2.2 Определение размеров рабочего пространства печи

а

L

b

Рис.3-Размеры заготовки

Ширина рабочего пространства печи рассчитывается по формуле:

(10)

где: - число рядов заготовок по ширине печи;

- длина заготовки;

- зазор, обеспечивающий свободное продвижение заготовок, он обычно равен 0,25м;

Для данного задания принимаем однорядное расположение заготовок:

В=1˟10+0,25˟(1+1)=10,5 м

Длина отдельных зон и всей печи пока определена быть не может, т.к. не известно время нагрева.

Высоту зон от поверхности изделий лучше принимать по данным практики:

- в методической зоне h_м= 0,6-0,8м; h_м= h_м ;

- в сварочной зоне h_св= 1,6-1,8м; h_св=0,8 ˟h_св ;

- в томильной зоне h_т= 1,2-1,3м;

Полная высота зон определяется с учётом толщины нагреваемых изделий:

Нм= hм+ hм+d;	(11)
Нсв= hсв+ hсв+ d;	(12)
Нт= hт+ d;	(13)

где d- толщина заготовки.

Н_м=0,8+0,8+0,1=1,7 м

Н_св=1,8+0,8ĥ1,8+0,1=3,34 м

Н_т=1,25+0,1=1,35 м.

2.3 Определение температурного режима нагрева металла

Трёхзонная методическая печь имеет трёхступенчатый режим нагрева. Первый этап- это нагрев происходит в методической зоне, второй- в сварочной зоне, третий- в томильной зоне. Рассмотрим сначала изменение температуры газов по зонам.

Р исунок 4- Температурный режим в печи

Для этого нужно определить температуры газов: t_ог ,t_2г ,t_3г.

Значение начальной температуры газа рассчитываем согласно величины допускаемых напряжений в металле при нагреве его до 500⁰С т.к. основным значением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура центра металла при переходе из методической зоны в сварочную зоны должна быть около 500⁰С.

Допускаемая разность температур по сечению изделия при нагреве его до 500⁰С определяется выражением:

(14)

где - коэффициент формы изделия (для пластины 1,05; для цилиндра 1);

- допускаемое напряжение материала изделия на разрыв МН/м²;

- коэффициент линейного расширения изделия МН/м²;

Е- модуль упругости материала изделий.

Рассчитываем t_ог в начале методической зоны.

По таблицам для данной марки стали (35ГС) при температуре 500⁰С находим:

К₄= 1,05

= 14˟10^-6 1/град.

=397,2 МН/ м²

=36

Е= 0,205 ˟10⁶ МН/м²

Определяем величину допускаемого напряжения при коэффициенте запаса прочности 1,5:

(15)

Допускаемая разность температур по сечению слитка при нагреве его до 500⁰С находится по выражению:

Поскольку металл нагревается с двух сторон, то его толщина при нагреве равна:

S=d=a S=0,1 м

(16)

При этом внутреннее тепловое сопротивление стали равно:

(17)

По номограмме для пластины находим: t_ог= 800 ⁰С;

Для условий нашего задания получаем: t_ог= 800 ⁰С;

Значение t_2г и t_3г принимаем по опытным данным:

t2г= tkме+100;

(18)

где t_k^ме- температура нагрева металла

t_2г= 1200+100=1300 ⁰С

Температура газов в сварочной зоне должна быть равна действительной температуре горения топлива или меньше её.

Если же t_2г получилась больше t_действ , то необходимо пересчитать

калориметрическую температуру горения топлива, задавшись более высокой температурой подогрева воздуха или газа, с таким расчётом, чтобы получилось:

t_действ ≥ t_2г

t3г= tkме+(20÷50);

(19)

t_3г= 1200+30=1230⁰С

Температура металла по длине методической печи изменяется следующим образом: температура центра металла при переходе из методической зоны в сварочную, должна быть не менее 500⁰С, принимаем t_ц.к=500⁰С, температура поверхности металла в конце методической зоны принимается из данных практики и обычно равна от 700 до 800⁰С принимаем t_k^ме=700⁰С; в конце сварочной зоны температура поверхности металла должна быть равна температуре выдачи металла:

t_k2^ме = t_k3^ме = 1200 ⁰С

В томильной зоне температура поверхности металла постоянна и равна:

t_k3^ме= t_k^ме=1200 ⁰С.