Время нагрева металла

Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной t_ух=850⁰С; температуру печи в томильной зоне на 50⁰выше температуры нагрева металла, т.е. 1150⁰С.

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 порядка 400-500⁰С.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной (700-800) S, гдеS– прогреваемая (расчетная) толщина. В рассматриваемом случае двустороннего нагрева µ=0.55 δ=0.55·0.08=0.044м и, следовательно Δt=700·0,044=30.08⁰С, т.е. следует принять температуру поверхности сляба в конце методической зоны, равной 500⁰С.

Определим ориентировочные размеры печи. При однорядном расположении заготовок ширина печи равна

В = l+ 2а = 5 + 2·0,2 = 5.4 м.

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

В соответствии с рекомендациями 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 1м длины печи) для:

методической зоны ω_М=(2·1.6 + 5.4)/2.5 = 1.72;

сварочной зоны ω_св=(2·2.8 + 5.4)/2.5 = 2.2;

томильной зоны ω_Т=(2·1.65+ 5.4)/2,5 = 1.74.

Определим эффективную дину луча, м:

S_эф= 3,6V = 3,6 hB__;

F2h+2B

методическая зона

S^М_эф= 3,6 1,6 · 5,4____ = 2.22 м;

2 · 1,6 +2 · 5,4

сварочная зона

S^св_эф= 3,6 2,8 · 5,4____ = 3,32 м;

2 · 2,8 +2 · 5,4

томильная зона

S^Т_эф= 3,6 1,65 · 5,4____ = 2,27 м;

2 · 1,65 +2 · 5,4

Определение времени нагрева металла в методической зоне

Находим степень черноты дымовых газов ε^М_г при средней температуреt_г=0,5(1300+850)=1075⁰С.

Парциальное давление СО₂ Н₂О равно:

РСО₂ = 98,1· 0,106 = 10,4 кПа;

РН2 О = 98,1· 0,168 = 16,5 кПа;

РСО₂ S_эф = 10,4· 2,22 = 23,1 кПа · м;

РН2 О S_эф= 16,5· 2,22 = 36,6 кПа · м;

По номограммам на рис. 13-15 находим

εсо₂ = 0,13 ; εн₂о = 0,19; β = 1,08

Тогда

ε^М_Г = εсо₂ + β εн₂о = 0,13 + 1,08 · 0,19 = 0,335

Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна (при степени черноты Мlε_~ = 0,8)

ε_пр = 0,8 · 1,72 + 1 – 0,335___________________ = 0,8 2,385= 0,555

[ 0,8 + 0,335(1-0,8)]· (1-0,335)/0,335 + 1,72 3,44

Степень черноты металла принята равной ε_М=0,8.

Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением определяем по формуле (67,б)

α^М_изл =5,7 · 0,555 √[ (1348/100)⁴ – (293/100)⁴] · [ (1348/100)^{4 _} (773/100)⁴]=

√ (1075-20) · (1075 – 500)

= 3,16 · 31147,6/778,86 = 3,16 · 39,99 = 126,37 Вт/(м²· К)

Определяем температурный критерий θ и критерий Вi:

Q_пов= t_г – t^кон_{м пов} =1075 – 500 =575 = 0,545

t_г –t^нач_м 1075 – 20 1055

Вi=α^М_изл S =126,1 · 0,044= 0,12

λ 47,2

Для углеродистой стали при средней по массе температуре металла

t_М= 0,5 [ 0,5 (t^нач_пов+t^нач_ц ) + 0,5(t^нач_пов+t^нач_ц )] = 235^оС

при Q_пов = 0,545; Вi= 0,12;F₀= 6

По приложению IXнаходим λ=47,2 ВТ/(М·К) и а=11,39·10^-6м²/с.

По найденным значениям θ и Вi по номограммам на рис. 22 для поверхности пластины находим критерий Фурье F₀ =1,4_. Тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно

τ_М =F₀ ·S²/а = 6 · 0,002 / 11,39·10^-6= 1053,5 с (0,29ч)

Находим температуру центра сляба в конце методической зоны. Согласно номограмме на рис. 24 для центра пластины при F₀ =6 и Вi=0,12 температурный критерий θ_ц=0,6. Теперь легко найти температуру центра сляба

t^кон_ц=t_г- θ_ц(t_г-t^нач_ц ) = 1075 – 0.6 (1075 - 20 ) = 442^оС