устройство для вторичного охлаждения непрерывнолитого слитка

Формула изобретения

Устройство для вторичного охлаждения непрерывнолитого слитка, содержащее трубы для подвода воды и воздуха с закрепленными на них и соединяющими обе трубы патрубками для подачи водовоздушной смеси в установленные в их торцах форсунки, в корпусе которых выполнен подводящий канал с соплами, отличающееся тем, что подводящий канал форсунки выполнен заканчивающимся полусферой, в которую врезаны сопла, а боковые поверхности сопел выполнены расходящимися с увеличением площади сечения сопла от центра к периферии, при этом отношение глубины вреза сопла в подводящий канал форсунки к радиусу полусферы канала составляет 0,4-1,4, а отношение диаметра подводящего канала форсунки к внутреннему диаметру патрубка составляет 0,4-0,9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к машинам непрерывного литья заготовок.

Известно устройство для непрерывного литья слитка, содержащее трубы для подвода воды и воздуха с закрепленными на них дозирующими охладительными патрубками, соединяющими обе трубы, с установленными в торцах патрубков форсунками с выходными соплами, выполненными в корпусе подводящего канала (см. ав. свид. SU №1694333, кл. B 22 D 11/124, 1991 г.).

Недостатком известного устройства является создание неравномерного факела орошения слитка в зоне вторичного охлаждения, что в свою очередь влияет на качество отливаемого слитка.

Желаемым техническим результатом заявленного устройства является улучшение качества поверхности непрерывнолитой заготовки и ее макроструктуры за счет более равномерного охлаждения слябов в процессе их затвердевания.

Это достигается тем, что устройство для вторичного охлаждения слитка содержит трубы для подвода воды и воздуха (образующие коллектор) с закрепленными на трубах и соединяющими обе трубы патрубками для подачи водовоздушной смеси в установленные в их торцах форсунки, в корпусе которых выполнен подводящий канал, заканчивающийся полусферой, в которую врезаны сопла, при этом боковые поверхности сопла выполнены расходящимися с увеличением площади выходного сечения сопла от центра к периферии, при этом отношение глубины вреза сопла в подводящий канал форсунки к радиусу полусферы подводящего канала форсунки составляет 0,4...1,4, а отношение диаметра подводящего канала форсунки к внутреннему диаметру патрубка составляет 0,4...0,9.

Изложенная сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, на котором изображена одна из составляющих частей зоны вторичного охлаждения, а именно установка форсунки на коллекторе:

фиг.1 - общий вид устройства;

фиг.2 - общий вид форсунок в разрезе;

фиг.3 - вид по стрелке А;

фиг.4 - продольный разрез форсунки;

фиг.5 - общий вид коллектора с форсунками.

Устройство состоит из труб для подвода воды 1 и воздуха 2, образующих коллектор, патрубка 3, проходящего через трубы и выполняющего роль смесительной камеры, дозирующего воду жиклера 4 и форсунки 5 для подачи распыленного охладителя, в корпусе которой выполнен полусферический подводящий канал 6, заканчивающийся полусферой 7. В канале выполнено выходное сопло 8, площадь которого увеличивается от центра к периферии, при этом формообразующая поверхность сопла может быть выполнена, например, фрезерованием с последующим поворотом фрезы на заданный угол.

При обычном выполнении сопла, имеющего прямоугольную или эллиптическую форму поперечного сечения, имеет место параболическое распределение плотности орошения по ширине сопла за счет максимальной скорости потока охладителя по центру сопла. При уменьшении площади истечения в центре сопла по сравнению с периферией происходит перераспределение скорости истечения и количества потока охладителя из центрального в периферийную часть, за счет чего осуществляется выравнивание характера распределения охладителя по ширине сопла. Это позволяет обеспечить более равномерное охлаждение по ширине затвердевающего сляба и исключить участки переохлаждения, а следовательно, и трещины в слитке, возникающие из-за этого.

Устройство работает следующим образом: вода под давлением 0,4...0,5 МПа подается через трубу подвода 1 и жиклер 4 в патрубок 3, в который одновременно через трубу 2 подается сжатый воздух под давлением 0,2...0,3 МПа. В патрубке 3 происходит образование водовоздушной смеси, которая поступает в канал 6 форсунки 5, затем смесь поступает в сопло 8, благодаря которому осуществляется ее равномерное распределение по ширине сопла и подача в виде плоского водовоздушного факела на поверхность затвердевающего слитка.

Геометрические параметры факела форсунки, а также характер распределения охладителя по ширине факела, то есть равномерность охлаждения, определяются соотношением глубины вреза сопла к радиусу полусферического канала. Как показали гидродинамические и теплотехнические испытания опытных форсунок на специальном стенде, оптимальные пределы соотношения глубины вреза h сопла 8 к радиусу R полусферического канала 6 составляют 0,4...1,4. При этом соотношении достигаются углы раскрытия факела от 80 до 140 при наиболее равномерном распределении водовоздушной смеси по ширине факела. Уменьшение соотношения глубины вреза сопла 8 к радиусу полусферического канала 6 менее 0,4 приводит к ухудшению распыления за счет сокращения количества воздуха при истечении смеси из сопла, а увеличение более 1,4 приводит к необоснованно большим расходам воздуха на распыление.

Процесс смешения также зависит от соотношения диаметра подводящего канала и внутреннего диаметра патрубка. Как показали результаты испытаний на стенде, это соотношение должно находиться в пределах 0,4...0,9. При уменьшении соотношения менее 0,4 происходит дросселирование воздуха на входе в канал, что значительно ухудшает процесс распыления, а увеличение этого соотношения более 0,9 приводит к необоснованному увеличению диаметра патрубка, т.е. существенному увеличению расхода материала и увеличению массы устройства.

Предложенное устройство обеспечивает более равномерное охлаждение непрерывнолитого слитка, что позволяет повысить качество поверхности слитка благодаря снижению количества поверхностных трещин и улучшить структуру непрерывнолитой заготовки.