RU1804371C - Способ кристаллизации расплава - Google Patents

Abstract

Использование: металлурги , получение металлической заготовки при непрерывной разливке расплава. Сущность: ввод т поддон в формующую насадку и подают в нее расплав, Выт гивают расплав из насадки и охлаждают на выходе из насадки путем подачи охлаждающей жидкости в зазор между насадкой и стенкой кристаллизатора . На выходном торце насадки создают гидродинамическое давление потока охлаждающей жидкости, равное давлению расплава на этом уровне. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке металлических расплавов.

Цель изобретени  - увеличение сортамента отливаемых заготовок.

Предложенный способ кристаллизации расплава отличаетс  тем, что подачу охлаждающей жидкости производ т с гидродинамическим давлением Р, определ емым по зависимости

P B /vg H,

где РМ - средн   плотность металлического расплава, кг/м3;

а - ускорение свободного падени , м/с ;

Н - высота столба расплава в кристаллизаторе , м;

В 1,0,...1,2 - эмпирический коэффициент , учитывающий повышение статического давлени  за счет конвективных потоков расплава в зависимости от подачи расплава в кристаллизатор, безразмерный, а расход Q охлаждающей жидкости определ ют по зависимости

F -рм См (tp - to) + L Ул

At рь

где F - площадь поперечного сечени  заготовок , м ;

РВ плотность охлаждающей жидкости, кг/м3;

См .- средн   теплоемкость расплава, Дж/кг К;

tp - температура поступающего в кристаллизатор расплава, °С;

to температура поверхности заготовки на выходе из кристаллизатора, °С;

L - скрыта  теплота кристаллизации расплава, Дж/кг;

ул - скорость лить , м/с;

Сж - теплоемкость охлаждающей жидкости , Дж/кг. К;

At - нагрев охлаждающей жидкости, °С;

А - 0,85...1,15 - эмпирический коэффициент , учитывающий потери напора и усадку заготовки, безразмерный.

Установка дл  непрерывной разливки представлена на чертеже.

Установка содержит формующую насадку 1 с выпускным отверстием 2. Под фор (Л

С

со

О

w vi

со

мующей насадкой расположен поддон 3, выполненный в виде цилиндра диаметром 0,05 м. Поддон св зан с механизмом перемещени  (не показан). Формующа  насадка охвачена кожухом 4 с патрубком 5 и вентилем 12, св занными с напорной гидравлической системой 6 подачи охлаждающей жидкости, котора  обеспечивает заданные расходы и гидродинамическое давление охлаждающей жидкости.

К кожуху 4 крепитс  стенка 7 кристаллизатора , установленна  с переменным зазором 8 относительно поддона 3. В качестве охлаждающей жидкости используетс  вода 9, а в качестве разливаемого расплава - расплав 10 .меди. Направление движени  потока воды совпадает с направлением движени  заготовки. На стенке 7 выполнен участок 11, расшир ющийс  в направлении увеличени  статического давлени  расплава . Высота участка 11 стенки кристаллизатора равна глубине жидкой фазы слитка и рассто нию, от уровн  А-А до уровн  В-В.

Глубина лунки определ етс  по формуле

h -А ; УЛ - R2 L +0.5 Ср (tKP -to)

ho4-Я-(txp-to) где h0 0,08 м - глубина лун кил . -;

УЛ - 0,05 м/с; , R 0,25 м - радиус заготовки;

205Дж/кг;

СР 420Дж/кг.К;

ticp 1083° С - температура кристаллизации меди;

Я 349 Вт/м К - теплопроводность слитка;

to 30° - температура заготовки на уровне В-В;

РМ 8300 кг/м3 при tKp 1083° С - плотность расплава меди.

Дл  уменьшени  гидравлических потерь при изменении площади сечени  потока воды высота hK стенки кристаллизатора 7 определ етс  из услови  Ьк 2ho 0,16 м.

Высота поддона hn выполн етс  больше высоты стенки кристаллизатора 7 на 0,01 м.

Профиль выпускного отверсти  2 формующей насадки 1 находитс  на уровне А-А и выполнен в соответствии с профилем поддона . Гидродинамическое давление РА потока воды, на уровне А-А измер етс  манометром 13 и определ етс  с учетом конвективных потоков металла из услови 

Рд В-/ м-д-И1, гдеРА 8,1.10 3Н/м2;

РМ 8200 кг/м3 - средн   плотность расплава меди;

hi 0,1 м - рассто ние от поверхности расплава до уровн  А-А;

В -1,0.

На уровне В-В гидродинамическое дав- л§ние РЕ. должно быть равно

Рв В /Эм д Ьа, где Рв 14.6 кН/м2;

ha 0,18 м - рассто ние от поверхности расплава до уровн  В-В.

Минимальна  величина зазора 8 (или площадь сечени  потока воды) определ ет- с  из услови  парообразовани  и выбираетс  на уровне А-А 0,010 м.

Увеличение площади проходного сечени  зазора 8 на участке 11 позвол ет увеличивать гидродинамическое давление потока

воды и компенсировать металлостатическое

давление столба расплава.

Расход воды определ етс  из теплообмена:

20 Q AF-pM CM(tP-t0) At рв где Q-14,2 м3/с;10 о F 3, . рм 8200 кг/м3 ; „-См 458 Дж/кг.К; 25 tp 1180°C; to 30° С; 1 205Дж/кг; vn 0,05м/с; Г

4181 Дж/кгКпри20° С; 30 At 10° С;

рв ЮОО кг/м3, при 20° С, Площадь сечени  потока воды не А-А:

WA

л D2 л D2

1921

44

где D 0,05 м - диаметр поддона (заготовки );

DI 0,07 м - внутренний диаметр кри- сталлизатора с учетом зазора 0,010 м.

Площадь WB сечени  потока воды на. уровне В-В определ етс  из соотношени 

WB V СГ-WA-PB

45

Q2 /OB - 2 WA (рв. - РА)

2205

где рв 1000 кг/м3 - плотность воды.

Площадь сечени  потока воды на выходе из кристаллизатора на уровне W-W определ етс  из услови , когда PW 0 - гидродинамическое давление на уровне WW;

1л/Г

Q2

Рв

Q2 -/Ов-f2W& -PA

1680 .

Способ осуществл етс  следующим образом .

Поддоном 3 предварительно закрывают отверстие 2 формующей насадки 1, стенку 7 кристаллизатора устанавливают на кожухе 4,охватыва  поддон с зазором 8. Заливают расплав 10 меди в формующую насадку 1 на высоту 10 см от уровн  А-А, Открыва  вентиль 12, устанавливают расчетный расход воды 14,2103 м3/с и гидродинамическое давление на уровне А-А. РА 8,1 кН/м2, определ емое по манометру 13. Затем опускают поддон с заданной скоростью, одновременно поддержива  установленный уровень расплава.

Давление столба жидкого металла, опирающегос  на поддон, а после образовани  на нем заготовки - на ее верхнюю часть, будет уравновешиватьс  гидродинамическим давлением потока охлаждающей жид- кости.

Изменение площади сечени  потока воды позвол ет увеличивать гидродинамическое давление в соответствии с изменением металлостатического давлени  расплава. Это позволит сохранить профиль кристаллизующего расплава.

При протекании потока воды вдоль поверхности расплава осуществл ютс  отбор тепла и кристаллизаци  металла. В результате получают слиток с заданным профилем, соответствующим профилю торца формующей насадки.

Использование изобретени  позвол ет расширить функциональные возможности за счет получени  заготовки с заданным профилем и увеличени  количества разливаемых профилей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ кристаллизации расплава, включающий введение поддона в формующую насадку, подачу расплава в насадку и его охлаждение на выходе из насадки путем подачи охлаждающей жидкости в зазор между насадкой и стенкой кристаллизатора, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  сортамента отливаемых заготовок , при подаче охлаждающей жидкости в зазор между насадкой и стенкой кристаллизатора на выходном торце насадки создают гидродинамическое давление потока охлаждающей жидкости, равное давлению рас-. плава на этом уровне.