Система вторичного охлаждения заготовок водовоздушной смесью на установке непрерывной разливки Советский патент 1989 года по МПК B22D11/124 

Изобретение относится к .металлур- гни, в частности.к непрерывной разливке металлов.

Цель изобретения - упрощение управ- пения системой вторичного водовоздуш- ного охлаждения и повышение качества отливаемых заготовок.

На фиг.1 изображена схема системы водовоздушного охлаждения для вертикальной УНРС; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Система содержит смесительные устройства 1, тракты 2 и 3 подвода к ним воды и воздуха с регулирующей и измерительной аппартурой 4, тракты 5 подвода смеси к верхнему 6 и нижнему 7 кольдевым трубопроводам, расположенным по внешнему периметру поверхности и в плоскости, перпендикулярной технологической оси непрерывнолитой заготовки 8, и коллекторы 9, размещенные вдоль технологической оси заготовки, с гидравлическими форсунками 10. Коллекторы 9 объединены в верхней и нижней частях кольцевьгми - трубопроводами 6 и 7. Соединение кольцевого трубопровода к коллекторов обеспечивается при помощи штуцерньгх соединений или другими способами.

Система работает следующим образом.

Сформированная в смесительных уст- ройствах 1 водовоздушная смесь подается по однолинейным трактам 5 подвода смеси к верхнему 6 и нижнеьгу 7 Кольцевым трубопроводам. Равномерно распределяясь по кольцевым трубопроводам, она поступает в размещенные вдоль технологической оси заготовки В коллекторы 9, концы которых соединены с кольцевыми трубрпроводами 6 и

CD О)

NK

314

7. Водовоздушная смесь, подаваемая сверху и снизу, дополнительно смешиваясь в коллекторах 9, обеспечивает получение однородной двухфазной смеси, которая,поступая к гидравлическим форсункам 10 и выходя из них в виде водовоздушного факела с требуемыми параметрами, охлаждает поверхность непрерывнолитой заготовки 8 при лю- бых расходах воды за счет компенсации недостающего количества воды избытком воздуха и взрывным эффектом расширения воздушных включений при выходе смеси из сопл форсунок 10,

Пример 1. УНРС вертикального типа для отливки слитков сечением 300x300 мм со скоростью разливки 0,2-0,8 м/мин. Слиток в процессе разливки поддерживается под кристаллизатором роликовой поддерживающей системой. Для охлаждения четырех граней слитка УНРС под кристаллизатором оборудована системой водовоздушного охлаждения длиной 3,8 м. Система водовоздушного охлаждения содержит четыре вертикальных коллектора, по одному на каждую грань. В каждом коллекторе - десять плоскофакельных гидравлических форсунок производитель- ностью 0,5 , расположенных в межроликовом пространстве с шагом 400 мм.

Коллекторы установлены над под- держивающей роликовой системой вдоль оси непрерывного слитка. Внутренний диаметр коллекторов 16 мм, суммарная площадь поперечных сечений четырех коллекторов составляет 785 мм . Ввер ху под кристаллизатором и внизу четыре коллектора объединены кольцевыми трубопроводами. Верхний и нижний колцевые трубопроводы расположены по внешнему периметру заготовки над под держивающей системой в плоскости, перпендикулярной технологической оси заготовки. Площадь поперечного сечения каждого кольцевого трубопровода (верхнего, нижнего) при диаметре

. 100 мм равна 7850 , что составляет 10,0 суммарной площади пЬперечных сечений четырех коллекторов. К кольцевым трубопроводам от смесительных устройств с трактом подвода воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой подведены тракты водовоздушной смеси диаметром

100 мм.

4

Устройство обеспечивает устойчи- вьм режим охлаждения непрерывнолитой заготовки водовоздушной смесью с широким диапазоном изменения расхода воды и удовлетворительное качество литых заготовок всего марочного сортамента с различными требованиями по интенсивности охлаждения.

П р и м е р 2. УНРС вертикального типа для отливки слитков сечением 180x400-500 мм со скоростью 0,6- 0,8 м/мин. Слиток в процессе разливки поддерживается под кристаллизатором тремя брусьевыми секциями (по три бруса в каждой секции длин ой 2,2 м, толщиной 70 мм с шагом 210 мм) общей длиной 6,6 м. Для охлаждения непрерывнолитой заготовки УНРС на участке брусьевых секций оборудована системой водовоздушного охлаждения длиной 6,6 м.

Система водовоздушного охлаждения состоит из двух секций.

Первая - верхняя-секция длиной 2,2 м содержит шесть вертикальных коллекторов, по одному на узкие грани и- по два на широкие грани. В каждом коллекторе - пять плоскофакельных гидравлических форсунок производительностью 1,0 м /ч, расположенных в меж- брусьевом пространстве с шагом 400 мм. Коллекторы установлены над поддерживающей брусьевой системой вдоль технологической оси непрерывно- литого слитка. Внутренний диаметр коллекторов 20 мм. Вверху и внизу сек ции все шесть коллекторов объединены кольцевыми, трубопроводами, расположенными по внешнему периметру заготовки над поддерживающей системой- в плоскости, перпендикулярной технологической оси заготовки. Диаметр кольцевых трубопроводов 100 мм. Площадь поперечного сечения 7850 мм , что составляет 4,16 суммарной площади поперечных сечений шести коллекторов (1884 мм ). К кольцевым трубопроводам подсоединены тракты подвода смеси от смесительных устройств, к которым подводятся тракты воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой.

Вторая .(ниже) секция длиной 4,4 м содержит четыре вертикальных коллектора, по два на широкие грани. В каждом, коллекторе по десять плоскофакель™. ных гидравлических форсунок производительностью 0,8 м , расположенных с шагом 400 мм в межбрусьевом пространст-

выми трубопроводами с

ниями 7850-мм , что составляет

10

ве. Так же, как и в первой секции, они вверху и внизу объединены кольце- теми же сече-

, -lAV CL tllfl. I Q,Z3

суммарной площади поперечных сечений четырех коллекторов при внутреннем диаметре 20 мм, к которым подсоединены тракты подвода смеси от смесительных, устройств с трактом воды и воздуха, на которых установлена регулирующая измерительная аппаратура.

Система обеспечивает устойчивый режим работы каждой секции с десяти- кратным уменьшением расхода воды, не- обходимую интенсивность охлаждения при рабочих скоростях разливки 0,6-0,8 м/мин всего размерного и марочного сортамента разливаемых сталей. П р и м е р 3. УНРС криволинейного 20типа для отливки слитков сечением 250-315x1100- 1850 мм со скоростью 0,6-1,2 м/мин. Роликовая поддерживаю- . щая система разбита на три участка - радиальный, криволинейный, горизон- 25 тальный. Слиток в процессе разливки поддерживается в зоне вторичного охлаждения роликами, сгруппированными в отдельные секции - нулевая секция (6-роликовая5, 7-роликовая, четыре 0

5-роликовые и десять 2-роликовьпс. Нулевая и 7-роликовая секции оборудованы системой водовоздушного охлаждения, состоящей из двух секций. Первой секцией оборудована нулевая - 6-ролик6- вая, а второй - 7-роликовая. Система .водовоздушного охлаждения не использована в остальных секциях в связи

35

с тем, что для охлаждения широких граней со стороны малого и большого -радиусов в этих секциях распределение хладагента неравномерное (больше со стороны большого радиуса).

Система водовоздушного охлаждения первой секции содержит восемь вертикальных коллекторов, по одному на узкие грани и по три параллельные друг другу на каждую широкую грань. В .каждом коллекторе - по шесть плоскофа- кельных форсунок производительностью 1,0 , расположенных в межроликовом пространстве. Расстояние между коллекторами широкой грани слитка 600 мм. Коллекторы установлены над поддерживающей роликовой системой вдоль технологической оси непрерывно- литого слитка. Внутренний диаметр коллекторов 25 мм. Верхние и нижние концы всех восьми коллекторов объеди-

10

-

. 20. 25 0

поперечных 3924,8 мм

4969156

нены кольцевыьш трубопроводами, расположенными по внешнему периметру заготовки над поддерживающей системой в плоскости, перпендикулярной технологической оси заготовки. Диаметр кольцевых трубопроводов 100 мм. Площадь

сечений восьми коллекторов К кольцевым трубопроводам подсоединены тракты подвода смеси от смесительных устройств с трактом воды и воздуха, оснащенные измерительной регулирующей аппаратурой,

Система водовоздушного охлаждения второй секции содержит четыре вертикальных коллектора, по два на широкую грань. Расстояние между коллекторами 800 мм. В каждом коллекторе - 7 плос- кофакельньк гидравлических форсунок, расположенных в межроликовом пространстве поддерживающей 7-роликовой секции. Форсунки имеют производительность 1,0 . Все коллекторы второй секции имеют диаметр 25 мм и располо- жены вдоль технологической оси непре- рьюнолитого слитка.

Так же, как и в первой секции, коллекторы вверху и внизу объединены кольцевыми трубопроводами. Площадь

поперечного сечения каждого кольцевого трубопровода 4534,16 мм при внутреннем диаметре 76 мм. Суммарная площадь поперечных сечений четырех кол

лекторов равна 1962,4 мм , что сос

тавляет по отношению к площади поперечного сечения кольцевого трубопровода 2,31. Тракты подвода смеси, смесительные устройства, тракты воды и воздуха с измерительной аппаратурой

аналогичны используемым в первой секции.

Система водовоздушного охлаждения в двух секциях позволяет осуществить равномерное распределение хладагента по периметру и длине слитка в интервале рабочих скоростей разливки 0,6- 1,2 м/мин, обеспечивая необходимую интенсивность охлаждения для всего марочного и размерного сортамента.

Результаты применения различных вариантов системы вторичного охлаждения приведены в таблице.

Вьшолнение отношения площадей поперечного сечения верхнего (и ниж-

него) кольцевого трубопровода к суммарной площади поперечных сечений коллекторов в пределах 2-6,3 обеспечивает не только устойчивый процесс распыления водовозд тпной смеси в широком интервале значений отношения воды и воздуха за счет снижения вероятности мгновенных скачков сопротивления движения смеси и возможности пе- ремешивания ее встречных потоков в кольцевом трубопроводе ив коллекторах, но и равномерное распределение хладагента по коллекторам без изменений его характеристик и структуры (газосодёржание, гомогенность и т.д. обуславливая в целом повьппение равномерности охлаждения по поверхности заготовки.

Уменьшение отношения площади по- перечного сечения кольцевого трубопровода к суммарной площади поперечных сечений коллекторов меньше 2 приводит к неравномерном распределению хладагента по коллекторам по мере движения смеси по кольцевому трубопроводу за счет увеличения газосодержания смеси при последовательном расходовании ее по коллекторам. Увеличение этого отношения более 6,3 приводит к возрас- таншо затрат материалов на изготовление коллекторов, а также к нарушению гомогенной структуры смеси, приводящей к пульсационному режиму работы системы.

Формула изобретения Система вторичного охлаждения заготовок водовоздушной смесью на установке непрерывной разливки, содержащая установленные параллельно технологической оси установки коллекторы с форсунками, смеситель воды и воздуха, тракты подвода воды и воздуха к смесителю и трубопровод подвода водовоздушной смеси от смесителя к противоположным концам коллекторов, отличающая ся тем, что, с целью упрощения управления системой и повьшения качества отливаемых заготовок, концы коллекторов объединены кольцевыми трубопроводами, площадь поперечного сечения каждого из которых составляет 2,0-6,3 суммарной площади поперечных сечений коллекторов.

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов и сплавов. Целью изобретения является упрощение управления системой и повышение качества отливаемых заготовок. Система вторичного охлаждения непрерывнолитых заготовок водовоздушной смесью содержит смесители воды и воздуха, тракты подвода к смесителю воды и воздуха с измерительной и регулирующей аппаратурой и тракт для отвода смеси от смесителя и подачи ее к кольцевым трубопроводам, расположенных в плоскости, перпендикулярной технологической оси непрерывнолитой заготовки, коллекторов с гидравлическими форсунками. Отношение площади поперечного сечения трубопровода к суммарной площади поперечного сечения коллекторов равно 2...6,3. 2 ил.

Пример

Секция

100 115 100 100

1-я 100

2-я

76