4.Предварительное определение основных размеров печи

При двухрядном расположении заготовок ширина печи равна:

В = 2∙l + 3∙a = 2∙3,5 + 3∙0,2 = 7,6 м

а = 200 мм

По конструктивным соображениям высоту печи принимаем в томильной зоне - 1,5м; в сварочной - 2,55; в конце методической зоны - 0,72 м.

Средняя высота методической зоны:

h_ср = 0,5(0,72+2,55) = 1,635 м

Определяем степень развития кладки:

ω = F_кл/F_м

где F_кл - площадь поверхности кладки рассматриваемой зоны, м²;

F_м - поверхность металла, м².

ω = ;

для методической зоны ω_м = =1,7 м²;

для сварочной зоны ω_св = =1,96м²;

для томильной зоны ω_т = =1,66 м².

5.Определение эффективной толщины газового слоя

S_эф = η∙= 0,9∙, м

для методической зоны S^м_эф = 0,9∙= 4,26 м

для сварочной зоны S^св_эф = 0,9∙= 5,76 м

для томильной зоны S^Т_эф = 0,9∙= 4м

6.Определение времени нагрева заготовок в методической зоне

Находим степень черноты газов в методической зоне при средней температуре:

t_г = = 1117,5^oС.

1) P_СО2 ∙ S^м_эф = 16,7 ∙ 4,26 = 71,14 → ɛ_CO2 = 0,19 (номограмма рис.16)

2) P_H20 ∙ S^м_эф = 9 ∙ 4,26 = 4,26 → ɛ^'_H2O = 0,2 ;

β=1,175

3) Согласно номограмме рис.18 поправочный коэффициент β=1,16

ɛ_г^м = ɛ_CO2 + β ∙ ɛ^'_H2O = 0,19+1,175∙0,3 = 0,425

Приведенный коэффициент в системе газ-кладка-металл для методической зоны:

C_г-к-м= ɛ_о∙ɛ_м

Средний по длине методической зоны коэффициент теплопередачи:

α_изл = C_г-к-м

где T_м^нач, T_м^кон - температуры поверхности металла в начале и конце методической зоны, К

t_м^нач =20°С.

α_изл = 45,54

Определяем температурный критерий и критерий B_i:

Ѳ_пов = == 0,47

B_i = ,B_i = = 0,17

t͞ = 0,5∙( t_пов^нач+ t_ц^нач)+0,5(t_пов^кон+ t_ц^кон), °С

t͞ = 0,5∙(20+20) + 0,5∙(600+500) = 620 °С

λ =39,588 ; с = 0,585∙10³

По значениям Ѳ и B_i по рис. 25 для поверхности пластины находим критерий F_o = 2,24

Коэффициент температуропроводности:

a = = 8,62∙10^-6 м²/сек

Время нагрева металла на участке методической зоны:

τ_м = сек

Находим температуру центра металла в конце методической зоны, согласно номограмме по рис. 26 для центра пластины при F_o = 2,24; B_i =0,17.

Отсюда получаем Ѳ=0,51

Температура центра сляба:

t_ц^кон = t_г - Ѳ∙( t_г - t_ц^нач)

t_ц^кон = 1117,5-0,51∙(1117,5-20) = 557,78 °С.

7.Определение времени нагрева в I сварочной зоне

Найдем степень черноты газов ɛ_г^св1 если t_г = 1350 °С

1) P_СО2 ∙ S^св1_эф = 16,7 ∙ 5,76 = 96,19 → ɛ_CO2 = 0,15 (номограмма рис.16)

2) P_H20 ∙ S^св1_эф = 9 ∙ 5,76 = 51,84 → ɛ^'_H2O = 0,22;

3) Согласно номограмме рис.18 поправочный коэффициент β=1,06

ɛ_г^св1 = ɛ_CO2 + β ∙ ɛ^'_H2O = 0,15+1,06∙0,22 = 0,383

Приведенный коэффициент излучения в системе газ-кладка-металл для I сварочной зоны:

C_г-к-м= ɛ_о∙ɛ_м

Средний по длине методической зоны коэффициент теплопередачи:

α_изл = C_г-к-м

где T_св1^нач, T_св1^кон - температуры поверхности металла в начале и конце 1 сварочной зоны, К

α_изл = 102,2

Определяем температурный критерий и критерий B_i:

Ѳ_пов = = 0,47

B_i = ,B_i = = 0,39

При t͞ = 0,5 (600+1000) = 800 °С

λ =39,07 ; с = 0,682∙10³

𝜌 = 7850 - теплоемкость металла.

По найденным значениям по номограмме рис.25 для поверхности пластины находим критерий F_o = 1,8

Определяем коэффициент температуропроводности:

a = = 7,3∙10^-6 м²/сек

Время нагрева металла на участке 1 сварочной зоны:

τ_св1 =

Находим температуру в конце 1 сварочной зоны, согласно номограмме по рис. 26 для центра пластины при F_o и B_i

Отсюда получаем Ѳ_цент=0,6

t_ц^кон = t_г - Ѳ_цент∙( t_г - t_ц^нач)

t_ц^кон = 1350-0,6∙(1350-557,78) = 874,67°С.