Способ охлаждения изложниц

(51) М. Кд. В 22 О 7/Об Г 25 0 31/ОО с присоединением заявки Ж -Веулврставиий и нитет СССР вв делам иэабретеиий и втирытийДата опубликованию описания 07,01.80 В. К. Рочняк, Э, В. Приходько, С. М. Пивоварова и А. Г. Николаев(72) Авторы изобретения Институт черной металлургии(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗЛОЖНИЦ Изобретение относится к области металлургии, в частности к методам охлаждения состава изложниц после удаления слитков, и может быть использовано при разливке стали в изложницы.Известны комбинированные способы охлаждения изложниц, заключающиеся в том,что изложницы вначале охлаждают сжатыь"г"вбздухом до температуры 500 - 300 С в течение 3 - 4 ч., а затем водой или водяным-душем до 100 С и ниже, причем скорость охлаждения водой не должна превышать максимальной скорости охлаждения изложницы воздухом 11.Комбинированное охлаждение изложниц предотвращает появление трещин, но"требует также больших затрат времени, т.е. для предотвращения образования трещин требуется значительное время от 4 - 5 до 10 - 12 ч, что обу. славливает наличие большого парка изложниц . и составов в сталеплавильных цехах.Наиболее близким техническим решением является способ охлаждения изложниц, вклю,чакнйий периодическую подачу воды на поверх. ность изложницы 121. 2Недостатком способа является несоответствие режима охлаждения оптИмальности про цесса теплоотвода"от цЕнтральйой части сте. нок изложниц и неравномерность охлаждения в разных температурных интервалах, вы.ражающаяся в резком отличии скоростей охлаждения в температурных интервалах 900 - 650, 650-380 и 380-100 С, Нерегулируемая - подача воды непрерывно в течение 3 мин при. водит к превьппению времени охлаждения надвременем достижения т 1 оверхностью изложниц температуры охлаждающей воды, Это обуслав.ливает высокие температурные напряжения и,как следствие, возможность образования трещин в стенках излбжниц, а также резко снижает коэднЬициент использования воды. Кроме того, такой режим охлаждения требует значительного времени (не менее 4 - 5 ч) и наличия большого парка изложниц и составов. Все это снижает эффективность процесса охлаждения изложниц. Целью изобретения является повышение эффективности процесса охлаждения изложнин707680 и сокращение количества необходимойдляохлаждения изложниц воды,Поставленная цель достигается тем, чтопериодическую подачу воды осуществляютдо температуры центральной части изложницыо500 - 400 С, а затем производят непрерывную.подачу воды до температуры 120 - 105 С, приэтом время первого периода подачи воды со.ставляет б - 10 с, время первой выдержки 3670 с, а каждый следующий период подачи водьи вьгдержки увеличивают соответственно на3-5 и 18-35 с,Кроме того, воду на стенки изложницымогут подавать со скоростью 0,25 - 1,0 м/с.Способ осуществляют следующим образом.После окойчания разливки стали в излож: . -ницы и выдержки состава в разливочном пролете, продолжительность которой определяется в зависимости от марки стали, массы слит.ков, параметров изложниц и типа утеплителя,и составляет 10 - 60 мин, состав с изложни.цами поступает на стрипперование. Время отмомента разливки до начала стрипперованиязависит также от указанных выше факторови составляет 20-170 мин,После стрипперования слитки направляютв отделение нагревательных колодцев блюминга, а состав с изложницами охлаждают водой.Состав. изложниц охлаждают в две стадии,Вначале производят прерывистое охлаждениедо температуры центральной части изложниц500 - 400 С, азатем - непрерывное до 120 -105 С,Прерывистое охлаждение изложниц до температуры ниже 400 С увеличивает время охлаж.дения изложниц, а непрерывноеохлаждениеизложниц водой при их температуре вышео500 С приводит к высокому уровню тепловыхи остаточных напряжений и образованию трещин. Окончание охлаждения изложниц при температуре их ниже 100 С вызывает наводораживание стенок изложниц и последующее фло-кенообразование в металле.Прерывистое охлажденйе осуществляют периодической подачей воды на стенки изложниц,-анепрерывное- непрерывной. Цикл пре.рывистого охлаждения включает период подачиводы И последующий период выдержки, прйчем суммарное время периодов подачи водысоставляет 12 - 15% от общего временй периодической подачи.Такой режим охлаждения изложниц, не.смотря на использование в.качестве охлаждающей среды воды, характеризующейся высокойохлаждающей способностью исключает возник.новение больших перепадов температур междуповерхностью и центральной частью стенок изложниц, значительно снижает деформации и уровень тепловых и остаточных напряжений, устра 4няет вероятйость образования трещин и наводораживания поверхности изложниц и обеспечивает ускоренное охлаждение последних вовсех интервалах температур.з Воду прй прерывистом и непрерывном,охлаждении подают сплошными плоскими стру.ями параллельно или под утлом непосредственно на стенки изложниц, Это обуславливаетнаиболее интенсивный отвод тепла от центральных частей изложниц к их поверхностям, быстрое разрушение паровой пленки и рациональ.ное использование охлаждающей воды.Направленное перемещение воды относительно охлаждаемых стенок изложниц повышает15 критические температуры перехода одного ре.жима в другой и по своему влиянию аналогично до некоторой степени повышению давле.нйя воды. Повышение скорости перемещенияводы относительно стенок изложниц до 03 -1,0 м/с увеличивает скорость охлаждения припленочном и пузырчатом кипении в несколькораз, обеспечивает более равномерное охлаждение всей поверхности стенок изложниц и устра.няет вероятность образования трещин, Даль 25неишее повышение скорости подачи воды вы.эывает значительное ее дробление и отскокот стенок изложниц, что резко снижает коэффициент использования воды и скорость охлаж.дения,ЗОНа результаты охлаждения влияет не толь.ко скорость перемещения воды относительностенок изложниц, но и направление ее дви.жения, Подача воды параллельно или под не.большим углом к стенкам изложниц обеспечивает одинаковые условия омьгвания водой различных участков охлаждаемых поверхностей и совпадение направления подачи воды с направлением тепловых потоков сообразно размерами формам изложниц.40Быстрый отвод воды от охлаждаемых поверхностей изложниц и резкое увеличение скорости конденсации пара значительно сокращают область температур теплоотвода пленочнымкипением. При этом область пузырчатого кипения становится более широкой, а максимальные скорости Охлаждения в ней значительноувеличиваются, Быстрое разрушение паровойпленки в результате направленной подачи ох. лаждающей воды на стенки изложниц умень шает ее влияние на теплопередачу и значительно повышает равномерность охлаждения.Кроме того, вследствие обильного: притока воды к охлаждаемой поверхности и кратко. временного контакта с ней вода не успевает перегреваться. Все это обуславливает существенное повышение скорости и равномерности охлаждения, уменьшает паровыделение, чтоулучшает условия труда.7076 верхности "стенок изпожниц водой (менее6 сек) не обеспечивает получение достаточнойтолщины охлажденного слоя поверхности, аслишком продолжительная подача воды (более 10 сек) может привести к образованиюповерхностных дефектов, С другой сторонывремя первой выдержки изложницы на воздухепосле охлаждения водой предопределяет степень последующего разогрева поверхности и,1 О следовательно, перепада температур по сечению.Охлаждение центральной части стенок изложницы после первой выдержки на воздухе несколько замедляется не только к концу пре.бывания изложниц на воздухе, но и в течение15 некоторого времени после повторной подачиводы на их стенки.;Процесс прерывистого охлаждения водойзаканчивают, когда температура центральнойчасти стенок изложниц достигает 500 - 400 С.20 Затем непрерывно охлаждают изложницы до120-105 С,Контроль при прерывистом (ограниченном)и непрерывном охлаждении осуществляютпо времени, исходя "иэ" средней скорости охлаж 25 дения центральной части стенок изложниц, рав;,ной соответственно 4-8 и 10-12 град/с, Такие пределы скорости охлаждения исключают излишне быстрое охлаждение поверхностныхслоев, большие перепады температур по сече 30 нию стенок изложнйц трещинообразование,но в то же время обеспечивают незначительные затраты времени 2-10 мин на охлаждение изложниц,Увеличение скорости охлаждение приводитз 5 к повышению градиента температур по сечениюи возрастанию вероятности образования трещин, а уменьшение скорости охлаждения - кувеличению времени охлаждения. Это снижает эффективность процесса охлаждения из 40 ложниц, Такое ограничение скорости охлаждения, осуществляемое по времени, значительноупрощает контроль самогорежима охлажде.ния иповышает его точность и надежность,Так как нормирование охлаждения при этом5 осуществляется по времени, то следует устранить все причины, изменяющие охлаждающуюспособность воды, т,е. ограничить колебаниятемпературы и ййенсивности цйркуляции,При охлаждении водой, имеющей температу.ру выше 40 С, вследствие замедленного охлаждения изложниц при высоких и быстрого при 50 5В начальный период охлаждения подачу "воды струями на стенки изложницы-прекращают через 6 - 10 с и изложницы выдержива.ют на воздухе 36 - 70 с. Такой цикл подачиводы и последующей выдержки осуществляютнесколько раз, причем число их тем больше,. чем толще стенки охлаждаемых изложниц.Охлаждение в этом случае производят последовательно в двух средах (вода-воздух) дотемператур центральной части стенок изложниц 500 - 400 С. Каждый последующий периодподачи воды и выдержки увеличивают-ййутвет ственно на 3-5 и 18-35 с,Ограничение температур конца быстрогоохлаждения позволяет закончить охлаждениедо того, как температура стенок изложницстанет близкой к температуре воды, а в цент.ральной части будет еще высокой. Последую.щая выдержка, превышающая в несколько,;,раз время подачи воды, ограничивает интер.- вал быстрого охлаждения изложниц и снижа.ет скорость охлаждения внутри этого интервала, Это обеспечивает выравнивание температур по сечению стенок изложниц, снижаетуровень тепловых напряжений и, как следствие,предотвращает образование трещин. При этомснижение средней температуры изложниц происходит более плавно и равномерно, чем придругих известных способах охлаждения, а сампроцесс лучше поддается контролю,Такой режим охлаждения позволяет поддерживать температуру поверхности изложниц на уровне, обеспечивающем наряду с быстрым разрушением паровой пленки прямой контакт охлаждающей воды с нагретой поверхностью и устойчивое пузырьчатое кипение, которое характеризуется наиболее быстрым отводом тепла,В процессе кипения возникают многочисленные пузырьки пара, на образование которыхзатрачивается тепло испарения. Отрываясь,пузырьки уносят значительное количество тейпа,а на их место поступают новые объемы воды.Вследствие этого тепло от поверхности отводится не только паром, но и частицами -перегретой воды, непосредственно соприкасающейся4с поверхностью изложниц. Скорость охлаждения при этом достигает максимальныхзначейий,а температура поверхности изложниц" очейьбыстро снижается.Нарядус кратковременностью периодичес- кой подачи переход воды в парообразное состояние при соприкосновении с поверхностямиизложниц позволяет осуществить пароиспари.тельное охлаждение и уменьшить в 15 - 80 разколичество необходимой воды. . 55При определении режима прерывистогоохлаждения водой следует учить 1 вать, что слиш.ком кратковременное первичное омыванйе по 80 6 низких температурах, тепловые напряженияполучаются низкйми, а структурные - высокими. В связи с этим создаются условия длятрещинообразования. Охлаждение изложниц водой, имеющей температуру ниже 10 С, также нежелательно вследствие резкого повышения тепловых на7 707680пряжений, вызывающих образование трещин,Регулируя подачу воды давлением, плавноизменяют интенсивность охлаждения в широких пределах, Автоматизация процесса подачи воды с заданными интервалами по специальной программе резко расширяет возможности регулирования процесса охлаждения,После охлаждения изложницы подают в цехподготовки составов,Использование данного способа охлаждения изложниц обеспечивает соответствие режима охлаждения оптимальности процесса теплоотвода от изложниц и необходимую равномерность охлаждения их в разных температурных интервалах; ускоренное охлаждение ковсех интервалах температур.Кроме того, предлагаемый способ исключаетвозникновение больших перепадов температурпо сечению изложниц, значительно снижаетдеформации" и уровень тепловых й остаточныхнапряжений, что устраняет вероятность образования трещин; исключает наводораживание по.верхности изложниц, что повышает качествометалла; снижает время охлаждения изложниц, что резко сокращает необходимый паркизложниц и составов в сталеплавильных цехах,вия труда и снижает требования к системециркуляции воды.Все это значительно повьппает эффективность процесса охлаждения изложниц, 5 1, Способ охлаждения изложниц, включающийпериодическую подачу воды на поверхностьизложницы,отличаю щийсятем,что,с целью гговышения эффективности процессаи сокращения количества необходимой дляохлаждения изложниц воды, периодическуюподачу воды осуществляют до температурыцентральной части изложницы 500 - 400 С споследующей выдержкой, а затем производятнепрерывную подачу воды до температуры120 - 105 С, при этом время первого периодаподачи воды составляет 6 - 10 с., а время первой выдержки 36 - 70 с, а каждый последую.щий период подачи воды и выдержки увеличи.вают соответственно на 3-5 и 18-35 с.2. Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что воду на стенки изложницы по дают со скоростью 0,25 - 1,0 м/с.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Патент С 11 А У 3646772, кл, 62/62,1972.Зо 2. Патент СНА Р 3339624, кл. 164 - 154,1967 (прототип). Составитель В. Рочняк Техрец Л, АлфероваРедактор О, Филиппова Корректор Е, Папп т Тираж ь Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35,. Раушская наб., д, 4/5Заказ 8398/8 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ уменьшает количество необходимой для охлаждений изложниц воды, что значительно увеличивает коэффициент ее использования; уменьшает паровыделение. Это улучшает услоФормула изобретения