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日立气刀的结构和性能特点有哪些?

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-27  浏览次数:797

日本日立(Hitachi)气刀在日本、韩国较为流行,除国内的韩资企业引进使用以外,最近宝钢的镀铝锌线也引进了这种气刀。日立气刀的设计理念与科勒气刀有根本上的区别,它特别强调层流的作用,所有结构均围绕着怎样实现气体的层流来设计的。

 

日立气刀的结构如图1所示,气流由三点进入第一个气刀腔内后,由一排较长的分配孔进入第二个气刀腔,其孔径为19mm,这样目的是使气流的速度和方向得到均匀化和统一化。气流进入第二个气刀腔内后不是径直往前流动,而是有一个直径为17mm的圆柱形的层流封挡住了气流直接前行的道路,气流只好沿层流封上下两个间隙只有(2.5±0.1)mm的狭缝进入气刀喷嘴区,这样就使气流的速度和方向得到进一步均匀化。气刀喷嘴腔的尺寸是逐步变小的,形状是均匀过渡的,没有任何曲线形状,这样就使气流流动与方向趋于一致,动压和静压都趋于平稳,然后进入喷嘴缝隙内。日立气刀的另一个显著特点是气刀喷嘴的上下刀唇方向的平直段较长,上唇为15mm,下唇为20mm,这是最后一道使气流的速度和方向均一化的结构,正是通过这一较长的通道,气体近似于以层流的状态喷出。

 

图1标准日立气刀结构图;

 

韩国某科研机构利用流体分析计算机软件对日立气刀第二个气刀腔以后的气体流动情况进行了模拟分析和现场试验,他们根据韩国国内气刀喷嘴气体速度的范围,做了速度为50m/s和150m/s时两种情况的分析。图2所示是气体喷出速度为50m/s时,气刀内外气体流动的等速曲线。图(a)是整体的图示,从图上可以看出气流大部分从层流封的上部进入第三个气刀腔。图(b)是第三个气刀腔,即气刀颈部的气流情况,从中可以看出,随着气刀腔横截面积的减小,流速迅速增大,在中心部位达到了近似均匀化的程度。当气流进入气刀唇口区域以后,气流已具备了很显著的层流特点,在整个气刀断面1.3mm的范围内,从气刀唇壁到约0.1mm距离处,气流的速度由零迅速升高,在中心部位约l.1mm宽的范围内,气体以层状流动,流速一致,方向统一,直至喷嘴出口处均保持不变。

 

图2气刀气流的等速曲线;

 

   图(c)是气流从喷嘴喷出,并到冲击钢带位置(离气刀距离为15mm)的流速分布情况。从图中可以看出,气流从喷嘴处开始往外发散,气体流出气刀唇口以后在前方空气的阻力和周围空气产生的摩擦力的作用下,一方面气流速度迅速下降,当气刀唇口处流速为50m/s时,气流中心部位的气体到达钢带表面冲击钢带的速度仅为2.2m/s;而气刀唇口处流速为l50m/s时,对应的速度约为5.3m/s。这说明气刀刮锌能力只有在气刀很近的范围内作用才较强烈,一旦距离稍远,就迅速降低。另一方面,气流束的厚度迅速扩大,气流在脱离了气刀唇壁的作用之后,在刀唇间隙的5倍以内尚能保持一定的方向性,但很快就上下扩散开来,只有中心部位极小的一部分气流保持原来的方向向前流动,冲击钢带,刮去多余的锌液。而气流上下层的气体流动方向向外侧偏转,在周围气体摩擦力的作用下速度迅速下降,比中心部位下降得更快,很快就与周围的空气相互混合了,周围的空气在气刀内喷出的气体的作用下,获得一定速度,随之流动,在气刀上下各产生一个轴线是水平的旋涡。

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