Кристаллизатор для непрерывной разливки металлов Советский патент 1987 года по МПК B22D11/55 

113

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов.

Цель изобретения - повышение стойкости кристаллизатора за счет вырав- нивания термических напряжений,

На фиг. 1 изображен кристаллизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - канал, разрез.

В рабочих стенках 1 кристаллиза- тора вьшолнены каналы 2 охлаждения с винтовыми канавками 3-5,.. .п„ Угол наклона винтовых канавок к вертикальной оси охлаждающего канала обозначен через , глубина канавки cf , диаметр канала d, шаг канавки t, расстояние между витками близлежащих канавок S, длина, равная 0,15-0,2 высоты рабочих стенок, - Н (фиг. 2).

Выполнение винтовых канавок в верх ней части канала охлйж,цения позволяет при движении охлаждающей жидкости придать части ее потока, особенно вблизи поверхности канала, направленное вра- щательно-поступательное движение под углом к вертикальной оси канала, что под действием возникающих при этом . центробежных сил способствует более интенсивному подводу поступающей в канал жидкости к его поверхности и, следовательно, отбрасыванию нагретой жидкости и паровой рубашки внутрь канала, меньшему образованию накипи, лучшему перемешиванию жидкости и, в конечном счете, интенсификации тепло- обмена в верхней части канала охлаждения. Это происходит и вследствие того, что изменение течения жидкости вызываемое введением канавок, нарушает структуру вязкого подслоя, в ко- тором сосредоточено основное термическое сопротивление передаче тепла при турбулентном характере движения жидкости, имеющем место в каналах охлаждения кристаллизаторов слябовых установок непрерывной разливки металлов при принятых расходах охлаждающей жидкости на кристаллизатор в пределах 200-400 мз/ч (число Рейнольдса при этом равно 150000-300000).

Винтовые канавки выполняются только в верхней части каналов охлаждения кристаллизатора на длину, равную О,15-0,2 высоты рабочих стенок, так как максимальная теплопередача в кристаллизаторе имеет место на расстоянии, равном 0-0,1 расстояния от мениска металла, или на ра.сстоянии 0,15-0,2 высоты рабочих стенок. По42

этому необходимо интенсифицировать теплообмен в каналах на указанном расстоянии, чтобы с;низить температуру поверхности рабочей стенки и выровнять термические напряжения по ее высоте. Придание части потока жидкости на указанном расстоянии вращатель- но-поступательного движения способствует улучшению теплообмена в каналах и несколько ниже указанного расстояния за счет инерции закрученного потока охлаждающей жидкости.

Угол наклона винтовой канавки к вертикапьной оси канала в 20-45° выбран из следующих соображений. При углах наклона менее 20°, вследствие большого шага навивки, винтовая канавка совершает менее одного оборота по поверхности Канала на указанном расстоянии, что не позволит заметно интенсифицировать теплообмен в верхней части канала охлаждения и выровнять термические напряжения по высоте рабочей стенки кристаллизатора. При углах наклона более 45°, вследствие малого шага навивки, резко повьшгает- ся коэффициент гидравлического сопротивления в канале, в результате чего значительно повьш1аются потери давления по,длине канала, что существенно изменяет гидравлический режим работы кристаллизатора.

Пример. На слябовой криволинейной УНРС установлен кристаллизатор высота рабочих стенок которого 1200 мм, диаметр охлаждающего канала 20 мм. В охлсшдающих каналах выполнены вин товые канавки полукруглого профиля под углом 30 к вертикальной оси канала. Глубина винтовых канавок IjS мм. Число канавок равняется 7, причем канавки расположены равномерно по окружности канала. Длина, на которую вьшолнены канавки, составляет

200 мм.

I,

Кристаллизатор работает следующим образом.

При прохождении охлаждающей жидкости по каналу части потока жидкости особенно вблизи поверхности канала, сообщается вращательно-поступатель- ное движение под углом к вертикальной оси канала, что под действием возникающих лри этом центробежных сил способствует более интенсивному подводу поступающей в канал холодной жидкости к его поверхности, отбрасыванию нагретой жидкости и паровой рубашки внутрь канала, а следовательно, меньшему

образованию накипи, лучшему перемешиванию жидкости и интенсификации теплообмена в .верхней части каналов ох- лалсдения. При этом нарушается структура вязкого подслоя, в котором сое- редоточено основное термическое сопротивление передаче тепла при имеюще место турбулетном характере движения жидкости, что также способствует интенсификации теплообмена на указанном расстоянии и выравниванию термических напряжений по высоте рабочей стенки за счет снижения температуры ее поверхности в районе максимального теп лоотвода.

Изобретение позволит снизить температуру поверхности рабочей стенки в районе максимального теплоотвода в верхней части кристаллизатора при

различных технологических режимах разливки на 20-40, выравнять термические напряжения по высоте рабочей стенки, а следовательно, повысить производительность и стойкость кристаллизатора.

Формула изобре т е кия

1.Кристаллизатор для непрерывной разливки металлов, содержащий кожух и рабочие стенки, в которых выполнены каналы охлаждения с винтовыми канавками в верхней части, о т л и чающийся тем, что, с целью повьшгения стойкости кристаллизатора за счет выравнивания термических напряжений, канавки выполнены на длине, равной Р,15-0,2 высоты каналов охлаждения, с углом наклона к вертикали 20-45° и глубиной 0,05-0,1 диаметра каналов.

I

2. Кристаллизатор по п. 1, отличающийся тем, что канавки вьшолнены равномерно по окружности каналов, а их число равно

п

II

(,з) tgy

25

где у- - угол наклона канавок к вертикали, град.

2 3

Редактор А. Козориз

Составитель В. Васильева

Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 2702/7Тираж 740Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва-, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

fc2

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью металлов. Цель - повышение стойкости кристаллизатора. В рабочих . стенках 1 кристаллизатора вьшолнены каналы для охлаждения 2 с винтовыми канавками в их верхней части, что позволяет интенсифицировать теплообмен и выравнять термическое напряжения в стенках кристаллизатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. дода Qoda (Л со to СП .шЛ