Устройство для охлаждения кристаллизатора машины непрерывного литья металлов Советский патент 1975 года по МПК B22D11/55 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ

С помощью насоса 5 нагретая охлаждающая вода нагнетается из резервуара 4 в теплообменник 6 п там охлаждается. Подводяnuift 7 и отводящий 8 трубопроводы предназначены для охлаждающего агента. В качестве охлаждающего агента могут быть использованы сжатый воздух илн вода. Регулирующий клапан 9 расхода связан с терморегулятором 10 импульсной линией 11. В свою очередь, терморегулятор 10 импульсной линией 12 соединен с подводящим трубопроводом 2 охлаждающей воды за теплообменником. Изменяя подачу охлаждающего агента в теплообменник 6, можно устанавливать температуру охлаждающей воды, подводимой к кристаллизатору 1, на постоянную величину. Расходомер 13 соединен импульсной линией 14 с измерительной диафрагмой 15. Расходомер 16 соединен импульсной линией 17 с регулировочным клапаном 18. Обратный клапан 19 открыт, пока работает насос 5. Прибор 20 для измерения температуры, для определения разности температуры охлаждающей воды на входе и выходе кристаллизатора соединен импульсной линией 21 с трубопроводами 2 и 3 охлаждающей воды.

Закрытый резервуар 4 для охлаждающей воды в больщей своей части заполнен питающей водой, максимальный уровень которой обозначен цифрой 22. Над ним находится напорная камера 23, которую для защиты кристаллизатора и трубопроводов от коррозии и для предотвращения образования накипи целесообразно наполнить инертным газом, например азотом, давление газа устанавливается на 0,3-0,4 атм, причем газ может поступать по трубопроводу 24 через запорный клапан 25. В подводящий трубопровод 26 для питающей воды встроены обратный клапан 27 и регулировочный клапан уровня 28.

Регулировочный клапан уровня 28 соединен импульсной линией 29 с регулятором 30 уровня, расположенным на уровне 22. При нормальной эксплуатации в резервуаре 4 для охлаждающей воды находится около 10 м1 Этого количества достаточно, например, для охлаждения кристаллизатора с поперечным сечением 2000Xi300 мм и производительностью разливки oKOvTO 1,5 т стали в минуту.

Устройства 31, 32 и 33 предупредительной сигнализации уровня расположены на уровнях 34, 35, 36 и поочередно вступают в действие, как только уровень воды в резервуаре 4 для охлаждающей воды понизится ниже уровня 22. Зону между уровнями 22 п 34 считают нормальной расширительной или буферной областью. Если уровень вод1л падает ниже уровня 34, устройство 31 дает предупредительный сигнал и одновременно через трубопро вод 26 происходит пополнение резервуара lu)ДОЙ.

При нормальной эксплуатации уровень воды не падает ниже уровня 34. Однако в аварийных случаях или в аварийном режиме

уровень охлаждающей воды может понижаться до уровня 35.

В этом случае устройство 32 дает еще одну тревожную спгналиаацию с целью прекрап1ения разливки. Если уровен1 воды понижается до уровня 36, то устройство 33 включает главную предупредительную сигнализацию.

Напорная камера 23 резервуара 4 охлаждающей воды связана с водоприемником 37 соединительным сифонным трубопроводом 38. причем этот трубопровод доходит почти до днища водоприемника. Водоприемник 37 наполнен чистой или питьевой водой до уровня

32: запасы воды в нем могут пополняться через подводящий трубопровод 39. Подводящий трубопровод имеет регулировочный клапан 40 уровня, который кинематически связан с поплавком 41 с помощью рычажного мехапизма 42. Цифрой 43 обозначен вентиляционный трубопровод, имеющий клапан 44. Водоприемник 37 может опорожняться через трубопровод 45, содержапл.пй клапан 46. Вертикальный размер водоприемника 37 пли находящейся в

нем части соединительного трубопровода 38 согласован с давлением газа в напорной камере 23 резервуара 4: в нормальном режиме это давление газа будет вытеснять водяной столб в соединительном трубопроводе 38 примерно до уровня 47, так что герметичность камеры 23 сохраняется даже при колебаниях давления, следовательно, питательная вода в резервуаре 4 для охлаждающей воды не может при этом вступать в контакт с воздухом.

Если в напорной камере 23 образуется избыточное давление, например вследствие парообразования, то водяной столб в соединительном трубопроводе 38 вытесняется до уровня 48, так что пузырьки пара в водяном

столбе водоприемника 37 поднимаются и конденсируются, при этом в }1апорной камере 23 не может возникнуть недопустимо высокое давление пара. Если наоборот, по каким-либо причинам, например в результате утечки в системе водяио о охлаждения и при одновременном выходе из строя подачи воды в напорной ка.мере 23 создается разряжение, то чистая или питьевая вода из водоприемника 37 всасывается по трубопроводу 38 до тех пор, пока

не установится нормальный рабочий режи.м. Объем свободного пространства в водяном приемнике 37 меняется в результате колебаний уровня. В резервуар для охлаждающей воды встроена дополнительная цилиндрическая емкость 50 относительно небольшого диаметра, которая па своем нижнем конце закрыта днищем 51, а на верхнем - открыта и сообщается с водой. Отводящий трубопровод 3 охлаждающей воды проходит внутри этой емкости 50 почти до днища 51. Вода, текущая назад из кристаллизатора 1 по отводящему трубопроводу 3 охлаждающей воды, не содержит пузырьков пара, образующихся на стенках кристаллизатора. Эти пузырьки пара конденсируются при подъеме охлаждающей воды в водяном столбе, находящемся в емкости 50.

Аварийпый подводящий трубопровод 52 для охлаждения воды присоединен в нижнем конце резервуара 4 охлаждающей воды, который в нормальном режиме содержит закрытый обратный клапан 53 и в результате соединения с подводящим трубопроводом 2 охлаждающей воды ведет к кристаллизатору 1. Аварийный подводящий трубопровод 52 охлаждающей воды вступает в действие при перерыве в снабжении электроэнергией, т. е. во время простоя насоса 5, причем обратный клапан 19 автоматически закрывается, а обратный клапан 53 автоматически открывается. 54 - это содержащий клапан 55 сливной трубопровод резервуара 4 охлаждающей воды. Резервуар 4 охлаждающей воды должен быть установлен над кристаллизатором 1 на такой высоте, чтобы разность отметок уровней между уровнем 56, определяемым выходом охлаждающей воды, и уровнем 57, определяемым входом охлаждающей воды в кристаллизатор 1, составляла по меньн ей мере 5 м для того, чтобы в аварийных случаях обеспечить работоспособность устройства и естественную циркуляцию охлаждающей воды.

Прн нормальной эксплуатации между резервуаром 4 охлаждающей жндкости и кристаллизатором 1 существует принудительный :а.мкнутый цикл, обеспечиваемый насосом 5, при этом охлаждающая вода течет по подводящему трубопроводу 2 охлаждающей воды в кристаллизатор, а по трубопроводу 3 - из кристаллизатора в резервуар 4 охлаждающей воды. При перерыве в снабжении электроэнергией, т. е. ири простое насоса 5, под действием падения давления в трубопроводе 2 закрывается обратный клапан 19 и одновременно открывается обратный клапан 53, так что охлаждающая по аварийному подводящему трубопроводу для охлаждающей воды поступает из резервуара 4 охлаждающей воды в кристаллизаторе 1. Такой аварийный режим можно, как показывает опыт, поддерживать по меньшей мере 20 мин, что enj,e достаточно для бесперебойпой разливки того количества стали, которое иаходится в иепоказаипой па чертеже промежуточной емкости, установленной пад кристаллизатором. В аварийном режиме температура охлаждающей воды в кристаллизаторе, естественно, повышается примерно с 30°С до максимум около , а парообразование is кристаллизаторе возрастает. Охлаждаклцая вода, содержащая пузырькп горячего газа, по отводящему трубопроводу 3 охлаждающей воды попадает в емкость 50, где опа юд термосифонным действием (т. е. образуя естествеиный циркуляционный коитур водяного охлаждения) поднимается и охлаждается, ири этом пузырьки

пара конденсируются. В той же степени, в какой все количество охлаждающей воды, участвующее в естественной циркуляции, продолжает нагреваться и испаряться, в напорной камере за счет неконденсированного пара растет давление, пока, наконец, водяной столб, находящийся в соединительном трубопроводе 38, не понижается до уровня 48, так что затем конденсируется иар в чистой воде водопрпемнпка 37. Если с ростом испарения охлаждающей воды уровень воды в резервуаре 4 опускается слишком низко - наиример, ннже уровня 34, то прн прпведении в действие регулировочного клапана 28 уровня спстема

пополняется свежей холодной водой, ноступaюп cй по подводящему трубопроводу 26. пока не скондепсируется пар, и давление в напорной камере 23 уменьшится до стандартного значения 0,3-0,4 ати. В результате этого

в крпсталлпзаторс 1 пе может образовываться пар, и он не может быть разрз щен.

Давление воды в аварийиом трубопроводе для охлаждающей воды, обусловленное разностью отметок уровней, водяным столбом в

резервуаре 4 охлаждающей воды и действующим на него давлением газа, при входе в кристаллизатор 1 выше, чем при выходе в трубопровод 3, в результате чего облегчается отвод пузырьков газа, образующихся иа стенках кристаллизатора. Другим преимуществом устройства является то, что благодаря применению давления газа, составляющего всего 0,3-0,4 ати, оно не подвержено строгпм техническим условиям, предусмотренным для паровых котлов, устройство может также работать с давлением пара, однако это связано f более значнтельнымн затратами и усложняет эксплуатацию. К одному общему резервуару для охлаждающей воды могут быть также

прпсоединены несколько кокилей непрерывной разлнвки.

Предмет изобретения

Устройство для охлаждения кристаллизатора машины непрерывного литья металлов, содержаи;ее подводящий и отводящий трубопроводы охлаждающей воды, подсоединенные к напорпстому резервуару, связанному с водопрпемником, отличающееся тем, что с целью предотвращеипя коррозии и образования накипи в трубопроводах и на стенках системы охлаждения кристаллизатора, напорный резервуар выполнен гермет1 чпым п снабжен

в cnoeii верх}1ей части , заполне нюй инертным газо.м н соединенной спфопной трубой с водоприелшпком, нрпчем в напорный резервуар встроепа дополнительная емкост1з, в которую входнт отводящпй трубопровод охлаждающей воды, а на подводян;ем трубопроводе установлен теплообменник.

/5

КЭ

18

53

57 19