Спосіб охолоджування безперервнолитого зливка в зоні вторинного охолоджування машини безперервного лиття заготовок

Реферат: Винахід належить до металургії. Заявлено спосіб, який включає стискання повітря або іншого газу та обдування ним зливка. Абсолютний тиск повітря або іншого газу перед соплом задають за формулою P  Рсеред k , де Рсеред - тиск середовища, в яке витікає струмина, k - показник  2  k 1    k  1 адіабати газу, причому число Маха у вихідному отворі сопла М1,0, а відстань від вихідного отвору сопла до поверхні безперервнолитого зливка не перевищує відстані від вихідного отвору сопла до перерізу струмини, в якому статичний тиск струмини дорівнює тиску середовища Рсеред , в яке витікає струмина. UA 106031 C2 (12) UA 106031 C2 UA 106031 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до металургії, конкретніше до охолоджування безперервнолитого зливка в зоні вторинного охолоджування машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Відомий спосіб охолодження безперервнолитого зливка включає витягування з кристалізатора зливка зі змінною швидкістю, охолоджування поверхні зливка водоповітряною сумішшю, що розпилюється форсунками, які згруповані по форсункових секціях, увімкнення та відключення форсункових секцій по довжині зони вторинного охолодження в залежності від швидкості витягування зливка та періодичне змінювання витрат води та повітря в водоповітряній суміші, а в період зменшення швидкості витягування в форсункових секціях, що відключаються, здійснюють подачу повітря, витрати якого збільшують в 0,81,6 разу від робочого значення (Патент РФ № 2043843, В 22 D 11/124, 20.09.1995). До недоліків відомого способу слід віднести ускладнення організації автоматичного регулювання подачі або водоповітряної суміші, або тільки повітря крізь сопла форсунок. Витягування з кристалізатора безперервнолитого зливка зі змінною швидкістю призводить до значних коливань швидкості та напрямку руху рідкої фази зливка, що, в свою чергу, спричиняє зменшення товщини кірки, тобто твердої фази зливка, призводячи до прориву кірки та, як наслідок, до погіршення якості поверхні безперервнолитого зливка. Найбільш близьким за технічною суттю до способу, що заявляється, є спосіб повітряного охолодження безперервнолитого зливка, який включає стискання повітря в компресорі або повітродувці та обдування цим повітрям поверхні безперервнолитого зливка з подаванням його крізь отвори та тангенціальні розпилювачі (Освоение непрерывной разливки стали [Текст] / А.Д. Акименко, К.П. Коротков, Н.П. Майоров [и др.]. - Л: Судпромгиз, 1960. - С. 171-172). Недоліком даного способу є подача повітря крізь отвори та тангенціальні розпилювачі, що робить неможливим розгін потоку стисненого повітря в компресорі або повітродувці до значних швидкостей, що призводить до зменшення швидкості руху повітря вздовж поверхні зливка, а, відповідно, до зменшення коефіцієнта тепловіддачі на поверхні безперервнолитого зливка, що, в свою чергу, призводить до невиправданого збільшення витрат стисненого повітря. Крім того, подача стисненого повітря крізь отвори та тангенціальні розпилювачі, які мають отвори діаметром лише 2-3 мм, призводить до захаращення отворів, наслідком чого є погіршення якості охолодження безперервнолитого зливка та потреба у підвищенні тиску стисненого повітря. В основу винаходу поставлена задача поліпшення якості безперервнолитого зливка шляхом підвищення ефективності охолоджування безперервнолитого зливка в зоні вторинного охолоджування машини безперервного лиття заготовок, а також скорочення енерговитрат на процес охолодження. Технічний результат полягає в тому, що запропонований спосіб забезпечує досягнення у вихідних отворах сопел звукової або надзвукової швидкості течії повітря або іншого газу з формуванням структури струмини у вигляді стрибків ущільнення, що дозволяє з дотриманням визначеної відстані від сопел до поверхні зливка знизити витрати повітря або іншого газу та, відповідно, енерговитрати на процес охолодження. Запобігання формуванню міжкристалічних тріщин при такому способі забезпечує покращення якості безперервнолитого зливка. Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому способі, який включає стискання повітря та обдування ним зливка, відповідно до винаходу, для обдування повітрям або іншим газом поверхні безперервнолитого зливка використовують струмини стисного повітря або іншого газу, при цьому абсолютний тиск повітря або іншого газу перед соплом задають за P 45 Рсеред k  2  k 1    k  1  , де Рсеред - тиск середовища, в яке витікає струмина, k - показник формулою адіабати газу, число Маха у вихідному отворі сопла М1,0, а відстань від вихідного отвору сопла до поверхні безперервнолитого зливка не перевищує відстані від вихідного отвору сопла Р 50 до перерізу струмини, в якому статичний тиск струмини дорівнює тиску середовища серед , в яке витікає струмина. Загальними ознаками пропонованого способу і найближчого аналога є стискання повітря та обдування ним зливка. Відмітною ознакою способу, що заявляється, є обдування повітрям або іншим газом поверхні безперервнолитого зливка використовують струмини стисного повітря або іншого газу, при цьому абсолютний тиск повітря або іншого газу перед соплом задають за формулою 1 UA 106031 C2 P Рсеред , де Рсеред - тиск середовища, в яке витікає струмина, k - показник адіабати газу, k  2  k 1    k  1 число Маха у вихідному отворі сопла М1,0, а відстань від вихідного отвору сопла до поверхні безперервнолитого зливка не перевищує відстані від вихідного отвору сопла до перерізу струмини, в якому статичний тиск струмини дорівнює тиску середовища Рсеред , в яке витікає 5 струмина. Необхідність відмітних ознак пропонованого способу обумовлена наступними причинами. Забезпечення абсолютного тиску повітря або іншого газу перед соплом, який дорівнює або перевищує величину Р серед у сукупності з забезпеченням числа Маха у вихідному отворі k  2  k 1    k  1 10 сопла, яке дорівнює або перевищує 1,0 дозволить створити умови для досягнення у вихідному отворі сопла звукової або надзвукової швидкості течії повітря або іншого газу, а також для формування струмини зі структурою у вигляді стрибків ущільнення. Ділянка струмини зі структурою у вигляді стрибків ущільнення простягається від вихідного отвору сопла до перерізу Р 15 струмини, в якому статичний тиск струмини дорівнює тиску середовища серед , в яке витікає струмина. На ділянці струмини зі структурою у вигляді стрибків ущільнення, на відміну від струмин з дозвуковою швидкістю течії повітря або іншого газу у вихідному отворі сопла, відсутні втрати енергії струмини повітря або іншого газу і при дотриманні відстані від вихідного отвору сопла до поверхні безперервнолитого зливка, яка не перевищує відстані від вихідного отвору сопла до перерізу струмини, в якому статичний тиск струмини дорівнює тиску середовища Рсеред , в яке витікає струмина, забезпечується реалізація способу з мінімальними витратами 20 повітря або іншого газу, що дозволить знизити енерговитрати на здійснення способу. Застосування як охолоджувального середовища безперервнолитого зливка струмин повітря або іншого газу з абсолютним тиском повітря або іншого газу перед соплом, який дорівнює або Рсеред k 25 30 35 40 45  2  k 1   перевищує величину  k  1  та з числом Маха у вихідному отворі сопла, яке дорівнює або перевищує 1,0 дозволить запобігти формуванню міжкристалічних тріщин в безперервнолитому зливку внаслідок більш рівномірної щільності розподілу охолоджувального середовища, тобто повітря або іншого газу, на поверхні зливка, що призведе до покращення його якості. Застосування як охолоджувального середовища безперервнолитого зливка струмин повітря або іншого газу дозволить знизити енерговитрати на здійснення способу завдяки усуненню необхідності очищення великих об'ємів води перед форсунками для запобігання їх забрудненню, зниженню капітальних та експлуатаційних витрат внаслідок відсутності потреби в устаткуванні, що застосовується для збирання, транспортування, та очищення забрудненої води. Таким чином, відмітні ознаки способу, що заявляється, у сукупності скорочують енерговитрати на процес, дозволяють запобігти формуванню міжкристалічних тріщин в безперервнолитому зливку що призведе до покращення його якості. Суть винаходу, що заявляється, не випливає явно з відомого авторам рівня техніки. Спосіб охолоджування безперервнолитого зливка в зоні вторинного охолоджування машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) здійснюється наступним чином. Рідка сталь зі сталерозливного ковша надходить до проміжного ковша, в якому знижують та стабілізують феростатичний тиск і температуру розплаву сталі перед кристалізатором. З проміжного ковша розплав сталі надходить до водоохолоджувального кристалізатора, в якому формують затверділу оболонку безперервнолитого зливка. Сформований в кристалізаторі безперервнолитий зливок з затверділою оболонкою надходить до зони вторинного охолодження, в якій здійснюють охолодження зливка за допомогою обдування поверхні безперервнолитого зливка струминами стисного повітря або іншого газу. При цьому абсолютний тиск повітря або іншого газу перед соплом та число Маха у вихідному отворі сопла підтримують такими, щоб створити умови для формування струмини зі структурою у вигляді стрибків ущільнення. 2 UA 106031 C2 5 Струмини повітря або іншого газу зі структурою у вигляді стрибків ущільнення натікають на поверхню безперервнолитого зливка після чого напівобмежені струмини повітря або іншого газу рухаються вздовж поверхні безперервнолитого зливка, чим забезпечується охолодження зливка, що приводить до збільшення товщини затверділої оболонки безперервнолитого зливка та, зрештою, до повного ствердіння (кристалізації) зливка по всій товщині. Винахід, що заявляється, може бути багаторазово відтворений у виробництві для охолоджування безперервнолитого зливка в зоні вторинного охолоджування машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Отже, він відповідає умові "промислова придатність". ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Спосіб охолоджування безперервнолитого зливка в зоні вторинного охолоджування машини безперервного лиття заготовок, що включає стискання повітря або іншого газу та обдування ними зливка, який відрізняється тим, що для обдування повітрям або іншим газом поверхні безперервнолитого зливка використовують струмини стисного повітря або іншого газу, при цьому абсолютний тиск повітря або іншого газу перед соплом задають за формулою P Рсеред k  k 1 ,  2    k  1 20 де Рсеред - тиск середовища, в яке витікає струмина, k - показник адіабати газу, причому число Маха у вихідному отворі сопла М1,0, а відстань від вихідного отвору сопла до поверхні безперервнолитого зливка не перевищує відстані від вихідного отвору сопла до перерізу струмини, в якому статичний тиск струмини дорівнює тиску середовища Р серед, в яке витікає струмина. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3