мм, к верхней и нижней частям которых подведены трубопроводы водовоздушной смеси. Основные параметры предлагаемого устройства и показатели качества литого и катаного металла при его использовании даны в таблице. Из таблицы следует, что предлагаемое устройство обеспечивает устойчивый режим охлаждения слитков, смесью с 10-кратным изменением расхода воды (от 0,3 до 3 м³/ч) и удовлетворительное качество литых заготовок и проката из стали с различными требованиями по интенсивности охлаждения - от сталей мартенситного до сталей аустенитного класса. П р и м е р 2. УНРС криволинейного типа для отливки слитков сечением 250х1100-1800 мм со скоростью 0,8-1,0 м/мин. Слиток в процессе разливки поддерживается в зоне вторичного охлаждения роликами, сгруппированными в отдельные секции - нулевая секция, (6-роликовая), 7-роликовая, четыре 5-роликовых и две 8-роликовых. Устройство для вторичного охлаждения содержит по два смесителя с каждой широкой стороны слитка, при этом для одного смесителя предназначены те же элементы, что и в предыдущем примере - тракт воды и воздуха, тракт смеси и т. д. Дополнительные отличия следующие. Диаметр трубопровода воды 80 мм, смеситель располагается после восходящего участка трубопровода длиной 4,8 м (перед восходящим участком размещена измерительная диафрагма) на его горизонтальном участке в верхней точке (на уровне разливочной площадки), диаметр трубопровода готовой смеси 80 мм. В межроликовых пространствах размещены плоскофакельные форсунки производительностью 0,6 м³/ч (площадь выходного отверстия 7,2 мм²) в нулевой секции (с каждой стороны слитка два ряда форсунок), производительностью 0,8 м³/ч (площадь выходного отверстия 9,6 мм²) в 7-роликовой секции (также два ряда форсунок), производительностью 1,2 м/ч (площадь выходного отверстия 14,4 мм²) в первой 5-роликовой секции (здесь и дальше один ряд форсунок), производительностью 1,0 м³/ч (площадь выходного отверстия 12 мм²) во второй 5-роликовой секции, производительностью 1,0 м³/ч (площадь выходного отверстия 12 мм²) в третьей 5-роликовой секции, производительностью 0,8 м³/ч (площадь выходного отверстия 9,6 мм²) в четвертой 5-роликовой секции и производительностью 0,6 м³/ч (площадь выходного отверстия 7,2 мм²) в остальных секциях. Всего 70 форсунок с каждой стороны слитка. Форсунки сгруппированы в первых двух секциях при помощи двух коллекторов диаметром 70 мм, в последующих секциях - одного коллектора диаметром 115 мм. Коллекторы всех секций последовательно соединены друг с другом (для каждого ряда в первых двух секциях), а конец обоих коллекторов 7-роликовой секции связан с началом коллектора первой 5-роликовой секции. К началу коллекторов в первой секции и концу в последней секции подсоединены трубопроводы водовоздушной смеси от двух смесителей раздельно. Устройство обеспечивает устойчивый режим охлаждения слитка смесью с 15-кратным изменением расхода воды (от 2 до 30 м³/ч) и удовлетворительное качество литых заготовок всего марочного сортамента конвейерной стали от стали для автолиста до высокопрочной трубной стали, прежде всего их переходных участков (см. таблицу). П р и м е р 3. Для тех же условий, что и в предыдущем примере, аналогичные модули, включающие два смесителя с подводящим к каждому из них воду и воздух и отводящим от него готовую смесь трактами, обслуживают отдельно нулевую и 7-роликовую секции, три 5-роликовые секции и одну 5-роликовую и две 8-роликовые секции, т.е. с каждой стороны слитка выполнено по три секции охлаждения. При этом смесители расположены выше диафрагмы на 4,8, 3,2 и 1,6 м соответственно для первой, второй и третьей секций охлаждения (см. таблицу) и имеют такие же длины восходящих участков тракта воды перед смесителями. По сравнению с предыдущим примером такое устройство обеспечивает возможность охлаждения как водовоздушной смесью, так и одной водой. Изобретение обеспечивает широкий интервал устойчивого распыления водовоздушной смеси главным образом в области больших газосодержаний с требуемым распределением интенсивности охлаждения по длине и ширине слитка и высокое качество заготовок за счет исключения попадания воздуха в тракт воды и снижения пульсации давления смеси на всем протяжении от смесителя до форсунки. Кроме того, предлагаемое изобретение просто по конструкции и надежно в работе, оно позволяет использовать в качестве охладителя как водовоздушную смесь, так и только воду. (56) Марченко И.К. и др. Усовершенствованная система вторичного охлаждения слитков на МНЛЗ, Тематический сборник научных трудов Краматорского НИИПТМаша, 1978, т.26, с.10-17. Отчет ЦНИИЧМ по НИР, арх. N 938 СП, 1981.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСЬЮ, содержащая смеситель воды и воздуха, тракты подвода к смесителю воды с измерительной диафрагмой и воздуха и тракт для отвода водовоздушной смеси от смесителя и подачи ее в коллекторы с гидравлическими распылителями, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы системы и повышения равномерности охлаждения, тракт воды после диафрагмы имеет восходящий участок и дроссель, установленный перед смесителем, а тракт воздушной смеси подсоединен к противоположным концам коллекторов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что длина восходящего участка тракта воды составляет 2,0 - 60,0 его диаметров, а суммарная площадь поперечного сечения коллекторов - 8,0 - 32,0 площади выходных отверстий распылителей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 13.03.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002        

---