СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ С УПРАВЛЯЕМЫМ ВНУТРЕННИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Российский патент 2018 года по МПК B21B45/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новому устройству в области камер предварительного охлаждения в газовой среде (воздух, азот и т.д.), так называемых «прекулеров», используемых, например, в градирнях линий горячего металлического покрытия, в частности, типа алюцинка (таких как Galvalume®, сплав Al-Zn, на 55% состоящий из алюминия) и глинозема, а также гальванизированного (оцинкованного) покрытия.

Это устройство, в частности, применяется ко всем охлаждающим камерам, нагнетающим газ на металлическую ленту, непрерывно движущуюся и имеющую только что нанесенное на нее жидкое и не застывшее покрытие.

Уровень техники

Известно, что покрытия типа алюцинка, глинозема или других типов того же рода, только что нанесенные на непрерывно движущуюся металлическую ленту, должны быть быстро отверждены, чтобы избежать роста интерметаллидов и получить правильную микроструктуру с целью достижения хорошей коррозионной стойкости.

Для отверждения этих покрытий используют охладительные агрегаты, называемые «прекулерами», или же охладительные агрегаты, называемые «камерами воздушного охлаждения или воздушными рубашками», выполняемыми с применением технологий и конструкций, содержащих прорези, сопла или же отверстия.

Для упрощения изложения мы будем говорить здесь только об «охладителе». Обычно ряд охладителей устанавливают над оборудованием для нанесения покрытия вплоть до первого приводного барабана градирни.

Первое (или первые) охлаждающее (охлаждающие) устройство (устройства) обычно является (являются) подвижным(и) с тем, чтобы обеспечить пространство, необходимое для технического обслуживания оборудования для нанесения покрытия. В таком (таких) первом (первых) охладителе (охладителях), как правило, применяется технология с использованием прорезей.

Каждый охладитель, как правило, снабжен вентилятором, работающим с двигателем с регулируемой частотой вращения, с тем, чтобы иметь возможность настраивать его расход и давление охлаждающего воздуха в зависимости от обрабатываемых лент и покрытий.

В том случае, если воздействие охлаждающего газа, когда покрытие еще не затвердело, слишком велико, могут образоваться волнистый слой или же пятна или полосы и, следовательно, конечное изделие не будет отвечать требованиям рынка по качеству. Уязвимость жидкого слоя в отношении этих дефектов зависит, главным образом, от вязкости и толщины жидкого слоя, а также от воздействия газа.

В рамках модифицирования линии гальванизации и увеличения производительности, и, следовательно, охлаждения, принимая во внимание, что высоту градирен трудно изменить, то же явление плохого качества может наблюдаться вследствие слишком интенсивного охлаждения не затвердевшего покрытия и обычно в некотором диапазоне температур.

В документе US 2010/0200126 раскрыта установка для производства оцинкованной/отожженной листовой стали погружением в расплав при оптимальных производственных условиях, имеющих место в любой момент, несмотря на быстрые изменения в типе стали, покрытия и другие внешние факторы. Установка для производства оцинкованной/отожженной листовой стали погружением в расплав оснащена печью выдержки/охлаждения для обработки стальных листов после выхода из печи быстрого нагрева. Кроме того, печь выдержки/охлаждения имеет конфигурацию, позволяющую изменить в печи отношение зоны выдержки для закалки стального листа средствами закалки при температуре выдержки от 500 до 650°С и зоны охлаждения для охлаждения стального листа посредством распыляющих сопел со средней скоростью охлаждения 5°С/с или выше.

В документе US 2001/0000377 раскрыт способ и система охлаждения стальной ленты. Система туманного охлаждения с большим объемом воды и система туманного охлаждения с небольшим объемом воды расположены последовательно вдоль направления, в котором перемещается стальная лента. Система туманного охлаждения с большим объемом воды испаряет туман с большим объемом воды на поверхность стальной ленты для охлаждения последней, а затем, система туманного охлаждения с небольшим объемом воды испаряет туман с небольшим объемом воды на поверхность стальной ленты для охлаждения последней, охлаждая таким образом стальную ленту с устранением влияния переходного кипения с тем, чтобы помешать тому, чтобы часть стальной ленты имела неоднородную температуру.

В документе US 2011/0018178 раскрыт способ воздействия на температуру движущейся ленты путем нагнетания газа или смеси вода/газ, при котором большая часть струй газа или смеси вода/газ, направляемых по поверхности ленты и упорядоченных таким образом, чтобы падения струй газа или смеси вода/газ на каждую поверхность ленты были распределены по узлам двумерной решетки, распыляются на каждую сторону ленты. Падения струй на одну сторону не параллельны падениям струй на другую сторону, а струи газа или смеси вода/газ вытекают из трубчатых сопел, питающихся, по меньшей мере, из одной распределительной камеры, и ложатся на некотором расстоянии от распределительной камеры, оставляя свободное пространство для обратного потока газа или смеси вода/газ, параллельного продольному направлению ленты и перпендикулярного продольному направлению ленты.

В документе US 2011/0030820 раскрыто устройство нагнетания газа на поверхность материала движущейся ленты, содержащее, по меньшей мере, одну полую камеру, одна стенка которой, обращенная к обрабатываемой поверхности ленточного материала, снабжена множеством нагнетательных отверстий, позволяющих направлять газ к указанной поверхности ленточного материала. Кроме того, полая камера снабжена сбоку, по меньшей мере, с одной стороны последней относительно срединной плоскости, перпендикулярной плоскости ленты, подвижным запорным органом, функция которого заключается в избирательном закрытии некоторых нагнетательных отверстий в целях приведения ширины нагнетания в соответствие с шириной обрабатываемого ленточного материала.

Техническая проблема

Техническая проблема заключается в следующем (см. фиг. 1). Незастывшее покрытие ленты 2 должно быть охлаждено и отверждено двумя воздушными охладителями 11, 12, образующими охладитель 1. Охладители 11, 12 соединены с системой 3 подачи, в которую воздух подается вентилятором 4, приводимым в действие двигателем 5.

Расход охлаждающей среды регулируется регулятором 6 частоты вращения двигателя 5 вентилятора 4 для охлаждения ленты и, следовательно, ее более или менее быстрого покрытия в зависимости от требуемого качества. Отметим, что впоследствии будет использоваться термин «параметр расход/давление», поскольку изменение режима вентилятора одновременно изменяет расход и давление газа, так как они связаны между собой.

С одной стороны, в первой части охладителя скорость и расход охлаждающего воздуха должны быть ограничены, учитывая, что покрытие еще полностью находится в жидкой фазе, так как имеется опасность получения волнистого слоя и/или внешнего вида и микроструктуры, не соответствующих стандартам качества.

С другой стороны, при некоторых форматах ленты и толщинах покрытия охлаждение должно быть значительным, чтобы избежать роста интерметаллидов и получить правильную микроструктуру.

Таким образом, оба предыдущих пункта иногда оказываются несовместимыми, учитывая, что направление охлаждающего воздуха осуществляется более или менее равномерно согласно современной технике по всей высоте обеих воздушных полурубашек 11, 12.

Задача изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих известным устройствам.

В частности задача изобретения заключается в регулировании параметра расход/давление охлаждающего газа, например, в камерах (пред)охлаждения или в верхних охладителях, расположенных на выходе блоков нанесения жидкого покрытия, в зависимости от типов обрабатываемых металлических лент и покрытий, чтобы избежать образования дефектов в покрытии.

Еще одной задачей изобретения является разделение одного единственного охладителя на несколько секций, чтобы получить несколько режимов расхода/давления по всей высоте охладителя и преимущественно с одним вентилятором.

Раскрытые изобретения

Настоящее изобретение относится к установке для охлаждения непрерывно перемещаемой металлической ленты, имеющей подлежащее отверждению жидкое покрытие, при этом указанная металлическая лента является непрерывно движущейся, причем указанная установка содержит охлаждающую камеру, оснащенную двумя газовыми охладителями, преимущественно воздушными, каждый из которых предназначен для охлаждения одной стороны ленты и имеет на своей внутренней стороне, по отношению к соответствующей стороне ленты, сопла или прорези для инжекции газа с определенным расходом, при этом каждый охладитель разделен по своей длине по меньшей мере на первую секцию и вторую секцию, расположенные последовательно по направлению движения ленты, при этом первая секция отделена от второй секции в каждом охладителе в поперечном направлении относительно движения ленты разделительным внутренним регулирующим устройством, выполненным с возможностью изменения параметра расход/давление в соответствующих первой и второй секциях, при этом внутренние регулирующие устройства выполнены с возможностью регулирования значения параметра расход/давление газа между секциями с образованием в секциях разных режимов охлаждения

посредством диффузоров в виде двух наложенных одна на другую пластин с отверстиями или прорезями, смещение одной из которых относительно другой приводит к изменению сечения открытия диффузора, или

посредством по меньшей мере одной поворотной заслонки, или регулируемой подвижной пластины гильотинного типа.

Согласно предпочтительным вариантам изобретения установка имеет один признак или же соответствующую комбинацию следующих признаков:

внутренние регулирующие устройства выполнены с возможностью приведения в действие пневматическими или электромеханическими приводами;

охладители соединены с общей системой подачи, в которую газ поступает посредством вентилятора, приводимого в действие двигателем;

система подачи, общая для обоих охладителей, соединена со второй секцией по меньшей мере одного из двух охладителей или с секцией с наибольшим расходом или с наибольшим давлением газа;

двигатель снабжен регулятором частоты вращения, позволяющим регулировать параметр расход/давление охлаждающего газа;

установка содержит средства для приведения в действие совместно или по отдельности внутренних регулирующих устройств в зависимости от параметра расход/давление газа, регулируемого регулятором частоты вращения, и от требуемого качества покрытия;

приводы внутренних регулирующих устройств выполнены с возможностью дистанционного управления ими оператором линии;

внутренние регулирующие устройства продублированы, с получением, таким образом, третьей секции, которая является промежуточной между первой секцией на входе ленты и второй секцией на выходе ленты с тем, чтобы получить во всех трех вышеупомянутых секциях различные скорости нагнетания газа;

в установке предусмотрено перемещение ленты по вертикальному каналу;

установка содержит пирометр, установленный сразу после внутренних регулирующих устройств по направлению движения ленты для контроля отверждения покрытия.

Второй аспект настоящего изобретения относится к способу охлаждения непрерывно движущейся металлической ленты, имеющей подлежащее отверждению жидкое покрытие, с использованием вышеупомянутой установки, включающему изменение параметра расход/давление газа, инжектируемого посредством внутренних регулирующих устройств, с обеспечением различных значений указанного параметра расход/давление газа в первой секции и во второй секции.

Преимущественно значение параметра расход/давление инжектируемого газа устанавливают в первой секции меньше, чем во второй секции.

Также преимущественно параметр расход/давление газа в первой секции охлаждающей установки, являющийся первичным расходом, регулируют с обеспечением контроля передней части ленты и скорости отверждения покрытия, находящегося всегда в жидкой фазе, на входе первой секции.

Кроме того, преимущественно параметр расход/давление газа во второй секции охлаждающей установки, являющийся вторичным расходом, регулируют с обеспечением превышения первичного расхода и соответствия заданной крутизне кривых охлаждения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение охладителя согласно уровню техники.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение охладителя согласно настоящему изобретению, снабженного внутренними регулирующими устройствами расхода, с возможностью дистанционного управления.

Фиг. 3 представляет собой изображение первого варианта осуществления регулирующей системы согласно изобретению в форме диффузора.

Фиг. 4 представляет собой изображение второго варианта осуществления регулирующей системы согласно изобретению в форме заслонки.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение направлено на решение изложенной выше технической проблемы (см. фиг. 2). Согласно изобретению, в воздушных охладителях 11, 12 размещены внутренние регулирующие системы или устройства 7, 8. Назначением этих регулирующих систем 7, 8 является изменение и регулирование расхода охлаждающей среды между нижними частями (вход охладителя) и верхними частями (середина и выход охладителя) при сохранении равномерности расхода на единицу поверхности для каждой секции. Чтобы обеспечить равномерное и правильное охлаждение отверждаемого покрытия, очень важна тщательность при выполнении оборудования, чтобы не нарушать потока газа.

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения указанные разделительные системы 7, 8 могут быть при необходимости продублированы, чтобы получить различные скорости нагнетания соответственно между входом, серединой и выходом охладителя.

Указанные регулирующие системы 7, 8 преимущественно приводятся в действие посредством пневматических или электромеханических приводов 9, 10, выполненными с возможностью дистанционного управления ими оператором линии. Эти регулирующие системы 7, 8 предпочтительно приводятся в действие совместно или по отдельности в зависимости от расхода воздуха, регулируемого регулятором 6 частоты вращения двигателя 5 вентилятора 4, и от получаемого качества покрытия.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения эти регулирующие системы 7, 8 могут содержать:

две наложенные одна на другую пластины, обе имеющие ряд отверстий или прорезей. Смещение одной из пластин по отношению к другой пластине приводит к уменьшению сечения открытия и, следовательно, действует как равномерно регулируемый «диффузор» охлаждающего воздуха (см. фиг. 3);

единственную поворотную заслонку или множество небольших поворотных заслонок (см. фиг. 4);

регулируемую подвижную пластину гильотинного типа (не показана) и т.д.

Преимущества предложенного устройства

Система по настоящему изобретению позволяет получить следующие преимущества.

Расход газа в первой части или секции охладителя, называемый «первичным» расходом, может быть отрегулирован так, чтобы контролировать поверхность и скорость отверждения покрытия, находящегося по-прежнему в жидкой фазе, на входе охладителя и, следовательно, так, чтобы получить наилучшее возможное качество покрытия.

Системы или устройства для внутреннего регулирования «первичного» расхода могут управляться дистанционно оператором в зависимости от критерия качество/крутизна кривой охлаждения. Следовательно, скорость «первичного» нагнетания остается под контролем по сравнению с системой управляемой полностью вручную. Для контроля крутизны кривой охлаждения непосредственно после регулирующих систем могут быть установлены пирометр или любая иная система измерения температуры, адаптированная к движущейся ленте.

Вторые части или секции обоих охладителей 11, 12 в таком случае могут иметь «вторичный» расход охлаждения, более значительный и совместимый с необходимой крутизной кривых охлаждения или же с повышением охлаждающей способности охладителя в целом.

Следовательно, охлаждение обоих охладителей 11, 12 будет отрегулированным и сбалансированным между регулятором 6 частоты вращения и регулирующими системами 7, 8, ограничивающими входную охлаждающую секцию. Это придает охладителю очень высокую гибкость.

Регулирующие системы 7, 8 также обеспечивают оптимальное регулирование качества покрытия между обеими сторонами ленты 2, учитывая, что при необходимости должна быть возможность их индивидуального управления.

С точки зрения конструкции системы управления охлаждением обеих частей, расход охлаждающей среды на единицу поверхности является равномерным в каждой из секций, и, в частности, в поперечном направлении.

Другим преимуществом является гибкость системы: будет очень легко переместить регулирующую систему в другое положение в (пред)охладителе, если исходное положение не подходит или больше не подходит. Можно, например, предусмотреть три различных положения регулирующей системы.

Перечень номеров позиций

1. Охлаждающая камера

2. Металлическая лента

3. Система подачи газа

4. Вентилятор

5. Двигатель

6. Регулятор частоты вращения двигателя

7. Внутреннее регулирующее устройство

8. Внутреннее регулирующее устройство

9. Привод

10. Привод

11. Охладитель

12. Охладитель

13. Первая секция охладителя

14. Вторая секция охладителя

15. Сопла или прорези инжекции газа

Изобретение относится к области охлаждения перемещаемой металлической ленты (2), имеющей подлежащее отверждению жидкое покрытие. Установка оснащена двумя газовыми охладителями (11, 12), каждый из которых предназначен для охлаждения одной стороны ленты (2) и имеет на своей внутренней стороне сопла или прорези (15), при этом каждый охладитель (11, 12) разделен по своей длине по меньшей мере на первую секцию (13) и вторую секцию (14), расположенные последовательно по направлению движения ленты (2), разделенные в поперечном направлении относительно движения ленты внутренним регулирующим устройством (7, 8), выполненным с возможностью изменения параметра расход/давление в соответствующих первой и второй секциях, при этом внутренние регулирующие устройства (7, 8) выполнены с возможностью регулирования значения параметра расход/давление газа между секциями с образованием в секциях разных режимов охлаждения посредством диффузоров. Изобретение обеспечивает возможность гибкого и сбалансированного охлаждения разных участков ленты. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для охлаждения непрерывно перемещаемой металлической ленты (2), имеющей подлежащее отверждению жидкое покрытие, содержащая охлаждающую камеру (1), оснащенную двумя газовыми охладителями (11, 12), преимущественно воздушными, каждый из которых предназначен для охлаждения одной стороны ленты (2) и имеет на своей внутренней стороне, по отношению к соответствующей стороне ленты, сопла или прорези (15) для инжекции газа с определенным расходом, при этом каждый охладитель (11, 12) разделен по своей длине по меньшей мере на первую секцию (13) и вторую секцию (14), расположенные последовательно по направлению движения ленты (2), при этом первая секция (13) отделена от второй секции (14) в каждом охладителе (11, 12) в поперечном направлении относительно движения ленты разделительным внутренним регулирующим устройством (7, 8), выполненным с возможностью изменения параметра расход/давление в соответствующих первой и второй секциях, при этом внутренние регулирующие устройства (7, 8) выполнены с возможностью регулирования значения параметра расход/давление газа между секциями с образованием в секциях разных режимов охлаждения посредством диффузоров в виде двух наложенных одна на другую пластин с отверстиями или прорезями, смещение одной из которых относительно другой приводит к изменению сечения открытия диффузора, или посредством по меньшей мере одной поворотной заслонки, или регулируемой подвижной пластины гильотинного типа.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние регулирующие устройства (7, 8) выполнены с возможностью приведения в действие пневматическими или электромеханическими приводами (9, 10).

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что охладители (11, 12) соединены с общей системой (3) подачи, в которую газ поступает посредством вентилятора (4), приводимого в действие двигателем (5).

4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что система (3) подачи, общая для обоих охладителей (11, 12), соединена со второй секцией (14) по меньшей мере одного из двух охладителей (11, 12) или с секцией с наибольшим расходом или с наибольшим давлением газа.

5. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что двигатель (5) снабжен регулятором (6) частоты вращения, позволяющим регулировать параметр расход/давление охлаждающего газа.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что содержит средства для приведения в действие совместно или по отдельности внутренних регулирующих устройств (7, 8) в зависимости от значения параметра расход/давление газа, регулируемого регулятором (6) частоты вращения, и от требуемого качества покрытия.

7. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что приводы (9, 10) внутренних регулирующих устройств (7, 8) выполнены с возможностью дистанционного управления оператором линии.

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние регулирующие устройства (7, 8) продублированы, с образованием третьей секции, которая является промежуточной между первой секцией на входе ленты и второй секцией на выходе ленты с обеспечением в трех вышеупомянутых секциях различных скоростей нагнетания газа.

9. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней предусмотрено перемещение ленты по вертикальному каналу.

10. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит пирометр, установленный сразу после внутренних регулирующих устройств (7, 8) по направлению движения ленты для контроля отверждения покрытия.

11. Способ охлаждения непрерывно движущейся металлической ленты (2), имеющей подлежащее отверждению жидкое покрытие, с использованием установки по п. 1, включающий изменение параметра расход/давление газа, инжектируемого посредством внутренних регулирующих устройств (7, 8) с обеспечением различных значений указанного параметра расход/давление газа в первой секции (13) и во второй секции (14).

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что параметр расход/давление инжектируемого газа устанавливают в первой секции (13) меньше, чем во второй секции (14).

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что параметр расход/давление инжектируемого газа в первой секции охлаждающей установки, являющийся первичным расходом, регулируют с обеспечением контроля передней части ленты и скорости отверждения покрытия, находящегося всегда в жидкой фазе, на входе первой секции.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что параметр расход/давление инжектируемого газа во второй секции охлаждающей установки, являющийся вторичным расходом, регулируют с обеспечением превышения первичного расхода и соответствия заданной крутизне кривых охлаждения.