CZ305053B6 - Zařízení k chlazení extrudovaných nebo válcovaných kovových profilů - Google Patents

Abstract

Zařízení k chlazení extrudovaných nebo válcovaných kovových profilů je opatřeno alespoň jednou tryskou (1), z níž proudí chladivo na povrch profilu (2) posouvajícího se v podélném směru, přičemž je mezi trysku (1) a povrch profilu (2) vložena clona (4) v podstatě rovnoběžná s chlazenou stěnou profilu (2). Přitom ve cloně (4), která je rovinná a kolmá na proud (3) chladiva, je proveden otvor (5) tvarovaný tak, že v každém místě v příčném směru (Q) je rozměr otvoru (5) v podélném směru (L) úměrný množství chladiva potřebného pro chlazení stěny profilu (2) v odpovídajícím místě.

Description

Vynález je z oblasti hutního zpracování kovů. Týká se zařízení k chlazení extrudovaných nebo válcovaných kovových profilů, zejména ze slitin na bázi hliníku, které je opatřeno alespoň jednou tryskou, z níž proudí chladivo na povrch profilu posouvajícího se v podélném směru.

Dosavadní stav techniky

Extrudované profily ze slitin, zejména na bázi hliníku, je nutno po extruzi chladit, aby nedošlo ke vzniku nežádoucích struktur a k deformaci profilu. Počáteční teplota materiálu je asi 600 °C. Extrudovaný profil prochází chladicím úsekem, který má zpravidla několik chladicích sekcí. Ty jsou většinou tvořeny čtyřmi speciálními lineárními tryskami umístěnými ze čtyř stran profilu. Z nich vychází proud vzduchu s rozptýlenými jemnými kapkami chladivá. Homogenní plochý proud vycházející z lineární štěrbiny trysky rovnoměrně ostřikuje stěnu profilu po celé její šířce a zajišťuje stejný odběr tepla po celé šířce stěny profilu. Takové uspořádání je známo např. z US 5 640 872, kde podstatou řešení je periodické vychylování plochého proudu chladivá v podélném směru.

U extrudovaných profilů, u nichž se po obvodu mění tloušťka stěny, je nutno chladit každý úsek stěny profilu jinou intenzitou, tak aby teplota v celém profilu klesala stejně. Úseky, kde je stěna silnější, vyžadují větší dodávky chladivá než úseky se slabší stěnou. V některých známých systémech chlazení, se to řeší tak, že lineární chladicí tryskaje po délce rozdělena na samostatně řízené sekce, které jsou napájeny různým tlakem. Ze spisu DE 19854675 je známo zařízení k chlazení kovového pásu, jehož každá sekce má řadu shodně nasměrovaných bodových trysek. Aby se při chlazení udržovala shodná teplota v celém profilu pásu, snímá se teplota po celé šířce pásu před i za chladicím zařízením a podle naměřených hodnot se regulačními ventily ovládá přítok chladivá jednotlivým tryskám.

Ve spisech JP 7328714 a JP 9271837 jsou popsány sekce chladicího zařízení opatřené tryskami uspořádanými po obvodu profilu, přičemž žádoucího rozložení chladivá na stěnách profilu se dosahuje regulací průtoku chladivá jednotlivými tryskami resp. nastavením rozptylového úhlu trysek.

Na shodném principu je založen i tlakový chladicí agregát k chlazení procházejících ocelových pásů nebo profilů podle DE 4 009 228. Je tvořen tunelem, v jehož stěnách jsou vstupní otvory pro chladicí kapalinu strukturované do podélných a příčných řad. Vnitřní prostor je rozdělen na alespoň dva navzájem a vůči okolí tlakově izolované prostory, v nichž se udržuje různý tlak. Regulace ochlazování napříč pásu nebo profilu se dosahuje tak, že příčné řady vstupních otvorů jsou děleny do sekcí napájených odděleně s možností regulace množství přiváděné chladicí kapaliny, případně i nastavením druhu chladicí kapaliny.

Nevýhodou popsaných známých řešení je, že vyžadují instalaci velkého množství dálkově ovládaných ventilů, což se promítá do pořizovacích nákladů a nákladů na údržbu. Největší nevýhodou však je, že neumožňují rozdělit chladivo přesně podle potřeby chlazení jednotlivých úseků profilu odlišujících se tloušťkou stěny. I když je např. jedna polovina trysky nebo trysek plně zavřená a druhá plně otevřená, tak se na chlazeném povrchu nedosáhne ostré hranice intenzity chlazení mezi dvěma úseky s rozdílnými tloušťkami stěny.

Ve spisu JPH 05192708 se popisuje zařízení k řízenému ochlazování ocelového pásu po jeho šířce. Clona, která vykonává vratný pohyb po délce ochlazovaného pásu, je tvořena řadou rovnoběžných žlábků, na jejichž rozhraních jsou provedeny otvory v řadách o rozdílné délce. Nad clo- 1 CZ 305053 B6 nou, buď nad žlábky, nebo nad řadami otvorů je umístěna sběrná trubice chladicí vody s tryskami. Proud vody z trysek je buď přerušen žlábky, anebo prochází otvory. Volbou žlábků nebo otvorů v řadách se ovlivní průběh chlazení ocelového pásu po jeho šířce. Nevýhodou tohoto řešení je značná složitost zařízení a nízký podíl vody, která se skutečně účastní v procesu chlazení, na objemu vody, která musí být udržována v oběhu.

Vynález si klade za úkol navrhnout chladicí zařízení, které by jednoduchými prostředky a s maximální využitím obíhající chladicí kapaliny podstatně omezilo uvedené nevýhody známých zařízení tohoto druhu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší zařízení k chlazení extrudovaných nebo válcovaných kovových profilů, které je opatřeno alespoň jednou tryskou, z níž proudí chladivo na povrch profilu posouvajícího se v podélném směru. Přitom mezi trysku a povrch profilu je vložena clona v podstatě rovnoběžná s chlazenou stěnou profilu. Podstata zařízení spočívá v tom, že clona je rovinná a kolmá na proud chladivá a je v ní proveden otvor tvarovaný tak, že v každém místě v příčném směru je rozměr otvoru v podélném směru úměrný množství chladivá potřebného pro chlazení stěny profilu v odpovídajícím místě.

V univerzálním provedení může být clona opatřena vzájemně posuvnými lamelami, jejichž okraje definují tvarovaný otvor.

Tyto posuvné lamely mohou být opatřeny dálkovým ovládáním řízeným počítačem.

Aby se zamezilo odkapávání chladivá z clony na stěnu profilu, je výhodné, zejména u vodorovných clon postřikovaných shora, pozvednout okraje otvoru proti směru proudícího chladivá.

Nastavením vzdálenosti mezi clonou a stěnou profilu lze kontrolovat šířku přechodového pásma mezi dvěma plochami lišícími se množstvím chladivá dodávaného na jednotku plochy.

Objasnění výkresů

Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na němž je na obr. 1 v axonometrickém promítání schematicky znázorněno příkladné provedení chladicího zařízení podle vynálezu působící na jednu stěnu profilu, na obr. 2 je znázorněna chladicí sekce tvořená čtyřmi těmito zařízeními a na obr. 3 graf průběhu poklesu teploty v Ks“¹ po šířce chlazeného extrudovaného profilu dosaženého pomocí clony podle obr. 1 nebo 2.

Příklady uskutečnění vynálezu

Součástí chladicího zařízení podle obr. 1 je lineární tryska i, z níž kolmo na extrudovaný profil 2 vystupuje plochý proud 3 chladivá, což je proud vzduchu unášející atomizované vodní kapky. Profil 2 se posunuje v podélném směru L a proud 3 chladivá na něm vytváří stopu v příčném směru Q. Horní stěna profilu 2 má v popisovaném příkladu na každé polovině jinou tloušťku. Na počátku je teplota v celém průřezu extrudovaného profilu 2 stejná, přičemž v polovině o větší tloušťce je absorbováno větší citelné teplo, než ve slabší polovině. Během chladnutí je třeba zajistit, aby chladnutí probíhalo tak, že v každém okamžiku bude teplota v obou polovinách shodná. To znamená odebírat ze silnější poloviny více tepla než ze slabší. Tím se zabrání deformaci profilu 2. To podle vynálezu zajistí clona 4.

-2CZ 305053 B6

Rovinná clona 4 v podstatě rovnoběžná s chlazenou stěnou profilu 2 a kolmá na proud 3 chladivá je vložena mezi trysku 1 a povrch profilu 2. Je opatřena otvorem 5 tvarovaným tak, že v každém místě v příčném směru Q je rozměr otvoru 5 v podélném směru L úměrný množství chladivá žádoucího pro chlazení profilu 2 v odpovídajícím místě. Otvor 5 je tedy nad silnější polovinou stěny profilu 2 širší než nad slabší polovinou a tomu odpovídá diferencovaný objem protékajícího chladivá dopadajícího na stěnu. Vzdálenost clony 4 od stěny profilu 2 může být v některých provedeních chladicího zařízení nastavitelná. Pohybem clony 4 vůči stěně profilu 2 pak lze nastavit šířku přechodového pásma mezi dvěma postřikovanými plochami lišícími se množstvím chladivá dodávaného na jednotku plochy. Čím je clona 4 od stěny vzdálenější, tím je pásmo širší. Rovněž k zamezení odkapávání chladivá z clony 4 na stěnu profilu 2 jsou, zejména u vodorovných clon postřikovaných shora, okraje otvoru 5 pozvednuty proti směru proudícího chladivá.

V provedení podle obr. 2 jsou popsaná chladicí zařízení umístěna kolem profilu 2, takže umožňují řízené chlazení všech čtyř jeho stěn.

V jiném - univerzálním provedení je clona tvořena vzájemně posuvnými lamelami, jejichž okraje definují tvarovaný otvor. Nastavením lamel lze libovolně otvor 5 vytvarovat resp. v různých místech nastavit šířku podle lokální potřeby chlazení. Lamely pak mohou být dálkově ovládány počítačem, který nastaví tvar otvoru 5 podle potřeb profilu, jenž se má chladit.

V laboratorních podmínkách byl s použitím clony 4 podle obr. 1 chlazen proudem vzduchu s rozptýlenými kapkami vody plochý profil 2 o konstantní tloušťce. Byl měřen průběh poklesu teploty AT po šířce Pos profilu. Výsledek ukazuje graf na obr. 3, přičemž ΔΧ představuje v grafu šířku přechodového pásma mezi dvěma postřikovanými plochami lišícími se množstvím chladivá dodávaného na jednotku plochy. Šířka tohoto přechodového pásma byla regulována nastavením vzdálenosti clony 4 od chlazeného profilu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (5)

1. Zařízení k chlazení extrudovaných nebo válcovaných kovových profilů, které je opatřeno alespoň jednou tryskou (1), z níž proudí chladivo na povrch profilu (2) posouvajícího se v podélném směru, přičemž je mezi trysku (1) a povrch profilu (2) vložena clona (4) v podstatě rovnoběžná s chlazenou stěnou profilu (2), vyznačující se tím, že ve cloně (4), která je rovinná a kolmá na proud (3) chladivá, je proveden otvor (5) tvarovaný tak, že v každém místě v příčném směru (Q) je rozměr otvoru (5) v podélném směru (L) úměrný množství chladivá potřebného pro chlazení stěny profilu (2) v odpovídajícím místě.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že okraje otvoru (5) jsou pozvednuty proti proudu (3) chladivá.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že clona (4) je opatřena vzájemně posuvnými lamelami, jejichž okraje definují tvarovaný otvor (5).

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že posuvné lamely jsou opatřeny dálkovým ovládáním řízeným počítačem.

5. Zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vzdálenost clony (4) od stěny profilu (2) je nastavitelná.