2.3 Определение времени нагрева металла в II сварочной зоне

Найдём степень черноты дымовых газов при t_г=1300°C

Парциальное давление CO₂ и H₂O равно:

p_co2 =98,1*0,1194=11,72 Па

p_H2O= 98,1*0,193=18,93 Па

p_co2*S_эф=11,72*1,2=14,064 кПа*м

p_H2O S_эф=18,93*1,2= 22,716 кПа*м

ε_co2=0,11

ε_H2O=1,12

β=0,13

Тогда

ε_Г=0,11+0,13*1,12= 0,25

Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна

ε_пр=0,8= 0,676

Степень черноты металла принята равной

Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи излучением определяем по формуле

α_изл==170 Вт(м²*К)

Находим среднюю по сечению температуру металла вo II сварочной зонe

tср=800+2/3(1000-800) =933°C

Определяем температурный критерий θ и критерий Bi:

Θ_пов= = 0,272

Так как при средней температуре металла

tср=0,25( 1000+837+1200+1150)= 1046°C

Теплопроводность углеродистой стали равна λ = 26,8 Вт/(м·К), а коэффициент температуропроводности α = 5,83·10^-6 (м² /с), то

Bi= = 0,569

Находим критерий Фурье Fo=2,1, с помощью которого определяем время нагрева:

время нагрева в II сварочной зоне

τ_св= = =1569 c

Определяем температуру в центре сляба в конце сварочной зоны. При значениях Bi=0,569 и Fo=2,1 находим θ_центр=0,44, с помощью которого определяем

t_ц = t_г- Θ_ц (t_г- t_нач)= 1300- 0,44(1300-567)= 977°С

2.3 Определение времени томления металла

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет

∆t_нач=1200-977=223°С. Допустимый перепад температур в конце нагрева составляет ∆t_кон=30°

Степень выравнивания температур равна

δвыр= = 0,134

При коэффициенте несимметричности нагрева, равном μ = 0,55 критерий Fo для томильной зоны согласно номограмме равен Fo=0,1.

При средней температуре металла в томильной зоне

t_t =0,25( 1200+977+1200+1150)= 1132°C

Тогда λ = 28,2 Вт/(м·К), α = 6,7·10^-6 (м² /с)

Время томления:

τ_{T = =} 650,1

Полное время пребывания металла в печи равно:

τ= 919,2+1356+1569+650,1=4494,2с.

13