Кристаллизатор для непрерывного литья металлов

Кристаллизатор для непрерывного литья металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машинах непрерывного и полунепрерывного литья металлов при отливке многогранных СЛИТКОВ; Целью изобретения является улучшение качества слитка. Кристаллизатор содержит корпус 1 и рабочие стенки 2 в виде многогранника с каналами 3 для охлаяздения стенок. Расстояние от каналов до рабочей поверхности стенки равномерно увеличивается от середины грани к ее ребрам . Улучшение качества слитка достигается за счет выравнивания скорости нарастания корки слитка по периметру , в результате чего устраняются причины возшжновения продольных угловых и поперечных трещин. 1 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„SUÄÄ 1366282 А1 цр 4 В 22 D 1.1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 4065170/25-02 (22) 11.05.86 (46) 15.01.88. Бюл. Ф 2 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) Б.В.Власенко, И.К.Марченко, Ю.В.Г>удников и В.А.Дубоносов (53) 621.746.27 (088.8) (56) Скворцов А.А. и Акименко А.Д.

Теплопередача и затвердевание стали в установках непрерывной разливки.

M. Металлургия, 1966. (54) КРИСТАЛЛИЗАТОР ДПЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машинах непрерывного и полунепрерывного литья металлов при отливке многогранных слитков; Целью изобретения является улучшение качества слитка.

Кристаллизатор содержит корпус 1 и рабочие стенки 2 в виде многогранника с каналами 3 для охлаждения стенок. Расстояние от каналов до рабочей поверхности стенки равномерно увеличивается от середины грани к ее ребрам. Улучшение качества слитка достигается за счет выравнивания скорости нарастания корки слитка по периметру, в результате чего устраняются причины возникновения продольных угловых и поперечных трещин.

1 ил.

66282 2

Величина расстояния d принимается конструктивно при проектировании и является одним из исходных данных

5 для дальнейших расчетов кристаллизатора.

Расстояние от канала для охлаждения до рабочей поверхности облицовки зависит от эффективного коэффициента

10 теплопередачи и определяется из выражения (1) где Ю;— расстояние от i-ro канала до рабочей поверхности стенки; расстояние от (i-1)-го канала до рабочей поверхности стенки; — порядковый номер канала для охлаждения в пределах половины грани, считая от середины грани к ее ребрам; — величина, равная разности расстояний i-ro и (i-1)-го каналов до рабочей поверхности стенки и определяемая из уравнения (2) и- 1 где

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машинах непрерывного и полунепрерывного литья металлов при отливке многогранных слитков.

Целью изобретения является улучшение качества слитка.

На чертеже схематически показан кристаллизатор, вид сверху, Кристаллизатор содержит корпус 1 и рабочие стенки в виде многогранника 2 с каналами 3 для охлаждения, выполненными на расстоянии от рабочей поверхности многогранной облицовки, увеличивающемся от середины каждой грани к ее ребрам (вершинам углов на стыке граней).

Такое расположение каналов создает условия для уменьшения теплоотдачи в вершинах углов с постепенным увеличением интенсивности теплоотдачи в направлении к середине каждой грани.

Выражение для определения постепенно увеличивающегося от середины грани к ее ребрам расстояния каждого канала для охлаждения от рабочей поверхности многогранной облицовки имеет вид расстояние от первого канала каждой грани, считая от ее середины, до рабочей поверхности стенки; расстояние от последнего на данной половине грани канала до рабочей поверхности стенки; число каналов для охлаждения, выполненных в половине грани.

1 (3)

К вЂ” — — — — — ——

1 d 1

+ — — + о

)г где К вЂ”. эффективный коэффициент теп-. лопередачи; эффективный коэффициент теплопередачи от слитка к стенке кристаллизатора;

/ — расстояние от канала для охлаждения до рабочей поверхности стенки;

М вЂ” коэффициент теплопроводности материала стенки, Ыв — коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей жидкости.

Из выражения (3) найдем формулу для определения расстояния и от каж30 дого канала до рабочей поверхности стенки при известном эффективном коэффициенте теплопередачи К,сР,. = a (— ). (4)

К. о с(e

З5 Для определения расстояния с „от последнего на данной грани канала для

I охлаждения до рабочей поверхности стенки выражение (4) примет вид ь м в где К „ — эффективный коэффициент теплопередачи в месте последнего на данной грани канала

45 для охлаждения, т,е. на участке, примыкающем к вершине

\ угла.

Охлаждение многогранного слитка отличается той особенностью, что теп5О ловые потоки в гранях становятся двухмерными, в результате чего при постоянном коэффициенте теплопередачи скорость охлаждения вершины угла и участков граней, к ней примыкаю-

55 щих, будет большей. Для выравнивания скорости охлаждения, а, следовательно, и температуры слитка по периметру, коэффициент теплопередачи должен. быть переменным. Поскольку взаимное

1366282 влияние двух соседних граней (при постоянном по длине грани коэффициенте теплопередачи) на скорость их охлаждения зависит от угла, образованного этими гранями, то для выравнивания скорости охлаждения и температуры слитка по периметру коэффициент теплопередачи К„ в вершинах углов в зависимости от величины угла может быть lp определен опытным путем, например, при помощи гидроинтегратора.

С достаточной точностью для практического проектирования многогранных кристаллизаторов коэффициент теплопе- 15 редачи К„ в вершинах углов можно определить методом интерполяции.

Для выравнивания температуры граней слитка, образующих угол, равный

90, в вершинах углов необходимо в 2р

2 раза уменьшить коэффициент теплоотдачи по сравнению с серединой грани.

На основании этого для угла, равного 90, можно записать о25 (8) К „ = ш .К „, (7)

30 где К вЂ” коэффициент теплопередачи в и вершинах углов, К„ — коэффициент теплопередачи в середине грани; ш — коэффициент, зависящий от угла между гранями.

Если же грани образуют угол, равный 180, т.е. для плоской стенки коэффициент ш = 1. Следовательно, нри изменении угла между соседними граня- 4р ми от 90 до 180 коэффициент m меняется от 0,5 до 1,0. Применяя метод интерполяции, запишем выражение для

1 .1

1 — 1562 ккал/м ч град;

001 1

+ — — + + —. — - + -- —м х n â 1800 320 18700

180 l 1

135 1562 1800 18700

0 078-0 01

d + = 0 Ol + л т = 0 032 м;

4-1 4-1 б < 1 0 078-0 01 — — — = 0 032 + - - — — — = 0,054 м.

4-1 4-1

К

55 ребрам и определяемом из приведенной математической зависимости (9), обеспечиваются такие условия охлаждения многогранного слитка, когда интенсивность теплоотдачи в вершинах углов и .

К„= 0,5 К„, (6) В общем виде выражение (6) примет вид

Благодаря тому, что в предлагаемом кристаллизаторе каналы для охлаждения выполнены на расстоянии от рабочей поверхности стенок, увеличивающимся от середины каждой грани к ее определения коэффициента для углов между гранями от 90 до 180

0 5 и

-А- ° л

90 180 где в — угол между соседними гранями кристаллизатора.

На основании (1), (2), (5), (7) и (8) после подстановки получим зависимость для определения расстояния от каждого канала для охлаждения до рабочей поверхности стенки кристаллизатора. 180 1 1

Пример конкретного выполнения предлагаемого кристаллизатора.

Исходные данные. восьмигранная облицовка кристаллизатора выполнена из меди; число каналов в половине гра-. ни n = 4; диаметр канала d4 =0,01 м, расстояние от первого канала до рабочей поверхности стенки кристаллизатора 1 = 0,01 м.

Расстояние от каждого из последующих каналов до рабочей поверхности стенки кристаллизатора определяем из следующей зависимости: б"„б1, р 1 л 1

1 1-1 1 j где с" = Р = Л (180 1 1

), К 1 / " м

1=320 ккал/м . ч град, о,-=1800 ккал/м т. .ч-град; Ы =18700 ккал/м ч град; P— угол, образованный соседними гранями кристаллизатора. Для восьмигранника

Коэффициент теплопередачи в месте первого канала определяем из выражения .

1366282

180 1 1 р р К 1 «м т- n — 1 где д „,Ф „о";— К1

Составитель В.Сирота

Техред И.Попович

Редактор Ю.Середа

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6730/11 Тираж 739 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на участках граней, к ним примыкающих, значительно .меньше, чем в середине грани, что с учетом двухмерного характера тепловых потоков, позволяет

5 выравнять скорость нарастания корки слитка по периметру, его усадку, образование зазора межцу рабочей поверхностью стенки и коркой слитка, а также температуру корки многогранного 10 слитка по периметру. В результате этого устраняются причины возникновения продольных угловых и поперечных тре-, шин, повышается качество слитков, а также стабилизируется процесс раз- 15 ливки

За счет повышения качества слитков,при объеме производства 40 тыс. т слитков в год экономический эффект составит 51,3 тыс. руб.

Кроме это го, вследствие стабилизации процесса разливки и уменьшения числа прорывов жидкого металла под кристаллизатором, уменьшается время простоев машины и расходы, необходи- Z5 мые на устранение последствий прорывов.

Формулаизобретения

Кристаллизатор для непрерывного литья металлов, содержащий корпус и 30 рабочие стенки в виде многогранника с каналами для охлаждения, о. т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества слитка, каналы для охлаждения расположены относительно рабочей поверхности стенки с увеличением расстояния от ее середины к краям, определяемого из зависимости расстояние от каналов до рабочей поверхности стенки, при этом первый канал располо-. жен в середине стенки; коэффициент теплоправодности материала стенки; эффективный коэффициент теплопередачи в месте первого канала; эффективный коэффициент теплоотдачи.от слитка к стенке; коэффициент теплоотдачи от ст.енки к охлаждающей жидкости; угол, образованный соседними гранями кристаллизатора; число каналов, выпол.ненных в половине стенки.