Устройство для непрерывного литья металлических лент
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью металлических лент. Цель - повышение производительности и надежности в работе устройства. Устройство содержит валок-кристаллизатор 1, выполненный в виде радиальной центробежной тепловой трубы (ЦТТ) 2 и осевой ЦТТ 3, и литниковую систему. Радиальная ЦТТ 2 содержит внешний обод-испаритель 5 и внутренний конденсатор 6 с капиллярно-пористыми слоями 7 и 8. Осевая ЦТТ 3 содержит конденсатор 9 в виде оребренной наружной поверхности 10 и капиллярно-пористый слой 11 на внутренней поверхности. Конденсаторы 6 и 9 радиальной и осевой ЦТТ соединены между собой. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕ +1ЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684818/02 (22) 03.05.89 (46) 07,08,91. Бюл, М 29 (71) Белорусский политехнический институт (72) А,Н.Абраменко и А.С.Калиниченко (53) 621.746.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР hh 1526892, кл. В 22 О 11/04, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛЕНТ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью металлических лент. Цель — повышение производи„„„ Ж„„1668021 А1 тельности и надежности в работе устройства, Устройство содержит валок-кристаллизатор 1, выполненный в виде радиальной центробежной тепловой трубы (ЦТТ) 2 и осевой ЦТТ 3, и литниковую систему. Радиальная ЦТТ 2 содержит обод-испаритель 5 и внутренний конденсатор 6 с капиллярно-пористыми слоями 7 и 8. Осевая Ц1 Г 3 содержит конденсатор 9 в виде оребренной наружной поверхности 10 и капиллярно-пористый слой 11 на внутренней поверхности, Конденсаторы 6 и 9 радиальной и осевой ЦТТ соединены между собой, 2 ил, 1668021 20 30 40 50 Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью металлических лент. Цель изобретения — повышение производительности и надежности работы устройства. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сбоку. Устройство для непрерывного литья металлических лент содержит валок-кристаллизатор 1, выполненный в виде радиальной центробежной тепловой трубы (Ц1 Т) 2 и осевой ЦТТ 3, и литниковую систему 4. Радиальная ЦТТ содержит внешний обод-испаритель 5 и внутренний конденсатор 6 с капиллярно-пористыми слоями 7 и 8, Осевая LITT содержит конденсатор 9 в виде оребренной наружной поверхности 10 и капиллярно-пористый слой 11 на внутренней поверхности, Конденсаторы 6 и 9 соединены между собой и образуют общий валок-кристаллизатор, установленный на осях 12 и 13. В радиальной ЦТТ, имеющей наиболее теплонагруженный испаритель. используется вода (теплоноситель 1), а в осевой ЦТТ— спиртоводяная смесь (теплоноситель 2), которая обеспечивает перенос меньшей плотности теплового потока, но может работать при минусовых температурах. Выбором длины осевой ЦТТ обеспечивается необходимая площадь Tpïëîoáìåííoé поверхности для сброса рабочего теплового потока при омывании ее воздухом. Устройство работает следующим образом. Внешний обод-испаритель 5 валка-кристаллизатора 1 захватывает из литниковой системы 4 слой расплава 14. Отдавая тепло ободу, слой затвердевает и превращается в ленту 15. В то же время при вращении валка жидкие частицы теплоносителя 1 увлекаются центробежной силой к ободу 5, где испаряются в капиллярно-пористом слое 7. Пары теплоносителя 1 устремляются к конденсатору 6, где конденсируются в капиллярнопористом слое 8. нагревая внешнюю стенку осевой ЦТТ 3, которая одновременно служит ободом радиальной ЦТТ. Частицы конденсата теплоносителя 1 центробежной силой возвращаются к стенке обода 5. В радиальной ЦТТ происходит замкнутый испарительно-конденсационный цикл. В осевой ЦТТ теплоноситель 2, находящийся в капиллярно-пористом слое 11 у внешней стенки. нагретой при конденсации теплоносителя 1, начинает испаряться, поглощая подведенное тепло. Пары теплоносителя 2 подаются к конденсатору 9, охлаждаемому воздухом, оребренными наружными поверхностями 10. где, в свою очередь, конденсируются, нагревая их. Теплосброс выделившейся при затвердевании металла мощности происходит эа счет омывания конденсатора 9 и ребер потоком воздуха, оказывающим сопротивление вращению. Таким образом, конденсатор с ребрами представляет собой охлаждаемый воздухом теплообменник. Сконденсировавшиеся в капилярно-пористом слое 11 частицы теплоносителя 2 под действием сил поверхностного натяжения и центробежной силы равномерно распределяются по всей внутренней цилиндрической поверхности осевой ЦТТ, У нагреваемого конденсатора 6 они вновь испаряются, B осевой ЦТТ также происходит испарительноконденсационный цикл, Основной теплосброс в устройстве осуществляет оребренная на)ужная поверхность 10 осевой ЦТТ, Интенсивность теплообмена с воздухом других поверхностей устройства мала, так как они не оребрены. В начальный момент времени (период запуска) на холодных боковых стенках радиальной ЦТТ также происходит конденсация теплоносителя 1. Однако ввиду незначительного теплосброса они быстро нагреваются до температуры, близкой к температуре обода 5, и конденсация прекращается. Наименьшую температуру в радиальной ЦТТ имеет стенка конденсатора 6, так как она охлаждается эа счет испарения теплоносителя 2 в осевой ЦТТ. По этой причине давление у обода 5 наименьшее и туда устремляются пары теплоносителя 1. Пример. Устройство выполнено в виде блока из двух взаимосвязанных ЦТТ вЂ” радиальной и осевой. Радиальная служит кристаллизатором, осевая осуществляет теплосброс в окружающую среду. Наружный диаметр радиальной ЦТТ 200 мм, а осевой 100 мм, Общая длина устройства 1,5 м. На длину ахлаждаемых участков осевой ЦТТ приходит-ся 1,34 м. Площадь охлаждаемых оребренных участков 0,42 м . Это в 4 раза больше, чем может обеспечить устройство-прототип. Материал корпусов ЦТТ вЂ” медь М2. На цилиндрических наружных стенках осевой ЦТТ расположены по 60 рядов ребер шириной 3 мм и высотой 5 мм. На внутренних поверхностях ЦТТ нанесены капиллярнопористые слои толщиной 3 мм, Материал— спеченные медные сферические шарики диаметром 0,8 — 1 мм. Для увеличения площади поверхности конденсации в радиальной ЦТТ и площади испарителя в осевой ЦТТ боковые стенки радиальной ЦТТ расположены под углом 30 к вертикали. В этом случае площадь испарителя в осевой ЦТТ примерно в 4 раза больше 1668021 площади теплонагруженной поверхности в радиальной. Материал получаемых лент — сплав алюминия с переходными металлами, Устройство испытывали в двух режимах: первый — при нормальной температуре окружающей среды (20 С), второй — при пониженной (-30 С), Сначала обе — радиальная и осевая ЦТТ заполнялись дистиллированной водой. Диапазон частот вращения 30150 об/с, Толщина ленты 0,25-0,05 мм. Производительность порядка 80 кг/ч (в 2,5 раза больше, чем у прототипа). Устройство нормально работало, производя теплосброс в окружающую среду. Разогрев рабочей поверхности валка составлял от 110 С при 150 об/с до 160 С при 30 об/с. Характеристики получаемых лент: при толщине 0,25-0,15 мм — 15-507ь размытое гало, при толщине 0,15-0,05 мм — в основном размытое гало. Предел прочности образцов 330-350 МПа, относительное удлинение 45 . Затем устройство поместили в азотный контур. который понижал температуру окружающей среды до -30"С. Примерно через час устройство выходило из строя — замерзала вода в конденсаторе 9. R осевой тепловой трубе был эам»нен 1еплоноси. ель на водосг1иртоеую смесь (25 hzO + 75% C2H OH), которая не замерзает при минусовым температурах Во избежание ээ -".рзания воды в радиальной тепловой Tq,бе ее боковые стенки геплои олирои",лис асбестом. Устройство нормально работало при температуре окружающеи среды -ЗО" С, причем эа счет уг,еличения тем:. ературного перепада на 50 С, а значит yíåëè÷eí .ÿ скорости охлаждения улу .шлялось качество выпускаемоь. продукции ;- .арактеристии получаемык лечт; при толщине 0,25-0,15 мм — 25-50$ разглытое гало, остальное — мелкозернистая структура, при толщине 0,15-0,05 — в основном размытое гало. Предел прочности образцов 340-360 МПа, относительнсе удлинение — до 5,5, . Разогрев в-лка от 100 до 130 С. Устройство, заполненное разными теплоносителями, вновь было испытано при температуре +20 С окружающей среды. Устройство работало без сбоя, осуществляя 5 нормальный теплосброс, Характеристики выпускаемой продукции примерно соответствовали первому случаю. Была также проведена проверка работы устройства в случае, когда как радиальная, 10 так и осевая ЦТТ были заправлены спиртоводяной смесью, Наружный обод радиальчой ЦТТ быстро разогревался до температуры порядка 450-500 С. Экспериментальное ис-. следование кипения спиртоводяной смеси 15 при тепловых нагрузках, соответствующих охлаждению ленты, показало, что в этом случае возникает кризис теплообмена при кипении и поверхность разогрева осушается. 20 Использование изобретения обеспечивает повышение производительности устройства с 32 до 80 кг/ч, т.е. примерно в 2,5 раза, и возможность работы при минусовых температурах. Кроме того, устройство не 25 требует водяного охлаждения и при производительности 80 кг/ч алюминиевой ленты экономится минимум 0,175 м /ч проточной воды, 30 Ф о р м у л а и з о б р о т ..—.. ч и Устройство дгя непрерывно. слить металличегких лент, содержагцее полый валок-кристаллизатор в виде радиальнои центральной 35 тепловой трубы с капиллярчо-1ористым слоем на внутренней поверхности. конденсатср и литниковую систему, о т л и э ю<ц е е с я тем, что, с целью поьыше; я производительности и надежности рабо;ы 40 устройства, оно снабжено установленными . торцов валка-кристаллизатора осег.лми цен,-робежными тепловыми трубами е капиллярнопористым слоем на внутренней поверхности и конденсатором в виде оребренчой наружной 45 поверхности, причем конденсаторы радиальной и осевой центробежных тепловых труб соединены между собой, 1668021 Составитель В. Яковлев Редактор О, Юрковецкая Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M. Кучерявая Заказ 2607 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
