Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к устройствам для вторичного охлаждения слитков на установках непрерывной разливки металлов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для охлаждения непрерывнолитых слитков, содержащее корпус, в котором установлено сопло с поперечным сегментным пазом на его внешней стороне (см. SU 1405949 A1, 30.06.1988).

Недостатком известного устройства является значительная неравномерность распределения охладителя по полю орошения на поверхности непрерывнолитого слитка, а также недостаточная величина углов раскрытия факела охладителя.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении равномерности распределения охладителя по полю орошения на поверхности слитка, а также в увеличении углов раскрытия факела охладителя.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для охлаждения непрерывнолитых слитков содержит корпус, в котором установлено сопло с поперечным сегментным пазом на его внешней стороне.

Устройство выполнено с выпором на внутренней стороне сопла с поперечным сквозным отверстием, расположенным перпендикулярно сегментному пазу и сообщенным с ним, а на внешней стороне сопла выполнен выступ в виде усеченного конуса или части сферы с углублением в его вершине. Выступ выполнен в виде усеченного конуса с углом 20-150 градусов и его высотой, равной 0,5-5,0 диаметров сквозного отверстия. Выступ выполнен в виде части сферы, радиус и высота которого составляет, соответственно, 4-20 и 0,5-5,0 диаметров сквозного отверстия. Углубление выполнено в виде конуса с углом 30-150 градусов, а его высота равна 1-5 диаметров сквозного отверстия. Углубление выполнено в виде части сферы, радиус и высота которого составляет, соответственно 2-10 и 1-5 диаметров сквозного отверстия. Углубление выполнено в виде цилиндра, диаметр и высота которого составляет, соответственно, 2-5 и 1-4 диаметров сквозного отверстия. Сегментный паз в основании выполнен прямоугольного сечения, ширина которого составляет 0,5-3,0 диаметров сквозного отверстия. Сегментный паз в основании выполнен трапецеидальной формы с углом раскрытия 10-90 градусов и шириной малого его основания 0,5-3,0 диаметров сквозного отверстия. Сегментный паз в основании выполнен треугольной формы с углом 10-120 градусов. Сегментный паз в основании выполнен скругленным с радиусом, равным 0,5-5,0 ширины паза.

Повышение равномерности распределения охладителя по полю орошения на поверхности непрерывнолитого слитка и увеличение углов раскрытия факела охладителя будет происходить за счет выполнения на внешней стороне сопла выступа с углублением в его вершине различной конфигурации с оптимальными значениями конструктивных параметров.

Диапазон значений углов усеченного конуса выступа в пределах 20-150 градусов и его высоты в пределах 0,5-5,0 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями раскрытия факела на выходе из сопла. При больших и меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая устойчивость факела охладителя. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений радиуса сферы выступа сопла в пределах 4-20 и ее высоты в пределах 0,5-5,0 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями распыления факела охладителя. При больших и меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое раскрытие факела охладителя. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений угла конуса в выступе сопла в пределах 30-150 градусов и его высоты в пределах 1-5 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями истечения охладителя из сопла. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимое раскрытие факела охладителя. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений радиуса сферического углубления в пределах 2-10 и его высоты в пределах 1-5 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями распыления охладителя из сопла. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимое раскрытие факела и дисперсность охладителя. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений диаметра цилиндрического углубления в пределах 2-5 и его высоты в пределах 1-4 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями формирования факела охладителя. При меньших и больших значениях не будут обеспечиваться необходимые углы раскрытия факела охладителя. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений ширины прямоугольного сегментного паза в его основании в пределах 0,5-3,0 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями истечения охладителя из сопла. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимая дисперсность охладителя. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений угла раскрытия сегментного паза трапецеидальной формы в его основании в пределах 10-90 градусов и ширины его малого основания в пределах 0,5-3,0 диаметров сквозного отверстия объясняется гидродинамическими закономерностями распыления охладителя. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимая дисперсность охладителя на поверхности непрерывнолитого слитка. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений угла сегментного паза треугольной формы в его основании в пределах 10-120 градусов объясняется гидродинамическими закономерностями истечения жидкости из сопла. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимая дисперсность охладителя на поверхности непрерывнолитого слитка. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Диапазон значений, радиуса сегментного паза в основании в пределах 0,5-5,0 его ширины объясняется гидродинамическими закономерностями истечения охладителя из сопла. При больших и меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая дисперсность охладителя на поверхности непрерывнолитого слитка. Указанный диапазон устанавливается в зависимости от величины диаметра сквозного отверстия.

Анализ научно-исследовательской и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения со ссылкой на чертеж, на котором показано:
фиг. 1 - устройство для вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков конусным выступом на внешней стороне сопла, продольный разрез:
фиг. 2 - то же, вид сверху, продольный разрезу;
фиг. 3 - то же, вид сбоку;
фиг. 4 - то же, с сегментным пазом с полуокружностью в его основании;
фиг. 5 - то же, с выступом на внешней стороне сопла в виде сферы;
фиг. 6 - то же, с сегментным пазом трапецеидальной формы.

Устройство для вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков состоит из корпуса 1, сопла 2, выпора 3, сквозного отверстия 4, патрубка 5, сегментного паза 6, конусного углубления 7, сферического углубления 8, цилиндрического углубления 9, оснований сегментного паза 10, 11, 12 и 13, трапецеидального паза 14, выступов 15 и 16, полости 17.

Позициями R обозначен радиус сегментного паза, r - радиус сферического углубления, α - угол конусного углубления, β - угол треугольного основания сегментного паза, γ - угол раскрытия трапецеидального сегментного паза, a - ширина сегментного паза, b - диаметр цилиндрического углубления, K - радиус основания сегментного паза, d - диаметр сквозного отверстия, l - высота конусного углубления, m - высота сферического углубления, n - высота цилиндрического углубления, H - высота конусного выступа, h - высота сферического выступа, δ\ - угол конусного выступа, C - радиус сферического выступа, P - ширина малого основания сегментного паза трапецеидальной формы.

Устройство работает следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки вода под давлением подается по патрубку 5 во внутреннюю полость 17 корпуса 1 устройства. Далее вода направляется по сквозному отверстию 4, выполненному в выпоре 3 с внутренней стороны сопла 2, в сегментный паз 6, выполненный с внешней стороны сопла 2, и далее в виде факела на поверхность непрерывнолитого слитка, сечением 250х1600 мм, разливаемого со скоростью 0,8-1,2 м/мин. Сегментный паз 6 пересекается со сквозным отверстием 4.

Сопло 3 выполняется с различными вариантами его внешней стороны. На внешней стороне сопла 2 выполнен выступ 15 или 16 с углублением 7, 8 или 9.

Выступ 15 выполнен в виде усеченного конуса с углом 20-150^oC и высотой H, равной 0,5-5,0 диаметров d сквозного отверстия 4. Выступ выполнен в виде части сферы 16, радиус C которой составляет 4-20 и высотой h = 0,5-5,0 диаметров d сквозного отверстия 4. Углубление 7 выполнено в виде конуса с углом α = 30-150^° и высотой l, равной 1-5 диаметров d сквозного отверстия 4. Углубление 8 выполнено в виде части сферы, радиус r которой составляет 2-10, а высота m составляет 1-5 диаметров d сквозного отверстия 4. Углубление 9 выполнено в виде цилиндра, диаметр b и высота n которого составляет соответственно 2-5 и 1-4 диаметров d сквозного отверстия 4. Сегментный паз 6 в основании выполнен прямоугольного сечения, ширина α которого составляет 0,5-3,0 диаметров d сквозного отверстия 4. Сегментный паз 14 в основании выполнен трапецеидальной формы с углом раскрытия 10-90 градусов и шириной малого основания P, равной 0,5-3,0 диаметров d сквозного отверстия 4. Сегментный паз 13 выполнен треугольной формы с углом β, равным 10-120 градусов. Сегментный паз в основании 11 выполнен скругленным с радиусом K, равным 0,5-5,0 ширины паза α.
В общем случае устройство может быть выполнено с различным сочетанием конструктивных параметров.

В таблице приведены примеры конструктивных параметров устройства.

В первом и пятом примерах вследствие несоответствия конструктивных параметров устройства оптимальным значениям не обеспечивается необходимое раскрытие факела охладителя, а также равномерность его распределения по полю орошения.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых значений конструктивных параметров устройства обеспечивается увеличение углов раскрытия факела охладителя, а также повышается равномерность распределения охладителя по полю орошения.

Применение устройства позволяет увеличить выход годных непрерывнолитых слитков из трещиночувствительных марок стали на 20-30%.