- •1.Расчет горения топлива
- •1.1. Расчет рабочей массы топлива
- •2.Время нагрева металла
- •2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне
- •2.2 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне
- •2.3 Определение времени нагрева металла в II сварочной зоне
- •2.3 Определение времени томления металла
2.Время нагрева металла
Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной tух=1050°С; температуру печи в томильной зоне на 50° выше температуры нагрева металла, т.е. 1300°С. Распределение температур по длине печи представлено на рис. 1
Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура в центре металла при переходе из методической в сварочную зону должна быть порядка 400-500°С.
Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять (формула 88) равной (700-800) S, где S- прогреваемая (расчетная) толщина. В рассматриваемом случае двухстороннего нагрева S=0,55S=0.6·0.1=0,066 м. и, следовательно, ∆t=700·0,055=38,5°С, т.е. следует принять температуру поверхности сляба в конце методической зоны равной 500°С.
Определим ориентировочные размеры печи. При однорядном расположении заготовок ширина печи будет равна
Bпечи=L+2α=3+4·0,2=3,8 м.
Здесь α=0,2 м – зазоры между слябами и стенками печи.
В соответствии с рекомендациями высоту печи принимаем равной: в томильной зоне 1,4 м, в сварочной 1,4 м, в методической 1,4 м.
Находим степени развития кладки (на 1 м длины печи) для:
Методической зоны ωм = (2·1,4+3,8)/0,8=8,25;
Сварочной зоны ωм = (2·1,4+3,8)/0,8=8,25;
Томильной зоны ωм = (2·1,4+3,8)/0,8=8,25.
Определим эффективную длину луча, м:
Sэф=(4*h*B)/(2*h+2*B)=1,2
2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне
Находим степень черноты дымовых газов при средней температуре
tг=0,5(1300+900)= 1100°С
Парциальное давление CO2 и H2O равно:
pco2 =98,1*0,1194=11,72 Па
pH2O= 98,1*0,193=18,93 Па
pco2*Sэф=11,72*1,2=14,064 кПа*м
pH2O Sэф=18,93*1,2= 22,716 кПа*м
εco2=0,11
εH2O=1,12
β=0,13
Тогда
εГ=0,11+0,13*1,12= 0,25
Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна
εпр=0,8= 0,676
Степень черноты металла принята равной
Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением определяем по формуле
αизл==170 Вт(м2*К)
Определяем температурный критерий θ и критерий Bi:
Θпов= = 0,46
Bi= = 1
tm= 285°C
Теплопроводность углеродистой стали равна λ = 42,5 Вт/(м·К), а коэффициент температуропроводности α = 10,9·10-6 (м2 /с), то Fo=2,3
tм= = = 2178 с
Θц=0,61
tц = tг- Θц (tг- tнач)= 1100- 0,61(1100-20)= 538°С
Принимаем температуру центра сляба в конце методической зоны 538°С.
2.2 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне
Найдём степень черноты дымовых газов при tг=1300°C
Парциальное давление CO2 и H2O равно:
pco2 =98,1*0,1194=11,72 Па
pH2O= 98,1*0,193=18,93 Па
pco2*Sэф=11,72*1,2=14,064 кПа*м
pH2O Sэф=18,93*1,2= 22,716 кПа*м
εco2=0,11
εH2O=1,12
β=0,13
Тогда
εГ=0,11+0,13*1,12= 0,25
Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна
εпр=0,8= 0,676
Степень черноты металла принята равной
Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением определяем по формуле
αизл==170 Вт(м2*К)
Находим среднюю по сечению температуру металла в начале сварочной (в конце методической) зоны
Определяем температурный критерий θ и критерий Bi:
Θпов= = 0,409
Так как при средней температуре металла
tср=0,25( 500+600+1000+800)= 725°C
Теплопроводность углеродистой стали равна λ=31,2 Вт/(м·К), а коэффициент температуропроводности α =7,02·10-6 (м2 /с), то
Bi= = 0,254
При определении средней температуры металла в сварочной зоне было принято, что температура в центре сляба в конце зоны равна 800°С. Теперь по номограмме находим критерий Фурье Fo=2,4.
Время нагрева в I сварочной зоне
τсв= ==1356 c
Определяем температуру в центре сляба в конце I сварочной зоны. По номограмме при значениях Bi=0,254 и Fo=2,2 находим θцентр=0,46, с помощью которого определяем
tц = tг- Θц (tг- tнач)= 1300- 0,46(1100-567)= 948°С