Конструкция, методика расчёта толкательных методических печей (стр. 4 из 7)

Здесь

=602,05 кДж/м³ – энтальпия воздуха при =450^оС.

При температуре

=2200^оС энтальпия продуктов сгорания равна

кДж/м³. При =2300^оС

кДж/м³

По формуле находим

^оС.

Приняв пирометрический коэффициент равным

=0,75, находим действительную температуру горения топлива

^оС.

2.2 Время нагрева металла

Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной

=1050^оС; температуру печи в томильной зоне на 50^о выше температуры нагрева металла, т. е. 1300^оС.распределение температур по длине печи представлено на рисунке 10.

Рисунок 10 – Распределение температур по длине методической печи

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 порядкам 400 – 500^оС.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной (700 – 800)

, где – прогреваемая (расчетная) толщина. В рассматриваемом случае двустороннего нагрева м и, следовательно, ^оС, т. е. следует принять температуру поверхности сляба в конце методической зоны, равной 500^оС.

Определяем ориентировочные размеры печи. При однорядном расположении заготовок ширина печи будет равна

м.

Здесь а=0,2 м – зазоры между слябами и стенками печи.

Высоту печи принимаем равной: в томильной зоне 1,65 м, в сварочной 2,8 м, в методической зоне 1,6 м.

Находим степени развития кладки (на 1 м длины печи) для:

методической зоны

;

сварочной зоны

;

томильной зоны

.

Определим эффективную длину луча

;

методическая зона

м;

сварочная зона

м;

томильная зона

м;

2.2.1 Определение времени нагрева металла в методической зоне

Находим степень черноты дымовых газов

при средней температуре =0,5(1300+1050)=1175^оС.

Парциальное давление СО₂ и Н₂О равно:

кПа;

кПа;

кПа^.м;

кПа^.м.

Находим

; ; .

Тогда

.

Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна

;

,

степень черноты металла принята равной

=0,8.

Определяем средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением

Вт/(м^2.К)

Определяем температурный критерий

и критерий :

;

.

Для углеродистой стали при средней по массе температуре металла

^оС.

Критерий Фурье

=1,4, тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно

с (0,452 ч).

Находим температуру центра сляба при

=1,4, =0,341, температурный критерий =0,68:

^оС.

2.2.2 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне

Находим степень черноты дымовых газов при

=1300^оС:

кПа; кПа;

кПа^.м;

кПа^.м.

Приведенная степень черноты Iсварочной зоны равна

;

Вт(м^2.К).

Находим среднюю по сечению температуру металла в начале I сварочной (в конце методической) зоны

^оС.

Находим температурный критерий для поверхности слябов

.

Так как при средней температуре металла

^оС теплопроводность углеродистой стали равна =29,3 Вт/(м^.К), а коэффициент температуропроводности м²/с, то

.

Время нагрева в I сварочной зоне

с (0,881 ч).

Определяем температуру в центре сляба в конце I сварочной зоны при значениях

=0,934, =1,2, =0,53

^оС.

2.2.3 Определение времени нагрева металла во II сварочной зоне

Находим степень черноты дымовых газов при

=1350^оС.

кПа; кПа;

кПа^.м;

кПа^.м.

Приведенная степень черноты IIсварочной зоны равна

;