Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Золотухин Н.М. Нагрев и охлаждение металла

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.26 Mб
Скачать

в о з м у щ е н и я . Другими словами, система печь — нагреваемый металл стремится ликвидировать последствия временных тепло­ вых возмущений.

Это подтверждается г р а ф и к а м и одновременного нагрева двух стальных образцов из разных сталей (рис. 52). П р и 700— 850° С на кривой нагрева центра первого образца из стали 45 (отмечено крестиками) имеется временное температурное воз­ мущение от поглощения теплоты структурных превращений.

Одновременно с первым образцом в печи нагревался второй об­ разец из стали, в которой структурных превращений при ука­ занных температурах нет (сталь 1Х18Н9Т). Температура поверхности второго образца (отмечено треугольниками) на протяжении всего периода нагрева практически совпадает с

температурой

поверхности первого образца (черные к р у ж о ч к и ) .

Температура

центра второго образца (светлые

кружочки)

сов­

падает с температурой центра первого образца

(крестики)

до

начала критических превращений в стали 45 и в конце нагрева. Система печь — стальной образец через некоторое время после окончания структурных превращений в стали 45 ликвидировала

температурные

последствия этих

превращений и

характеризо ­

в а л а с ь

теми ж е

температурными

кривыми, которые были

бы

при отсутствии

в стали превращений .

 

 

Н а

рис. 53, а

показан график

одновременного

нагрева

двух

образцов, изготовленных из оргстекла. Один образец нагревали без тепловых возмущений. Через небольшое центральное от­

верстие

второго

образца продували охлажденный углекислый

газ. К а к

видно,

температура в центре второго образца

(крести­

ки) после того,

как прекратили охлаждение, совпала

с темпе-

ратурой в центре первого образца,

не подвергавшегося тепло­

вому

возмущению.

 

На

рис. 53, б

показано большое

охлаждение в центре об­

разца.

Несмотря

на это температура

образца после прекраще ­

ния охлаждения почти совпадала с температурой образца, не подвергавшегося охлаждению . Таким образом, эксперименты подтверждают, что последствия небольших временных тепловых возмущений в системе печь — нагреваемый металл ликвиди­ руются. Это позволяет при моделировании нагрева д л я опреде­ ления конечной температуры на неметаллических образцах не принимать во внимание структурные превращения в металле натуры и материале модели. Это облегчает моделирование на­ грева металла .

32. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Экспериментальная установка д л я моделирования нагрева кузнечных слитков состоит из модели нагревательной печи, дутьевого вентилятора среднего давления, электрического подо­

гревателя воздуха (рабочей

среды

модели печи), моделей слит­

ков и контрольно-измерительной аппаратуры .

 

 

 

Модель

печи (масштаб

1 :10)

копирует внутренние контуры

печи Н К М З , включая

количество,

расположение

и размеры

окон

и дымовых

каналов

и выполнена

из

листовой

стали

толщиной

0,8—1,5 мм

с размерами

рабочего

пространства

1000Х395Х

Х400 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Модель

печи, как

и натура, выполнена с выдвижным

подом

нимеет двухсторонний нагрев, осуществляемый перекидкой

клапанов на правый и левый обогрев. Д л я тепловой изоляции модели печи ее стенки сделаны двойными и между ними набит

теплоизоляционный

материал

(стекловата) . Воздух до необхо­

димой по критерию

(168) температуры (до

150° С) подогревался

в электрическом подогревателе

(калорифере), смонтированном

под моделью печи. Он представляет собой

теплоизолированный

ящик, сваренный из листовой стали, внутри которого на специ­ альных огнеупорах были расположены нагреватели в виде спи­

ралей, из нихромовой ленты сечением

2 X 1 5 мм. С одной стороны

подогревателя поступает

воздух,

а

с другой — подогретый

по

теплоизолированным воздухопроводам воздух попадает в

мо­

дель печи.

 

 

 

 

Д л я регулирования в

широком

диапазоне температуры

воз­

духа, проходящего через рабочее пространство модели печи, в подогревателе имеются две нихромовые спирали. С помощью

рубильников спирали

подключают

к электрической

сети

по

разным схемам: на подогрев одной

спиралью

(средняя

мощ­

ность нагревателя), на подогрев двумя спиралями,

соединен­

ными

последовательно

(самая малая

мощность) и на

подогрев

двумя

спиралями, соединенными параллельно

(самая

большая

мощность нагревателя, равная

31 к В т ) .

Электрическое

питание

подогревателя осуществлялось

через

сварочные

трансформа ­

торы.

 

 

 

 

Горячий воздух из печи по

теплоизолированному

воздухо­

проводу попадает в вентилятор

и идет

снова на

подогрев. Та­

ким образом, воздух циркулирует по замкнутой системе, что позволяет снизить необходимую мощность сварочных транс­ форматоров .

 

 

 

 

1000

 

 

 

Рис.

54. Схема

посадки слитка в печь (модель):

 

1 — модель

печи;

2 — м о д е л ь слитка;

3 — с в о д о в а я термопара н

 

 

градусник;

4 — термопары

модели слитка

 

Р а с х о д

воздуха з а м е р я л и с помощью измерительной

плоской

д и а ф р а г м ы

на входном

трубопроводе и U-образиого

водяного

манометра .

М а к с и м а л ь н ы й перепад давления воздуха после

д и а ф р а г м ы

составлял 100 мм вод. ст., максимальный

расход —

600 м3 /ч. П о к а з а н и я

д и а ф р а г м ы и

манометр контролировали

стрелочным воздушным расходомером, вмонтированным на воз­ духопроводе.

Д л я

регулирования

расхода

воздуха на трубопроводе пре­

дусмотрены воздушные з а д в и ж к и .

 

 

 

 

Температуру воздуха в модели печи замеряли, как и в

на­

туре,

сводовой

термопарой

(рис. 54),

а т а к ж е

ртутным термо­

метром

со шкалой 200° С Д л я модели

печи и

слитков

применя­

ли хромель-копелевые термопары . В этой установке

моделиро­

вали

нагрев слитков в

печах Н К М З им. В. И. Ленина

и К З Т С .

Модели слитков выполняли геометрически подобными натур­

ным

слиткам

в м а с ш т а б е

1 : 10.

И х

изготовляли из

бетона

с

каменным щебнем в специальных деревянных изложницах со съемной прибыльной и донной частями. Хромель-копелевые тер­ мопары погружали в изложницу в процессе ее заполнения бетоном и устанавливали одну горячими спаями в геометриче­ ском центре тела слитка, другую на глубине 1—2 мм от по­ верхности.

ГЛАВА X

ПР И Б Л И Ж Е Н Н О Е М О Д Е Л И Р О В А Н И Е НАГРЕВА

ИО Х Л А Ж Д Е Н И Я КУЗНЕЧНЫХ ЗАГОТОВОК

33.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ И ЭКСПЕРИМЕНТЫ

Пропорциональные

температуры.

Н а ч а л ь н а я

температура

моделируемого

слитка

составляла

50° С,

м а к с и м а л ь н а я

темпе­

ратура

печных

газов,

 

замеренных

сводовой

т е р м о п а р о й , —

1250° С

 

(см. рис. 50).

В

соответствии

с масштабом

 

температур

[см.

выражение

(168)],

максимальная

температура

в

модели

t~4I

 

t°crt

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0 1200

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pp."

"*<

Л,9П

 

U00

110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0^

 

 

 

 

 

 

'0,835

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S*"

 

1000

100

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

иод*

0,750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fl'V

 

 

•0,665 • 900

so

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л?

 

 

 

 

 

 

 

800

 

 

 

 

 

 

 

 

A і"

 

 

 

 

 

 

 

 

0,554

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eg*fc• *

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

/ ft"-'

.-

 

 

 

 

 

 

 

•0,5

\

70

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

.0,417

Ж\

60

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J7.334

500'

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.0,25

 

400

50\\

 

 

A

Л* ё

л

 

 

 

 

 

 

 

>0,М7

300\

40

і

v

.-:

А

 

 

 

 

 

 

 

 

.6..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.0,0855

200\

30

 

&

<•'

OLл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О-

100

• 20

 

 

 

 

*0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

60

70 80 SO 100 ПО 120130 140

150160Т,тн

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Я?

ДО Л?

Рис.

55.

Моделирование

 

ускоренного

нагрева

холодного

слитка

массой

88 т:

• —первый,

О — в т о р о й

 

н

Д — третий

эксперименты;

 

температура

слитка;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— температура

печи (натура

и модель)

 

 

 

 

печи д о л ж н а

быть

 

125° С,

а начальная

температура

модели

слит­

ка 5° С. Чтобы не

 

о х л а ж д а т ь слиток до 5° С, эксперимент

начи­

нали

при комнатной

температуре

слитка

(20° С ) . Поэтому

для

расчета температуры модели использовали в ы р а ж е н и е д л я без­

размерной

 

температуры

0 =

 

—,

в

котором

to и

/ , „ д л я

натуры — 50

и 1250° С,

а

д л я

модели

20

и 125° С. Таким

обра­

зом, начало

нагрева

в

натуре

и

модели

происходило при

9 = 0,

а конец при

0 = 1. Температуры, определенные д л я

натуры

и

мо­

дели по этой формуле, являются приближенно подобными

или

пропорциональными.

О б щ а я

температурная ш к а л а натуры и

модели, а

т а к ж е

температурные

шкалы

отдельно

для натуры

и модели

показаны

на

рис. 55.

 

 

 

 

 

 

 

Расчет

гомохронности

нагрева модели. Д л я расчета гомо­

хронности

моделирования

(масштаба

времени),

график

подъема

температуры печи-натуры

разбивали

на узкие

температурные

интервалы

(табл. 9), внутри которых

теплофизические

характе ­

ристики печных газов принимались постоянными. Б таблице в

скобках

указана

средняя

температура интервала, к которой от­

носятся теплофизические

характеристики;

в

первой

строке

таб­

л и ц ы — интервалы

пропорциональной

температуры

воздуха

модели и средняя за интервал температура;

v и v ' — коэффи­

циенты кинематической

 

вязкости

и

температуропроводности

печных газов н воздуха

при средних температурах

интервала [40].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v '

 

 

 

а г

 

 

 

 

 

В

 

табл.

9 даны

отношения

kx

и

/г, =

—-, входящие в

состав

критерия

(164),

 

и

 

 

 

v

 

 

 

аг

 

значения

 

их среднеарифметические

 

kcv,

 

а

т а к ж е коэффициент

гомохронности

kT

= -^- .

Ка к

видно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kx

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

из таблицы, м а с ш т а б времени

изменяется

в процессе

нагрева,

что имеет принципиальное

значение д л я

моделирования.

 

 

Продолжительность нагрева модели определяли исходя из

продолжительности

соответствующего температурного

периода

в

натуре

делением

его на коэффициент

гомохронности.

 

 

 

Продолжительность

первого

периода

 

нагрева

 

печи-натуры

(75—150° С) ті = 30 мин (см. рис. 50): модели

(22—29° С) ті =

=

J L

=

J L =

0,423 мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ат,

 

70,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжительность

второго

периода

(150—250° С)

печи-иа-

туры

 

составляет

60—30 = 30

мин

(см. рис. 50);

продолжитель ­

ность

соответствующего

 

периода

модели

(29—37° С)

составляет

и_

tx

60 — 30

= 0,64

 

мин. Продолжительность

нагрева

воз­

k.

 

 

 

47,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

духа

модели печи до температуры 37° С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т 2 =

ті +

0,64 =

0,423 +

0,64 =

1,073 мин.

 

 

 

 

Продолжительность

достижения

воздухом

температуры

46° С

(третий температурный

интервал)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

t"\ — т2

,

'

 

106,5-—60 .

. » _ 0

п

о с

о

 

 

 

 

 

т 3

=

- г - г - + т 2

=

 

 

 

Ь 1,073

- 2,358 мин.

 

 

 

 

 

 

«т3

 

 

 

 

 

36,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично

рассчитывают

и

последующие

 

температурные

интервалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По рассчитанному времени нагрева модели печи и пропор­

циональным температурам строят график нагрева модели

печи

(см. рис. 55). Н а

этом

рисунке

температура

модели

печи

пока­

зана

сплошной

линией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет

расхода

воздуха,

проходящего

через

модель

печи.

В

табл .

9

приведены данные

дл я

расчета

масштаба

расхода

і

 

Расчет масштаба времени й расхода воздуха

дл я модели печи НКМЗ

им . В. И.

Ленина

 

 

 

 

 

 

Температурные

интервалы

н средняя з а интервал температура

натуры, °С

 

 

Параметры расчета

75—150 150-250 250—350 350—450

450-550

550-650

650—750

750—850

850—950

950—1050

1050—1150

1150—1250

1250—1350

 

(100)

(200)

(300)

(400)

(500)

(ООО)

(700)

(800)

(900)

(1000)

(1100)

(1200)

(1300)

І'. °С

V-10» м 2 / с

V - 1 0 " , м 2 / с

кv '

'V

ar-102, м/ч а'г-\О2, м»/ч

*т

ег

с г , ккал/(кг-°С)

Т,

с г

°К

г ' ,

° к

гг

\Т I

к.к,+к

ср о

в' при 20 °С, м 3 / ч

22—29

29—37

37—4 6

4 6—55

55—64

64—73

73—81

81—90

90—99

99—107

107—1 16

1 16—125

125 - 13 4

(25,5 )

(31)

(42)

(50)

(59)

(68)

(77)

(85)

(94)

(103)

(111)

(120)

(129)

21,54

3 2 , 8

45,81

6 0 , 3 8

76 ,3

93, 6 1

112,1

13 1,8

152, 5

174 ,3

197, 1

221 ,0

235 ,0

15,0

16,0

17,0

18,0

18,6

19,8

2 0 , 5

2 1 , 3

22 ,3

23 ,2

2 4 , 2

25 ,0

26 ,0

0,69 7

0,48 8

0 ,371

0 ,299

0 ,244

0,21 2

0 , 183

0, 162

0,14 6

0, 133

0 , 123

0,11 3

0,111

11,0

17,6

25 ,16

33 ,94

43,61

54 ,32

66,1 7

79 ,09

9 2 , 8 7

109,21

124,37

141

,27

160,0

8, 0

8, 2

8 ,9

9, 0

9,8

10,1

10,8

11,2

1 1 ,9

12 ,2

12,9

13,2

13,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,12 8

 

0,104

 

 

0,085 6

0 ,72

0 ,4Р5

0,354

0,26 5

0 ,224

0,

186

0,

163

0 ,142

0,11 2

0 ,0935

0,70 8

0 ,476

0,36 2

0 ,282

0,234

0,

199

0,

173

0 ,152

0,

137

0 ,122

0,113

0,

103

0,098 3

7 0 , 8

4 7 , 6

3 6 , 2

28 ,2

23 ,4

19,9

17,3

15,2

13,7

12, 2

1 I ,3

1 0 ,3

9,8 3

0 ,255

0,25 2

0 ,268

0,27 5

0,28 3

0,29 0

0,296

0,30 2

0 ,308

0,31 2

0,316

0,32 0

0,32 5

0 ,240

0 . 24 0

0 ,2405 0,240 5

0,2405

0,240 8

0,24 09

0,240 9

0 ,24 1

0,241

0,24 1 1

0 ,24 1 1

0 ,2415

1 ,06

1 ,05

1,115

1,145

1 ,178

1 ,205

1 ,228

1 ,25

I

,277

1 ,295

1,312

1 ,327

1 ,346

373

473

573

673

773

873

973

1073

1 173

1273

1373

1473

1573

300

304

315

320

332

341

350

358

367

376

384

392

398

I ,03

1 ,025

1 ,055

1 ,07

1 ,085

1 ,095

1,110

1,120

1 ,130

1,14 0

1,145

I , 155

1 ,60

0,64 6

0,41 2

0,30 3

0 ,226

0,184

0,15 3

0,129

0,11 2

0,097 5

0,08 7

0,078 5

0 ,0707

0,0640

0 ,665

0 ,423

0,3 2

0 , 242

0,20

0,16 8

0,144

0,12 6

0,11 0

0 ,099

0,09 0

0,08515

0,074

0 ,681

0,45 5

0,34 5

0 ,270

0 ,225

0,19 0

0,

163

0 , 144

0, 128

0,116

0, 106

0,097 2

0,09 2

2580

4100

5950

9340

12000

18200

23500

29500

264 00

44000

47500

35600

54400

166

174

191

234

248

323

357

396

316

475

470

323

466

продуктов горения и воздуха и числовое значение масштабного коэффициента /г3 =

Числовые значения коэффициентов ku k2 и &з примерно равны между собой (табл. 9) д л я каждого периода нагрева, что указывает на возможность замены при моделировании печных газов воздухом.

Расход воздуха рассчитывали по среднеарифметическому значению трех коэффициентов k\, k2 и кг, исходя из действи­ тельного расхода генераторного газа за отдельные периоды на­ грева натуры.

Объем продуктов горения в натуре определяли с учетом тем­

пературы газов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

— д е й с т в и т е л ь н ы й расход

генераторного

газа;

 

 

 

 

vy — удельное количество продуктов горения, равное

(из

 

расчета)

2,1 м 3 / м 3 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tT —-температура дымовых газов в печи.

 

 

 

в

раз­

Р а с х о д воздуха

v',

проходящего

через

модель печп

ные температурные интервалы, приведен в табл . 9.

 

 

 

 

Предварительные эксперименты. Модель слитка с вмонтиро­

ванными в него термопарами устанавливали на

двух

деревян­

ных

п р о л о ж к а х

на

выдвинутой подине

печи. Затем

включали в

электросеть

спирали подогревателя.

При

достижении

в

печи

температуры

22° С

подину вкатывали

в

печь, последнюю

закры ­

вали, затем включали вентилятор и

секундомер. В определен­

ные

моменты времени переключали рубильники подогревателя,

что

обеспечивало

необходимый

режим

нагрева

печи

 

(кривая

'печн,

рис. 55);

расход

воздуха

регулировали

специальными

з а д в и ж к а м и

в

соответствии с расчетными

данными .

По

отмет­

кам

времени

з а м е р я л и

температуру

на

поверхности

и

в

центре

слитка. Результаты трех нагревов, повторявшихся через сутки (после полного о х л а ж д е н и я установки), показаны черными точ­

ками на рис. 55

(опыт 1)

д л я

температуры поверхности и в цент­

ре модели.

 

 

 

Эксперимент

показал

следующее:

замеренные

температуры

на поверхности и в центре модели

слитка ниже, чем соответствующие пропорциональные темпера­

туры модели

и натуры

(штриховые линии на рис. 55);

 

материал

модели

(бетон с каменным щебнем)

подобран

правильно — разность

температур на поверхности и в

центре ее

пропорциональна аналогичной температурной разности натуры; разброс экспериментальных точек небольшой.

Д л я повышения температуры модели

слитка необходимо

было увеличить лучистую составляющую

в теплообмене. Д л я

этого поверхность модели слитка была натерта сажистым угле­ родом, а внутренние стенки модели печи — облицованы тонкими стальными хромированными и полированными листами. П о с л е

этого был проведен зторой эксперимент.

Его

результаты

пока­

заны на рис. 55 кружочками; подобие

(пропорциональность)

температурных полей натуры и модели

оказалось хорошим,

исключение составляет участок

структурных

превращений в

стали.

 

 

 

 

В третьем эксперименте был

проведен

контрольный

нагрев.

Модель слитка была изготовлена из смеси гипса и асбеста с

малыми теплопроводностью

и

температуропроводностью. Т а к

как температуропроводность

материала

модели

этого

слитка

отличалась

от

температуропроводности,

обусловленной

крите­

рием

(164),

то

и

температура

в центре

модели

слитка

о к а з а ­

лась

не подобной

этой ж е температуре в

натуре

(см. треуголь ­

ники на рис. 55), хотя температура на поверхности модели

почти

не отличалась от пропорциональной.

 

 

 

Из трех предварительных экспериментов можно сделать сле­

дующие выводы:

 

 

 

 

 

 

воздух может

быть использован в качестве модели дымовых

газов

печей:

 

 

 

 

 

 

 

 

при соблюдении требований критерия внешнего теплообмена (165) установка для моделирования температурных полей слит­

ков обеспечивает подобие температуры на поверхности

слитка в

натуре и

модели;

 

 

 

 

 

 

 

 

при соблюдении требований критерия внутреннего теплооб­

мена (166) температура

в центре

модели

подобна

температуре

в центре

натуры;

 

 

 

 

 

 

 

 

при соблюдении требований критерия (164) установка обес­

печивает

подобие

температурных

полей

модели

и

натуры (по

крайней

мере

д л я

температуры

на

поверхности

и

в

центре);

температура

в

центре

слитка

в

конце

нагрева

 

(за

критиче­

ским перегибом) моделирует температуру в центре металличе ­ ского слитка; это подтверждает свойство системы печь — на­ греваемое тело восстанавливать последствия временных тепло­ вых возмущений.

34. П Р И Б Л И Ж Е Н Н О Е МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ПРИ НАГРЕВЕ ОДИНОЧНЫХ СЛИТКОВ

Предварительные эксперименты позволили создать в уста­ новке д л я приближенного моделирования все необходимые по­ добные условия. Критерием соблюдения подобия явилось сов­

падение

на

рис. 55

температурных

кривых модели

и натуры.

Необходимо

было

п-роверить

работу установки

на

различных

р е ж и м а х

нагрева

слитков.

Д л я

этого провели

приближенное

моделирование различных режимов нагрева и охлаждения слит-

на стали 90ХФ

массой 88

т в кузнечной

пламенной нагреватель­

ной печи [17] *.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моделирование ускоренного нагрева холодного слитка стали

9ХФ

массой

88

т.

Было

проведено

повторное

моделирование

ускоренного

нагрева

холодного

слитка

в соответствии с графи­

ком

нагрева

в

опыте №

5 [17].

Методика

моделирования

и

экспериментальная

установка

описана

выше.

Эксперименталь-

• t°C\

 

 

 

t, С

t, С\

 

 

 

 

 

 

 

.1200

•20

 

 

1200V

120\

 

 

 

 

 

ГШ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1100

U0

 

 

1100

110

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

100\

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ООО

 

 

900

90

 

 

 

 

 

 

 

600

SO

 

 

800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

700

70

 

 

700 V

 

 

 

 

 

 

 

6001

 

 

600

701

10

20

30

W SO

60

70 80 90 WO

ї.мин

 

0' 10. 20

ЗОТ.тн

О

 

 

В)

 

 

 

 

 

 

 

І)

 

 

•Рис. 56. Моделирование охлаждении слитка массой 88 т стали 90ХФ на вы­

двинутой подине

печи (а)

и его ускоренного нагрева (б)

н ы е точки нагрева на

кривых

хорошо совпали с кривыми на­

грева натурного слитка, исключение составили участки струк­

турных превращений в стали [28].

 

 

 

 

Моделирование

охлаждния

слитка

на

выдвинутой

подине

печи. После предыдущего нагрева модель слитка

с температу­

рой на поверхности

120° С и в

центре

112° С

(см. рис. 55)

выка­

тили вместе с подиной модели печи на

воздух. При

охлаждении

температуру з а м е р я л и по секундомеру.

 

 

 

 

Результаты замеров температуры ?, ° С модели слитка и про­ должительности т' его о х л а ж д е н и я показаны крестиками на рис. 56, а.

Д а н н ы е

д л я моделирования пересчитывали д л я натурного

•слитка, т. е.

рассчитывали

кривые охлаждения на

выдвинутой

подине печи

слитка стали

90ХФ массой 88 т после

его ускорен­

ного нагрева

в опыте 5 [17].

 

При пересчете продолжительности охлаждения модели на продолжительность охлаждения натуры использовали только критерий внутреннего теплообмена (166), так как из-за о х л а ж ­ дения модели и натуры на воздухе критерий (165) внешнего теплообмена становится равным единице.

Описываемый расчет сведен в табл . 10. Соотношение темпе­ ратурных интервалов взяты из в ы р а ж е н и я безразмерной тем-

* Данные по нагревам приведены в опытах 5, 6, 7 п на рис. 26, 27 и 28 указанной книги.

Продолжительность охлаждения на выдвинутой подине печи слитка 90ХФ

 

массой 88 т,

рассчитанная по результатам

моделирования

 

 

 

 

 

 

Температурный

интервал, °С

 

 

 

 

 

 

 

Модель, V

 

 

Параметры расчета

 

122—1 12 |

1 12—103 |

103—95

95—85

85—81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шатура, t

 

 

 

 

 

 

1200—1100 1100—1000 1000—900 900—800

800—750

Температура, °С:

 

117

107

99

80

83

 

 

 

 

Коэффициент

температуро­

1150

1050

950

850

775

 

 

 

 

 

 

проводности:

 

 

0,00275

0,00275

0,00275

0,00275

0,00275

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0225

0,0210

0,0200

0,0190

0,0200

 

 

о'

 

0,122

0,131

0,137

0,145

0,137

 

 

 

 

Коэффициент

гомохронно-

 

 

 

 

 

 

 

а'

 

 

12,2

13,1

13,7

14,5

13,7

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжительность охлаж­

 

 

 

 

 

 

дения

за температурный

ин­

 

 

 

 

 

 

тервал,

мин:

 

 

3,3

4,2

6,5

10,0

6,5

 

 

 

 

Общая продолжительность

40

55

89

145

89

40

95

184

329

418

'охлаждения т

натуры, мин .

п е р а т у ры 6 =

— (^о составляет

50 и 20° С соответственно дл я

натуры

и модели,

tm — соответственно 1250 и 125°С). Д л я удоб ­

ства расчетов на

рис. 56, кроме

температурной

ш к а л ы

?, д л я

модели

нанесена

температурная

ш к а л а

t д л я

натуры, высчи­

т а н н а я

из указанного в ы р а ж е н и я

д л я

безразмерной

темпера ­

туры. Коэффициент температуропроводности при расчетах тем­

пературах модели

(бетона с каменным щебнем)

и натуры

(для

стали

У8, свойства

которой наиболее близки к свойствам

стали

90ХФ,

которую можно найти в соответствующих

справочниках)

брали

из книги Е . И . К а з а н ц е в а [40]. Коэффициент гомохрон­

ности времени получали умножением отношения температуропроводностей материала слитка модели и натуры на к в а д р а т геометрического м а с ш т а б а моделирования ( л = 1 0 ) . П р о д о л ж и ­ тельность охлаждения модели з а температурный интервал на­

ходили

по

экспериментальному

графику

моделирования

(рис. 56, а).

Продолжительность охлаждения

натуры з а к а ж д ы й

температурный интервал получили умножением времени о х л а ж ­ дения модели на соответствующий коэффициент гомохронности;

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ