Кристаллизатор с повышенной интенсивностью охлаждения

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Стеценко Владимир Юзефович Марукович Евгений Игнатьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Кристаллизатор с повышенной интенсивностью охлаждения, включающий рубашку,корпус с подводящим и отводящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем,соединенным с экраном, отличающийся тем, что на поверхности экрана выполнены отверстия диаметром 4-30 мм с шагом по высоте и образующей 2-6 диаметра отверстия, в которые вмонтированы ортогонально оси кристаллизатора трубчатые элементы с толщиной стенки 0,5-5 мм, отстоящие от рубашки на расстояние 3-10 мм, а экран удален от рубашки на 20-200 мм. Полезная модель относится к металлургии и предназначена для непрерывных разливки и литья металлов и сплавов. Известен кристаллизатор для непрерывного литья слитков, содержащий рубашку, корпус с фланцами и экраном, подводящим и отводящим патрубками 1. В данной конструк 36632007.06.30 ции подвод охладителя осуществляется через верхний коллектор и кольцевую щель между экраном и верхним фланцем. Охлаждение рубашки происходит при вынужденном движении охладителя в кольцевом канале между рубашкой и экраном параллельно оси слитка. Основным недостатком такой конструкции являются относительно невысокие интенсивность и равномерность охлаждения рубашки кристаллизатора. Известен кристаллизатор для непрерывного литья слитков, включающий рубашку,корпус с подводящим и отводящим патрубками, нижним и верхним фланцем, соединенным с экраном, на поверхности которого выполнены отверстия диаметром 3-20 мм с шагом по высоте и образующей (периметру) 1,5-3 диаметра отверстия, а экран установлен на расстоянии 7-40 мм от рубашки 2. Охлаждение кристаллизатора происходит концентрированными затопленными струями охладителя из отверстий в экране перпендикулярно охлаждаемой поверхности. Главным недостатком такой конструкции является недостаточная интенсивность охлаждения рубашки кристаллизатора вследствие того что отраженные от рубашки струи взаимодействуют с основными и ослабляют их воздействие на поверхность охлаждения, снижая производительность процесса литья. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,является повышение охлаждающей способности кристаллизатора. Технический результат заключается в повышении производительности непрерывного литья слитков. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом кристаллизаторе с повышенной интенсивностью охлаждения, включающем рубашку, корпус с подводящим и отводящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, на поверхности экрана выполнены отверстия диаметром 4-30 мм с шагом по высоте и образующей (периметру) экрана 2-6 диаметра отверстия, в которые вмонтированы ортогонально оси кристаллизатора трубчатые элементы с толщиной стенки 0,5-5 мм, отстоящие от рубашки на расстояние 3-10 мм, а экран удален от рубашки на 20-200 мм. На фигуре представлен продольный разрез предлагаемого кристаллизатора. Он состоит из рубашки 1, корпуса 2, нижнего фланца 3, верхнего фланца 4, соединенного с экраном 5,в который вмонтированы полые трубчатые элементы 6, перегородки 7, подводящего 8 и отводящего 9 патрубков. Трубчатые элементы имеют толщину стенки 1-5 мм и вмонтированы ортогонально оси кристаллизатора в отверстия диаметром 4-30 мм с шагом по высоте и образующей (периметру) экрана 2-6 диаметра отверстия, трубчатые элементы отстоят от рубашки на расстояние 3-10 мм, а экран удален от нее на 20-200 мм. Если диаметр отверстий в экране менее 4 мм, то вмонтированные трубчатые элементы будут существенно увеличивать гидравлическое сопротивление потоку охладителя. При диаметре отверстий более 30 мм будет уменьшаться давление в верхнем коллекторе, что снижает эффективность охлаждения рубашки. Трубчатые элементы с толщиной стенки менее 0,5 мм трудно вмонтировать в экран. Если их толщина более 5 мм, то значительно уменьшается площадь охлаждающего сечения трубчатого элемента, что снижает эффективность охлаждения рубашки кристаллизатора. Установка трубчатых элементов с шагом менее 2-х диаметров снижает давление в верхнем коллекторе и увеличивает гидравлическое сопротивление потоку охладителя при движении в кольцевом канале между экраном и рубашкой. Если шаг по высоте и образующей (периметру) экрана более 6 диаметров отверстия, то значительно уменьшается площадь эффективного охлаждения рубашки кристаллизатора. При удалении трубчатых элементов от поверхности охлаждения на расстояние менее 3 мм будет снижаться эффективность охлаждения рубашки из-за тормозящего действия основному потоку отраженной струей охладителя. Если это расстояние более 10 мм, то основной поток охладителя будет тормозиться его толщиной и потоком, идущим вдоль рубашки кристаллизатора. Это также снижает эффективность его охлаждения. При удалении экрана от рубашки на расстояние менее 20 мм будет увеличиваться гидравлическое сопротивление потоку охладителя при его движении в кольцевом канале между экраном и рубашкой. Ес 2 36632007.06.30 ли это расстояние более 200 мм, то увеличивается гидравлическое сопротивление потоку охладителя и усложняется конструкция кристаллизатора. Охлаждение рубашки и работа кристаллизатора осуществляются следующим образом. Охладитель из подводящего патрубка тангенциально поступает в верхний коллектор и,проходя каналы трубчатых элементов экрана, с максимальной интенсивностью охлаждает рубашку кристаллизатора. Параметры трубчатой системы охлаждения подбираются таким образом, чтобы интенсивно охлаждалась наибольшая площадь рубашки кристаллизатора. Это приводит к повышению охлаждающей способности кристаллизатора. Пример Изготовлен кристаллизатор, состоящий из стальных рубашки с внутренним диаметром 60 мм, толщиной стенки 10 мм и высотой 200 мм, корпуса с подводящим и отводящим патрубками, верхним фланцем и нижним фланцем, с экраном, перегородки. На наружной поверхности экрана были выполнены отверстия диаметром 6 мм, в которые были вмонтированы ортогонально оси кристаллизатора трубки с толщиной стенки 0,8 мм и шагом по высоте и образующей (периметру) экрана 18 мм. Трубки отстояли от рубашки на расстояние 4 мм, а экран был удален от нее на 30 мм. По сравнению с литьем в кристаллизатор с отверстиями в экране, при прочих равных параметрах охлаждения, трубчатые элементы позволили повысить производительность процесса литья силумина АК 12 в среднем в 1,6 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3