EA020625B1 - Способ и устройство для подачи газа на движущуюся полосу - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу воздействия на температуру движущейся полосы (4) посредством продувки газа или смеси вода/газ, с помощью которого множество струй газа или смеси вода/газ, продолжающихся в направлении поверхности полосы и расположенных так, что точки (24, 34) ударов струй газа или смеси вода/газ на каждой поверхности полосы распределяются по узлам двухмерной сетки, распыляются на каждой стороне полосы. Точки (24) ударов струй на одной стороне (А) полосы не расположены напротив точек (34) ударов струй на другой стороне (В) полосы, и струи газа или смеси вода/газ поступают из трубчатых сопел (23, 33), в которые подается газ, по меньшей мере, с помощью одной распределительной камеры (21, 31) и которые продолжаются на некотором расстоянии от распределительной камеры так, чтобы обеспечить свободное пространство для потока возвращающегося газа или смеси вода/газ, параллельного продольному направлению полосы и перпендикулярного продольному направлению полосы.

Description

Настоящее изобретение относится к подаче газа или смеси вода/газ на движущуюся полосу для воздействия на температуру так, чтобы охлаждать или нагревать полосу.

Для обработки движущихся металлических полос на выходе некоторых установок расположены охлаждающие камеры, и полосы движутся в камерах вертикально между двумя модулями, подающими газ для охлаждения полосы; газ может быть воздухом, инертным газом или смесью инертных газов.

В общем, продувочные модули состоят из распределительных камер, в которые подается сжатый газ, при этом каждая камера содержит поверхность, снабженную отверстиями, которые образуют сопла, расположенные напротив друг друга с обеих сторон продувочной зоны, через которую проходит движущаяся полоса.

Отверстия могут быть или пазами, продолжающимися по всей длине полосы, или точечными отверстиями, расположенными в двухмерной сетке для распределения газовых струй по поверхности, продолжающейся по ширине и, в частности, по длине зоны движения полосы. Для того чтобы сбалансировать влияния струй, создаваемых каждым из продувочных модулей, расположенных напротив друг друга, модули устанавливаются так, чтобы струи одного модуля находились напротив струй другого модуля.

Было установлено, что продувка газа порождает вибрации движущейся полосы, ведущие к деформации и боковым смещениям полосы от одного продувочного модуля к другому, расположенному напротив него модулю. Деформации заключаются в том, что полоса скручивается вокруг оси, которая, обычно, параллельна направлению движения полосы. Боковые смещения обусловлены смещением полосы в направлении, перпендикулярном центральной плоскости зоны движения полосы, которая обычно параллельна поверхности полосы. Эти вибрации становятся более значительными с увеличением интенсивности продувки. Это означает, что интенсивность продувки и, тем самым, охлаждения, должна быть ограничена, чтобы не допустить чрезмерных вибраций, которые могут вызвать повреждения полос.

Для устранения этого недостатка было предложено укоротить продувочные камеры так, чтобы обеспечить множество камер, разделенных средствами для удерживания полосы, такими как ролики или средства воздушной стабилизации. Однако эти устройства имеют недостаток, состоящий в том, что они или требуют наличия стабилизаторов, которые должны контактировать с полосой, что непригодно для некоторых применений, таких как охлаждение на выходе установки горячей оцинковки, или требуют специального охлаждения в плохо контролируемых зонах воздушной стабилизации.

Также было предложено стабилизировать полосу за счет воздействия на натяжение полосы, в частности, посредством его увеличения. Однако этот способ имеет недостаток, состоящий в возникновении в полосе значительных напряжений, что может иметь отрицательное влияние на ее свойства.

Были предприняты попытки уменьшить вибрации полосы за счет воздействия на скорости продувки или расстояния между головками сопел и полосой или интенсивность продувки. Однако все эти способы приводят к снижению эффективности охлаждения и, тем самым, эксплуатационных характеристик установки.

И, наконец, были предложены устройства, в которых множество сопел снабжаются распределительными камерами, при этом сопла являются трубками, которые продолжаются к поверхности полосы, подлежащей охлаждению; трубки наклонены перпендикулярно к поверхности полосы; наклон трубок будет больше, чем дальше они будут расположены от центральной линии зоны движения полосы. В этом устройстве сопла расположены в двухмерных сетках так, что точки ударов газовых струй на каждой стороне полосы находятся напротив друг друга. Это устройство имеет недостаток, состоящий, в частности, в возникновении вибраций полосы, что делает необходимым ограничить давление продувки и, тем самым, эффективность охлаждения.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить эти недостатки за счет применения средства для воздействия на температуру движущейся полосы за счет продувки газа, которая создает ограниченные вибрации полосы в проходе через зону охлаждения или нагрева, когда она движется через зону охлаждения или нагрева даже при высоких давлениях продувки.

Соответственно, изобретение относится к способу воздействия на температуру движущейся полосы посредством продувки газа, при котором множество струй газа, продолжающихся в направлении поверхности полосы и расположенных так, что удары струй газа на каждой поверхности полосы распределены по узлам двухмерной сетки, распыляются на каждой стороне полосы. Точки ударов струй на одной стороне полосы не находятся напротив точек ударов струй на другой стороне, и струи газа поступают из трубчатых сопел, в которые подается газ, по меньшей мере, с помощью одной распределительной камеры и головки которых продолжаются на некотором расстоянии от распределительной камеры так, чтобы обеспечить свободное пространство для потока возвращающегося газа, параллельного продольному направлению полосы и перпендикулярного продольному направлению полосы.

Струи газа могут быть перпендикулярны поверхности полосы.

Ось по меньшей мере одной струи газа может образовывать угол с нормалью к поверхности полосы.

Предпочтительно двухмерные сетки распределения ударов струй на каждой поверхности полосы являются повторяющимися сетками одного и того же типа и имеют один и тот же шаг.

Сетки являются сетками, например, шестиугольного типа.

Более предпочтительно удары струй на отдельной стороне полосы распределены по узлам двух- 1 020625 мерной сетки с целью образования сложной многоугольной ячейки с числом сторон от 3 до 20, с периодичностью, равной 1 шагу в поперечном направлении полосы и 3-20 шагам в продольном направлении полосы, так чтобы смежные следы ударов продувочных струй на одной поверхности полосы соприкасались в поперечном направлении вышеуказанной полосы. Следует отметить, что соприкосновение следов продувочных струй означает, что следы также могут перекрываться.

Предпочтительно сетка, соответствующая одной стороне, и сетка, соответствующая другой стороне, смещены относительно друг друга, и смещение составляет 1/4 - 3/4 шага.

Газ может быть охлаждающим газом, смесью вода/газ или даже горячим газом, в частности газом сгорания из горелки.

Преимущественно длина сопел составляет 20-200 мм.

Изобретение также относится к устройству, содержащему по меньшей мере два продувочных модуля, расположенных напротив друг друга с каждой стороны зоны движения полосы, при этом каждый продувочный модуль содержит множество трубчатых сопел, продолжающихся по меньшей мере от одной распределительной камеры в направлении зоны движения полосы; сопла расположены так, что удары струй на каждой стороне полосы распределены по узлам двухмерной сетки, и продувочные модули расположены так, что точки ударов струй на одной стороне не находятся напротив точек ударов струй на другой стороне.

Предпочтительно двухмерные сетки, в которых распределены удары струй, являются повторяющимися сетками одного типа с одним и тем же шагом.

Сетки могут быть сетками шестиугольного типа.

Более предпочтительно удары струй на отдельной стороне полосы распределены по узлам двухмерной сетки с целью образования сложной многоугольной ячейки с числом сторон от 3 до 20, с периодичностью, равной 1 шагу в поперечном направлении полосы и 3-20 шагам в продольном направлении полосы, так чтобы смежные следы ударов продувочных струй на одной поверхности полосы соприкасались в поперечном направлении вышеуказанной полосы.

Предпочтительно продувочные модули расположены так, что сетка, соответствующая одной стороне, и сетка, соответствующая другой стороне, смещены относительно друг друга, и смещение составляет 1/4 - 3/4 шага.

Оси продувки сопел могут быть перпендикулярны плоскости движения полосы.

Ось продувки по меньшей мере одного сопла образует угол с нормалью к плоскости движения вышеуказанной полосы.

Продувочные отверстия сопел могут иметь круглое, многоугольное или продолговатое сечение или сечение в форме паза.

Продувочные модули являются модулями с вертикальным каналом или без вертикального канала.

Предпочтительно каждый продувочный модуль состоит из распределительной камеры, на которой расположены продувочные сопла.

Изобретение может применяться, в частности, в установках непрерывной обработки металлических полос, например стальных или алюминиевых полос. Эта обработка может быть, например, непрерывным отжигом или покрытием с погружением, как, например, оцинковка или лужение. Изобретение позволяет обеспечить высокую интенсивность теплообмена с полосой без возникновения неприемлемых вибраций полосы.

Ниже будет приведено более подробное описание изобретения без ограничений со ссылкой на приложенные чертежи, на которых фиг. 1 - схематичный перспективный вид полосы, движущейся в модуле для охлаждения посредством продувки газа;

фиг. 2 - распределение ударов газовых струй в зонах продувки первой стороны и второй стороны полосы;

фиг. 3 - наложение распределений ударов охлаждающих струй на двух сторонах отдельной полосы; фиг. 4 - схематичное представление измерения бокового смещения полосы в охлаждающем устройстве;

фиг. 5 - изменение в боковом смещении полосы в устройстве для охлаждения посредством продувки как в случае, когда продувочные струи на одной поверхности и на другой поверхности смещены относительно друг друга, так и в случае, когда струи на двух поверхностях находятся напротив друг друга;

фиг. 6 - среднее скручивание полосы, движущейся в устройстве для охлаждения посредством продувки в качестве функции давления продувки как в случае, когда продувочные струи на двух поверхностях смещены относительно друг друга, так и в случае, когда струи на двух поверхностях находятся напротив друг друга;

фиг. 7 - изменение в боковом смещении полосы в устройстве для охлаждения посредством продувки как в случае, когда полоса охлаждается продувочным устройством по изобретению, так и в случае, когда полоса охлаждается устройством, которое выполняет продувку через пазы по существующему уровню техники;

фиг. 8 - схематичное представление выхода установки для нанесения покрытия погружением, со- 2 020625 держащей охлаждающе устройство;

фиг. 9 - изменение в боковом смещении полосы, охлаждаемой в устройстве охлаждения посредством продувки в установке для нанесения покрытия погружением из фиг. 8, измеряемое в модуле осушки как в случае, когда продувочные струи на одной поверхности и на другой поверхности смещены относительно друг друга, так и в случае, когда продувочные струи на двух поверхностях находятся напротив друг друга;

фиг. 10 - изменение в боковом смещении полосы, охлаждаемой в устройстве охлаждения посредством продувки в установке для нанесения покрытия погружением из фиг. 8, измеряемое в охлаждающем модуле как в случае, когда продувочные струи на одной поверхности и на другой поверхности смещены относительно друг друга, так и в случае, когда продувочные струи на двух поверхностях находятся напротив друг друга;

фиг. 11 - изменение коэффициента теплопередачи в качестве функции охлаждающей способности продувочных модулей в устройстве для охлаждения посредством продувки, как на фиг. 8, как по изобретению, когда продувочные струи одной поверхности и на другой поверхности смещены относительно друг друга, так и в охлаждающем устройстве по существующему уровню техники, когда продувочные струи на двух поверхностях находятся напротив друг друга;

фиг. 12 - распределение ударов газовых струй на одной стороне движущейся полосы, обеспечивающее равномерную продувку по поверхности полосы.

Устройство для охлаждения с помощью продувки газа, в, общем, обозначенное как поз. 1 на фиг. 1, состоит из двух продувочных модулей 2 и 3, с обеих сторон движущейся полосы 4. Каждый продувочный модуль состоит из распределительной камеры 21, с одной стороны, и 31, с другой стороны, причем в обе камеры подается сжатый газ.

Каждая из распределительных камер имеет, в общем, форму параллелепипеда, одна с поверхностью 22 и другая с поверхностью 32, в общем, прямоугольной формы, и эти поверхности расположены напротив друг друга, и на этих поверхностях предусмотрено множество цилиндрических продувочных сопел 23, в одном случае, и 33, в другом случае. Эти цилиндрические сопла представляют собой трубки, длина которых составляет приблизительно 100 мм и может составлять 20-200 мм, предпочтительно 50-150 мм, и внутренний диаметр которых составляет, например, 9,5 мм, но может составлять 4-60 мм. Эти трубки распределены на поверхностях 22 и 32 распределительных камер таким образом, что удары продувочных струй на одной стороне полосы распределяются по двухмерной сетке, которая предпочтительно является повторяющейся сеткой, и ячейка которой может иметь форму квадрата или ромба с целью обеспечить распределение шестиугольного типа. Расстояние между двумя смежными трубками составляет, например, 50 мм и может составлять 40-100 мм. Количество сопел на каждой поверхности распределительной камеры охлаждающего модуля может доходить до нескольких сотен. Расстояние между головками сопел и полосой может составлять 50-250 мм. Для получения на полосе такого распределения ударов струй, когда сопла выпускают взаимно параллельные струи, сопла каждой камеры распределены по двухмерной сетке идентично двухмерному контуру распределения ударов на полосе. Однако когда струи не являются взаимно параллельными, распределение сопел камеры отличается от распределения ударов струй на поверхности полосы.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, трубки распределены таким образом, что точки 24 ударов струй, распространяемых продувочным модулем 2 на стороне А полосы, распределяются по узлам двухмерной сетки, которая в показанном примере представляет собой повторяющуюся сетку шестиугольного типа, шаг которой равен р. Продувочные сопла второго продувочного модуля 3 распределены на распределительной камере 31 таким образом, что точки 34 ударов газовых струй на стороне В полосы распределены равномерно по узлам повторяющейся двухмерной сетки также шестиугольного типа и с шагом также равным р. Две двухмерные сетки, соответствующие в одном случае стороне А и в другом случае стороне В, смещены относительно друг друга таким образом, что точки 34 ударов газовых струй на стороне В не расположены напротив точек 24 ударов газовых струй на стороне А, и, таким образом, эти точки ударов расположены в шахматном порядке.

Смещение выполнено таким образом, что точки ударов струй на одной стороне находятся напротив пространств, остающихся свободными между точками ударов струй на другой стороне.

По этой причине, как показано на фиг. 3, где точки ударов струй на стороне А и струй на стороне В изображены как совмещенные, плотное распределение группы точек ударов продувочных струй обеспечивается с обеих сторон.

Такое распределение точек ударов продувочных струй для каждой из сторон полосы имеет преимущество лучшего распределения контактов между продувочными струями и поверхностями полосы и, тем самым, обеспечения более равномерного охлаждения, чем, если бы струи были расположены одна против другой. В результате повышается коэффициент теплообмена между полосой и газом. Распределение струй также имеет преимущество уменьшения напряжений, воздействующих на поверхность полосы. Кроме того, распределение струй, по существу, уменьшает вибрации полосы и, тем самым, боковое смещение и скручивание полосы.

Авторы изобретения обнаружили, что для значительного снижения вибраций полосы распределе- 3 020625 ние точек ударов на поверхности полосы нет необходимости в двухмерной сетке шестиугольного типа и не требуется, чтобы смещение двух сеток составляло половину шага.

Фактически, существенным является то, что, с одной стороны, возвращающийся газ, т.е. газ, который был продут на полосу и который должен быть удален, может улетучиваться за счет протекания между соплами как перпендикулярно, так и параллельно направлению движения полосы, и, с другой стороны, точки ударов не расположены одна против другой; смещение между двумя сетками может составлять, например, от четверти до трех четвертей шага. Это смещение может быть сделано в направлении движения полосы или в направлении, перпендикулярном движению полосы.

Авторы изобретения также установили, что сопла для продувки газа могут иметь разные формы сечения. Продувочные отверстия могут иметь круглое сечение или многоугольное сечение, например, в форме квадратов или треугольников, или могут иметь продолговатую форму или даже форму коротких пазов.

Однако важно, чтобы продувка выполнялась через сопла трубчатого типа, головки которых продолжаются на достаточно большое расстояние от боковых поверхностей распределительных камер, чтобы обеспечить удаление возвращающегося газа за счет потока, который как параллелен направлению движения полосы, так и перпендикулярен направлению движения полосы. Фактически, это сочетание надлежащего распределения удаления газов и распределения точек ударов газовых струй на поверхности полосы, что обеспечивает высокую стабильность, которая должна быть получена для полосы.

Например, было выполнено сравнение характеристик вибрации полосы, движущейся между двумя продувочными модулями прямоугольной формы длиной 2200 мм, снабженных цилиндрическими трубками длиной 100 мм и диаметром 9,5 мм, расположенными в сетке шестиугольного типа с шагом 50 мм, при этом два продувочных модуля расположены напротив друг друга так, что расстояние между головками сопел и полосой составляло 67 мм. Стальная полоса шириной 900 мм и толщиной 0,25 мм была помещена между двумя этими продувочными модулями с постоянным натяжением. Давление подачи распределительных камер изменялось в диапазоне 0-10 кПа выше атмосферного давления, и боковое смещение полосы измерялось тремя лазерами, расположенными в направлении ширины полосы, как показано на фиг. 4, лазером 40А, расположенным на оси полосы для измерения расстояния ба, лазером 400, расположенным с левой стороны полосы для измерения б_д на расстоянии Ό приблизительно 50 мм от края полосы, а также третьим лазером 40Ό, расположенным с правой стороны полосы на расстоянии Ό приблизительно 50 мм от края полосы для измерения расстояния б_б.

Расстояния б_а, б_д и б_б представляют собой расстояния от линии, параллельной центральной плоскости зоны перемещения полосы.

С помощью этих измерений можно определить среднее смещение полосы, равное 1/3 (б_д + б_а + б_б) и скручивание, равное |б₈ - б_б| (абсолютное значение разницы между боковыми смещениями).

Для измерения двух этих значений измерения выполняются во время продувки. Для бокового смещения определяется среднее расстояние между боковыми смещениями с удвоенной амплитудой. Для скручивания измеряется средняя амплитуда скручивания.

Фиг. 5 и 6 показывают боковые смещения, с одной стороны, и средние скручивания, с другой стороны, для охлаждающих модулей по изобретению, газовые струи которых смещены относительно друг друга (газовые струи на одной поверхности смещены относительно газовых струй на другой поверхности), а также для модулей, которые обеспечивают охлаждение за счет продувки и которые идентичны вышеуказанным модулям, но в которых продувочные струи на одной поверхности расположены напротив продувочных струй на другой поверхности.

Как видно из фиг. 5, кривая 50, относящаяся к продувочным модулям по изобретению, показывает медленное изменение удвоенных амплитуд смещения полосы, которые изменяются приблизительно от 15 мм для избыточного давления продувки 1 кПа приблизительно до 30 мм для избыточного давления продувки 10 кПа. На той же самой фигуре кривая 51, отображающая изменение в удвоенной амплитуде смещения для продувочных модулей, чьи продувочные струи для одной поверхности расположены напротив продувочных струй на другой поверхности, показывает, что амплитуда смещения полосы для избыточного давления продувки приблизительно 1 кПа все еще составляет 15 мм, но что эта амплитуда увеличивается более значительно, чем в предыдущем случае, и достигает значения приблизительно 55 мм для давления продувки 9 кПа и затем превышает значение 100 мм для давления продувки 10 кПа.

Эти кривые показывают, что с помощью устройства по изобретению полоса может перемещаться между двумя расположенными на некотором расстоянии друг от друга продувочными модулями так, что расстояние между головками сопел и полосой составляет 67 мм, при этом давление продувки может доходить до 10 кПа, в то время как при использовании продувочных модулей, в которых продувочные струи на одной поверхности расположены напротив продувочных струй на другой поверхности, эти устройства можно применять только для избыточного давления значительно меньшего 9 кПа.

Аналогичным образом, кривая 52 на фиг. 6, отображающая изменение в скручивании как функции давления продувки, показывает, что при использовании устройств по изобретению скручивание остается меньше значения 4 мм даже для избыточных давлений продувки до 10 кПа. В отличие от этого, при использовании камер, чьи струи не смещены относительно друг друга, скручивание для избыточного дав- 4 020625 ления 9 кПа может достигать значения 24 мм.

Для сравнения поведения полосы, когда она охлаждается с помощью продувочных модулей по изобретению и продувочных модулей по существующему уровню техники, в которых распределительные камеры продувают воздух через пазы, продолжающиеся в боковом направлении, амплитуда смещения полосы была измерена как функция избыточного давления продувки для расстояний между головками продувочных сопел и поверхностью полосы 67, 85 и 100 мм как для продувочных модулей по изобретению, так и для продувочных модулей по существующему уровню техники.

Эти результаты показаны на фиг. 7, где кривые 54, 55 и 56, относящиеся к полосе, охлаждаемой продувочным устройством по изобретению на расстоянии 67, 85 и 100 мм соответственно, фактически накладываются друг на друга и показывают, что для избыточного давления продувки, которое может составлять 10 кПа, амплитуды смещения остаются меньше значения 30 мм.

Кривые 57, 58, 59, относящиеся к полосе, охлаждаемой с помощью устройств по существующему уровню техники, которые продувают газ через пазы, продолжающиеся по ширине полосы, соответствуют расстояниям 67, 85 и 100 мм соответственно между продувочными соплами и полосой. Эти кривые показывают, что для давлений продувки до 4 кПа смещение полосы превышает 100 мм и может доходить до 150 мм.

Также были получены вибрационные характеристики поведения полосы за охлаждающим модулем, перемещающейся в промышленной установке для нанесения покрытия погружением в ванну с расплавленным металлом, в общем, обозначенной как поз. 200 на фиг. 8 и содержащей модуль 202 сушки на выходе из ванны 201, и охлаждающий модуль, в общем, обозначенный как поз. 203. Охлаждающий модуль содержит четыре продувочных модуля 203А, 203В, 203С и 203Ό прямоугольной формы длиной приблизительно 6500 мм и шириной 1600 мм. Каждый продувочный модуль снабжен цилиндрическими соплами длиной 100 мм и диаметром 9,5 мм, расположенными в сетке шестиугольного типа с шагом 60 мм. Четыре продувочных модуля расположены так, что они образуют два блока 204 и 205 из двух модулей 203А, 203В и 203С, 203Ό соответственно, расположенных напротив друг друга с обеих сторон зоны перемещения полосы 206. Расстояние между головками сопел и полосой составляет 100 мм. Кроме того, для выполнения описанных ниже испытаний, с одной стороны, первое средство 207 для измерения боковых смещений полосы между блоками 204 и 305 продувочных модулей было расположено приблизительно в 13 м за продувочным модулем и, с другой стороны, второе средство 208 для измерения продольных смещений полосы было расположено на выходе модуля 202 сушки. Два средства измерения являются средствами измерения одного и того же типа, как показано на фиг. 4. Однако в то время как первое средство 207 измерения, расположенное у продувочных модулей, содержит лазеры, второе средство 208 измерения, расположенное на выходе модуля сушки, содержит индуктивные датчики.

Для выполнения испытаний была использована стальная полоса толщиной 0,27 мм, которая имела высокую температуру, приблизительно 400°С, на выходе ванны и которая должна была иметь температуру менее 250°С на выходе охлаждающего модуля. Полоса испытывалась при постоянной скорости с изменением давления продувки. Кроме того, испытания проводились, с одной стороны, с использованием продувочных модулей по изобретению, т.е. с соплами, расположенными так, что точки ударов струй на одной поверхности полосы не находились напротив точек ударов струй на другой поверхности полосы и, с другой стороны, с использованием камер по существующему уровню техники, т.е. когда точки ударов струй на одной поверхности находились напротив точек ударов струй на другой поверхности.

Первая серия измерений смещения полосы выполнялась с использованием первого средства 207 измерения, расположенного между двумя боками продувочных модулей. С этой целью давление подачи продувочных модулей варьировалось, и смещение полосы измерялось с помощью трех лазеров, расположенных в направлении ширины движущейся полосы.

Вторая серия измерений смещения полосы также выполнялась до охлаждающего модуля в направлении движения полосы и после модуля сушки на расстоянии нескольких сантиметров от вышеуказанного модуля сушки. Эта вторая серия измерений выполнялась с использованием второго средства 208 измерения.

При выполнении двух этих серий измерений результаты получали во время сушки в идентичных производственных условиях для испытаний, относящихся к существующему уровню техники и изобретению. Для измерения бокового смещения полосы была определена средняя удвоенная амплитуда боковых смещений полосы.

Фиг. 9 показывает результаты первой серии измерений, т.е. продольные смещения полосы (удвоенная амплитуда) в качестве функции мощности продувки, полученные у продувочного модуля. Кривая 91, относящаяся к охлаждающему модулю 203 по изобретению, показывает, что удвоенные амплитуды смещения полосы приблизительно являются постоянными. Амплитуды смещения колеблются в диапазоне примерно 2-3 мм при избыточном давлении продувки, изменяющемся в диапазоне 0,7-4 кПа.

Кривая 92 показывает изменение удвоенных амплитуд смещения для охлаждающего модуля по существующему уровню техники. Эта кривая 92 показывает, что амплитуды смещения полосы для избыточного давления продувки, изменяющегося в диапазоне 1,5-2,7 кПа, увеличиваются по экспоненте. Эти деформации ограничивают охлаждающую способность устройства и, как следствие, продуктивность

- 5 020625 производственного процесса. Фактически, было установлено, что деформации ведут к ухудшению качества изделия, если они являются слишком большими, а это приводит к ограничению давления продувки приблизительно максимум до 2,5 кПа.

Если деформации полосы у продувочных модулей являются слишком большими, ухудшение качества изделия также наблюдается у модуля сушки перед охлаждающим модулем. Фактически, вибрации распространяются вдоль полосы от продувочных модулей до модулей сушки и могут привести к возникновению дефектов в изделии. Вторая серия измерения, выполненная у модуля сушки, позволяет оценить влияние на модуль сушки вибраций полосы, возникающих в продувочном модуле.

Фиг. 10 показывает результаты второй серии измерений. Кривая 102 показывает удвоенные амплитуды смещения в случае устройства по существующему уровню техники. Для давления продувки, изменяющегося в диапазоне 1,2-3,0 кПа, амплитуды смещения в модуле сушки увеличиваются по экспоненте приблизительно от 2,5 мм до приблизительно 9 мм до тех пор, пока они не приведут к ухудшению качества изделия. Это влияние высокого давления продувки на амплитуду деформаций полосы делает необходимым ограничить мощность продувки, по существу, менее чем до 2,8 кПа.

На той же самой фигуре кривая 101, относящаяся к охлаждающему устройству по изобретению, остается, по существу, горизонтальной ниже значений 1,8 мм для давления продувки, изменяющегося в диапазоне 0,5-3,5 кПа.

Эти результаты показывают, что при использовании продувочных модулей по изобретению амплитуды бокового смещения полосы значительно уменьшаются, и это уменьшение может быть таким большим, что они могут быть разделены на коэффициент 5.

Кроме того, авторы изобретения отметили, что при использовании устройства по изобретению полоса больше не подвергалась скручиванию как в охлаждающем модуле, так и модуле сушки, независимо от мощности охлаждающих струй.

Фиг. 11 также показывает изменение коэффициента теплообмена в качестве функции давления продувки продувочных модулей, так что характеристики охлаждения охлаждающих устройств по изобретению можно сравнить с характеристиками охлаждения охлаждающих устройств по существующему уровню техники, при этом кривая 11 соответствует изобретению, и кривая 112 соответствует существующему уровню техники. Две кривые постепенно растут и показывают, что охлаждающая способность увеличивается с увеличением давления продувки. Однако рост кривой по существующему уровню техники прекращается при значении давления продувки 2,0 кПа, поскольку выше этого значения вибрации вызывают ухудшение качества изделия. Максимальная охлаждающая способность, таким образом, составляет 160 Вт/м²-°С. Кривая по изобретению, с другой стороны, продолжается для давления продувки до 3,5 кПа, позволяя получить охлаждающую способность 200 Вт/м²-°С. Тем самым, изобретение позволяет значительно увеличить мощность отбора тепла от движущейся ленты.

Эти результаты показывают, что, используя устройство по изобретению, можно охлаждать полосу при относительно высоком давлении продувки, в то же время значительно ограничивая вибрации полосы.

Следует принять во внимание, что числовые значения, приведенные выше для диапазонов использования охлаждающего модуля, соответствуют конкретным условиям испытания и, в частности, толщине, ширине и скорости движения полосы.

В только что описанном примере продувочные струи направлены перпендикулярно поверхности полосы, но может оказаться полезным наклонить все или некоторые из продувочных струй относительно перпендикуляра к полосе. В частности, может оказаться полезным сориентировать газовые струи, расположенные по краям полосы, в направлении наружной поверхности полосы. Также может оказаться полезным сориентировать все или некоторые струи в направлении движения полосы или, с другой стороны, против направления движения полосы так, чтобы вызвать удаление продутого газа или смеси газ/вода после ударного воздействия на полосу и, таким образом, способствовать теплообмену.

Также следует отметить, что продувочный газ, который является чистым газом или смесью газов, может быть воздухом или смесью, состоящей из азота и водорода, или какой-либо другой смесью газов. Этот газ может иметь более низкую температуру, чем температура полосы. Например, это имеет место, когда полоса подвергается горячей оцинковке или отжигу.

Однако продуваемый газ может быть горячим газом и, в частности, может быть газом сгорания из горелки и может быть предназначен для предварительного нагрева полосы перед ее подачей в установку термической обработки.

Все сопла могут быть расположены на одной и той же, в общем, плоской распределительной камере или могут быть распределены на множестве распределительных камер, причем эти распределительные камеры являются, например, трубами, продолжающимися по ширине полосы.

Если распределительные камеры являются трубами, они также могут быть ориентированы параллельно направлению движения полосы.

Таким образом, с помощью изобретения можно весьма значительно уменьшить вибрации полосы, возникающие в зоне распределительных камер, весьма значительно уменьшить вибрации полосы в зоне модуля сушки, значительно увеличить охлаждающую способность распределительных камер, гарантиро- 6 020625 вать очень высокое качество изделия и соответственно значительно увеличить продуктивность по способу производства.

В предпочтительном варианте выполнения по изобретению продувочные сопла расположены на камерах распределения так, что точки ударов продувочных струй перекрываются на одной стороне полосы в поперечном направлении вышеуказанной полосы.

Это расположение, в котором точки ударов продувочных струй на одной стороне полосы не расположены напротив точек ударов струй на другой стороне полосы, но в котором точки ударов струй на каждой из сторон полосы перекрываются, имеет преимущество препятствования возникновения дефектов на полосе, известных как линии воздействия струй в направлении движения полосы и линии, параллельные друг другу в поперечном направлении полосы.

Если точки ударов газовых струй расположены так, что они образуют линии от воздействия струй, эти линии от воздействия струй обнаруживаются за счет следов окисления, когда полоса нагревается в результате продувки горячего газа, например горячего воздуха. При охлаждении полосы, на которую наносится покрытие посредством горячего погружения в ванну с расплавленным металлом, они обнаруживаются на полосе за счет ряда линий покрытия, имеющих различный вид поверхности. Например, в случае оцинковки полосы охлаждаемая в охлаждающем устройстве полоса, не содержащая перекрытия точек от ударов струй на отдельной стороне полосы, имеет ряд линий с блестящей поверхностью и линий с матовой поверхностью.

Во избежание образования этих линий от воздействия струй сопла могут быть расположены так, что точки от ударов струй на поверхности полосы распределяются по множеству линий, каждая из которых продолжается по ширине полосы, причем каждая линия содержит множество точек от ударов с заданным диаметром б, распределенных равномерно с шагом р, при этом следы от ударов на двух последовательных линиях или двух последовательных группах линий смещены в боковом направлении так, что линии от воздействия струй, происходящих от различных линий, позволяют получить линии от воздействия струй, которые покрывают всю ширину полосы.

Фиг. 12 показывает пример распределения ударов, которое позволяет получить надлежащую равномерность действия струй на всю поверхность полосы.

Эта фигура показывает часть сетки, образованной ударами струй на поверхности стороны 300. Эта сетка образована с помощью схемы, состоящей из четырех линий ударов, которые могут быть разделены на две группы: первую группу, состоящую из двух линий ударов 301А и 301В, и вторую группу линий из ударов 304А и 304В. Каждая линия 301А, 301В, 304А и 304В состоит из ударов 302А, 302В, 305А и 305В, соответственно, которые равномерно распределены с шагом р. В каждой из групп вторая линия 301А или 301В получена из первой линии 301А или 301В соответственно, с одной стороны, за счет бокового перемещения на половину шага, т.е. р/2, и, с другой стороны, за счет продольного перемещения на длину 1. Кроме того, вторая группа линий, состоящая из линий 305А и 305В, получена из первой группы линий 301А и 301В за счет бокового перемещения на расстояние б, равное диаметру б точки удара. При таком расположении следы 303А, 303В, остающиеся на полосе от ударов в случае ударов 302А и 302В и 306А, 306В в случае ударов 305А и 305В, образуют полосы, которые соединяются, если только диаметр точки удара, по меньшей мере, равен одной четверти шага р, разделяющего две смежных точки ударов на отдельной линии. Если требуется увеличить количество ударов, сетка может быть продлена посредством воспроизводства описанного распределения ударов за счет смещения на длину, равную четырем расстояниям 1, разделяющим две линии, следующих одна за другой.

В только что описанном примере четыре линии ударов используются для обеспечения надлежащего покрытия полосы следами ударов. Однако специалистам в этой области техники следует принять во внимание, что возможны и другие схемы расположения. В частности, надлежащее покрытие поверхности полосы может быть получено в случае, когда удары струй из продувочных сопел на одной стороне полосы будут распределены по узлам двухмерной сетки так, чтобы получить сложную многоугольную ячейку с числом сторон от 3 до 20 с периодичностью, равной одному шагу в поперечном направлении полосы и 3-20 шагам в продольном направлении полосы. Обеспечивая это распределение, одновременно следует принимать в расчет ширину удара струи из продувочного сопла. Специалистам в этой области техники известно, как выполнить такую адаптацию.

Используя распределения ударов этого типа, авторы изобретения установили, что имеется возможность устранения дефектов линий от воздействия ударов в случае применения охлаждающих модулей по изобретению.

Claims (23)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ воздействия на температуру движущейся полосы (4) посредством продувки газа или смеси вода/газ, при котором множество струй газа или смеси вода/газ, продолжающихся в направлении поверхности полосы и расположенных так, что точки (24, 34) ударов струй газа или смеси вода/газ на каждой поверхности полосы распределяются по узлам двухмерной сетки, распыляются на каждой стороне полосы, точки (24) ударов струй на одной стороне (А) полосы не расположены напротив точек (34) уда- 7 020625 ров струй на другой стороне (В) полосы, отличающийся тем, что струи газа или смеси вода/газ подают посредством трубчатых сопел (23, 33), в которые подается газ, по меньшей мере, с помощью одной распределительной камеры (21, 31) и головки которых продолжаются на некотором расстоянии от распределительной камеры так, чтобы обеспечить свободное пространство для потока возвращающегося газа или смеси вода/газ между трубчатыми соплами (23, 33), параллельного продольному направлению полосы и перпендикулярного продольному направлению полосы, причем каждое сопло представляет собой трубку, при этом трубчатые сопла разнесены.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что струи газа или смеси вода/газ перпендикулярны поверхности полосы.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ось по меньшей мере одной струи газа или смеси вода/газ образует угол с нормалью к поверхности полосы.
4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что двухмерные сетки распределения ударов струй на каждой из сторон полосы являются повторяющимися сетками одного и того же типа и имеют один и тот же шаг.
5. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что сетки являются сетками шестиугольного типа.
6. 6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что удары струй на отдельной поверхности полосы распределяются по узлам двухмерной сетки с целью образования сложной многоугольной ячейки с числом сторон от 3 до 20, с периодичностью, равной 1 шагу в поперечном направлении полосы и 3-20 шагам в продольном направлении полосы, так чтобы смежные следы ударов продувочных струй на одной поверхности полосы соприкасались в поперечном направлении вышеуказанной полосы.
7. 7. Способ по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что сетка, соответствующая одной стороне, и сетка, соответствующая другой стороне, смещены относительно друг друга, и что смещение составляет 1/4-3/4 шага.
8. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что газ является охлаждающим газом.
9. 9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что газ является горячим газом.
10. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что длина сопел составляет 20-200 мм.
11. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что расстояние между двумя трубчатыми соплами составляет 40-100 мм.
12. 12. Устройство для подачи газа или смеси вода/газ на движущуюся полосу для осуществления способа по любому из пп.1-11, содержащее по меньшей мере два продувочных модуля (2, 3), расположенных напротив друг друга с каждой стороны зоны движения полосы (4), продувочные модули (2, 3) установлены таким образом, что удары (24) струй на одной стороне (А) не являются противоположными на другой стороне (В), отличающееся тем, что каждый продувочный модуль (2, 3) содержит множество трубчатых сопел (23, 33), продолжающихся по меньшей мере от одной распределительной камеры (21, 31) в направлении зоны движения полосы, при этом сопла расположены так, что удары (24, 34) струй на каждой стороне (А, В) полосы распределены по узлам двухмерной сетки, при этом каждое сопло (23, 33) является трубкой, головка которой продолжается на некотором расстоянии от боковых сторон распределительной камеры таким образом, чтобы обеспечить свободное пространство для потока возвращающегося газа или смеси вода/газ между трубчатыми соплами, параллельного продольному направлению движения полосы и перпендикулярного продольному направлению движения полосы, при этом трубчатые сопла разнесены.
13. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что двухмерные сетки, в которых распределены удары струй, являются повторяющимися сетками одного типа с одним и тем же шагом.
14. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что сетки являются сетками шестиугольного типа.
15. 15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что сопла расположены так, что удары струй на отдельной поверхности полосы распределяются по узлам двухмерной сетки с целью образования сложной многоугольной ячейки с числом сторон от 3 до 20, с периодичностью, равной 1 шагу в поперечном направлении полосы и 3-20 шагам в продольном направлении полосы, так чтобы смежные следы ударов продувочных струй на одной поверхности полосы соприкасались в поперечном направлении вышеуказанной полосы.
16. 16. Устройство по любому из пп.13-15, отличающееся тем, что продувочные модули (2, 3) расположены так, что сетка, соответствующая одной стороне (А), и сетка, соответствующая другой стороне (В), смещены относительно друг друга, при этом смещение составляет 1/4-3/4 шага.
17. 17. Устройство по любому из пп.12-16, отличающееся тем, что оси продувки сопел перпендикулярны плоскости движения вышеуказанной полосы (4).
18. 18. Устройство по любому из пп.12-16, отличающееся тем, что ось продувки по меньшей мере одного сопла образует угол с нормалью к плоскости движения вышеуказанной полосы (4).
19. 19. Устройство по любому из пп.12-18, отличающееся тем, что продувочные отверстия сопел имеют круглое, многоугольное или продолговатое сечение или сечение в форме паза.
20. 20. Устройство по любому из пп.12-19, отличающееся тем, что продувочные модули являются модулями с вертикальным каналом или без вертикального канала.
21. 21. Устройство по любому из пп.12-20, отличающееся тем, что каждый продувочный модуль (23)

    - 8 020625 состоит из распределительной камеры (21, 31), на которой расположены продувочные модули (23, 33).
22. 22. Устройство по любому из пп.12-21, отличающееся тем, что длина сопел находится в пределах от 20 до 200 мм.
23. 23. Устройство по любому из пп.12-22, отличающееся тем, что расстояние между двумя трубчатыми соплами составляет 40-100 мм.