RU2254932C2

RU2254932C2 - Electrostatic device for applying dielectric liquids on metal strip

Info

Publication number: RU2254932C2
Application number: RU2002105878/12A
Authority: RU
Inventors: В.П. Настич (RU); В.П. Настич; П.П. Чернов (RU); П.П. Чернов; Ю.И. Ларин (RU); Ю.И. Ларин; В.Н. Скороходов (RU); В.Н. Скороходов; В.М. Кукарцев (RU); В.М. Кукарцев; С.А. Ракитин (RU); С.А. Ракитин; А.И. Куликов (RU); А.И. Куликов; В.Н. Евсюков (RU); В.Н. Евсюков; С.Ю. Бубнов (RU); С.Ю. Бубнов; ков В.Н. Пол (RU); В.Н. Поляков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК")
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: electrostatic spraying apparatus, particularly for ferrous metallurgy for flat bar production and for applying protective coatings on strip bar surface.

SUBSTANCE: electrostatic device comprises spraying head connected to high-voltage source and provided with nozzle having slot-like orifice and channel communicating thereto. The channel extends over the full nozzle width. Device also has means for supplying liquid to slot-like orifice. The channel is defined by two opposing grooves and spaced a distance equal to 10-90 slot-like orifice dimensions from nozzle edges. Depth of each groove adjoining corresponding nozzle orifice forming above groove is equal to 1-4 groove dimensions. Channel walls define arches with 200-500 m^-1 curvature.

EFFECT: increased uniformity of oil outflow across nozzle width, reduced oil consumption, increased quality of oil application, decreased cost of the strip due to reduction of oiling defects, increased operational reliability due to elimination of nozzle clogging up and decreased lost time due to reduction of nozzle cleaning and adjustment time.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электростатическому нанесению диэлектрических жидкостей на металлическую полосу и может быть использовано в области черной металлургии при производстве полосового проката и нанесении защитных покрытий на поверхность полосы.The present invention relates to the electrostatic deposition of dielectric liquids on a metal strip and can be used in the field of ferrous metallurgy in the production of strip products and the application of protective coatings on the surface of the strip.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является электростатическое распылительное устройство по патенту СССР №1799295, кл. В 05 В 5/025. Из описания изобретения к патенту следует, что электростатическое распылительное устройство содержит присоединенную к источнику высокого напряжения распылительную головку, снабженную соплом со щелевым проемом и сообщенным с ним распределительным продольным каналом, выполненным по ширине сопла, и средство для подачи жидкости к щелевому проему.The closest to the proposed technical solution for the technical nature and the achieved result (prototype), according to the authors, is an electrostatic spray device according to USSR patent No. 1799295, class. 05 V 5/025. From the description of the invention to the patent it follows that the electrostatic spray device comprises a spray head connected to a high voltage source, provided with a nozzle with a slotted opening and a longitudinal distribution channel connected with it, made along the width of the nozzle, and means for supplying liquid to the slotted opening.

Недостатком известного технического решения является следующее. При всех равных условиях изготовления и сборки сопла решающее влияние на точность щелевого проема имеет его длина. При большой длине щелевого проема, из-за больших допусков на неплоскостность, возникает высокая вероятность изменения зазора между поверхностями щелевого сопла в разных сечениях по его ширине. Изменение зазора и его высокая протяженность, с учетом его малого размера (не более 0,3 мм), способствуют отложению загрязнений на стенках поверхностей щелевого сопла. Все это, в совокупности, приводит к разным условиям истечения диэлектрической жидкости (масла) по ширине сопла и, соответственно, к разной плотности нанесения жидкости (масла) на поверхность полосы. Кроме того, асимметричное расположение канала относительно оси щелевого проема и его форма способствуют резкому перепаду скоростей жидкости в нем, возникновению пульсации давлений в упомянутой жидкости, а также к возникновению застойных зон и отложению загрязнений в канале, их накоплению и, в последующем, при срыве, к местному засорению щелевого проема. Это, в свою очередь, приводит к нанесению диэлектрической жидкости (масла) на поверхность полосы с разной плотностью и снижению качества ее промасливания, в частности. Для качественной обработки полосы (промасливания) плотность нанесенной на полосу диэлектрической жидкости (масла) на участках с меньшей степенью плотности на единицу площади не должна быть меньше номинальной. При этом величина разброса по плотности всегда превышает ее номинальные значения. Чем выше этот разброс, тем выше расход диэлектрической жидкости (масла) относительно минимально необходимого. Следовательно, к недостаткам известного технического решения также можно отнести повышенный расход диэлектрической жидкости (масла) при обработке полосы.A disadvantage of the known technical solution is the following. All things being equal, the manufacture and assembly of the nozzle has a decisive influence on the accuracy of the slot opening. With a large length of the slotted opening, due to the large tolerances for non-flatness, there is a high probability of a change in the gap between the surfaces of the slotted nozzle in different sections along its width. The change in the gap and its high extent, taking into account its small size (not more than 0.3 mm), contribute to the deposition of contaminants on the walls of the surfaces of the slotted nozzle. All this, in aggregate, leads to different conditions for the expiration of the dielectric liquid (oil) along the width of the nozzle and, accordingly, to different densities of the liquid (oil) applied to the strip surface. In addition, the asymmetric location of the channel relative to the axis of the slotted opening and its shape contribute to a sharp drop in the fluid velocities in it, the occurrence of pressure pulsations in the mentioned liquid, as well as the occurrence of stagnant zones and the deposition of contaminants in the channel, their accumulation and, subsequently, upon failure, to local clogging of the slot opening. This, in turn, leads to the application of a dielectric fluid (oil) on the surface of the strip with different densities and a decrease in the quality of its oiling, in particular. For high-quality processing of the strip (oiling), the density deposited on the strip of dielectric liquid (oil) in areas with a lower degree of density per unit area should not be less than the nominal. The magnitude of the spread in density always exceeds its nominal values. The higher this spread, the higher the flow rate of the dielectric fluid (oil) relative to the minimum necessary. Therefore, the disadvantages of the known technical solutions can also include increased consumption of dielectric fluid (oil) when processing strips.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, - повышение равномерности истечения масла по ширине сопла. При этом достигается получение такого технического результата, как снижение расхода масла, наносимого на полосу, повышение качества его нанесения, снижение себестоимости обрабатываемой полосы за счет снижения рекламаций на качество промасливания, а также повышение надежности работы сопла за счет снижения его засорения, уменьшение простоев агрегатов за счет снижения вспомогательного времени на чистку и настройку сопла.The task to which the technical solution is directed is to increase the uniformity of oil outflow across the width of the nozzle. At the same time, it is possible to obtain such a technical result as reducing the consumption of oil applied to the strip, improving the quality of its application, reducing the cost of the treated strip by reducing complaints about the quality of oiling, as well as increasing the reliability of the nozzle by reducing its clogging, reducing unit downtime for by reducing the auxiliary time for cleaning and setting the nozzle.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в электростатическом устройстве для нанесения диэлектрических жидкостей на металлическую полосу, содержащем присоединенную к источнику высокого напряжения распылительную головку, снабженную соплом со щелевым проемом и сообщенным с ним каналом, выполненным по ширине сопла, и средство для подачи жидкости к щелевому проему, упомянутый канал образован двумя противолежащими пазами и расположен от кромок сопла на расстоянии, равном 10-90 величинам его щелевого проема, причем глубина каждого из пазов, прилежащего к соответствующей поверхности сопла, создающей упомянутый проем, составляет 1-4 его величины, при этом стенки канала выполнены по дуге с кривизной, равной 200-500 м^-1.The above disadvantages are eliminated by the fact that in an electrostatic device for applying dielectric liquids to a metal strip containing a spray head connected to a high voltage source, provided with a nozzle with a slotted opening and a channel connected with it, made along the width of the nozzle, and means for supplying liquid to the slotted opening , said channel is formed by two opposite grooves and is located from the nozzle edges at a distance equal to 10-90 values of its slotted opening, and the depth of each of call, adjacent to the corresponding surface of the nozzle, creating said opening, its value is 1-4, wherein the channel walls are made along the arc with curvature equal to 200-500 m ^-1.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным выполнением, а именно тем, что сообщенный со щелевым проемом канал образован двумя противолежащими пазами и расположен от кромок сопла на расстоянии, равном 10-90 величинам его щелевого проема, причем глубина каждого из пазов, прилежащего к соответствующей поверхности сопла, создающей упомянутый проем, составляет 1-4 его величины, при этом стенки канала выполнены по дуге с кривизной, равной 200-500 м^-1.A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed technical solution differs from the known one for its design, namely, that the channel communicated with the slotted opening is formed by two opposite grooves and is located from the nozzle edges at a distance equal to 10-90 values of its slotted opening moreover, the depth of each of the grooves adjacent to the corresponding surface of the nozzle, creating the aforementioned opening, is 1-4 of its value, while the channel walls are made in an arc with cr a livestock of 200-500 m ^-1 .

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения “Новизна”.Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of “Novelty”.

Сравнительный анализ предложенного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения “Изобретательский уровень”.A comparative analysis of the proposed solution, not only with the prototype, but also with other technical solutions, did not reveal the essential features inherent in the claimed solution. It follows that the claimed combination of significant differences ensures the receipt of the aforementioned technical result, which, according to the authors, meets the criteria of the invention “Inventive step”.

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей.The proposed technical solution will be clear from the following description and the accompanying drawings.

На фиг.1 схематически изображено электростатическое устройство для нанесения диэлектрических жидкостей на металлическую полосу;Figure 1 schematically shows an electrostatic device for applying dielectric liquids to a metal strip;

на фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1;figure 2 shows a section aa of figure 1;

на фиг.3 изображен фрагмент фиг.2.figure 3 shows a fragment of figure 2.

Электростатическое устройство для нанесения диэлектрических жидкостей на металлическую полосу содержит присоединенную к источнику высокого напряжения 1 распылительную головку 2, снабженную соплом 3 со щелевым проемом 4, с которым сообщен канал 5, выполненный по ширине В сопла 3, и средство для подачи жидкости 6 к щелевому проему 4. При этом упомянутый канал 5 образован двумя симметрично расположенными противолежащими пазами 7 и 8 и расположен от кромок Н сопла 3 на расстоянии h, равном 10-90 величинам его щелевого проема в, причем глубина n каждого из пазов 7 и 8, прилежащего к соответствующей поверхности D или С сопла 3, создающей упомянутый проем 4, составляет 1-4 его величины в, при этом стенки канала 5 выполнены по дуге с кривизной R, равной 200-500 м^-1. Средство для подачи жидкости 6 включает в себя резервуар 9, дозирующий насос 10 и полость 11.The electrostatic device for applying dielectric liquids to a metal strip contains a spray head 2 connected to a high voltage source 1, equipped with a nozzle 3 with a slotted opening 4, with which a channel 5 is made, made along the width B of the nozzle 3, and means for supplying liquid 6 to the slotted opening 4. Moreover, the said channel 5 is formed by two symmetrically located opposite grooves 7 and 8 and is located from the edges H of the nozzle 3 at a distance h equal to 10-90 values of its slotted opening b, with a depth of n of the grooves 7 and 8, adjacent to the respective surface D or C 3 nozzles creating said opening 4 is 1-4 in its magnitude, the channel wall 5 formed by an arc with a curvature R, equal to 200-500 m ^-1. Means for supplying fluid 6 includes a reservoir 9, a metering pump 10 and a cavity 11.

Электростатическая промасливающая машина работает следующим образом.An electrostatic oiling machine operates as follows.

Предварительно заземленную металлическую полосу 12 подают в зону распылительной головки 2, выдерживая расстояние от нее до полосы 220-350 мм. Одновременно с этим на упомянутую головку 2 подают высокое напряжение определенной полярности от источника 1. А из резервуара 9 с помощью средства 6 для подачи масла и дозирующего насоса 10 защитное масло подается в полость 11 распылительной головки 2. Затем масло попадает в канал 5 и далее в щелевой проем 4. Находящееся в контакте с электропроводными элементами распылительной головки 2 масло приобретает тот же, что и у распылительной головки 2 потенциал. На достигшее кромки Н масло действует сильное электрическое поле, существующее между распылительной головкой 2 и заземленной металлической полосой 12. Как показано на фигуре 1, напряженность поля такова, что поток защитного масла, отрываясь от кромок Н и двигаясь в направлении полосы 12, преобразуется в серию элементарных струек 13, расстояние между которыми зависит от напряженности электрического поля, от свойств масла и от его расхода. Из-за того, что одноименно заряженные частички масла отталкиваются друг от друга, каждая струйка затем разделяется на серию мельчайших капелек 14, имеющих вид аэрозоли, которые, под действием электрического поля, притягиваются заземленной металлической полосой 12, имеющей противоположный заряд, и распределяются по ее поверхности, отдавая ей свой заряд. При этом распыленное масло не уносится из зоны обработки и не засоряет атмосферу. Перемещая полосу 12 относительно распылительной головки 2, производят промасливание всей поверхности полосы. При необходимости промасливания нижней поверхности полосы 12 аналогичную распылительную головку 2 располагают снизу и производят промасливание обеих поверхностей одновременно.Pre-grounded metal strip 12 is fed into the area of the spray head 2, maintaining the distance from it to the strip 220-350 mm At the same time, a high voltage of a certain polarity is supplied to the mentioned head 2 from the source 1. And from the tank 9, with the help of the oil supply means 6 and the metering pump 10, the protective oil is supplied to the cavity 11 of the spray head 2. Then, the oil enters the channel 5 and then into slotted opening 4. The oil in contact with the electrically conductive elements of the spray head 2 acquires the same potential as that of the spray head 2. The oil reaching the edge H is affected by a strong electric field existing between the spray head 2 and the grounded metal strip 12. As shown in figure 1, the field strength is such that the flow of protective oil, breaking away from the edges of H and moving in the direction of the strip 12, is converted into a series elementary streams 13, the distance between which depends on the electric field strength, on the properties of the oil and on its consumption. Due to the fact that the same particles of oil are repelled from each other, each trickle is then divided into a series of tiny droplets 14, having the form of aerosols, which, under the influence of an electric field, are attracted by a grounded metal strip 12 having an opposite charge and are distributed over it surface, giving her your charge. In this case, the sprayed oil is not carried away from the treatment area and does not clog the atmosphere. Moving the strip 12 relative to the spray head 2, oil the entire surface of the strip. If it is necessary to oil the lower surface of the strip 12, a similar spray head 2 is placed below and oil both surfaces at the same time.

Выполнение упомянутого канала 5 на расстоянии от кромок сопла Н меньшем, чем 10 величин в щелевого проема 4, способствует тому, что электрическое поле может воздействовать непосредственно на масло, находящееся в канале 5, что приводит к неравномерности его истечения из щелевого проема 4 и неравномерности промасливания поверхности полосы. Выполнение канала 5 на расстоянии от кромок сопла Н большем, чем 90 величин в щелевого проема 4, приводит к значительной длине щелевого проема и из-за больших допусков на неплоскостность к изменению зазора между поверхностями D и С щелевого сопла 3 в разных сечениях по его ширине, к отложению загрязнений на стенках поверхностей щелевого сопла и, соответственно, к разной плотности нанесения масла на поверхность полосы, что нежелательно.The execution of the said channel 5 at a distance from the edges of the nozzle H less than 10 values in the slotted opening 4, contributes to the fact that the electric field can act directly on the oil located in the channel 5, which leads to uneven outflow from the slotted opening 4 and uneven oiling strip surface. The execution of the channel 5 at a distance from the edges of the nozzle H greater than 90 values in the slotted opening 4, leads to a significant length of the slotted opening and due to the large tolerances for non-flatness to change the gap between the surfaces D and C of the slotted nozzle 3 in different sections along its width , to the deposition of contaminants on the walls of the surfaces of the slit nozzle and, accordingly, to different densities of applying oil to the surface of the strip, which is undesirable.

Выполнение канала 5 с глубиной n каждого из пазов 7 и 8, составляющей меньше 1 величины в щелевого проема 4, приводит к неравномерному распределению масла в канале 5 по ширине В сопла 3 из-за высокого сопротивления перетеканию. Выполнение канала 5 с глубиной n каждого из пазов 7 и 8, составляющей больше 4 величин в щелевого проема 4, приводит к образованию застойных зон в канале 5 и отложению загрязнений в нем и впоследствии к забиванию щелевого проема. Все это, в совокупности, способствует нанесению масла на поверхность полосы с разной плотностью и снижению качества промасливания полосы, что недопустимо.The execution of the channel 5 with a depth n of each of the grooves 7 and 8, which is less than 1 value in the slotted opening 4, leads to an uneven distribution of oil in the channel 5 along the width B of the nozzle 3 due to the high resistance to overflow. The implementation of the channel 5 with a depth n of each of the grooves 7 and 8, which is more than 4 values in the slotted opening 4, leads to the formation of stagnant zones in the channel 5 and the deposition of impurities in it and subsequently to clogging the slotted opening. All this, in aggregate, promotes the application of oil on the surface of the strip with different densities and a decrease in the quality of oiling of the strip, which is unacceptable.

Выполнение стенок каждого из пазов 7 и 8 канала 5 по дуге с кривизной меньшей, чем 200 м^-1 приводит к увеличению габаритов распылительной головки 2, увеличению расходов материала и ее веса. Выполнение стенок каждого из пазов 7 и 8 канала 5 по дуге с кривизной большей, чем 500 м^-1 приводит резкому перепаду скоростей жидкости в нем, возникновению пульсации давлений масла, а также к возникновению застойных зон и отложению загрязнений в канале 5, их накоплению и, в последующем, при срыве, к местному засорению щелевого проема и, как следствие, к снижению качества промасливания полосы, что недопустимо.The implementation of the walls of each of the grooves 7 and 8 of the channel 5 along an arc with a curvature less than 200 m ^-1 leads to an increase in the dimensions of the spray head 2, an increase in the cost of the material and its weight. The execution of the walls of each of the grooves 7 and 8 of the channel 5 along an arc with a curvature greater than 500 m ^-1 leads to a sharp drop in the fluid velocity in it, the emergence of pulsation of oil pressures, as well as the occurrence of stagnant zones and the deposition of pollution in channel 5, their accumulation and subsequently, upon failure, to local clogging of the slotted opening and, as a result, to a decrease in the quality of oiling of the strip, which is unacceptable.

Использование предлагаемого технического решения, благодаря, как указано выше, симметричному выполнению канала 5, его форме, размерам и расположению, а также величине (длине) щелевого проема 4, обеспечивает возможность выполнения одинакового зазора между поверхностями щелевого проема 4 в разных сечениях по ширине В сопла 3, при этом исключается возможность резкого перепада скоростей истечения масла в канал 5 и возникновения пульсаций давлений в нем, а также образования застойных зон, отложения загрязнений и последующего засорения щелевого канала. Это в свою очередь способствует повышению равномерности истечения масла по ширине сопла, уменьшению разброса плотности его нанесения, снижению расхода масла, наносимого на полосу, повышению качества его нанесения, снижению себестоимости обрабатываемой полосы за счет снижения рекламаций на качество промасливания, а также повышению надежности работы сопла за счет снижения его засорения, уменьшению простоев агрегатов за счет снижения вспомогательного времени на чистку и настройку сопла.Using the proposed technical solution, due to, as indicated above, the symmetrical execution of the channel 5, its shape, size and location, as well as the size (length) of the slotted opening 4, makes it possible to make the same gap between the surfaces of the slotted opening 4 in different sections along the nozzle width B 3, this eliminates the possibility of a sharp drop in the flow rate of oil into the channel 5 and the occurrence of pressure pulsations in it, as well as the formation of stagnant zones, deposition of contaminants and subsequent clogging of the crevice channel. This in turn helps to increase the uniformity of oil outflow across the width of the nozzle, reduce the spread in density of its deposition, reduce the consumption of oil applied to the strip, improve the quality of its application, reduce the cost of the processed strip by reducing complaints about the quality of oiling, as well as increase the reliability of the nozzle by reducing its clogging, reducing downtime of the units by reducing the auxiliary time for cleaning and setting the nozzle.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.From this we can conclude that the task to which the technical solution is directed is fulfilled, while achieving the above technical result is achieved.

Claims

An electrostatic device for applying dielectric liquids to a metal strip, comprising a spray head connected to a high voltage source, provided with a nozzle with a slotted opening and a channel connected with it, made along the width of the nozzle, and means for supplying liquid to the slotted opening, characterized in that said channel formed by two opposite grooves and located from the nozzle edges at a distance equal to 10-90 values of its slotted opening, and the depth of each of the grooves adjacent to the corresponding the surface of the nozzle creating the aperture mentioned is 1-4 of its size, while the channel walls are made in an arc with a curvature of 200-500 m ^-1 .