СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАГОТОВОК В ДВУХЪЯРУСНОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ Российский патент 1994 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к непрерывной разливке стали.

Известен способ охлаждения на УНРС отливаемых заготовок в кристаллизаторе первого и второго ярусов с чисто водяным охлаждением. При разливке на УНРС с таким способом охлаждения заготовок для кристаллизаторов применяют химически очищенную воду, что делает его дорогим, и кроме того из-за периодических срывов равномерности охлаждения в кристаллизаторах в отливаемых заготовках образуются наружные и внутренние трещины и осевая ликвация, которые препятствуют назначению отливаемых заготовок на сортопрокат, сдаваемый с контролем макроструктуры по ГОСТ 4543-71.

Из теории теплообмена двухфазных сред известно, что при охлаждении поверхности водовоздушной смесью теплоотдачу можно еще более интенсифицировать при значительном снижении расхода воды.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ охлаждения отливаемых заготовок в кристаллизаторе с охлаждением в каналах водовоздушной смесью на технической воде и далее во вторичном форсуночном охлаждении.

При таком способе охлаждения заготовок на УНРС снижается количество прорывов через корочку заготовки и не требуется химочищенной воды, что делает его более дешевым, но из-за периодически образующейся неравномерности форсуночного вторичного охлаждения в отливаемых заготовках периодически образуются наружные и внутренние трещины и осевая ликвация, что препятствует назначению заготовок по заказам.

С целью устранения указанного недостатка предлагается вести охлаждение отливаемых на УНРС заготовок в двухъярусном кристаллизаторе, включающем формирование в каналах верхнего и нижнего ярусов кристаллизатора водовоздушной смеси на технической воде, для чего в каналах кристаллизатора создают состояние постоянного пульсирующего движения водовоздушной смеси, при этом в охлаждающих каналах верхнего яруса используют водовоздушную смесь с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,5-0,6, а в охлаждающих каналах нижнего яруса используют водовоздушную смесь с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,8-0,9 и расходом воды, равным 0,1-0,2 расхода воды в каналах верхнего яруса кристаллизатора.

Испытания охлаждения в каналах двухъярусного кристаллизатора, включающие формирование в каналах верхнего и нижнего ярусов кристаллизатора водовоздушной смеси на технической воде, показали, что создание в каналах двухъярусного кристаллизатора состояния постоянного пульсирующего движения водовоздушной смеси обеспечивает равномерное охлаждение отливаемых заготовок, и макроструктура не имеет внутренних и наружных трещин и ликвации. Затухание пульсаций водовоздушной смеси вплоть до их полного исчезновения в каналах двухъярусного кристаллизатора ведет к развитию неравномерности охлаждения отливаемых заготовок, и образованию в макроструктуре внутренних трещин и ликваций.

Результаты испытаний режимов предложенного способа охлаждения приведены в таблице.

Предложенный способ реализуется путем того, что в каналах кристаллизаторов верхнего и нижнего ярусов формируют водовоздушную смесь постоянного пульсирующего режима движения при расходе воды в кристаллизаторе нижнего яруса 0,1-0,2 расхода воды кристаллизатора верхнего яруса путем постоянной подачи сжатого воздуха в нижнюю часть охлаждающих каналов кристаллизаторов через определенные отверстия и в количествах, соответствующих коэффициентам объемного воздухосодержания для кристаллизатора верхнего яруса 0,5-0,6, а кристаллизатора нижнего яруса - 0,8-0,9. Эти режимы движения водовоздушной смеси в кристаллизаторах верхнего и нижнего ярусов и создают такую интенсивность охлаждения в каналах, что дает равномерное охлаждение отливаемых заготовок по периметру с получением макроструктуры заготовок без внутренних и наружных трещин и ликвации.

П р и м е р. В каждом канале кристаллизатора верхнего яруса диаметром 20 мм приготавливают водовоздушную смесь постоянного пульсирующего снарядного режима течения с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,55 путем подачи в каждый канал сжатого воздуха в количестве 1,2 расхода воды при давлении смеси через отверстия диаметром 0,10 диаметра охлаждающего канала для получения воздушных пузырей диаметром 0,25 диаметра охлаждающего канала. В каждом канале кристаллизатора нижнего яруса диаметром 20 мм приготавливают водовоздушную смесь постоянного пульсирующего снарядного режима течения с расходом воды 0,15 расхода воды в каналах верхнего яруса и расхода сжатого воздуха, соответствующим коэффициенту объемного воздухосодержания 0,85, при давлении смеси путем подачи сжатого воздуха через отверстия диаметром 0,10 диаметра охлаждающего канала для получения воздушных пузырей диаметром 0,23 диаметра охлаждающего канала.

Достигаемые преимущества предлагаемого способа охлаждения на УНРС заключаются в устранении в непрерывноотливаемых заготовках внутренних и наружных трещин и ликвации, что позволит вести на УНРС отливку тонких слябов с высокой трещиночувствительностью и заготовок из сталей, назначаемых на сортопрокат по ГОСТ 4543-71, по которому в макроструктуре не допускаются внутренние трещины и ликвация, как например ШХ-15, ШХ-15СГ и др.

В способе охлаждения заготовок на УНРС в двухъярусных кристаллизаторах, включающем формирование в каналах верхнего и нижнего ярусов кристаллизатора водовоздушной смеси на технической воде, создают в каналах состояние постоянного пульсирующего движения водовоздушной смеси, при этом в охлаждающих каналах верхнего яруса используют водовоздушную смесь с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,5 - 0,6, а в охлаждающих каналах нижнего яруса кристаллизатора применяют водовоздушную смесь с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,8 - 0,9 и расходом воды 0,1 - 0,2 расхода воды в каналах кристаллизатора верхнего яруса. 1 табл.

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАГОТОВОК В ДВУХЪЯРУСНОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ, включающий формирование в каналах верхнего и нижнего ярусов кристаллизатора водовоздушной смеси на технической воде, отличающийся тем, что, с целью устранения в отливаемых заготовках внутренних и наружных трещин и ликвации, в каналах кристаллизатора создают состояние постоянного пульсирующего движения водовоздушной смеси, при этом в охлаждающих каналах верхнего яруса используют водовоздушную смесь с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,5 - 0,6, а в охлаждающих каналах нижнего яруса используют водовоздушную смесь с коэффициентом объемного воздухосодержания 0,8 - 0,9 и расходом воды, равным 0,1 - 0,2 расхода воды в каналах верхнего яруса кристаллизатора.