Система вторичного охлаждения заготовок водовоздушной смесью на установке непрерывной разливки

 

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов и сплавов. Целью изобретения является упрощение управления системой и повышение качества отливаемых заготовок. Система вторичного охлаждения непрерывнолитых заготовок водовоздушной смесью содержит смесители воды и воздуха, тракты подвода к смесителю воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой и тракт для отвода смеси от смесителя и подачи ее к кольцевым трубопроводам, расположенных в плоскости, перпендикулярной технологической оси непрерывнолитой заготовки, коллекторов с гидравлическими форсунками. Отношение площади поперечного сечения трубопровода к суммарной площади поперечного сечения коллекторов равно 2...6,3. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 22 D 11/124

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4218170/23-02 (22) 30.03.87 (46) 30.07.89. Бюл. ¹ 28 (75) В.М,Паршин, Б,А,Коротков, А,Ф,Шаров, М.Б.Оржех, В.В,Савченко, Г.Е.Колодкин, В.П.Землянский и И.А.Добродон (53) 621.746.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1249780„ кл. В 22 D 11/124, 1986. (54) СИСТЕМА ВТОРИЧНОГО ОХЛАЛЩЕНИЯ

ЗАГОТОВОК ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСЪ|0 НА УС"..

ТАНОВКЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ (57) Изобретение относится к непрерывной разливке металлов и сплавов.

Целью изобретения является упрощение

Изобретение относится к,металлур гии, в частности,к непрерывной разливке металлов.

Цель изобретения — упрощение управпения системой вторичного водовоэдушного охлаждения и повьппение качества отливаемых заготовок.

На фиг.| изображена схема системы водовоэдушного охлаждения для вертикальной УНРС; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Система содержит смесительные устройства 1, тракты 2 и 3 подвода к ним воды и воздуха с регулирующей и измерительной аппартурой 4, тракты

5 подвода смеси к верхнему б и нижнему 7 кольцевым трубопроводам, расположенным по внешнему периметру поверхности и в плоскости, перпендикулярной технологической оси непрерыв„„Я0„„1496915 А1

2 управления системой и повышение качества отливаемых заготовок. Система вторичного охлаждения непрерывнолитых заготовок водовоздушной смесью содержит смесители воды и воздуха, тракты. подвода к смесителю воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой и тракт для отвода смеси от смесителя и подачи ее к кольцевым трубопроводам, расположенным в плоскости, перпендикулярной технологической оси непрерывнолитой заготовки, коллекторы с гидравлическими форсунками. Отношение площади поперечного сечения трубопровода к суммарной, площади поперечного сечения коллекторов равно 2-6,3.

2 ил., 1 табл. нолитой заготовки 8, и коллекторы 9, размещенные вдоль технологической оси заготовки, с гидравлическими форсунками 10. Коллекторы 9 объединены © в верхней и нижней частях кольцевыми 4 6 трубопроводами 6 и 7. Соединение коль- Я ) цевого трубопровода и коллекторов фивами обеспечивается при помощи штуцерных соединений или другими способами.

Система работает следующим образом.

Сформированная в смесительных уст- ройствах 1 водовоэдушная смесь подается по однолинейным трактам 5 подво- а да смеси к верхнему б и нижнему 7 кольцевым трубопроводам. Равномерно распределяясь по кольцевым трубопроводам, она поступает в размещенные вдоль технологической оси заготовки

8 коллекторы 9, концы которых соединены с кольцевыми трубопроводами б и

1496915

7. Водовоздушная смесь, подаваемая сверху и снизу, дополнительно смешиваясь в коллекторах 9, обеспечивает получение однородной двухфазной сме5 си, котор ая, поступая к гидр авлическим форсункам 10 и выходя из них в виде водовоэдушного факела с требуемыми параметрами, охлаждает поверхность непрерывнолитой заготовки 8 при любых расходах воды эа счет компенсации недостающего количества воды избытком воздуха и взрывным эффектом расширения воздушных включений при выходе смеси из сопл форсунок 10. 15

Пример 1. УНРС вертикального типа для отливки слитков сечением

300х300 мм со скоростью разливки

0,2-0,8 м/мин. Слиток в процессе разливки поддерживается под кристаллиза- 20 тором роликовой поддерживающей системой. Для охлаждения четырех граней слитка УНРС под кристаллизатором оборудована системой водовоздушного охлаждения длиной 3,8 м. Система 25 водовоздушного охлаждения содержит четыре вертикальных коллектора, по одному на каждую грань. В каждом коллекторе — десять плоскофакельных гидравлических форсунок производитель- 30 костью 0,5 м /ч, расположенных в межроликовом пространстве с шагом

400 мм.

Коллекторы установлены над поддерживающей роликовой системой вдоль оси непрерывного слитка. Внутренний диаметр коллекторов 16 мм, суммарная площадь поперечных сечений четырех

1 коллекторов составляет 785 мм . Ввер-40 ху под кристаллизатором и внизу четыре коллектора объединены кольцевыми трубопроводами. Верхний и нижний кольцевые трубопроводы расположены по внешнему периметру заготовки над под- 5 держивающей системой в плоскости, перпендикулярной технологической оси заготовки. Площадь поперечного сечения кажцого кольцевого трубопровода (Верхнего, нижнего) при диаметре 50

100 мм равна 7850 мм, что составляет 10,0 суммарной площади пдперечнык сечений четырех коллекторов. К кольцевым трубопроводам от смесительных устройств с трактом подвода воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой подведены тракты водовоздушной смеси диаметром

100 ьм, Устройство обеспечивает устойчивый режим охлаждения непрерывнолитой заготовки водовоздушной смесью с широким диапазоном изменения расхода воды и удовлетворительное качество литых заготовок всего марочного сортамента с различными требова" ниями по интенсивности охлаждения.

Пример 2. УНРС вертикального типа для отливки слитков сечением

180х400-500 мм со скоростью 0,60,8 м/мин. Слиток в процессе разливки поддерживается под кристаллизатором тремя брусьевыми секциями (по три бруса в каждой секции длиной

2,2 м, толщиной 70 мм с шагом 210 мм) общей длиной 6,6 м. Для охлаждения непрерывнолитой заготовки УНРС на участке брусьевьгх секций оборудована системой водовоздушного охлаждения длиной 6,6 м.

Система водовоздушного охлаждения состоит иэ двух секций.

Первая — верхняя-секция длиной

2,2 м содержит шесть вертикальных коллекторов, по одному на узкие грани и по два на широкие грани. В каждом коллекторе — пять плоскофакельных гидравлических форсунок производительностью 1,0 м /ч, расположенных в межбрусьевом пространстве с шагом

400 мм. Коллекторы установлены над поддерживающей брусьевой системой вдоль технологической оси непрерывнолитого слитка. Внутренний диаметр коллекторов 20 мм. Вверху и внизу секции все шесть коллекторов объединены кольцевыми трубопроводами, расположенными по внешнему периметру заготовки над поддерживающей системой. в плоскости, перпендикулярной технологической оси заготовки. Диаметр кольцевых трубопроводов 100 мм. Площадь поперечного сечения 7850 мм, что составляет.

4,16 суммарной площади поперечных сечений шести коллекторов (1884 мм ).

К кольцевым трубопроводам подсоединены тракты подвода смеси от смеситвльных устройств, к которым подводятся тракты воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой.

Вторая .(ниже) секция длиной 4,4 м содержит четыре вертикальных коллектора, по два на широкие грани. В каждом коллекторе по десять плоскофакельных гидравлических форсунок производительностью 0,8 м, расположенных с ша9 гом 400 мм в межбрусьевом пространстве. Так же, как и в первой секции, они вверху и внизу объединены кольцевыми трубопроводами с теми же сечениями 7850 мм, что составляет 6,25

2 суммарной площади поперечных сечений четырех коллекторов при внутреннем диаметре 20 мм, к которым подсоединены тракты подвода смеси от смесительных. устройств с трактом воды и воздуха, на которых установлена регулирующая измерительная аппаратура, Система обеспечивает устойчивый режим работы каждой секции с десятикратным уменьшением расхода воды, не- 15 обходимую интенсивность охлаждения при рабочих скоростях разливки

0,6-0,8 м/мин всего размернога и марочнога сортамента разливаемых сталей.

Пример 3. УНРС криволинейного 20 типа для отливки слитков сечением

250-315х!100-.1850 мм со скоростью

0,6-1,2 м/мин. Роликовая поддерживающая система разбита на три участка—

Радиальный, криволинейный, горизон- 25 тальный. Слиток в процессе разливки поддерживается в зоне вторичного охлаждения роликами, сгруппированными в отдельные секции — нулевая секция (б-роликовая), 7-роликовая, четыре 30, 5-роликовые и десять 2-роликовых.- Нулевая и 7-роликовая секции оборудованы системой водовоздушного охлаждения, состоящей из двух секций. Первой секцией оборудована нулевая — 6-роликовая, а второй — 7-роликовая. Система

35 .водовоздушного охлаждения не использована в остальных секциях в связи с тем, что для охлаждения широких гра" ней со стороны малого и большого радиусов в этих секциях распределение хладагента неравномерное (больше со стороны большого радиуса).

Система вадавоздушного охлаждения первой секции содержит восемь вертикальных коллекторов, по одному на узкие грани и па три параллельные друг другу на каждую широкую грань. В .каждом коллекторе — по шесть плоскофакельных форсунок производительностью 50 !,0 м /ч, расположенных в межроликовом пространстве, Расстояние между коллекторами широкой грани слитка

600 мм. Коллекторы установлены над поддерживающей роликовой системой вдоль технологической оси непрерывнолитого слитка. Внутренний диаметр коллекторов 25 мм. Верхние и нижние концы всех восьми коллекторов объеди5 1496915 6 иены кольцевыми трубопроводами, расположенными по внешнему периметру заготовки над поддерживающей системой в плоскости, перпендикулярной технологической оси заготовки. Диаметр кольцевых трубопроводов 100 мм. Площадь поперечных сечений восьми коллекторов

3924,8 мм . К кольцевым трубопроводам

2 подсоединены тракты подвода смеси от смесительных устройств с трактом воды и воздуха, оснащенные измерительной регулирующей аппаратурой.

Система водовоздушного охлаждения второй секции содержит четыре вертикальных коллектора, па два на широкую грань. Расстояние межцу коллекторами

800 мм. В каждом коллекторе — 7 плоскофакельных гидравлических форсунок, . расположенных в межроликовом пространстве поддерживающей 7-роликовой секции. Форсунки имеют производительность 1,0 м /ч, Все коллекторы второй секции имеют диаметр 25 мм и располо- жены вдоль технологической оси ненрерывналитого слитка.

Так же, как и в первой секции, коллекторы вверху и внизу объединены кольцевыми трубопроводами. Площадь поперечного сечения каждого кольцевого трубопровода 4534,16 мм при внут2 реннем диаметре 76 мм. Суммарная площадь поперечных сечений четырех кол2 лекторов равна 1962,4 мм, что составляет по отношению к площади поперечного сечения кольцевого трубопровода 2, 31. Тракты подвода смеси, смесительные устройства, тракты воды и воздуха с измерительной аппаратурой аналогичны используемым в первой секции.

Система вадавоэдушного охлаждения в двух секциях позволяет осуществить равномерное распределение хладагента по периметру и длине слитка в интервале рабочих скоростей разливки 0,61 2 м/мин, обеспечивая необходимую интенсивность охлаждения для всего марочного и размерного сортамента„

Результаты применения различных вариантов системы вторичного охлаждения приведены в таблице.

Выполнение отношения площадей поперечного сечения верхнего (и нижнего) кольцевого трубопровода к суммарной площади поперечных сечений коллекторов в пределах 2-6,3 обеспечивает не только устойчивый процесс распыления водоваздушной смеси в ши14969)5

Характер распыления охлвдителя

lIp» иер

Колнчест во колотношение екция Диаи коль намет оллек

Площад попер ного

Площвд опере ого с ения руборовод мм нарна щвдь ллекачество оверхностн етвллв ощади сепия трупровода сумиарной ощади ллектоекторов шт. ора >

Мм ого руб ров а, чеиия колле тора, мм ов, мм в

6,3:1!

256

Устойчняое распыление воды

Пульсация воды

Дефектов нет

Встречаются сетчатые трещины

Дефектов нет!

256 8,3: 1

4,211

Устойчивое распыление воды

Устойчивое распыление воды

Устойчивое распыление воды

Устойчивое распыление воды

Переохлахденне .отдельных граней слитка

1884

" Дефектов нет

6>3:1

1256

3924>8 2,0:1

3 1ОО

Дефектов нет

2-я

1962,5 2,3: 1

Дефектов нет

2826,6

l,4: 1

Грубые поперечные трещины роком интервале значений отношения воды и воздуха за счет снижения вероятности мгновенных скачков сопротивления движения смеси и возможности пе5 ремешивания ее встречных потоков в кольцевом трубопроводе и в коллекторах, но и равномерное распределение хладагента по коллекторам без изменений его характеристик и структуры (газосодержание, гомогенность и т.д.) обуславливая в целом повышение равномерности охлаждения по поверхности заготовки.

Уменьшение отношения площади поперечного сечения кольцевого трубопровода к суммарной площади поперечных сечений коллекторов меньше 2 приводит к неравномерному распределению хладагента по коллекторам по мере движения 2р смеси по кольцевому трубопроводу за счет увеличения гаэосодержания смеси при последовательном расходовании ее по коллекторам. Увеличение этого отношения более 6,3 приводит к возрас- 25 танию затрат материалов на изготовле1 1ОО 7В50 20 3 l4

l l5 10381 >6 20 314

2 1-я )00 7850 20 314

2-я 100 7850 20 314

7850 25 490>6 8

4534,2 25 490,6 4 ние коллекторов, а также к нарушению гомогенной структуры смеси, приводящей к пульсационному режиму работы системы.

Формула и э о б р е т е н и я

Система вторичного охлаждения заготовок водовоздушной смесью на установке непрерывной разливки„ содержащая установленные параллельно технологической оси установки коллекторы с форсунками, смеситель воды и воздуха, тракты подвода воды и воздуха к смесителю и трубопровод подвода водовоздушной смеси от смесителя к противоположным концам коллекторов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения управления системой и повышения качества отливаемых заготовок, конць коллекторов объединены кольцевыми трубопроводами, площадь поперечного сечения каждого иэ которых составляет 2>0-6,3 суммарной площади поперечных сечений коллекторов.

1496915

Тираж 711

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

f0

Редактор А.Огар

Заказ 5947

Составитель А. Попов

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни