УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЛАГИ НА ПОЛОСЕ
DEVICE FOR DETECTING MOISTURE ON THE STRIP

Настоящее изобретение относится к способу и устройству, позволяющим установить наличие влаги на поверхности полосы, в частности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с нанесенным на нее покрытием.
Например, в металлургии металлические продукты, такие как промытая, подвергнутая ополаскиванию или снабженная покрытием металлическая полоса может быть мокрой или влажной. Влажность в его внешнем слое часто присутствует после стадий обработки, включающих охлаждение с помощью жидкости, такое как водяное охлаждение. Присутствие влаги может привести к ухудшению качества, разрушению покрытия на металлической полосе и/или ухудшению свойств металлической полосы без покрытия, в обоих случаях качество продукта обычно снижается. В случае металлической полосы с покрытием ухудшение качества продукта может происходить в процессе транспортирования полосы и может быть произведено транспортирующими роликами, которые оставляют следы на упомянутом покрытии. Соответственно, обнаружение присутствия влаги на поверхности металлической полосы является очень важным для обеспечения хорошего качества продукта и позволяет контролировать некоторые стадии технологического процесса, такие как сушка полосы.
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении технического решения, позволяющего обнаружить наличие влаги на поверхности полосы, в частности, металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием.
Эта задача решается с помощью способа в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Способ может также включать любые признаки пунктов 2-7 формулы. Задача решается также путем обеспечения устройства в соответствии с пунктами 8-15 формулы.
Другие характерные особенности (признаки) и преимущества изобретения станут понятными из нижеследующего подробного описания изобретения.
В целях иллюстрации изобретения будут раскрыты различные воплощения и результаты испытаний неограничивающего примера со ссылками на фигуры чертежей.
Фиг. 1 - иллюстрация потоков воздуха, создаваемых в процессе использования воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 2 - воплощение настоящего изобретения.
Фиг. 3 - воплощение настоящего изобретения.
Фиг. 4 - иллюстрация осушающего воздействия набегающего потока воздуха.
Фиг. 5 - иллюстрация эффекта бокового отклонения набегающего потока воздуха.
Фиг. 6 - иллюстрация различных контуров линий воздушного потока в зависимости от двух параметров процесса.
Фиг. 7 - иллюстрация газовой завесы, создаваемой при использовании воплощения настоящего изобретения.
Фиг. 8 - воплощение настоящего изобретения, использующее средства, направляющие поток воздух.
Изобретение относится к способу обнаружения присутствия влаги на поверхности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием, включающему следующие стадии:
A - нагнетание набегающего потока воздуха на поверхность, создающую отклоненный указанной поверхностью поток воздуха, при этом указанный набегающий поток воздуха не насыщен влагой,
В - измерение влагосодержания, по меньшей мере, части отклоненного потока воздуха,
С - сопоставление влагосодержания набегающего потока воздуха и отклоненного потока воздуха,
D - если влагосодержание указанного отклоненного потока воздуха превышает влагосодержание падающего потока воздуха, то в этом случае выявлено присутствие влаги на указанной поверхности указанной металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием.
На первой стадии, иллюстрируемой на фиг. 1, нагнетается поток воздуха 1, набегающий на поверхность 2 металлической полосы 3 без покрытия или металлической полосы 3 с покрытием, и создается отклоненный поток воздуха 4. Указанный набегающий поток воздуха 1 является ненасыщенным влагой, и поэтому набегающий поток воздуха может поглощать дополнительное количество воды. Если указанная поверхность влажная, набегающий поток воздуха 1, достигающий поверхности 2 металлической полосы, захватывает, по меньшей мере, часть влаги, присутствующей на указанной поверхности.
Захват влаги зависит от целого ряда факторов. Набегающий воздух может абсорбировать из поверхности влагу только в том случае, если на указанной поверхности присутствует достаточный слой влаги и набегающий поток воздуха не насыщен влагой. Кроме того, чем меньше влагосодержание набегающего воздуха, тем большее количество влаги может абсорбировать воздух. Безотносительно к какой-либо теории можно заключить, что, чем выше температура набегающего воздуха, тем большее количество влаги он может абсорбировать. Поэтому специалист в данной области техники может выбрать влагосодержание и температуру набегающего потока воздуха 1, исходя из пороговой величины содержания влаги, которая обнаруживается/может быть обнаружена.
На второй стадии измеряют влагосодержание, по меньшей мере, части указанного отклоненного потока воздуха 4. Измерение предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы измеренное влагосодержание отклоненного потока 4 воздуха было близким к влагосодержанию указанного отклоненного потока воздуха непосредственно после его контакта с поверхностью полосы. Другими словами, влагосодержание измеряемого потока воздуха 4 не должно изменяться после его отклонения от поверхности до тех пор, пока не измерена его влажность. Необходимо также, чтобы с помощью средства 5 для измерения влагосодержания измерялся только отклоненный поток воздуха 4 . В противном случае измерение может быть некорректным.
На третьей стадии влагосодержание набегающего потока 1 воздуха сравнивают с измеренным влагосодержанием отклоненного потока воздуха 4.
На четвертой стадии может быть установлено наличие или отсутствие влаги на поверхности. Если влагосодержание отклоненного потока воздуха 4 превышает влагосодержание набегающего воздушного потока 1, следовательно, на поверхности 2 полосы присутствует влага. Может быть установлено лишь присутствие влаги, поскольку данный способ оценки имеет низкий «порог». Указанный низкий порог соответствует минимальному влагосодержанию, которое может быть выявлено этим способом и используемым для осуществления способа устройством. Как было отмечено выше, захват влаги зависит от различных факторов, известных специалисту в данной области техники.
В соответствии с изложенным изобретение позволяет качественно выявить присутствие влаги на поверхности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием.
-1
-1
-1
Предпочтительно поток 1 набегающего воздуха имеет влагосодержание менее 10000 млн воды. Более предпочтительно поток набегающего воздуха имеет влагосодержание менее 8000 млн воды. Еще более предпочтительно контролируемое влагосодержание потока набегающего воздуха составляет менее 4000 млн воды.
Предпочтительно скорость потока 1 набегающего воздуха находится в интервале от 20 до 60 м/сек. Такая скорость потока воздуха позволяет обеспечить оптимальный набегающий поток воздуха. Если скорость потока воздуха составляет менее 20 м/сек, поток воздуха лишь незначительно касается поверхности, как показано на фиг.5. Если скорость потока воздуха превышает 60 м/сек, набегающий поток воздуха может создавать эффект очистки поверхности, т.е. набегающий поток воздуха будет отклоняться кромкой канала так, как показано на фиг.4. Кроме того, если энергия набегающего потока воздуха слишком большая, струя не имеет достаточного промежутка времени для создания касательного усилия воздухом, ударного воздействия на полосу и необходимого фонтанного эффекта (эффекта восходящего воздуха). Таким образом, поглощение влаги более эффективно, если скорость потока воздуха находится в интервале от 20 до 60 м/сек. Более предпочтительно скорость набегающего потока воздуха составляет от 30 до 50 м/сек.
STRIP
JET
SJ
STRIP
JET
SJ
Предпочтительно металлическая полоса без покрытия или металлическая полоса с покрытием непрерывно перемещаются с определенной скоростью, а скорость набегающего потока воздуха 1, по меньшей мере, в два раза превышает скорость перемещения металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием. Такое соотношение скоростей позволяет увеличить поглощение влаги указанным набегающим воздушным потоком, поскольку предотвращается смещение струи воздуха вследствие движения полосы. Если скорость движения металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием не достигает, по меньшей мере, 0,25 величины скорости набегающего потока воздуха 1, поглощение набегающим воздушным потоком 1 влаги на поверхности не будет оптимальным. На фиг. 6 графически отображены контуры линий воздушного потока, иллюстрирующие набегающий воздушный поток на металлическую поверхность, в зависимости от скорости движения металлической полосы, V,и скорости набегающего потока воздуха V. Линия потока, выходящая сверху на фиг.6, и линии, заключенные в интервале от - 0,5 до 0,5 на оси «х/е», представляют набегающий поток воздуха, в то же время поверхность металлической полосы проходит вдоль линии «у/с»=0. R= V/V. Как видно на фиг.6, для величины R равной 0 и 0,25 набегающий поток воздуха контактирует с поверхностью полосы без создания турбулентности потока, в то время как при Rsj = 0,5 начинает проявляться турбулентность. Таким образом, поглощение влаги является более эффективным, когда скорость набегающего потока воздуха, по меньшей мере, в два раза превышает скорость движения металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием. Например, скорость набегающего потока воздуха составляет 40 м/сек, а скорость движения полосы составляет менее 20 м/сек.
Более предпочтительно металлическая полоса без покрытия или металлическая полоса с покрытием непрерывно перемещается с определенной скоростью, и скорость набегающего потока воздуха 1, по меньшей мере, в четыре раза превышает скорость движения металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием.
-4
-1
-3
-1
Предпочтительно указанный набегающий поток воздуха 1 создается с помощью средства 6 нагнетания воздуха и выходит из средства нагнетания воздуха со скоростью Vi, а указанное средство нагнетания воздуха размещено на расстоянии D от металлической полосы, при этом 1,10 сек < D/Vi < 5,10 сек. Очевидно, что чем больше расстояние, на котором размещено средство нагнетания воздуха от металлической полосы, тем больше должна быть скорость набегающего потока воздуха для обеспечения отклонения воздуха. Например, скорость набегающего потока воздуха может составлять 50 м/сек, а расстояние D составляет 20 мм. Минимальное расстояние средства нагнетания воздуха от металлической полосы, конечно, ограничено амплитудой вибрации полосы, т.е. полоса не должна контактировать со средством нагнетания воздуха.
Предпочтительно указанный набегающий поток воздуха 1 создается с помощью средства нагнетания воздуха, которое перемещается по ширине полосы. Это позволяет выявить отсутствие влаги по ширине полосы. Кроме того, для выявления наличия влаги в различных точках по ширине и длине полосы могут быть использованы различные средства нагнетания воздуха.
Изобретение относится также к устройству для обнаружения наличия влаги на поверхности металлической полосы 3 без покрытия или металлической полосы 3 с покрытием, содержащему:
полый корпус 6h, выполненный с двойной стенкой 7 и центральной частью 8, при этом указанные двойная стенка и центральная часть содержат, по меньшей мере, одно отверстие 9, размещенное напротив поверхности 2 металлической полосы 3 без покрытия или металлической полосы 3 с покрытием;
по меньшей мере, средство для нагнетания газа в двойную стенку 7 и сконфигурированное так, что нагнетаемый газ выходит из указанной двойной стенки 7 через, по меньшей мере, одно отверстие 9, размещенное напротив поверхности 2;
по меньшей мере, средство 5 измерения влажности, окруженное снаружи полым корпусом 6h и размещенное вне указанной двойной стенки 7;
указанное, по меньшей мере, одно отверстие 9, расположенное напротив указанной поверхности 2 металлической полосы 3 без покрытия или металлической полосы 3 с покрытием, выполнено с возможностью создания непрерывной нагнетаемой газовой завесы 12 между указанным полым корпусом 6h и указанной поверхностью 2 металлической полосы 3 без покрытия или металлической полосы 3 с покрытием, и отклонения, по меньшей мере, части указанного нагнетаемого газа на поверхности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием в направлении, по меньшей мере, одного указанного средства 5 измерения абсолютной влажности.
Как показано на фиг. 2 и 3, указанное устройство содержит двойную стенку 7, в которой газ может свободно проходить вокруг всей центральной части 8. Газ нагнетается в двойную стенку 7 с помощью средства 10 нагнетания газа и выходит из указанной двойной стенки 7, по меньшей мере, через одно отверстие, расположенное напротив поверхности 2 металлической полосы. Поскольку в соответствии с изобретением газ направляется на поверхность 2, вход 11 нагнетаемого воздуха в двойную стенку 7 предпочтительно выполнен так, чтобы выход газа через отверстие 9 облегчался. Другими словами, от входа нагнетаемого газа в двойную стенку до его выхода поступающий газ должен всегда проходить в направлении указанного отверстия 9. Такой принцип прохождения газа способствует уменьшению турбулентности в двойной стенке и, следовательно, на выходе из узкого отверстия газ имеет более равномерный профиль скорости. Предпочтительно нагнетаемый газ имеет давление выше атмосферного давления, что обеспечивает выход газа через отверстие 9 за счет собственного давления. Функция центральной части 8 полого корпуса 6h заключается в изоляции устройства для измерения влагосодержания от окружающего воздуха, чтобы осуществлялось измерение влагосодержания потока 4 газа, отклоненного только в направлении средства 5 измерения.
Как показано на фиг. 7, упомянутое, по меньшей мере, одно отверстие 9 выполнено с возможностью создания сплошной газовой завесы 12 между полым корпусом 6h и поверхностью 2. Эта газовая завеса создана нагнетаемым газом. В центральную часть 8 полого корпуса 6h поступает только часть отклоненного потока по двум причинам. Во-первых, создаваемая непрерывная газовая завеса предотвращает поступление окружающего воздуха в центральную часть 8 со стороны боковой поверхности корпуса. Предотвращается также поступление газа с другой (противоположной) стороны 14 центральной части 8 вследствие существования разности давления отклоненного газа 4 и атмосферного давления. Поскольку отклоненный газ имеет более высокое давление, он, безусловно, перемещается через центральную часть 8 от стороны поверхности полосы к другой стороне. Таким образом, предотвращается поступление в указанную центральную часть 8 не отклоненного воздуха (воздуха окружающей среды).
Как показано на фиг. 2 и 3, указанная центральная часть 8 содержит, по меньшей мере, средство 5 измерения влажности. В соответствии с поясненным выше указанным средством 5 измерения измеряется влагосодержание только отклоненного воздуха 4, поскольку лишь отклоненный воздух контактирует со средством измерения влагосодержания.
Предпочтительно указанное устройство, как показано на фиг. 8, содержит одно отверстие 9, расположенное напротив поверхности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием, при этом отверстие разделено на части с образованием от 2 до 20 отдельных секций.
Предпочтительно устройство содержит одно отверстие 9, расположенное напротив указанной поверхности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием, при этом указанное отверстие 9 разделено на части (16a, 16b, 16c, 16d) с образованием от 4 до 10 секций.
Предпочтительно в указанной двойной стенке 7 размещены средства 15 для направления газа, придающие нагнетаемому газу направление, перпендикулярное поверхности металлической полосы без покрытия или металлической полосы с покрытием, при прохождении из внутреннего объема указанного полого корпуса 6h в указанные от 4 до 10 секций (16a, 16b, 16c, 16d). Как показано на фиг. 8, внутри двойной стенки 7 размещены направляющие средства 15, в частности, ребра. Эти ребра проходят от одного отверстия 9, расположенного напротив поверхности 2, в заданном направлении в двойной стенке. Предпочтительно, указанные средства направления потока проходят преимущественно от разделенного на части отверстия 9 до половины высоты двойной стенки, образуя секции (16a, 16b, 16c and 16d), как показано на фиг. 7. Функция указанных направляющих средств заключается в формировании выходящего набегающего потока, направленного перпендикулярно поверхности 2, за счет уменьшения и/или подавления радиального компонента нагнетаемого потока 1 воздуха. При этом, чем больше длина средств направления газа, тем больше уменьшается скорость набегающего потока газа вследствие потерь трения. Средства 15 для направления газа используются для увеличения части потока газа, отклоненного в направлении центральной части 8, и повышения эффективности газовой завесы 12. Фиг. 9 иллюстрирует два результата численного моделирования векторов скорости набегающего газа 1 после выхода из одного отверстия 9, расположенного напротив указанной поверхности 2. В первом случае ребра в канале отсутствуют, в то время как во втором случае в канале размещено 8 ребер. Как видно, во втором случае в направлении указанной центральной части 8 отклонена большая часть набегающего потока, что улучшает измерение влагосодержания, поскольку увеличивает абсорбированное количество влаги и поток, проходящий внутрь центральной части 8.
Предпочтительно указанный полый корпус 6h выполнен из материала, имеющего высоту неровностей поверхности (шероховатость) менее 2 мм. Безотносительно к какой-либо теории следует отметить, что если высота неровностей превышает 2 мм, набегающая струя отклоняется в сторону боковой поверхности корпуса с уменьшением части отклоненного воздуха на указанной поверхности 2, как показано на фиг. 2. Более предпочтительно указанный полый корпус выполнен из материала с высотой неровностей менее 1 мм. Еще более предпочтительно полый корпус изготовлен из материала, имеющего высоту неровностей менее 500 мм.
Предпочтительно указанный полый корпус 6h изготовлен из водоотталкивающего материала. Такой материал позволяет уменьшить абсорбцию влаги полым корпусом, что повышает надежность измерения влагосодержания отклоненного газа 4, поскольку от отклоненного газа полому корпусу 6h передается меньшее количество влаги или наоборот.
Предпочтительно указанное устройство содержит средства транспортирования металлической полосы. Транспортирование металлической полосы позволяет измерять влагосодержание в различных точках по длине полосы. Перемещение полосы может быть обеспечено с помощью роликов.
Предпочтительно полый корпус представляет собой полый цилиндр, имеющий внутренний радиус, внешний радиус и длину. Как показано на фиг. 6, использование полого цилиндра является предпочтительным, поскольку газовая завеса в этом случае более эффективна вследствие ее однородности вокруг центральной части 8. Кроме того, улучшается циркуляция потока внутри полого корпуса вследствие отсутствия внутренних угловых кромок.
Предпочтительно длина полого цилиндра проходит перпендикулярно поверхности полосы. Такое взаимное расположение является предпочтительным, поскольку газовая завеса становится более эффективной вследствие ее однородности вокруг центральной части 8.