2.4 Выбор материала футеровки печи

Температуру поверхности внутренней кладки стен принимаем как среднюю величину между температурой поверхности металла и температурой газа в печи.

В методической зоне:

(20)

В сварочной зоне:

(21)

В томильной зоне:

(22)

Температуру внутренней поверхности кладки свода принимаем на 100⁰С выше расчётной. Соответственно в методической, сварочной и томильной зонах она будет равна:

(23)

Руководствуясь стандартной температурой начала деформации огнеупоров и их стоимостью, выбираем следующие материалы для кладки стен:

шамотный кирпич марки ША, шаметный кирпич марки ШБ, шамотный кирпич марки ШВ, шамотный кирпич марки ШЛ-0.4, хромомагнезитовый кирпич, теплоизоляционный пенодиамитовый кирпич марки Д-300, муллитовый кирпич марки МЛС-72, муллитокорундовый кирпич марки МКС-72, асбест, засыпка из трепаного асбеста и огнеупорной глины, металл, керамический кирпич, материал фундамента.

2.5 Расчёт нагрева заготовок по зонам печи

Находим степень развития кладки:

(24)

где Н- высота зон;

В- ширина рабочего пространства печи;

- число рядов заготовок;

L_з- длина заготовок;

для методической:

для сварочной зоны:

для томильной зоны:

Определяем эффективную толщину газового слоя по формуле:

; (25)

В методической зоне:

В сварочной зоне:

В томильной зоне:

Расчёт времени нагрева металла в методическрй зоне.

Определим парциальное давление излучающих газов СО₂ и Н₂О (см. Таблицу 2), если Р_д.г.=101,3 кН/м²

(26)

По номограммам /см. Приложение Б./ находим степень черноты газов в начале методической зоны:

При t_ог= 800⁰С

(27)

В конце методической зоны:

При t_2г= 1300⁰С

Приведённый коэффициент излучения в системе газ- кладка- металл рассчитываем по формуле:

(28)

где - степень черноты стали, которая равна 0,8 в начале методической зоны;

- степень черноты объёма продуктов сгорания;

С₀=5,7 Вт/м²К⁴- коэффициент излучения абсолютно чёрного тела;

В начале методической зоны:

В конце методической зоны:

Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением находим по формуле:

(29)

Принимаем среднюю температуру газа в методической зоне:

Рассчитываем температурный критерий и критерий Био- Bi

(30)

(31)

где S- характерный размер тела, м;

- коэффициент теплопроводности;

(32)

Для данной марки(15ХМ) стали при находим

По номограммам /см. Приложение В/ по значениям , Bi для поверхности пластины находим критерий F₀ ;

Время нагрева металла в методической зоне:

= ;

(33)

=

Находим температуру центра металла в конце методической зоны. Согласно нонмограммам для центра пластины при F₀=4; Bi=0,25.

Температурный критерий

;

(34)

Расчёт времени нагрева в сварочной зоне.

Найдём степень черноты газов при t_2г= 1300⁰С

16,97 8,87

Степень черноты газов находим по номограммам./см. Приложение Б. /

В сварочной зоне:

При t_2г= 1300⁰С

Принимаем температуру поверхности металла в конце сварочной зоны, равной 1200⁰С

Приведённый коэффициент излучения сварочной зоны:

Находим для сварочной зоны:

(35)

Средняя по сечению температура металла в начале сварочной зоны:

(36)

Температурный критерий поверхности слябов:

(37)

При средней температуре металла:

(38)

Для этого значения температуры 883,75 ⁰С находим и а по приложению Г;

Теперь по номограмме находим для своих значений , критерий Фурье F₀= 1,7

Тогда время нагрева в сварочной зоне:

=

Определяем температуру центра металла в конце сварочной зоны.

По номограмме находим:

(39)

Определение времени томления металла

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны:

(40)

Допустимый перепад температур в конце нагрева: 10-50⁰С. Следовательно:

1180⁰С;

Степень сравнения температур:

(41)

При коэффициенте несимметричности, равном µ=0,5 (двусторонний нагрев), критерий F₀ для томильной зоны согласно номограмме равен F₀=1,6.

При средней температуре металла в томильной зоне:

Для данной 1177,3⁰С определяем коэффициент температруропроводности по (прил.Г.)

Для нашей марки стали(15ХМ):

Время томления заготовок:

=

Полное время пребывания металла в печи равно:

(42)