Способ охлаждения изложниц

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

70768О (61) Дополнительное к авт. саид-sy —. (22) Зая влено 23.02.77 (21) 2455762/22-02 (51) М. Кл. В 22 D 7/06

F 25 0 31/00 с присоединением заявки Ж—

Ваудвретвеииьй кенитет

CCCP вв леиам иэабретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05.01.80. Бюллетень Рй 1 (53) УДК

621.746.393 (088.8) Дата опубликования описания 07.01.80

В. К. Рочняк, Э. В. Приходько, С. М. Пивоварова и А. Г. Николаев (72) Авторы изобретения

Институт черной металлургии (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗЛОЖНИЦ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к методам охлаждения состава изложниц после удаления слитков, и может быть использовано при разливке стали в изложницы.

Известны комбинированные способы охлаждения изложниц, заключающиеся в том, что изложницы вначале охлаждают сжатьпМ"воздухом до температуры 500 — 300 С в течение

3 — 4 ч., а затем водой или водяным -душем до

100 С и ниже, причем скорость охлаждения водой не должна превышать максимальной скорости охлаждения изложницы воздухом (1).

Комбинированное охлаждение изложниц предотвращает появление трещин, но требует также больших затрат времени, т.е. для предотвращения образования трещин требуется значительное время от 4 — 5 до 10 — 12 ч, что обуславливает наличие большого парка изложниц . и составов в сталеплавильных цехах.

Наиболее близким техническим решением является способ охлаждения изложниц, вклю,чакнйий периодическую подачу воды на поверхность изложницы f2l.

Недостатком способа является несоответствие режима охлаждения оптИмальности про цесса теплоотвода"от цЕнтральйой части стенок изложниц и неравномерность охлаждения в разных температурных интервалах, выражающаяся в резком отличий скоростей охлаждения в температурных интервалах 900—

650, 650 — 380 и 380 — 100 С, Нерегулируемая — подача воды непрерывно в течение 3 мин приводит к превьппению времени охлаждения над временем достижения т1оверхностью изложниц температуры охлаждающей воды. Это обуславливает высокие температурные напряжения и, как следствие, возможность образования трещин в стенках изложниц, а также резко снижает коэднЬициент использования воды. Кроме того, такой режим охлаждения требует значительного времени (не менее 4 — 5 ч) и наличия большого парка изложниц и составов. Все это снижает эффективность процесса охлаждения изложниц.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса охлаждения изложниц

707680 4

3

- l и сокращение количества необходимой для охлаждения изложниц воды.

Поставленная цель достигается тем, что периодическую подачу воды осуществляют до температуры центральной части изложницы о

500 — 400 С, а затем производят непрерывную .подачу воды до температурит 120 — 105 С, при этом время первого периода подачи воды составляет б — 10 с, время первой выдержки 3670 с, а каждый следующий период подачи водь и вьгдержки увеличивают соответственно на

3-5 и 18-35 с.

Кроме того, воду на стенки изложницы могут подавать со скоростью 0,25 — 1,0 м/с.

Способ осуществляют следующим образом.

После окойчанйя разливки стали в излож:=.:-ницы и выдержки состава в разливочном пролете, продолжительность которой определяется в зависимости от марки стали, массы слитков, параметров изложниц и типа утеплителя ,и составляет 10 — 60 мин, состав с изложницами поступает на стрипперование. Время от момента разливки до начала стрипперования зависит также от указанных выше факторов и составляет 20 — 170 мин.

После стрипперования слитки направляют в отделение нагревательных колодцев блюминга, а состав с изложницами охлаждают водой.

Состав. изложниц охлаждают в две стадии.

Вначале производят прерывистое охлаждение до температуры центральной части изложниц

500 — 400 С, a çàòåì — непрерывное до 120—

105 C.

Прерывистое охлаждение изложниц до темпе. ратуры ниже 400 С увеличивает время охлаждения изложниц, а непрерывное охлаждение изложниц водой при их темгературе вьппе о

500 С приводит к высокому уровню тепловых и остаточных напряжений и образованию трещин. Окончание охлаждения изложниц при тем. пературе их.ниже 100 С вызывает наводораживание стенок изложниц и последующее фло- кенообразование в металле.

Прерывистое охлажденйе осуществляют пери. одической подачей воды на стенки изложниц, -а нйрерьЫное — непрерывнои. Цикл прерывистого охлаждения включает период подачи воды И последующий период выдержки, прй"" чем суммарное время периодов подачи воды составляет 12 — 15% от общего временй периодической подачи.

Такой режим охлаждения изложниц, несмотря на использование в качестве охлаждающей среды воды, характеризующейся высокой охлаждающей способностью,, исключает возникновение болыпнх перепадов температур между поверхностью и центральной частью стенок изложниц, значительно снижает деформации и уровень тепловых и остаточных напряжений, устраняет вероятйость образования трещин и наводораживания поверхности изложниц и обеспечивan ускоренное охлаждение последних во всех интервалах температур.

Воду прй прерывистом и непрерывном, охлаждении подают сплошными плоскими стру ями параллельно или под углом непосредственно на стенки изложниц. Это обуславливает наиболее интенсивный отвод тепла от централь10 ных чаетеи изложниц к их поверхностям, быстрое разрушение паровой пленки и рациональное использование охлаждающей воды.

Направленное перемещение воды относительно охлаждаемых стенок изложниц повышает критические температуры перехода одного режима в другой и по своему влиянию аналогично до некоторой степени повышению давленйя воды. Повышение скорости перемещения воды относительно стенок изложниц до 0„3—

20 1,0 м/с увеличивает скорость охлаждения при пленочном и пузырчатом кипении в несколько раз, обеспечивает более равномерное охлаждение всей поверхности стенок изложниц и устраняет вероятность образования трещин, Даль25 неишее повышение скорости подачи воды вы- зывает значительное ее дробление и отскок от стенок изложниц, что резко снижает коэффициент использования воды и скорость охлаждения.

На результаты охлаждения влияет не только скорость перемещения воды относительно стенок изложниц, но и направление ее движения. Подача воды параллельно или под небольшим углом к стенкам изложниц обеспечивает одинаковые условия омывания водой различных участков охлаждаемых поверхностей и совпадение направления подачи воды с направлением тепловых потоков сообразно размерам и формам изложниц.

Быстрый отвод воды от охлаждаемых поверхностей изложниц и резкое увеличение скорости конденсации пара значительно сокращают область температур теплоотвода пленочным кипением. При этом область пузырчатого кипения становится более широкой, а максимальные скорости охлаждения в ней значительно увеличиваются, Быстрое разрушение паровой пленки в результате направленной подачи охлаждающей воды на стенки изложниц уменьшает ее влияние на теплопередачу и значительно повышает равномерность охлаждения.

Кроме того, вследствие обильного: притока воды к охлаждаемой поверхности и кратковременного контакта с ней вода не успевает перегреваться. Все это обуславливает существенное повышение скорости и равномерности охлаждения, уменьшает паровыделение, что улучшает условия труда.

В начальный пс иод охлаждения подачу " воды струями на стенки изложницы прекращают через 6 — 10 с и изложницы выдерживают на воздухе 36 — 70 с. Такой цикл подачи воды и последующей выдержки осуществляют несколько раз, причем число их тем больше, . чем толще стенки охлаждаемых изложниц.

Охлаждение в этом случае производят последо вательно в двух средах (вода-воздух) до температур центральной части стенок изложниц 500 — 400 С. Каждый последующий период подачи воды и выдержки увеличивают" мответ-ственно на 3-5 и 18-35 с.

Ограничение температур конца быстрого охлаждения позволяет закончить охлаждение до того, как температура стенок изложниц станет близкой к температуре воды, а в центральной части будет еще высокой. Последующая выдержка, превышающая в несколько раз время подачи воды, ограничивает интер- --вал быстрого охлаждения изложниц и снижает скорость охлаждения внутри этого интер. вала. Это обеспечивает выравнивание температур по сечению стенок изложниц; снижает уровень тепловых напряжений и, как следствие предотвращает образование трещин. При этом снижение средней температуры изложниц происходит более плавно и равномерно, чем при других известных способах охлаждения, а сам процесс лучше поддается контролю.

Такой режим охлаждения позволяет поддерживать температуру поверхности изложниц на уровне, обеспечивающем наряду с быстрым разрушением паровой пленки прямой контакт охлаждающей воды с нагретой поверхностью и устой чивое пузырьчатое кипение, которое характеризуется наиболее быстрым отводом тепла.

В процессе кипения возникают многочисленные пузырьки пара, на образование которых затрачивается тепло испарения. Отрываясь, пузырьки уносят значительное количество тейпа а на их место поступают новые объемы воды.

Вследствие этого тепло от поверхности отводится не только паром, но и частицами-перегре той воды, непосредственно соприкасающейся с поверхностью изложниц. Скорость охлаждения при этом достигает максимальных значейий а температура поверхности изложниц очейь быстро снижается.

Наряду . с кратковременностью периодичес-кой подачи переход воды в парообразное состояние при соприкосновении с поверхностями изложниц позволяет осуществить пароиспарительное охлаждение и уменьшить в 15 — 80 раз количество необходимой воды.

При определении режима прерывистого охлаждения водой следует учить1вать, что слишком кратковременное первичное омыванйе по707680 6 верхности "стенок изложниц водой (менее

6 сек) не обеспечивает получение достаточной толщины охлажденного слоя поверхности, а слишком продолжительная подача воды (более 10 сек) может привести к образованию поверхностных дефектов. С другой стороны,, время первой выдержки изложницы на воздухе после охла кденйя водой предопределяет степень последующего разогрева поверхности и, 10 следовательно, перепада температур по сечению.

Охлаждение центральной части стенок излож йицы после первой выдержки на воздухе несколько замедляется не только к концу пре.бывания изложниц на воздухе, но и в течение

1.5 некоторого времейи после повторной подачи воды на их стенки.;

Процесс прерывистого охлаждения водой заканчивают, когда температура центральной части стенок изложниц достигает 500 — 400 С.

2О Затем непрерывно охлаждают изложницы до

120-105 С.

Контроль при прерывистом (ограниченном) и непрерывном охлаждении осуществляют по времени, исходя иэ" средней скорости охлаждения центральной части стенок изложниц, рав;, ной соответственно 4-8 и 10-12 град/с. Такие пределы скорости охлаждения исключают излишне быстрое охлаждение поверхностных слоев, большие перепады .температур по сечеЗО нию стенок изложнйц трещинообразование, но в то же время обеспечивают незначительные затраты времени 2-10 мин на охлаждение изложниц.

Увеличение скорости охлаждение приводит

- з5 к повышению градиента температур- по сечению и возрастанию вероятности образования трещин, а уменьшение скорости охлаждения — к увеличению времени охлаждения. Это снижает эффективность процесса охлаждения из4О ложниц. Такое ограничение скорости охлаждения, осуществляемое по времени, значительно упрощает контроль самого режима охлаждения и повышает его точность и надежность, Так как нормирование охлаждения при этом осуществляется по временй, то следует устранить все причины, изменяющие охлаждающую способность воды, т.е. ограничить колебания температуры и йнтенсивности цйркуляции.

При охлаждении водой, имеющей температу5О ру выше 40 С, вследствие. замедленного охлаждения изложниц при высоких и быстрого при низких температурах, тепловые напряжения получаются низкйми, а структурные — высокими. В связи с этим создаются условия для

55 трещинообразования.

Охлаждение изложниц водой, имеющей температуру ниже 10 С, также нежелательно вследствие резкого повышения тепловых на7 707680 пряжений, вызывающих образование трещин.

Регулируя подачу воды давлением, плавно изменяют интенсивность охлаждения в широких пределах. Автоматизация процесса подачи воды с заданными интервалами по специальной программе резко расширяет возможности регулирования процесса охлаждения.

После охлаждения изложницы подают в цех подготовки составов.

Использование данного способа охлаждения изложниц обеспечивает соответствие режима охлаждения оптимальности процесса теплоотвода от изложниц и необходимую равномерность охлаждения их в разных температурных интервалах; ускоренное охлаждение ко всех интервалах температур.

Кроме того, предлагаемый способ исключает возникновение больших перепадов температур по сечению изложниц, значительно снижает деформации" и уровень тепловых и остаточных напряжений, что устраняет вероятность образования трещин; исключает наводораживание поверхности изложниц, что повышает качество металла, снижает время охлаждения изложниц, что резко сокращает необходимый парк изложниц и составов в сталеплавильных цехах. вия труда и сии>кает требования к системе циркуляции воды.

Все это значительно повьппает эффективность процесса охлаждения изложниц.

1. Способ охлаждения изложниц, включающий периодическую подачу воды на поверхность изложницы,отличаю щийсятем,что, с целью гговышения эффективности процесса и сокращения количества необходимой для охлаждения изложниц воды, периодическую подачу воды осуществляют до температуры центральной части изложницы 500 — 400 C с последующей выдержкой, а затем производят непрерывную подачу воды до температуры

120 — 105 С, при этом время первого периода подачи воды составляет 6 — 10с., а время первой выдержки 36 — 70 с, а каждый последующий период подачи воды и выдержки увеличивают соответственно на 3 — 5 и 18 — 35 с.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что воду на стенки изложницы по25 дают со скоростью 0,25 — 1,0 м/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С11А N 3646772, кл. 62/62, 1972.

Зо . 2. Патент СНА N 3339624, кл. 164 — 154, 1967 (прототип).

Составитель В. Рочняк

Техрец JI. Алферова

Редактор О.. Филиппова

Корректор F Папп т

Тираж ь39 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35,. Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8398/8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ уменьшает количество необходимой для охлаждения изложниц воды, что значительно увеличивает коэффициент ее использования; уменьшает паровыделение. Это улучшает услоФормула изобретения