Розрахунок томильної зони

При русі заготівель по водо охолоджувальних трубах в зоні контакту відбувається місцеве захолодження заготівель. Така нерівномірність нагріву негативно позначається на якості прокату. Щоб вирівняти температуру по перетину заготівлі в печі передбачено ділянку з монолітним подом (томильна зона) L_т = 4 ÷ 5 м, що вважається цілком достатньою для усунення нагрівання заготівель. Нагрівання заготівель на ділянці з монолітним подом односторонній.

Час нагрівання металу в томильній зоні:

(2.182)

де L_т = 4,50 м – прийнята довжина монолітного поду.

Визначаємо критерій Bi та Fo для металу томильної зони. При цьому, теплофізичні властивості матеріалу і умови зовнішнього теплообміну беруться за кінцевим параметрами печі (на виході матеріалу):

• коефіцієнт теплопровідності матеріалу при кінцевій середній температурі металу t_ск = 1110^оС складе λ_к = 27,43 Вт/м·К (талб. 2.З);

• теплоємність матеріалу -с_к = І_к/ t_cк = 744,7/1110 =671 Дж/(кг·К);

• коефіцієнт температуропровідності – а = λ_к / (ρ·с_к)

а = 27,43/(7800·671) = 5,241·10⁻⁶ м²/с;

• коефіцієнт тепловіддачі наприкінці нагріву α_к = q_к/(t_зв – t_пк)

α_к = 13170/(1200 − 1150) = 263 Вт/(м²·К).

• критерій Bi

(2.183)

- критерій Fo

(2.184)

За графіком [1] визначаємо параметр Ф для розрахунку нагрівання в томильної зони в печах з двозонним режимом: Ф = 0,57.

Температура поверхні металу при переході на монолітний під складе:

(2.185)

Коефіцієнт теплопровідності матеріалу при даній температурі λ₂ = 27,7 Вт/(м·К) (табл. 2.3).

Щільність теплового потоку в початковій ділянці монолітного поду:

(2.186)

Перепад температур по перетину металу в початковій ділянці монолітного поду:

(2.187)

Середня температура металу в початковій ділянці монолітного поду:

(2.188)

Теплоємність металу при даній температурі І₂ = 716 кДж/кг (табл. 2.4).

Розрахунок зварювальної зони

Середня щільність теплового потоку в зварювальній зоні:

(2.189)

Зміна теплоємності металу в зварювальній зоні:

(2.190)

Час нагрівання металу в зварювальній зоні:

(2.191)

Загальний час нагрівання металу в зварювальній зоні:

(2.192)

Температурна і теплова діаграми нагрівання металу представлені на рисунках 2.5 − 2.6

Визначення основних розмірів печі

Довжина активного поду печі:

(2.193)

Довжина методичної зони:

(2.194)

Довжина зварювальної зони:

(2.195)

Активна площа поду:

(2.196)

Корисна площа поду:

(2.197)

Напруженість активного поду:

(2.198)

Напруженість корисної площі поду:

	(2.199)

Рисунок 2.5 – Температурна діаграма нагріву металу

Рисунок 2.6 – Теплова діаграма нагріву металу