Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Шарапов Алексей Иванович

Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ
<
Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шарапов Алексей Иванович. Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 : Липецк, 2005 205 c. РГБ ОД, 61:05-5/2290

Содержание к диссертации

Введение

1. Теплофизические проблемы систем охлаждения МНЛЗ и задачи исследований 7

2. Методика проведения испытаний разбрызгивающих устройств 26

2.1. Конструкция экспериментального стенда 26

2.2. Методика обработки экспериментальных данных 33

3. Математическое моделирование охлаждения и затвердевания непрерывного слитка 38

3.1. Методы математического моделирования непрерывнолитого слитка 38

3.2. Математическая модель охлаждения и затвердевания непрерывного слитка 44

3.2.1. Формулировка задачи затвердевания непрерывного слитка 44

3.2.2. Граничные и начальные условия формирования слитка 46

3.2.3. Реализация математической модели 47

4. Исследование гидравлических характеристик разбрызгивающих устройств 58

4.1. Влияние конструктивных параметров на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 58

4.1.1. Конструктивные особенности исследуемых форсунок 60

4.1.2. Методика исследования гидравлических характеристик разбрызгивающих устройств 67

4.1.3. Исследование влияния высоты сопловой части на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 76

4.1.4. Влияние параметров конусоидального вреза на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 86

4.1.5. Влияние глубины выреза сегмента паза на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 94

4.1.6. Влияние глубины выреза сегмента паза и угла атаки на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 102

4.2. Влияние технологических параметров на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 109

4.2.1. Влияние давления воды перед форсункой на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 109

4.2.2. Влияние расстояния от форсунки до преграды на характеристики разбрызгивания форсунок серии "К" 114

4.3. Выводы 123

5. Методика проектирования систем охлаждения МНЛЗ 125

5.1. Основные требования, предъявляемые к режимам и конструкции систем охлаждения МНЛЗ 125

5.2. Оптимизация режимов охлаждения непрерывнолитых слитков 126

5.3. Определение основных параметров системы охлаждения 136

5.4. Особенности процедуры выбора разбрызгивающих устройств для системы охлаждения 146

5.5. Выводы 158

6. Разработка систем охлаждения МНЛЗ ОАО "НЛМК" 160

6.1. Выбор и модернизация разбрызгивающих устройств для систем охлаждения 160

6.2. Адаптация режимов охлаждения к системе КИП и А 168

6.3. Разработка систем охлаждения для МНЛЗ ККЦ-2 и ККЦ-1 171

6.4. Выводы 190

Заключение 193

Библиографический список 195

Введение к работе

Актуальность работы. В настоящее время конкурентоспособность предприятий черной металлургии зависит, в первую очередь, от качества выпускаемой металлопродукции. Развитие сталеплавильного производства в последнее десятилетие дало десятки новых марок стали и тем самым позволило решить многие проблемы надежности и технологичности для машиностроения, строительства и других отраслей промышленности. Разработка и внедрение в производство совмещенных или непрерывных процессов, основанных на получении литых заготовок, наиболее близких по размерам и свойствам к готовому прокату, является перспективным направлением развития металлургических технологий. Однако совершенствование технологии непрерывной разливки является актуальной не только потому, что она является частью технологии совмещенных процессов, но и потому, что значительная часть стали разливается в настоящее время на МНЛЗ. Дальнейшее повышение качества металла и освоение разливки новых марок стали, в том числе склонных к трещинообразованию, требует организации оптимальных режимов охлаждения слитка, особенно в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ. Разработка, проектирование и сравнение различных систем охлаждения базируется в основном на знании гидравлических характеристик разбрызгивающих устройств. Известно, что многим типам форсунок свойственна неравномерность орошения, и тем самым неравномерный теплоотвод в поле орошения. Таким образом, повьппение качества металла связано с необходимостью дальнейшего изучения теплообмена в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ, а также с совершенствованием существующих и разработкой новых образцов форсунок и систем охлаждения, позволяющих реализовать оптимальные условия формирования слитка, что и определяет актуальность темы диссертационного исследования.

Целью работы является совершенствование систем охлаждения МНЛЗ, позволяющих разливать стали различных марок, повышение качества поверхности непрерывных слитков, обеспечение возможности разливки сталей, микролегированных бором, на fiiHfOBgХЙШІЙМШЩ'І методик проектирования раз-

брызгивающих устройств и систем охлаждения, обеспечивающих оптимальные условия формирования непрерывного слитка. Научная новизна

  1. Разработана комплексная экспериментально-расчетная методика проектирования разбрызгивающих устройств с заданными характеристиками распределения охладителя по полю орошения.

  2. Создан ряд математических моделей разбрызгивающих устройств серии "К", учитывающих основные технологические и конструктивные параметры форсунок.

  3. Сформулированы критерии оптимальности, характеризующие работу форсунок серии "К", и получены оптимальные значения конструктивных параметров, при которых форсунка имеет заданные характеристики распределения плотности орошения по ширине слитка.

  4. Разработана комплексная методика проектирования систем охлаждения МНЛЗ, учитывающая особенности локальной неравномерности теплоотвода на различных участках поверхности слитка и позволяющая разрабатывать режимы охлаждения с минимальными отклонениями от оптимальных условий формирования слитка, в том числе и для многоколлекторных систем охлаждения.

  5. Определен вид и параметры функции распределения эффективного коэффициента теплопроводности в жидкой фазе металла, которая была использована при математическом моделировании теплового состояния формирующегося непрерывного слитка.

Практическая ценность и реализация работы

  1. Разработанная система охлаждения позволяет улучшить качество слябов из различных марок стали и увеличить стойкость элементов поддерживающей системы.

  2. Сформулированы основные принципы определения конструктивных параметров разбрызгивающих устройств серии "К" по заданным требованиям к орошению слитка.

  3. Результаты работы позволяют осуществлять обоснованный выбор разбрызгивающих устройств для реализации оптимальных условий охлаждения МНЛЗ.

4. С помощью методик проектирования разбрызгивающих устройств и систе
мы охлаждения усовершенствована конструкция форсунок МНЛЗ ККЦ-1,2
ОАО "НЛМК", а также спроектированы и внедрены в производство новые
режимы охлаждения, в том числе для сталей, микролегированных бором.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и об
суждены на Восьмой Международной научно-технической конференции сту
дентов и аспирантов (Москва, 2002); Третьей российской национальной конфе
ренции по теплообмену (Москва, 2002); Международной научно-практической
конференции "Нелинейная динамика металлургических процессов и систем"
' (Липецк, 2003); Областной научно-практической конференции "Теплотехника и

теплоэнергетика промышленного производства" (Липецк, 2003); объединенном
научном семинаре специальных кафедр Липецкого государственного техниче-

ского университета (2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать печатных работ в виде тезисов докладов и статей в журналах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка из 123 наименований. Работа изложена на 205 страницах машинописного текста, содержит 93 рисунка и 26 таблиц.

Теплофизические проблемы систем охлаждения МНЛЗ и задачи исследований

Анализ накопленных в отечественной и мировой практике исследований процессов формирования непрерывнолитых слитков и опыт эксплуатации МНЛЗ позволяют сделать вывод, что качество непрерывнолитого металла определяется не только конструкцией МНЛЗ и её узлов, но и существенно зависит от организации теплоотвода в зоне вторичного охлаждения /ЗВО/.

Организация теплоотвода в ЗВО является задачей оптимизации. С одной стороны, требуется интенсивное охлаждение слитка в ЗВО, чтобы отвести достаточное количество теплоты и придать твердой оболочке необходимую прочность, уменьшить её прогибы между опорными участками поддерживающей системы, снизить температуру поверхности и тепловой поток от слитка на механическое оборудование. С другой стороны, следует снижать интенсивность охлаждения слитка в пределах ЗВО, чтобы повысить температуру поверхности слитка, уменьшить градиент температуры по сечению твердой оболочки и понизить уровень термических напряжений (а также и механических) в пределах ЗВО и особенно в зоне разгиба слитка на криволинейных МНЛЗ.

Кроме того, необходимо искать оптимальные условия работы механического оборудования в ЗВО МНЛЗ, пути повышения его стойкости за счет правильной организации его охлаждения. Этого можно достичь обоснованным выбором типа форсунок, параметров распыливания, использованием части воды непосредственно для охлаждения оборудования.

Режимы охлаждения в ЗВО должны обеспечить плавное монотонное изменение температуры поверхности слитка по длине ЗВО и максимально возможную равномерность температуры по периметру [1]. В работах [1, 2] указано, что чрезмерные разогревы поверхностных слоев слитка могут привести к образованию внутренних и наружных трещин. В исследовании подчеркнута необходимость обеспечения минимальных разогревов при выходе слитка из кристаллизатора и из ЗВО (при переходе в последнем случае от форсуночного охлаждения к охлаждению на воздухе). Там же сделан вывод, что поиск наилучшей конструкции ЗВО определяется двумя критериями: минимизацией образования трещин и установлением разумно высокой скорости затвердевания. Выполнение первого требования, по мнению [2], сводится к организации минимального разогрева поверхности после ЗВО. Эту мысль автора следует дополнить: разогрев должен быть минимальным и в пределах самой ЗВО. В самом деле, при прохождении слитка через зоны действия факелов форсунок (несмотря на кратковременность их воздействия) колебания температуры достигают 40С [3, 4]. Второе требование, согласно [2], выполняется при поддержании средней температуры поверхности слитка в пределах ЗВО на уровне 1000-ь1100С, при этом даже значительные пульсации температуры не выводят литой металл твердой оболочки из области пластических или упругопластиче-ских деформаций.

Другие авторы ограничивают уровень средней температуры в ЗВО значениями 800-И?00С [5]. Этот уровень зависит от марки стали и типа МНЛЗ (вертикальная или криволинейная). Однако следует иметь в виду, что в реальных условиях при форсуночном охлаждении всегда имеют место указанные кратковременные, но многократно повторяемые колебания температуры поверхностных слоев, что вызвано прохождением участков поверхности слитка через зоны воздействия водяных струй форсунок, расположенных вдоль технологической оси МНЛЗ. Таким образом, в самом ролико-форсуночном охлаждении заложены черты, которые приводят к неравномерному полю температур, как по периметру слитка, так и к немонотонному изменению температуры вдоль продольной оси слитка. Поскольку устранить указанные неравномерности в изменении температур невозможно, необходимо ограничить величины разогревов и переохлаждений за счет правильного выбора и размещения форсунок, определения требуемого давления и расхода воды в каждой секции ЗВО для широкого диапазона скорости разливки.

Экспериментальные исследования режимов охлаждения на действующих промышленных МНЛЗ чрезвычайно трудоемки и дороги. Поэтому понадоби лось создание специальной методики для разработки режимов вторичного охлаждения. Она основывается на математическом моделировании процессов затвердевания и охлаждения непрерывного слитка и на экспериментальных стендовых исследованиях гидродинамических и тепловых процессов, происходящих в ЗВО.

С помощью математической модели затвердевания и охлаждения непрерывного слитка, можно рассчитать локальные переохлаждения и разогревы непрерывного слитка [5, 6]. Практическая ценность этих расчетов сильно возрастет, если будут получены надежные зависимости локальных коэффициентов теплоотдачи при форсуночном охлаждении, а не средние по секциям ЗВО, использование которых позволяет найти лишь средние температуры отдельных участков заготовки.

Известно, что механизм теплообмена при форсуночном охлаждении высоконагретых металлических поверхностей весьма сложен и пока недостаточно изучен. Интенсивность теплообмена зависит от большого количества факторов: формы факела, давления перед форсункой, распределения плотности орошения под факелом (на поверхности), ориентации поверхности в пространстве, температуры последней и других.

Итак, знание зависимостей локальных коэффициентов теплоотдачи от указанных параметров для форсунок различного типа позволит расчетным путем оценить реальное тепловое состояние слитка для рабочего диапазона скорости вытягивания. После сравнения охлаждающего воздействия на слиток форсунок различных конструкций можно правильно осуществить выбор таких форсунок, которые для конкретной марки стали создают допустимые перепады температур.

Кроме того, расчет термических напряжений в слитке также должен основываться на использовании не средних температур (как это делалось ранее), а на реальном неравномерном распределении температур в твердой оболочке.

Сформировавшийся в кристаллизаторе непрерывный слиток при дальнейшем своем движении попадает в зону вторичного охлаждения (ЗВО) МНЛЗ. Она представляет собой систему поддерживающих и направляющих элементов конструкции машины в сочетании с системой подачи охладителя на поверхность слитка. В качестве поддерживающих элементов обычно используют ролики различной конструкции и брусья. Наиболее распространенным охладителем является вода, обладающая значительной теплоемкостью, дешевизной, простотой технических средств обеспечения ее подачи и разбрызгивания. В последнее время достаточно широко используется водовоздушный способ охлаждения слитка в ЗВО, который обеспечивает большую, чем вода, "мягкость" и равномерность охлаждения неэкранированных участков поверхности слитка.

Исходя из опыта разливки на промышленных МНЛЗ, были сформулированы эмпирические правила организации вторичного охлаждения металла. Они затем были дополнены результатами теоретических исследований процесса формирования непрерывного слитка [7-17, 18-22]. В общем виде требования к охлаждению металла в ЗВО можно представить следующим образом.

Методика обработки экспериментальных данных

Формулировка задачи затвердевания непрерывного слитка

Большинство известных методик исследования гидравлических характеристик разбрызгивающих устройств основано на измерении количества охладителя, подаваемого на водоприемник с определенной площадью орошения в течение определенного промежутка времени, т.е. плотности орошения F-т где V - объем жидкости, м ; F - орошаемая площадь, м ; г - время орошения, с.

Для определения гидравлических характеристик в работе использована методика, основанная на наполнении емкости с заданным входным сечением в выбранный промежуток времени. Точность такого измерения зависит от количества этих емкостей, их объема и времени наполнения. С целью увеличения объема информации о распределении жидкости по полю орошения разбрызгивающего устройства и сокращения времени опыта форсунок, использовали методику двухмерной дифференциации набегающего потока струи распыленной жидкости [108, 109]. По этой методике горизонтальное разбиение потока на исследуемые участки осуществляется блоком вертикальных водоприемников с прямоугольными входными отверстиями.

К основным характеристикам разбрызгивающего устройства относятся функции распределения плотности орошения по полю орошения или по центральным осям этого поля, углы раскрытия струи по горизонтальной и вертикальной центральным осям, форма и размеры площади орошения, а также расходные характеристики форсунки вида Q = A-4P , (2.2) где А — постоянный коэффициент; Р — давление охладителя перед форсункой.

Дифференциацию набегающего потока по вертикали производили последовательно ступенчатым и синхронным увеличением площади всех вертикальных водоприемников путем изменения высоты их открытой части. Таким образом, поле орошения разделяется на сетку, состоящую из / -тых ячеек. Площадь ячейки определяется по формуле: fij bjxAhj (2.3) Распределение плотности орошения по вертикали, для каждого і -го водоприемника можно получить с помощью выражения Лт-Лп-Ь; где V-ф ViQA) - объем воды в измерительной части / - го водоприемника BJ - й и (/-1) - й момент времени соответственно; Дт - шаг сканирования по времени, с; Ah шаг сканирования по высоте, м; bi — ширина і - го водоприемника, м.

Эта методика позволяет значительно сократить время проведения экспериментов по определению распределения плотности орошения при достаточной точности получаемых результатов.

Гидравлические испытания при форсуночном охлаждении включают: 1). Определение зависимости расхода от давления перед форсункой; 2). Определение геометрических характеристик форсуночного факела (угла раскрытия водяной струи в вертикальной и горизонтальной плоскостях, формы и размеров плоскости орошения охлаждаемой поверхности); 3). Определение плотности орошения в поле воздействия факела на охлаждаемую поверхность.

Для снятия расходных характеристик форсунок включали насос 14 (рис, 2.1) и регулировали давление в системе вентилем 10. Необходимое давление устанавливали по манометру 17. В рабочей камере перед форсункой помещали контрольную емкость известного объема (15 л). До начала опыта жидкость из форсунки вытекала в нижнюю полость рабочей камеры и откачивалась специальным насосом в линию циркуляции бака-аккумулятора. При этом перед форсункой устанавливали небольшой экран-отражатель, исключающий попадание воды в контрольную емкость. В момент начала опыта одновременно убирали экран и включали секундомер, после чего вода из фор сунки наполняла контрольную емкость за измеряемый промежуток времени. Опыт завершали при заполнении контрольной емкости выключением секундомера. Затем аналогичные операции в той же последовательности проводили при следующем значении давления, устанавливаемого по манометру 17 с помощью вентиля 10 (в диапазоне давлений до 0,8 МПа).

Определение угла раскрытия как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях осуществляли одновременно с измерением плотности орошения в поле факела при фиксированном расстоянии от форсунки до орошаемой поверхности, поскольку при перемещении водоприемника в поле действия факела, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях легко найти граничные положения ячеек водоприемника, когда вода перестает попадать в эти ячейки. Таким образом, становятся "ограниченными" форма и размеры поля орошения, и при известном расстоянии от форсунки до поля орошения из простых геометрических соотношений определяли углы раскрытия факела.

Плотность орошения в поле действия факела измеряли следующим образом: 1. Для нужного давления воды перед форсункой, которое устанавливали описанным выше способом, на требуемом расстоянии располагали водоприемник, который ориентировали либо вертикально, как показано на рис. 2.4, либо под любым углом в пространстве рабочей камеры. Как и при снятии расходных характеристик, применяли экран-отражатель во избежание преж-девременного(до начала опыта) попадания воды в водоприемник. Преждевременному попаданию воды в водосборник препятствует подвижный экран. 2. Поворотом форсунки в вертикальной или горизонтальной плоскости выставляли требуемый угол атаки для форсуночной струи. 3. Одновременно убирали экран-отражатель и включали секундомер. Из ячеек водоприемника вода свободно перетекала в соответствующие ячейки водосборника. Через определенный промежуток времени прикрывали форсунку экраном-отражателем и вносили данные распределения плотности орошения в паспорт данной форсунки. Последовательность и объем опытов при различных давлениях, расстояниях от форсунки до поля орошения и других значениях фиксируемых в каждом данном опыте параметров - полностью идентичны. По завершении серии опытов, данные паспорта форсунки переносили на ЭВМ, с помощью которой производилась обработка полученных данных и вывод результатов эксперимента на печать в виде таблиц и графиков распределения плотности орошения как функция координат в поле действия факела. Итак, для проведения экспериментальных исследований был усовершенствован гидравлический стенд. Отличительными особенностями проведенной модернизации стенда являются: 1. Возможность определения плотности орошения в любой интересующей исследователя точке поля воздействия факела. 2. Создание промежуточного бака-аккумулятора охладителя позволяет проводить исследования при давлениях воды перед форсункой до 0,8МПа. 3. Для повышения точности определения границ поля орошения создан координатный планшет. 4. На стенде реализована возможность изменения угла атаки форсуночной струи как в горизонтальной, так и в вертикальных плоскостях. 5. Осуществлена возможность вариации степени интегральности измерений плотности орошения набегающего потока по вертикали для фиксированных координат горизонтальной оси поля орошения. Все эти особенности позволяют проводить комплексные исследования гидродинамики форсуночного охлаждения для реализации поставленных в работе целей.

Конструктивные особенности исследуемых форсунок

В настоящее время в системах вторичного охлаждения широкое распространение получили водяные форсунки плоскофакельного типа и водовоздуш-ные форсунки.

Плоскофакельные форсунки имеют значительные углы раскрытия струи по большой оси поля орошения и незначительные по малой оси. Они характеризуются также высокими значениями и неравномерным распределением коэффициентов теплоотдачи в поле орошения. Использование этих форсунок связано с затруднениями при организации неинтенсивного "мягкого" охлаждения, необходимого для трещиночувствительных сталей, например для сталей, содержащих бор, а также при регулировании охлаждения в случае снижения скорости вытягивания слитка. Другой недостаток этих форсунок связан с большими значениями максимальных коэффициентов теплоотдачи в поле орошения при умеренном расходе воды через эти форсунки. В сочетании с особенностями поля орошения таких форсунок, представляющего вытянутый эллипс, это приводит к термоциклированию с большими скоростями охлаждения и разогреву при ориентации вектора скорости вытягивания слитка перпендикулярно большой оси поля орошения, что характерно для установок с роликовой поддерживающей системой. При совпадении вектора скорости вытягивания с большой осью поля орошения форсунки наблюдается значительное переохлаждение слитка, амплитуда колебаний температуры поверхности возрастает. Это характерно для установок с брусьевой поддерживающей системой и для сортовых установок [108].

Водовоздушные форсунки используются, в основном, для охлаждения трещиночувствительных сталей. Применение в качестве хладагента водовоз-душной смеси позволяет повысить равномерность охлаждения, снизить его интенсивность, увеличить площадь поля орошения. Обеспечивая снижение расхода воды примерно в 2...3 раза по сравнению с чисто водяным охлаждением, водовоз душное охлаждение требует повышения энергозатрат для производства и транспортировки одного из компонентов смеси - сжатого воздуха, расход которого в десятки раз превышает расход второго компонента - воды. Следует учесть, что к преимуществу водовоздушных форсунок относят более широкие пределы регулирования режимов их работы, под которыми, однако, понимают пределы смешивания двух фаз хладагента. Для практики представляет интерес лишь диапазон устойчивых режимов истечения водовоздушной смеси, который невелик и сопоставим с пределами регулирования для обычных водяных форсунок.

В связи с вышеизложенным возникает необходимость исследования возможности создания и совершенствования водяных форсунок с параметрами, сочетающими в себе достоинства плоскофакельных и водовоздушных форсунок.

Одной из основных проблем, возникающих при создании водяных форсунок, которые по дисперсности капель газожидкостного потока, истекающего из них, были бы сопоставимы с водовоздушными устройствами, является задача определения количества и источников энергии, необходимой для интенсификации процесса диспергирования жидкости. Одновременно должны быть решены задачи увеличения геометрических размеров факела форсунки и повышения равномерности распределения охладителя в нем.

Этот принцип [103] был реализован в форсунках объемного распыливания серии "К", один из вариантов конструктивного исполнения которой показан на (рис. 4.2).

Жидкость, поступающая по патрубку 2, движется двумя встречными потоками, истекающими из сопловых отверстий, образованных участками сквозного канала 5 между боковой поверхностью цилиндрического выступа 4 и боковыми плоскостями заглубленного в канал 5 сегментного паза 6. Эти встречные потоки сталкиваются в центральной зоне частично открытого сегмента сквозного канала 5 с образованием факела мелкодисперсной распыленной жид кости, истекающей из сегментного паза 6 во внешнюю среду. В настоящее время разработано несколько устройств, реализующих этот способ [104-105, 108].

1 - цилиндрический корпус, 2 - подводящий патрубок, 3 - накидная гайка, 4 — цилиндрический выступ, 5 - сквозной цилиндрический канал, 6 — сегментный паз.

В работе [108] для определения основных параметров зоны воздействия диспергированной струи на непрерывный слиток исследовали нескольких типов водоструйных форсунок объемного распыливания, имеющих одинаковый, базовый корпус и отличающихся друг от друга диаметром сквозного отверстия сопла, а значит, расходами воды при заданном давлении. Эти форсунки используются в ЗВО установок непрерывной разливки кислородно-конвертерных цехов №1 и №2 Новолипецкого металлургического комбината. Путем статистической обработки экспериментальных данных, полученных при испытании 5 форсунок каждого типа на гидравлическом стенде, получили их основные характеристики. При исследовании распределений плотности орошения по полю орошения избыточное давление воды перед форсункой варьировали в пределах 0,1...0,5 МПа, а расстояние от сопла форсунки до орошаемой поверхности в интервале 0,2...0,5 м.

Форсунки серии "К" дают факел с углами раскрытия 120...130 градусов по большой оси и 30...40 градусов по малой, что обеспечивает создание значительной площади орошения, превышающей в 8... 10 раз площадь орошения плоскофакельных форсунок. Давление стабилизации составляет 0,02...0,05 МПа, что в несколько раз меньше значений этого параметра для плоскофакельных форсунок.

На рис. 4.3 показано распределение средней плотности орошения по большой оси поля орошения для форсунки К—3,5-3-63 (исходные данные кото рой взяты из эксперимента по изучению влияния глубины вреза сегментного паза гл. 4.1.5 при 5=+0,07) и плоскофакельных форсунок типа 807 и 887 при давлении в системе 0,ЗМПа.

Анализ этих данных показывает, что форсунки серии "К" по сравнению с плоскофакельными обеспечивают снижение максимальных значений коэффициентов теплоотдачи и выравнивание их распределения в поле орошения.

Похожие диссертации на Исследование и разработка разбрызгивающих устройств и систем охлаждения для МНЛЗ