Устройство для охлаждения чугуноразливочной конвейерной машины

 

Предлагаемое устройство содержит 5- 11 смесительных камер, длина которых регулируется с помощью дополнительных насадок. Длина смесительных камер регулируется по закону n, где п-порядковый номер камеры, и возрастает в направлении подачи воды. Труба с патрубками для подачи воздуха размещена на корпусе устройства . Конструкция устройства позволит расширить диапазон регулирования распределения охладителя по форсункам в широком диапазоне расходов 0.7-3,0 м3/ч на форсунку при больших проходных сечениях, обеспечивающих стабильную работу на заизвесткованной воде оборотного цикла. Снизится уровень температурных колебаний, увеличится стойкость мульд и качество чугунных отливок. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (s»s В 22 О 15/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,р ррД ос (21) 4791591/02 (22) 21,11.89 (46) 15.04.92. Бюл. N. 14 (71) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР (72) М.В,Сагайдак, B.Т.Еськов,А.С.Подольский, С.Н.Зубарь и З.P.Ëàïñàêoâà (53) 621.746.073(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 969440, кл. В 22 О 11/124, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЧУГУНОРАЗЛИВОЧНОЙ КОНВЕЙЕРНОЙ

МАШИНЫ (57) Предлагаемое устройство содержит 511 смесительных камер, длина которых регулируется с помощью дополнительных

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано на чугуноразливочных конвейерных машинах.

Известен спрейер системы охлаждения установок непреры вной разливки металлов. содержащий цилиндрический полый корпус с диффузорными отверстиями. снабженный цилиндрическим патрубком с насадками, установленными соосно с отверстиями корпуса.

К недостаткам конструкции этого спрейера относится то; что при горизонтальном расположении спрейера, как это необходимо в чугуноразливочной машине, охладитель неравномерно распределяется по форсункам при низком давлении водовоздушной эмульсии (0,2 — 0,5 атм). Переход на уровень более высокого давления за счет и ро порцио н аль ного умен ьш ения проходных сечений и выходных отверстий форсунок уменьшает надежность работы спрей„, . Й2„, 1726116 А1 насадок. Длина смесительных камер регулируется по закону l>=11 ll, где n — порядковый номер камеры, и возрастает в направлении подачи воды. Труба с патрубками для подачи воздуха размещена на корпусе устройства. Конструкция устройства позволит расширить диапазон регулирования распределения охладителя по форсункам в широком диапазоне расходов 0,7-3,0 м /ч на

3 форсунку при больших проходных сечениях, обеспечивающих стабильную работу на заизвесткованной воде оборотного цикла. Снизится уровень температурных колебаний, увеличится стойкость мульд и качество чугунных отливок, 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил. ера при работе на заизвесткованной воде оборотного цикла чугуноразливочной машины, Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для охлаждения непрерывнолитого слитка, cîäåðæàùåå цилиндрический корпус с цилиндрическими смесительными камерами, размещенную в нем трубу с отверстиями. При этом каждая смесительная камера закреплена в стенке корпуса с возможностью перемещения в направлении ее продольной оси.

К недостаткам конструкции этого устройства относится низкая надежность при работе на заизвесткованной воде оборотного цикла чугуноразливочной машины, а также узкий диапазон регулирования требуемого по технологии распределения охладителя по форсункам при больших рас1726116 ходах охладителя (более 0,7 м /ч на форсунз ку).

Цель изобретения — повышение надежности устройства, увеличение стойкости мульд и улучшение качества чугунных отливок. Поставлен ная цел ь достигается тем, что устройство для охлаждения чугунораэливочной конвейерной машины, содержащее цилиндрический корпус с цилиндрическими смесительными камерами, имеющими средство регулирования их длины, трубу для подачи воздуха с патрубками, расположенными соосно смесительным камерам, распыляющие форсунки и патрубки для подвода воды и воздуха, снабжено составными смесительными камерами с возможностью регулирования их длины посредством цилиндрических насадок. При этом длину камер увеличивают в направлении от патрубка для подачи воды к патрубку для подачи воздуха по зависимости in=i> Чfl, где п— порядковый номер камеры, а трубку с патрубками для подачи воздуха размещают на корпусе. Количество камер в одном устройстве устанавливают в пределах 5-11.

На фиг,1 изображено устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг,2— кривые распределения воды по форсункам (кривая 1 — для случая одинаковой длины смесительных камер, кривая 2 — для случая с иэменЯемой по законУ In I> Уй длиной камер смешения); на фиг.3 — зависимости коэффициента надежности устройства К (кривая 1) и равномерности распределения охладителя (кривые 2 — 4) от количества форсунок на одном автономном коллекторе.

Устройство выполнено в виде коллектора и состоит из корпуса 1, на котором закреплена труба 2 с патрубками 3, Корпус снабжен патрубком 4 для подвода охладителя, а труба 2 — патрубком 5 для подвода сжатого воздуха. В корпусе жестко закреплены смесительные камеры 6 с дополнительными цилиндрическими насадками 7 и форсунками 8, Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух под давлением 1,5-4 атм через патрубок 5 подается в трубу 2 и через патрубки 3 поступает в смесительные камеры 6. Вода под давлением 0,5 — 2,0 атм через патрубок 4 поступает в корпус 1 в направлении, противоположном направлению движения сжатого воздуха в трубе 2, и далее в смесительные камеры — частично струями, частично в виде водовоздушного потока, образующегося вследствие эжекции воды воздухом на входах в смесительные камеры, Образующаяся в камерах смешения водовоздушная эмульсия распыляется на выходе иэ форсунок и в виде сопряженных водовоздушных потоков натекает на повер5 хность отливок и мульд. Экспериментально установлено, что при удлинении смесительных камер в направлении от патрубка для подачи воды к патрубку для подачи воздуха в коллектор увеличивается гидравлическое

10 сопротивление по воздуху и уменьшается сопротивление прохождению охладителя, что способствует перераспределению охладителя в ускоренном направлении. При одинаковой длине смесительных камер

15 распределение охладителя по камерам смешения является существенно неравномерным (фиг.2, кривая 1), Удлинение камер смешения от первой I> к последней In позволяет получить более равномерное распреде20 ление охладителя (фиг.2, кривая 2), В первом случае равномерность распределение охладителя rp 0,07, во втором — )) =0,6; равномерность определяется как "6 /G<, где G> — расход охладителя на первой каме25 ре смешения, Gn — на последней, Распределение охладителя по камерам смешения (соответственно по длине конвейера) прямым образом влияет на уровень и равномерность теплосъема от мульды и

30 чугунной заготовки, а через эти параметры на температурные колебания и следовательно трещинообразование в мульде и заготовке, т,е. на стойкость мульд и качество чугунных заготовок. Это связано с тем, что

35 плотность теплового потока q для водовоздушных распылителей нелинейно зависит от расхода охладителя: q=AG, где А — коэфь фициент, значение которого лежит в пределах 3 10 — 10, Ь < 1. Максимальный г з

40 теплообъем при Ь< 1 достигается в случае

y=1 и падает с уменьшением 7у.

Таким образом. удлинение камер смешения от первой 1 к последней позволяет при сохранении общего расхода охладителя

45 на коллектор повысить как уровень теплосъема, так и равномерность теплоотвода от заготовки и мульды, что обеспечивает увеличение стойкости мульд и улучшение качества заготовок.

50 Выбор длины I> осуществляют в пределах 1 — 4 диаметра выходного отверстия форсунки. Меньшая величина I> резко снижает кинематическую энергию потока от первой форсунки, а большая приводит к недопусти55 мому увеличению вертикального размера устройства. Использование зависимости, дающей менее резкое увеличение In (например, In=l< ll), позволяет только на 15 — 20 увеличить равномерность распределения

1726116 охладителя. Использование более сильной зависимости (например, 1п=11 n) .резко увеличивает вертикальный размер устройства, что при увеличении равномерности в распределении охладителя приводит к умень- 5 шению равномерности в распределении кинетической энергии натекающих на муль-. довый конвейер потоков. В результате равномерность теплосьема резко падает, .что ведет к снижению стойкости мульд и качу-. 10 ства заготовок. Распределение 1в= 11 П обеспечивает наилучшее в сопоставлении с укаэанными зависимостями сочетание pasномерности распределения охладителя и кинетической энергии потоков. 15

Как показали эксперименты, размещение трубы с патрубками внутри корпуса приводит к быстрому образованию известковых отложений на выступающих частях, что приводит к нарушению распределения 20 охладителя по камерам смешения и падению надежности работы устройства. Влияние надежности устройства на стойкость мульд и качество заготовок обусловлено тем, что при выходе из строя (забивании .25 отложениями извести) одной или нескольких форсунок устройства, на конвейере образуются неорошаемые зоны, где происходит разогрев поверхности заготовок и сопряженной с ними поверхности 30 мульд. Наряду с этим происходит переохлаждение заготовок и мульд в зоне орошения работающих форсунок. куда перераспределяется охладитель, не прошедший через вышедшие из строя форсун- 35 ки. Это приводит к увеличению амплитуды температурных колебаний в мульде и заготовки и, в соответствии с одним из механизмов трещинообразования, к увеличению трещинообразования в мульде и заготовке. 40

Наличие трещин на поверхности мульд приводит к залипанию чугуна при заливке и потере как чугуна, так и самой мульды. Наличие трещин в заготовке является браком, так как при перегрузках это ведет к потере 45 металла.

Размещение трубы с патрубками вне корпуса увеличивает надежность работы устройства, позволяет умен ьшить диаметр цилиндрического корпуса и ремонта- 50 пригодность устройства за счет устранения выступающихчастей во внутренней полости устройства.

Выполнение смесительных камер составными позволяет легко изменять их дли- 55 ну при изменении технологических режимов охлаждения, связанных с изменением параметров разливки (масса заготовок, скорость конвейера, температура воды) и таким образом осуществлять регулирование процесса охлаждения в периоды между разливками.

Ограничение количества форсунок (соответственно камер смешения) в коллекторе пределами п=5-11 обусловлено требованиями к надежной работе на заизвесткованной воде отдельных коллекторов и системы охлаждения в целом и определяемой условиями термической технологии допустимой степенью неравномерности распределения охладителя по длине конвейера.

При наиболее распространенной для чугуноразливочных машин длине конвейера

40 — 43 м количество точек N распыла в системе охлаждения, обеспечивающей непрерывный водовоздушный поток, равно

60-90.

В таблице представлены варианты компановки системы охлаждения из коллекторов с различными и (М вЂ” количество коллекторов в системе), Как видно из таблицы, при компановке системы охлаждения из коллекторов с п— = 1—

13 количество модулей системы (коллекторов) существенно возрастает при переходе к коллекторам с четырьмя и менее форсунками, Это приводит как к росту стоимости системы, так и существенному падению надежности, так как каждый коллектор оснащается как минимум двумя вентилями (для воды и для воздуха),.а также прочей запорно-измерител ьной арматурой. Последнее иллюстрируется на фиг.3 ходом кривой 1, из которого видно, что уменьшение коэффициента надежности К, определяемого по величине 1/М, становится существенным при и < 5 (излом на кривой 1).

Установлено, что при n < 5 диаметр сечения водяного потока в подводящих охладитель к коллектору патрубках становится меньше диаметра патрубков (d 25 мм), Вследствие этого воздушный поток проникает в водяной патрубок и запорно-измерительную арматуру, нарушая ее работу.

Определено, что при d < 25 мм происходит быстрое зарастание патрубков известью.

Для форсунок, которые можно подвергать периодической прочистке, диаметр выходного отверстия больше 10 мм. Таким образом, при п< 5 существенно падает как надежность работы отдельных коллекторов с запорно-измерительной арматурой, так и надежность системы в целом при работе на заизвесткованной воде и заметно растет стоимость системы.

На фиг.З представлены экспериментальные кривые 2 — 4, отражающие равномерность распределения охладителя на

1726116

П р и м е ч а н и е, Цифры в скобках указывают на избыточное (+) или недостаточное (— ) количество точек распыла N в системе. В этом случае применяется комбинация коллекторов с разным и, 35

40 коллекторах с различными и при расходах, соответствующих технологии разливки чугуна на конвейерной машине(0,7 — 3,0 м /ч на э форсунку). Как видно из хода кривых 2-4, равномерность существенно падает при п>11 и для коллекторов, оснащенных форсунками с бф=10 мм и бф=12 мм r (0,5, что недопустимо по условиям технологии охлаждения. Такое же существенное падение наблюдается и для коллекторов с бф=6 мм.

При этом необходимо отметить, что форсунки с уф=6 мм зарастают в 1,7 — 2 раза быстрее, чем форсунки с бф 10 мм.

Таким образом, экспериментальные и расчетные данные по надежности коллекторов и системы охлаждения, а также равномерности распределения охладителя по форсункам свидетельствуют о существенном ухудшении этих характеристик при 11<

< и < 5.Выбор варианта из пределов n=5-11 определяется конкретными требованиями к надежности, стоимости и теплофизическим характеристикам системы охлаждения чугуноразливочной машины.

Предлагаемое устройство обеспечивает стабильную работу чугуноразливочной машины на заизвесткованной воде оборотного цикла. За счет снижения уровня температурных колебаний существенно увеличивается стойкость мульд и улучшается качество чугунных отливок.

Формула изобретения

1, Устройство для охлаждения чугуно5 разливочной конвейерной машины, содержащее цилиндрический корпус с цилиндрическими смесительными камерами, имеющими средство регулирования их длины, трубу с патрубками для подачи воз10 духа, расположенными соосно со смесительными камерами, распыляющие форсунки и патрубки для подвода воды и воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, 15 увеличения стойкости мульд разливочной машины и улучшения качества чугунных отливок, труба с патрубками для подачи воздуха размещена на корпусе, а смесительные камеры выполнены составными с возмож20 ностью регулирования их длины посредством дополнительных цилиндрических насадок, при этом длина камер увеличивается в направлении от патрубка для подачи воды к патрубку для подачи воздуха по за25 висимости Ь=!1 f1, где и — порядковый номер камеры.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что количество камер в одном устройстве составляет 5 — 11.

1726116

1726116

Составитель Л.Жукова

Редактор М.Кобылянская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Заказ 1229 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