Изобретение относитс к черной металлургии, конкретнее к сталеплавильному производству и может быть использовано при непрерывной разлив ке стали. В машинах непрерьгоной разливки стали дл вторичного охлаждени заг . товки используют двухфазные газо шд костные среды. Такие охлаждающие среды состо т из охпадител и энерг носител , при этом энергоноситель ( большинстве случаев воздух., пар или нейтральные газы) примен ют дл дроблени и транспортировки охладит л . В качестве охладител , как правило ., примен ют воду. Использование двухфазных озшажда щих сред позвол ет в широких пределах регулировать интенсивность ох , лаждени заготовки и тем самым суще ственно расширить сортамент отливае мых сталей и улучшить их качество. Раздачу охлаждающего потока в зо не -вторичного охлаждени осуществл с помощью форсунок, установленных в- мёжроликовых пространствах. С целью упрощени обслуживани МНЛЗ, а также монтажа и демонтажа системы охлаждени при ремонте машины, устанавливают минимально допустимое количество форсунок. При этом факел форсунки должен обеспечивать максимальнзпо площадь орошени поверхност заготовки в межроликовом пространст Дл этого форсунку устанавливают на рассто нии от поверхности, не превышающем радиус ролика, так как в противном случае из-за так называемого теневого эффекта роликов площадь орошени значительно уменьшаетс . Дл заготовки пр моугольного сечени площадь орошени потоком должна иметь форму выт нутого эллип . са,,мала ось которого ограничена рассто нием между роликами, а больша определ етс шириной отливаемого сл ба. . В св зи с тем, что температура поверхности снижаетс от . Оси в сторону узких граней, плотность охлаждаемого потока в факеле (масса жидкости на единицу поверх-, ности) должна плавно уменьшатьс от оси факела к его периферии. Известны форсунки, предназначенные дл распылени вод ного потока под большим давлением и вьтолненные путем врезани угловой фрезы в полу сферу при раздаче охлаждающей двух62 фазной среды (вода - воздух) на поверхность заготовки 1 . Недостатком их вл етс то, что они не позвол ют получить качественного равномерно распределенного потока смеси от центра слитка к узким гран м. Частицы воды в двухфазном потоке, проход через такую форсунку, укрупн ютс в осевой зоне факела и образуют по центру сплошной вод ной поток. Кроме того, при пропускании двухфазной смеси угол раскрыти факела такой форсунки очень сильно зависит от незначительных колебаний давлени воздуха в подвод щей магистрали. Так, с увеличением давлени .угол разлета частиц жидкости в факеле сужаетс , что приводит к местному переохлаждению поверхт ности заготовки и развитию на ней продольных трещин. Известно устройство дл получени и раздачи двухфазной смеси, в котором поток формируетс в смесительной камере, непосредственно соединенной с сопловой (форсуночной) частью. Подвод охладител и энергоносител в этом устройстве осуществл ют с помощью раздельньк трубопроводов С2 J. Несмотр на различие конструкций таких устройств, общим дл них вл етс то, что они требуют установки большого количества, трубопроводов запорной арматуры и точного расположени форсунок над поверхностью заготовки . Устройства сложны в ИЗГОТОВ-, лении, а. их применение затрудн ют обслуживание и ремонт машин непрерывного лить . . Известна также форсунка дл раслылени предварительно сформированной водовоздушной смеси, выходное отверстие в которой выполнено в виде цилиндрического канала,.а подвод щий патрубок расположен тангенциально к оси выходного канала ГЗ. Недостатком форсунки вл етс мала площадь охлаждени поверхности заготовки (преимзтцествённо круглой формы) и трудность установки,в межроликовом пространстве.. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемой вл етс форсунка дл распылени вод ного потока или водовоздушной смеси, состо ща из конусообразной камеры с патрубком дл подачи охладител и сферической 31 полой насадки с круглыми выходными отверсти ми С 3В соответствии с описанием извест ного изобретени , выходные отверсти занимают площадь от 0,8 до 1,6% всей площади поверхности сферической насадки . Эти отверсти , в зависимости от назначени , могут быть различным образом расположены на поверхности насадки, т.е. могут быть равномерно расположены по всей площади, собраны в единый пучок или .выт нуты в один или несколько р дов. Применительно к услови м охлаждени заготовки пр моугольного сечени поток двухфазной смеси, подаваемьй из форсунок, должен обеспечивать мак симальную площадь орошени поверхнос сл ба в межроликовом пространстве с определенной плотностью потока в каждой, точке по периметру слитка. Поэтому дл охлаждени поверхности, пр моугольного сечени сечением мм отверсти на поверхности сферической насадки известной форсун ки следует выт нуть в один или несколько р дов. . Недостатком известной форсунки . вл етс то, что она дает факел двух фазного потока, который состоит из отдельных струй. Кажда така стру вытекает из соответствующего отверсти в насадке. Проекци каждой такой струи на плоскую поверхность, в зависимости от угла падени , измен етс от круга до овала, что не позвол ет получить сплошного факела без наложени отдельных, струй. Вследствие, тог.о, что выходные отверсти вьшолнены цилиндрическими, .угол раскрыти отдельных струй незначителен . Поэтому дл получени сплошного факела необходимо выходны отверсти в насадке форсунки располатать между собой на малом рассто НИИ. При этом радиус сферической насадки должен быть как можно больш С .уменьшением радиуса н-асадки угол между отдельными стру ми увеличиваетс , усилива неравномерность . плотности воды в факеле форсунки. Такие форсунки характеризуютс .большим количеством выходных отверстий , а следовательно, и повьшенным расходом воздуха. Цель изобретени - улучшение качества поверхности непрерывнолито заготовки пр моугольного сечени 64 и снижение расхода потребл емого воздуха. Поставленна цель, достигаетс тем, что в форсунке дл водовоздушного охлаждени непрерывнолитых заготовок пр моугольного сечени , содержащей полую насадку с радиальными выходными каналами и подвод щим патрубком, насадка вьшолнена в виде двух усеченных конусов, сопр женных через цилиндрический по сок большими основани ми, а выходные каналы расположены р дами в параллельных плоскост х, средний из которых проходит через по сок,а остальные через поверхности конусов, при этом каналы, выход щие через поверхность конусов, вьшолнены коническими с расширением к выходу, а крайние каналы, проход щие через по сок - цилиндрическими. На фиг.1 показана форсунка, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1., Форсунка состоит из корпуса 1, подвод щего патрубка 2. В корпусе выполнены выходные конические каналы 3 и цилиндрические 4. Расшир ющиес конические выходные каналы позвол ют, по сравнению с цилиндрическими, увеличить угол раскрыти отдельных струй и сохранить его посто нным при изменении давлени подвод щей смеси. При повьш1ении давлени вьше сверхкритического расшир ющийс конус начинает работать как сверхзвукова часть сопла Лавал . При этом проис-. ходит дополнительное ускорение частиц жидкости и их дробление. Расположение отверстий в форсун-ке на конусных поверхност х позвол ет выполнить выходные каналы с различной длиной стенки. Различна длина стенки канала приводит к тому, что часть потока, выход ща , с более короткой части канала, разворачиваетс от образующей на угол, примерно половине угла конуса. При этом часть потока со стороны длинной стенки не отклон етс от образующей канала. В результате на плоской поверхности получаетс овальное п тно от охлаждающей струи с монотонным понижением плотности охладител от длинной образующей, к короткой. Переход от цилиндрических кана7 лов к расшир ющимс и расположение S , их в плоскост х, проход щих через конусные поверхности, позвол ет увеличить при том же количестве выходных каналов площадь орошени , либо при заданной площади орошени уменьшить число каналов форсунки, а следовательно, и уменьшить расхо воздуха. Выполнение крайних каналов цилиндрическими и расположение их в плоскости, проход щей через цилиндрический по сок, позвол ет увеличить жесткость крайних струй по сравнению с остальными. Более жест струи, выход щие из крайнихканало стабилизируют форму факела и задер живают унос мелких частиц воды отх д щим от гор чей поверхности возду хом и паром, улучша тем самым ус ви дл охлаждени заготовки в пер ферийной части. На испытательном стенде была ис пытана форсунка предлагаемой конструкции . Диаметр выходных каналов должен быть в пределах 2-5 мм, так как отверсти диаметром менее 2 мм быстро забиваютс окалиной, с увел чением диаметра свьше 4 мм заметно ухудшаетс качество водовоздушной смеси. Наружный диаметр форсунки по цилиндрическому по ску шириной 2,5 мм составл л 50 мм, внутренний диаметр соответствовал 25 мм, шири на форсунки соответствовала 28 мм, угол наклона конусной поверхности к, основанию -40 . Как показали исследовани , дл орошени сплошным факелом, например , площади, равной 2400 см, с рассто ни 180 мм форсунка предлагаемой конструкции должна иметь 12 выходных каналов по сравнению с 18-ю в известной форсунке. Из 12-и каналов предлагаемой форсунки 10 были выполнены коническими, расшир ющимис к наружной поверхности с 2,5 до 3.5 мм и располагались двум параллельными р дами по п ть каналов в каждом и проходили через противоположные конусные поверхности . Два крайних канала были выполнены цилиндрическими диаметром 2,5 мм и располагались в парал лельном им р ду на по ске. Угол межцу ос ми каналов в каждой плоскости составл л 26°. Оси каналов, расположенные на одной конусной по верхности, сдвинуты относительно 266 , осей каналов на другой конусной поверхности на угол, равн.1Й 13 Оси каналов на цилиндрическом по ске сдвинуты относительно последних осей каналов на конусных поверхност х на углы 13 и 26. Рассто ние между плоскост ми, проход п1ими через оси каналов на конусных поверхност х , составл ло 7,5 мм. Предлагаема форсунка обеспечивает более равномерное снижение плотности охлаждающего потока от центра к периферии факела. Плотность потока в факеле предлагаемой форсунки измен етс следующим образом. На осевую часть заготовки, соответствующей 20% ее ширины (по 10% от оси), поступает 30% от общего количества воды. На зону, наход щуюс на рассто нии 10-30% от оси заготовки , поступает 20% от общего количества воды, а на периферийную зону, расположенную от оси на рассто нии 30-50% - 15% воды. При этом неравномерность плотности воды по факелу не превышает 20%. Партию форсунок предлагаемой конструкции в количестве 5 шт. испытывали на водовоздушном коллекторе, установленном в 6-й зоне п той МНЛЗ завода Азовсталь. При скорости разливки 0,7-0,8 м/мин расход воды составл л 0,8-0,9 м/ч, воздуха -10 ни одну форсунку. Проведенные испытани показали, что форсунка обеспечивает эффективное охлаждение по всей ширине заготовки . Снижение неравномерности охлаждени уменьшало величину термических напр жений в корковой зоне непрерывнолитых заготовок и ограничивало развитие продольных трещин на ее поверхности. Оценка качества поверхности заготовки из стали 09Г2ФБ показала, что запороченность поверхности продольными трещинами составл ла 0,08-0,1 шт. на 100 см. При этом средний балл трещин соответствовал 0,5. Таким образом, форсунка предлагаемой конструкции позвол ет улучшить качество поверхности непрерьтнолитой заготовки, снизить расход газового агента дл дроблени и транспортировки охлаждающей воды, в качестве которого возможно использование сжатого воздуха, пара и инертнбго газа.The invention relates to ferrous metallurgy, more specifically to steelmaking and can be used in the continuous casting of steel. In machines of continuous casting of steel for the secondary cooling of the zag. Products use biphasic gas-shd bones. Such cooling media are comprised of coolant and energy carrier, while the energy carrier (most cases air., Steam or neutral gases) is used for crushing and transporting will cool l. As a coolant, as a rule, water is used. The use of two-phase hardening media makes it possible to regulate the intensity of oh, billets of the billet over a wide range and thus significantly expand the range of cast steels and improve their quality. The distribution of the cooling flow in the zone - secondary cooling was carried out with the help of nozzles installed in inter-roller spaces. In order to simplify the maintenance of the continuous casting machine, as well as the installation and dismantling of the cooling system during the repair of the machine, the minimum permissible number of nozzles is established. At the same time, the nozzle torch should maximize the surface irrigation area of the workpiece in the inter-roller space. For this, the nozzle is set at a distance from the surface not exceeding the roller radius, because otherwise due to the so-called shadow effect of the rollers, the irrigation area is significantly reduced. In order to make a rectangular section, the irrigated area of the flow must be in the form of an ellipse. Sa ,, the small axis of which is limited by the distance between the rollers, and the larger one is determined by the width of the cast slab. . Due to the fact that the surface temperature decreases from. The axes in the direction of narrow faces, the density of the cooled flow in the torch (fluid mass per unit surface area) should smoothly decrease from the axis of the torch to its periphery. Nozzles are known that are intended to spray a high-pressure water stream and are made by cutting an angle cutter into the floor when distributing a cooling two62-phase medium (water-air) to the surface of the workpiece 1. Their disadvantage is that they do not allow to obtain a qualitatively uniformly distributed mixture flow from the center of the ingot to narrow edges. Water particles in a two-phase flow, a passage through such a nozzle, are enlarged in the axial zone of the torch and form a continuous water flow in the center . In addition, when passing a two-phase mixture, the opening angle of the plume of such a nozzle very strongly depends on minor fluctuations in the air pressure in the supply line. Thus, with increasing pressure, the angle of scattering of fluid particles in a flare narrows, which leads to local overcooling of the surface of the workpiece and the development of longitudinal cracks on it. A device is known for receiving and dispensing a two-phase mixture in which a flow is formed in a mixing chamber directly connected to a nozzle (nozzle) part. The supply of cooler and energy carrier in this device is carried out using separate C2 J pipelines. Despite the difference in the designs of such devices, it is common for them that they require the installation of a large number of stop valves and accurate positioning of the nozzles above the surface of the workpiece. Devices are complex in IGOTS-, LENI, as well. their use makes maintenance and repair of continuous casting machines difficult. . Also known is a nozzle for spraying a pre-formed water-air mixture, the outlet in which is made in the form of a cylindrical channel, and the inlet nozzle is located tangentially to the axis of the outlet channel GZ. The disadvantage of the nozzle is the small surface cooling area of the workpiece (mostly round) and the difficulty of installation, in the inter roller space. The closest to the technical essence and the achieved results to the proposed is a nozzle for spraying a water stream or a water-air mixture consisting of a cone-shaped chamber with a coolant supply nozzle and a spherical 31 hollow nozzle with circular C 3B outlets in accordance with the description of the known invention, the outlets occupy a plate from 0.8 to 1.6% of the total surface area of the spherical nozzle. These openings, depending on the purpose, can be variously located on the surface of the nozzle, i.e. can be evenly distributed over the entire area, gathered into a single bundle, or exhausted into one or several rows. As applied to the cooling conditions of a rectangular section billet, the flow of a two-phase mixture fed from the nozzles should ensure the maximum irrigated area of the slab in the roller space with a certain density of flow at each point around the ingot perimeter. Therefore, in order to cool the surface, a rectangular section with a mm section of the hole on the surface of the spherical nozzle of a known nozzle should be pulled out in one or more rows. . The disadvantage of the famous nozzle. is that it gives a torch of two phase flow, which consists of separate jets. Each jet flows out of the corresponding hole in the nozzle. The projection of each such jet onto a flat surface, depending on the angle of incidence, varies from circle to oval, which does not allow for a continuous torch to be obtained without superposing individual jets. Due to the fact that the outlets are filled with cylindrical, the angle of opening of the individual jets is insignificant. Therefore, to obtain a continuous torch, it is necessary to spread the openings in the nozzle of the nozzle among themselves at a small distance of the scientific research institute. At the same time, the radius of the spherical packing should be as large as possible. Decreasing the radius of the n-shrinkage, the angle between the individual jets increases, increasing the unevenness. the density of water in the nozzle plume. Such nozzles are characterized by a large number of outlets and, consequently, by increased air flow. The purpose of the invention is to improve the surface quality of continuously cast rectangular billets 64 and to reduce the consumption of air consumed. This goal is achieved by the fact that in a nozzle for water-air cooling of continuously cast rectangular billets containing a hollow nozzle with radial outlet channels and a feed nozzle, the nozzle is formed in the form of two truncated cones, conjugated through a cylindrical juice with large bases, and the output The channels are arranged in parallel planes, the middle of which passes through the sap, and the rest through the surfaces of the cones, while the channels that go out through the surface of the cones are filled to matic with the extension to the exit, and the extreme channels extending through the rib - cylindrical. Figure 1 shows the nozzle, a General view; Fig. 2 is a view along arrow A in Fig. 1. The nozzle consists of a body 1, a supply nozzle 2. In the case, output conical channels 3 and cylindrical 4 are made. Expandable conical output channels allow, as compared with cylindrical, increase the opening angle of the individual jets and keep it constant when the pressure of the feed mixture changes. When the pressure rises, the supercritical expanding cone starts working as a supersonic part of the Laval nozzle. In this case, There is an additional acceleration of fluid particles and their fragmentation. The arrangement of the holes in the nozzle on the conical surfaces allows the exit channels with different wall lengths. The different length of the channel wall leads to the fact that the part of the flow coming out of the shorter part of the channel turns from the generator at an angle about half the angle of the cone. At the same time, part of the flow from the side of the long wall does not deviate from the generator of the channel. As a result, on a flat surface, an oval spot is obtained from a cooling jet with a monotonic decrease in the density of the cooler from the long generatrix to the short one. The transition from cylindrical channels to expanding and the location of S, in planes passing through conical surfaces, allows increasing the area of irrigation with the same number of output channels, or reducing the number of nozzle channels for a given area of irrigation and, consequently, reducing air flow Making the canals cylindrical and positioning them in the plane passing through the cylindrical sap allows for increasing the rigidity of the end jets compared to the others. More gesture jets emanating from the outermost channels stabilize the shape of the plume and delay the entrainment of small particles of water with air and steam escaping from the hot surface, thereby improving the speed for cooling the billet in the peripheral part. On the test bench, the nozzle of the proposed design was tested. The diameter of the outlet channels should be within 2-5 mm, since the holes with a diameter of less than 2 mm quickly become clogged with dross, the quality of the water-air mixture deteriorates noticeably with increasing diameter over 4 mm. The outer diameter of the nozzle in a cylindrical bout with a width of 2.5 mm was 50 mm, the internal diameter corresponded to 25 mm, the width of the nozzle corresponded to 28 mm, the angle of inclination of the conical surface to the base -40. As studies have shown, for irrigation with a continuous torch, for example, an area of 2400 cm, from a distance of 180 mm, the nozzle of the proposed design should have 12 output channels compared to the 18th in a known nozzle. Of the 12 channels of the proposed nozzle, 10 were made conical, expanding to the outer surface from 2.5 to 3.5 mm, and were arranged in two parallel rows of five channels each and passed through opposite conical surfaces. The two extreme channels were made cylindrical with a diameter of 2.5 mm and were located in a parallel row of them. The angle between the axes of the channels in each plane was 26 °. The axes of the channels located on one conical surface are shifted relative to 266, the axes of the channels on the other conical surface by an angle equal to 1/1. 13 The axes of the channels on the cylindrical axis are shifted relative to the last axes of the channels on the conical surfaces by angles 13 and 26. Distance between the planes, the passage through the axes of the channels on the conical surfaces was 7.5 mm. The proposed nozzle provides a more uniform reduction in the density of the cooling flow from the center to the periphery of the torch. The flux density in the plume of the proposed nozzle varies as follows. On the axial part of the workpiece, corresponding to 20% of its width (10% of the axis), 30% of the total amount of water is supplied. The zone located at a distance of 10-30% from the axis of the workpiece receives 20% of the total amount of water, and the peripheral zone located from the axis at a distance of 30-50% - 15% of water. At the same time, the non-uniformity of the water density in the flare does not exceed 20%. The nozzle batch of the proposed design in the amount of 5 pcs. They were tested on a water-air collector installed in the 6th zone of the second caster of the Azovstal plant. At a casting speed of 0.7-0.8 m / min, the water consumption was 0.8-0.9 m / h, air -10, no nozzle. Conducted tests showed that the nozzle provides effective cooling across the entire width of the workpiece. The reduction in cooling non-uniformity reduced the magnitude of the thermal stresses in the cortical zone of continuously cast billets and limited the development of longitudinal cracks on its surface. The quality assessment of the surface of the billet of steel 09G2FB showed that the surface tampered with longitudinal cracks was 0.08-0.1 pcs. on 100 cm. At the same time the average score of cracks corresponded to 0.5. Thus, the nozzle of the proposed design allows to improve the surface quality of the continuous casting, reduce the consumption of the gas agent for crushing and transporting cooling water, which can use compressed air, steam and inert gas.
Использование предлагаемой водовоздушной форсунки по сравнению с . / базовой, примен кщейс в зоне вторичного охлаждени УНРС р да западно-германских фирм Маннесманн и Лехлер имеет следующие преимущества: более низкий расход воздуха, приход пщйс на одну форсунку (10 м/ч против 15 ) дл получени качественной водовоздушной Смеси при эксивалёнтном расходе воды (4-6 л/мин), простоту в конструкции и установке в зонах вторичного охпа ;дени , поскольку используетс принцип практически вертикальной подачи водовоздушной смеси на поверхности Слитка,а не по касательной к поверхности , как в базовом варианте.The use of the proposed air-jet nozzle compared to. / base, used in the secondary cooling zone of the UNRS series of West German firms Mannesmann and Lechler has the following advantages: lower air flow, arrival of one nozzle (10 m / h versus 15) to obtain a high-quality water-air mixture at an exclusive water flow (4-6 l / min), simplicity in design and installation in secondary areas, since the principle of almost vertical supply of water-air mixture on the surface of the ingot, and not tangential to the surface, as in the basic version.