Визначення часу нагріву металу

5.2. Визначення часу нагріву металу

Температура газів, що йдуть  середня температура в томильній зоні повинна бути на 50°С вище за температуру нагріву металу = 1240 + 50=1290°С.

Оскільки основним призначенням методичної зони є повільний нагрів металу до стану пластичності, то температура центру металу при переході з методичної зони в зварювальну повинна бути 400-500°С.

Різниця температур між поверхнею і серединою заготівки для методичної зони може прийматися , де S – товщина, що прогрівається. Оскільки в методичній зоні відбувається двосторонній нагрів, то можна прийняти:

 отже:

 тобто приймаємо температуру поверхні заготівки в кінці методичної зони рівною 500°С.

Визначаємо орієнтовні розміри печі при дворядному розташуванні заготівок. Ширина печі рівна [7]:

По конструктивних міркуваннях висоту печі приймаємо рівною в томильній зоні 1,65 м, в зварювальній 2,8 м, в методичній зоні 1,6 м.

Знаходимо ступені розвитку кладки (на 1 м довжини печі).

Для методичної зони:

Для зварювальної зони

Для томильної зони

Визначаємо ефективну довжину променя

Методична зона

Зварювальна зона

Томильна зона

Визначення часу нагріву металу в методичній зоні.

Знаходимо ступінь чорноти димових газів  при середній температурі .

Парціальний тиск СО₂ і Н₂0 рівний:

По номограмах визначаємо

Тоді:

Приведений ступінь чорноти даної системи рівний:

де  – ступінь розвитку кладки;

 – ступінь чорноти металу,  приймаємо

Середній по довжині методичної зони коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням визначається:

де  – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла,

 – температура газів та металу відповідно на початку та при кінці періоду нагріву у методичній зоні, °К.

Визначаємо температурний критерій  і критерій

Для середньовутлецевої сталі при середній по масі температурі металу:

по додатку 9 знаходимо  і

тоді критерій Біо:

 приймемо 50°С

По знайдених значеннях  і  по номограмах для поверхні пластини знаходимо критерій Фур’є  Тоді час нагріву металу в методичній зоні печі рівняється:

Знаходимо температуру центру металу в кінці методичної зони при  і  температурний критерій

Температура центру сляба:

Визначення часу нагріву металу в зварювальній зоні.

Знайдемо ступінь чорноти димових газів при

По номограмах знаходимо:

Тоді:

Приймаємо температуру поверхні металу в кінці першої зварювальної зони 1000°С.

Приведений ступінь чорноти першої зварювальної зони рівний:

Знаходимо середню по перетину температуру металу на початку першої зварювальної (в кінці методичної) зони:

Знайдемо температурний критерій для поверхні слябів:

Оскільки при середній температурі металу

Згідно додатку 9 теплопровідність вуглецевої сталі рівна  Вт/(м·К), а коефіцієнт температуропроводності  тоді:

При визначенні середньої температури металу в першій зварювальній зоні було прийнято, що температура в центрі сляба в кінці рівна 850°С. Тепер по номограмах знаходимо критерій Фур’є  Час нагріву в першій зварювальній зоні:

Визначаємо температуру в центрі сляба в кінці першої зварювальної зони. По номограмах при значенні  і  знаходимо значення  за допомогою якого визначаємо:

Визначення часу нагріву металу в другій зварювальній зоні.

Знаходимо ступінь чорноти димових газів при

По номограмах знаходимо:

Тоді:

Приведений ступінь чорноти другої зварювальної зони рівний:

Знаходимо середню по перетину температуру металу на початку другої зварювальної зони:

Знайдемо температурний критерій для поверхні слябів в кінці другої зварювальної зони:

При середній температурі металу в зоні:

Тоді

Тепер по номограмах знаходимо  Час нагріву металу в другій зварювальній зоні рівно:

Визначаємо температуру в центрі сляба в кінці другої зварювальної зони. По номограмах при значенні  і  знаходимо значення  за допомогою якого визначаємо:

Визначення часу томління металу.

Перепад температур по товщині металу на початку томильної зони складає  Допустимий перепад температур в кінці нагріву складає

Ступінь вирівнювання температур рівний:

При коефіцієнті несиметричного нагріву , критерій  для томильної зони згідно номограмам (крива 5) рівний 1,3. При середній температурі металу в томильній зоні:

Час томління:

Повний час перебування металу в печі рівний:

Результати розрахунку зображені на діаграмі, де показані зміни температур у процесі нагріву (рис. 5.2).

Для забезпечення продуктивності 50 т/г в печі повинно одночасно знаходитися наступна кількість металу:

Маса однієї заготівки рівна

Кількість заготівок, що одночасно знаходяться в печі:

При дворядному розташуванні заготівок загальна довжина печі:

При ширині печі  м площа падини:

Висоти окремих зон печі залишаємо тими ж, що були прийняті при орієнтовному розрахунку. Довжину печі розбиваємо на зони пропорційно часу нагріву металу в кожній зоні.

Довжина методичної печі:

Довжина першої зварювальної зони:

Довжина другої зварювальної зони:

Довжина томильної зони:

Напруга поду печі:

.

Конструкційні особливості печі.

Зведення печі виконуємо підвісного типу з шамоти товщиною 300 мм. Стіни печі мають товщину 460 мм, причому шар шамоти складає 345 мм і шар теплової ізоляції (діатомова цеглина) 115 мм.

Під томильної зони виконується тришаровим: цеглина тальку 230 мм, шамот 230 мм і теплова ізоляція (діатомова цеглина) 115 мм.

Довжина основних зон печі і самої печі в цілому відрізняється від тієї печі, що знаходиться на стані 2250. Це зв'язано з тим, що перевірочний розрахунок основних розмірів печі виконаний для слябу товщиною 100 мм, а в діючих печах нагрівають сляби товщиною до 250 мм. Заводські розміри печі враховують широкий сортамент металу, що нагрівається, тому пропонується залишити діючу піч.