Кристалізатор машини безперервного лиття заготовок

Реферат: Кристалізатор машини безперервного лиття заготовок має гільзу та сорочку. На гільзі виконано оребрення. На сорочці розташовані турбулізуючі елементи для вихроутворення протікаючої охолоджувальної рідини. UA 112914 U (12) UA 112914 U UA 112914 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області металургії, конкретніше до безперервного лиття заготівель. Така схема дозволяє реалізувати існуючі режими розливання металу. Суть корисної моделі полягає в збільшенні інтенсивність теплообміну між гільзою та сорочкою кристалізатора за рахунок спеціального оребрення зовнішньої поверхні гільзи та розташування на сорочці кристалізатора турбулізуючих елементів для збільшення відведення теплового потоку від зливка за рахунок збільшення перемішування охолоджувальної води. На фіг. 1 зображено кристалізатор з розташування на гільзі та сорочці оребрення та турбулізуючі елементі. На фіг. 2 зображена форма оребрення та розташування турбулізуючих елементів. На фіг. 3 зображена форма міжреберного простору гільзи кристалізатора. На фіг. 4 зображена форма оребрення в 3D вигляді. Нині для розливу сталі на сортових МБЛЗ (машина безперервного лиття заготівки) використовуються гільзи кристалізатора з мідного сплаву з гладкою зовнішньою поверхнею. Тепловідвід від розплаву здійснюється через стінку гільзи до води, що протікає в робочому проміжку водяної сорочки. У діючих машинах безперервного лиття заготовок існує проблема переохолодження кутів зливка і інтенсивне утворення кірки в цих місцях, що негативно позначається на стані БЛЗ (безперервно литий зливок), що напружено-деформується. При цьому відбувається зародження тріщин і порушення геометрії зливка, яку не завжди можливо виправити в ЗВО (зоні вторинного охолодження), що у свою чергу може призводити до розриву кірки зливка. Для отримання якісної БЛЗ необхідно вже в кристалізаторі сформувати податливу, нежорстку кірку зливка постійної товщини (у поперечному перерізі). Необхідно також щоб товщина рівномірної кірки пропорційно та агресивно збільшувалася по напряму розливання. Для збільшення продуктивності необхідно інтенсифікувати процес утворення кірки в кристалізаторі за рахунок відбору водою від гільзи більшого тепла. Збільшення об'ємів води цю задачу не вирішує повною мірою, оскільки витрата води обмежена існуючою конструкцією кристалізатора. Відомий патент України на винахід № 81247 "Кристалізатор для безперервного лиття рідких металів", в якому описані методи підвищення передачі тепла від гільзи до зливка металу для поліпшення якості отримуваних зливків. У цьому винаході не вирішеними залишилися наступні питання, а саме: - формування рівномірної кірки зливка в кристалізаторі; - збільшення швидкості розливання стали. Математичне моделювання процесу кристалізації БЛЗ показує, що найбільш тонка кірка граней зливка (при значній величині в кутах) з'являється не в районі "меніска", а на 300-400 мм нижче. Це відбувається в результаті розмиву кірки в цих місцях струменем падаючого рідкого металу. Для отримання кірки БЛЗ однакової товщини в пропонованій корисній моделі збільшуємо інтенсивність теплообміну від найбільш гарячих місць зливка за рахунок збільшення в цих зонах поверхні взаємодії гільзи з теплоносієм, за рахунок спеціального обребрення зовнішньої поверхні найбільш теплонавантажених зон гільзи (для гільз будь-якого перерізу), дивитись фіг. 1 та фіг. 2. У перерізі ребра мають форму рівнобедреного трикутника, а по довжині грані цього ребра мають хвилеву поверхню. Така форма ребра вибрана з умови технологічності виготовлення. Розташування, довжина, висота та кількість ребер вибирають залежно від швидкості води, швидкості лиття і головне, від геометрії робочої поверхні гільзи. Кут трикутного або трапецевидного ребра залежить від технологічних можливостей 0 виробництва і складає   30  120 . Глибина канавки повинна корелюватися з кутом  та знаходиться в діапазоні В=0,5-5 мм. (фіг. 1 та фіг. 2, фіг. 4). Застосування цього обребрення дозволяє понизити температуру поверхні зливка на ~38 °C. За рахунок перетікання тепла з'являється можливість отримати в кристалізаторі відносно більшу кірку зливка в тих місцях, де вона тільки зароджується. Відповідно застосування цього обребрення із-за збільшення перетікання тепла дозволило збільшити швидкість розливання сталі на 15-20 %. Також відомий патент України на винахід № 92985 "Кристалізатор для безперервного розливання металів з каналом для охолоджуючого засобу". Запропоновані турбулізуючі елементи в патенті № 92985 складні технологічно для виробництва і обслуговування та не відповідають вимогам по інтенсифікації теплообміну для запропонованої форми обребрення гільзи МБЛЗ. Розташування запропонованого турбулізатора розкрита на фіг. 1 та фіг. 2. Форма перерізу турбулізатора може бути різною, але для зручності виготовлення і монтування форма турбулізатора повинна бути кругла. Для конкретного випадку 1 UA 112914 U 5 10 15 (розмір заготівки, швидкість лиття, висота каналу, швидкість води) підбирається турбулізатор необхідного розміру і визначається крок його установки. Висота або діаметр турбулізатора вибирається залежно від проміжку (h) між сорочкою і гільзою і складає =0,1-0,8h. Крок між турбулізаторами вибирається залежно від перепаду тисків по тракту та числа Рейнольдса, і знаходиться в діапазоні А=2-25. Як і турбулізатори хвилева форма міжреберного простору значно підвищує вихроутворення (див. фіг. 3) і видаляє перегрітий охолоджувач біля кореня ребра. Такий метод ефективний при довгих ребрах. Глибина хвилі знаходиться в діапазоні від 0,5 мм до D=2B. С, також як і А (фіг. 2 та фіг. 3) вибирається залежно від перепаду тиску по тракту та числу Re. Найбільший ефект отриманий при кратному поєднанні А/С (С/А), де А - крок між турбулізаторами, С - довжина (крок) хвилі. Це дозволяє збільшити локальну щільність теплового потоку відведення тепла від БЛЗ за рахунок збільшення перемішування охолоджувальної води. Запропонована форма і розташування турбулізатора дозволяє понизити вплив міри перегрівання металу і створити необхідні режими розливання металу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 1. Кристалізатор машини безперервного лиття заготовок, який має гільзу та сорочку, який відрізняється тим, що на гільзі виконано оребрення, а на сорочці розташовані турбулізуючі елементи для вихроутворення протікаючої охолоджувальної рідини. 2. Кристалізатор машини безперервного лиття заготовок за п. 1, який відрізняється тим, що за рахунок підвищення відводу теплового потоку від зливка зростає швидкість розливання сталі на 15-20 %. 3. Кристалізатор машини безперервного лиття заготовок за п. 1, який відрізняється тим, що застосування гільзи з оребренням та сорочки з турбулізуючими елементами відповідно до гладкої гільзи та сорочки дозволило понизити температуру поверхні зливка на ~ 38 °С. 2 UA 112914 U 3 UA 112914 U 4 UA 112914 U 5 UA 112914 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6