СИСТЕМА ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ОТЖИМАЮЩЕГО ГАЗА В ВОЗДУШНОМ НОЖЕ
SYSTEM TO REDUCE GAS CONSUMPTION PUSH-UPS IN AIR KNIFE

Область техники, к которой относится изобретение изобретения
[0001] Данное изобретение относится к устройству для отжима газом для контроля толщины жидкой пленки, наносимой на бегущую полосу. Типичным примером является устройство, предназначенное для отжима газом жидкого металла на широких стальных листах с покрытием, например листах, получаемых посредством горячего покрытия погружением.
Уровень техники
[0002] Способ "воздушный нож" является хорошо известным процессом, используемым для отжима избытка жидкости, захватываемой бегущей полосой, выходящей из ванны. В типичном воздушном ноже используется давление в камере до 700 мбар, что приводит к скорости выходящего газа, близкой к звуковой. Размер отверстия для выпуска воздуха обычно находится в диапазоне 0,5-2 мм.
[0003] В процессе пневмоочистки создают волны в покрытии вследствие высокой турбулентности, возникающей при входе газовой струи в атмосферу. Данная высокая турбулентность не может быть уменьшена из-за высокой величины сдвиговых сил. Однако данные волны имеют тенденцию к уменьшению по амплитуде с течением времени вследствие выравнивающего процесса, происходящего в жидком состоянии и вызываемого поверхностным натяжением жидкости.
2
2
[0004] Контрмера для ограничения амплитуды данных волн на поверхности готового изделия, представляющего собой, например, стальной лист с цинковым покрытием, заключается в замене воздуха на азот (N) в качестве отжимающей среды. Данный способ действительно приводит к значительному уменьшению окисления жидкого покрытия и обеспечивает сохранение высокого поверхностного натяжения. Поскольку поверхностное натяжение жидкого металла поддерживается высоким, готовая поверхность после отверждения представляет собой более гладкую поверхность при использовании N. Данное обстоятельство приводит к значительно лучшему внешнему виду поверхности после покраски. Типичным случаем являются оцинкованные стальные листы, используемые для открытых поверхностей в автомобилях.
2
[0005] В случае низкой скорости линии воздух может создавать дефекты, например дефекты, изображенные на фиг. 1, которые, по-видимому, являются следствием окисления металла. В данном случае N также способствует значительному уменьшению данных дефектов.
2
[0006] Наконец, отжим воздухом может вызывать так называемый "матовый вид", как изображено на фиг. 2, что происходит вследствие различного окисления поверхности. В данном случае также используют N для существенного улучшения низкого качества такой поверхности.
2
2
3
[0007] Сопутствующей проблемой является то, что использование N является дорогим, поскольку на метр длины сопла может использоваться поток с расходом 800 Нм/ч. Стоимость становится особенно высокой в случае отжима узких листов, поскольку газ выходит из отверстия сопла по всей длине сопла, причем отжим требуется, конечно, только спереди полосы. При этом поток N за пределами полосы теряется.
[0008] Решение по снижению данных потерь и, соответственно, снижению эксплуатационных затрат состоит в гибком закрывании отверстия для выпуска воздуха в зоне, где газ не имеет отжимающего эффекта. Для этой цели были предложены различные методы, например:
- уменьшение отверстия сопла путем воздействия на кромки сопла 1 механическим средством. На фиг. 3, например, изображено подобное типичное отверстие данного типа;
- использование фольги внутри сопла, как изображено на фиг. 4, где фольга обозначена номером позиции 2. Фольга 2 перемещается двигателями, расположенными на кромках сопла (не изображены). Это означает, что фольгу толкают при необходимости закрытия или уменьшения отверстия 4 (см. патентный документ EP 0249234 A1, «Выдувное устройство на непрерывного двустороннего покрытия полосы из металла», Конструкторское бюро Дума).
[0009] Вышеуказанные способы имеют различные недостатки вследствие диапазона рабочих режимов, используемого при производстве, а также вследствие требований к окончательному покрытию, как описано ниже:
- механическое закрытие отверстия имеет побочные эффекты относительно контроля отверстия перед полосой, что влияет на контроль толщины конечного покрытия. Кроме этого вследствие механических ограничений должна быть ограничена деформация кромок для предотвращения их пластической деформации;
- фольга подвергается воздействию усилия, которой она должна противодействовать. Например, при использовании давления в камере примерно 600 мбар усилие на поверхности 2 (фиг. 4) с шириной только 5 мм составляет, например, 120 Н на экране длиной 400 мм. Это означает, что при перемещении экрана сила трения составляет, по меньшей мере, 12 Н. Поскольку фольга, как правило, тонкая, невозможно протолкнуть фольгу по соплу без изгиба;
- в том месте, где поток газа остановлен благодаря экранирующему устройству, температура в сопле увеличивается из-за того, что сопло больше не охлаждается газом, однако продолжает при этом нагреваться от излучения жидкого металла. Это приводит к тепловому расширению и деформации отверстия по всему соплу вследствие температурных градиентов. Данная деформация может быть либо упругой, что не является критичным, либо пластической в зависимости от конструкции сопла, что в данном случае влияет на равномерность массы покрытия.
[0010] В патентном документе US 4524716 А раскрыт регулируемый газовый нож, содержащий: продолговатое сопло, имеющее продолговатое отверстие сопла для выпуска плоского потока газа, продолговатое гибкое средство модификации потока газа, расположенное внутри указанного сопла для модификации интенсивности потока указанного газа, и средство дифференцированного регулирования для избирательного регулирования положения указанного средства модификации потока газа относительно указанного отверстия сопла с использованием группы положений по длине указанного средства модификации потока газа, что обеспечивает, таким образом, возможность избирательной модифицирования интенсивности потока указанного газа через указанное отверстие сопла.
[0011] Задача данного изобретения заключается в устранении недостатков существующего уровня техники.
[0012] В частности, задача данного изобретения заключается в получении подвижного устройства, которое обеспечивает возможность уменьшения потребления газа путем уменьшения потока газа за пределами полосы и которое может работать при перепаде давления между камерой и окружающей средой вплоть до 1 бар.
[0013] Другая задача данного изобретения состоит в обеспечении правильного закрытия неиспользуемой части отверстия сопла на каждой стороне полосы в случае обработки узких полос.
[0014] Данное изобретение также направлено на обеспечение возможности поддержания определенного охлаждения отверстий сопла, ограничивающего тепловую деформацию данных отверстий.
Раскрытие изобретения
[0015] Данное изобретение относится к устройству для контроля толщины покрытия, выполненного из жидкой пленки на перемещаемой полосе, которое содержит сопло, выполненное с возможностью подачи находящегося под давлением газа в камеру сопла, причем указанная камера оканчивается кромками сопла, которые образуют продолговатое отверстие для выпуска находящегося под давлением газа на перемещаемую полосу, при этом указанное продолговатое отверстие снабжено автоматическим средством снижения потока газа на каждой поперечной стороне сопла за пределами ширины полосы, причем указанное устройство отличается тем, что указанное автоматическое средство снижения потока газа на каждой стороне из указанных сторон сопла содержит подвижную каретку, направляющую убираемый кабель, выполненный с возможностью помещения или наложения соответственно на отверстие для выпуска газа и снятия наложения с данного отверстия внутри камеры сопла, причем на каждой поперечной стороне сопла обеспечен переход между внешней секцией сопла, в которой поток газа уменьшен, и внутренней секцией сопла, в которой поток газа не уменьшен, посредством двух желобчатых колес или шкивов, которые выполнены с возможностью совместного перемещения, соединены с указанной подвижной кареткой, расположены бок о бок и их ось перпендикулярна соплу так, что кабель последовательно расположен напротив отверстия на внешней стороне первого шкива между двумя шкивами и на удалении от отверстия на внутренней стороне второго шкива.
[0016] В соответствии с предпочтительным вариантами осуществления изобретения данное устройство дополнительно ограничено одним признаком или подходящей комбинацией следующих признаков:
- каждая подвижная каретка выполнена двунаправленной и с возможностью независимого перемещения при помощи приводного механического устройства;
- указанное механическое устройство представляет собой винт;
- механическое устройство представляет собой другой кабель или аналогичное устройство;
- указанный кабель постоянно находится под растягивающим напряжением;
- указанный кабель изготовлен из термостойкого материала, предпочтительно из стали;
- величина диаметра указанного кабеля заключена между 1 и 10 мм, предпочтительно между 2 и 5 мм. Вследствие имеющейся шероховатости кабеля закрытие не является полным, при этом определенный поток по-прежнему проходит через кромки сопла для обеспечения полезного охлаждающего эффекта;
- двунаправленная каретка со своими желобчатыми колесами или шкивами и приводное механическое устройство расположены внутри камеры сопла;
- кабель выбран и отрегулирован таким образом, что остаточный поток газа в отверстии сопла, когда кабель наложен, составляет менее 20% от значения в случае, когда кабель не наложен.
Краткое описание чертежей
[0017] На фиг. 1 изображены дефекты, вызванные отжимом воздухом при низкой скорости линии.
[0018] На фиг. 2 изображено явление "матовый вид", вызванное отжимом воздухом и обусловленное различным окислением поверхности.
[0019] На фиг. 3 схематично изображено уменьшение отверстия сопла через воздействие на кромки сопла механическим средством согласно уровню техники.
[0020] На фиг. 4 схематично изображена внутренняя фольга, установленная внутри сопла для ограничения отверстия сопла согласно уровню техники.
[0021] На фиг. 5 изображен вид в разрезе предпочтительного варианта осуществления согласно данному изобретению.
[0022] На фиг. 6 изображен схематичный вид сверху сопла согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, на котором показан пример позиционирования кабеля, наложенного на щелевое отверстие на кромках сопла, и в убранном положении.
[0023] На фиг. 7 изображен вид в разрезе типичного положения кабеля после наложения на щель сопла.
[0024] На фиг. 8 приведены конкретные измерения динамического давления на выходе сопла возле зоны наложения кабеля.
Осуществление изобретения
[0025] Данное изобретение относится к новому устройству для уменьшение потока газа из сопла за пределами секции ширины полосы. В изобретении используется кабель, который изготовлен из стали или из другого термостойкого материла и который поочередно располагают (или размещают) и удаляют из отверстия сопла при помощи подвижной каретки, установленной внутри камеры сопла. На каждой стороны сопла расположена каретка, которая может перемещаться независимо от каретки на противоположной стороне посредством механического устройств, например, посредством другого кабеля, винта и т.д. Кроме этого в соответствии с данным изобретением данный кабель постоянно находится под растягивающим напряжением.
[0026] Величина диаметра указанного кабеля в целом заключена между 2 и 5 мм. Вследствие определенной шероховатости кабеля закрытие не является полным, при этом определенный поток по-прежнему проходит через кромки сопла для обеспечения охлаждающего эффекта сопла.
[0027] На фиг. 5 и фиг. 6 изображена экранирующая система, содержащая кабель 9. Система для наложения кабеля 9 на кромки сопла содержит каретку 10, механическую приводную систему 8, а также два желобчатых колеса или шкива 6, 7.
[0028] На фиг. 6 изображен пример положения кабеля 9, наложенного на отверстие 4 на каждой кромке сопла 1 в убранном положении.
[0029] На фиг. 7 изображен вид в разрезе типичного положения кабеля 9 на месте в отверстии 4 сопла при его наложении.
[0030] Данное устройство согласно изобретению имеет следующие преимущества по сравнению с уровнем техники:
- возможное и легкое убирание закрывающей системы при давлении вплоть до 1 бар в камере,
- локальное существование определенного остаточного потока при закрытии отверстия, что подходит для поддержания определенного охлаждения на кромках,
- индивидуально контролируемое регулирование на каждой стороне благодаря отдельным приводным системам для позиционирования каретки.
[0031] При реализации на практике устройство, выполненное согласно варианту осуществления, было установлено на сопле для отжима газом (не изображено).
[0032] В данном примере сопло 1 имеет длину примерно 2,3 м, причем размер отверстия 4 сопла может составлять от 1 до 2 мм.
[0033] Кабель 9 имеет диаметр 5 мм, при этом он накладывается или убирается при помощи каретки, имеющей два желобчатых колеса 6, 7, причем на каждой стороне сопла расположена одна каретка 10. Каретка перемещается при помощи приводного винта. Внутреннее перемещение каретки 10 ограничено стопором 12 каретки.
[0034] Были проведены испытания при внутреннем давлении в камере 220 мбар, при этом динамическое давления на выходе измерялось очень маленькими трубками Пито (фиг. 8). Как можно видеть на правой части графика, динамическое давление значительно снижается при наложении кабеля. Подробный анализ результатов показал, что остаточный поток при наложении кабеля составляет примерно 15% от потока при отсутствии данного устройства в случае отверстия с размером 1 мм и 10% в случае отверстия с размером 2 мм.
Перечень ссылочных обозначений
1. сопло
2. фольга для закрытия отверстия сопла
3. полоса
4. щель
5. камера сопла под давлением
6. колесо
7. колесо
8. механическая приводная система
9. кабель
10. приводная каретка
11. подача воздуха
12. стопор каретки