2. Расчёт нагрева металла.

2.1 Расчёт основных размеров рабочей камеры, параметров теплообмена и времени нагрева.

Примем напряжённость рабочего пода P=160

Сталь 2, B=1,28м, δ=0,26м,l= 9,1м.

Пассад холодный, t_м=1215⁰С.

Топливо: коксо-доменная смесь Q_н^р =8475 кДж/м²

Состав стали 2 : С= 0,13%, Si=0,15%,Mn= 0,33%

λ= 70-10,1*C-16,8*Mn-33,8*Si

λ₀= 70-10,1*0,13-16,8*0,33-33,8*0,15=58,1 Вт/(м*К)

Расчётная толщина заготовки при μ=0,55:

S=μ*δ=0,55*0,26=0,143м

_▲t=100⁰С

t_п= 1215+100 = 1315⁰С

Ширина пода, где b’= (0,2…0,4) :

На основе анализа рекомендуемых чертежей принимаем высоту свободного пространства над металлом Hи определяем высоту свода над подом Н₀.

Зона печи	Н	Н0=Н+d
Методическая	1	1,260
Сварочная	1,7	1,960
Томильная	1,5	1,760

_▲t= (800-700)Si

_▲t= 750*0,143=107,25 ⁰С

Q_п=

t_мк=600+_▲t=600+107,25=707,25⁰С

t_ср=⁰С

λ_326,81= β_326,81*λ₀

β_326,81= 0,85+

λ_326,81=0,89*58,1=51,71 Вт/(м*К)

t_ср=⁰С

λ_653,63=β_653,63*λ₀

β_653,63=0,68+

λ_653,63= 0,73*58,1=42,41 Вт/(м*К)

Начальное теплосодерж. Ме: i_нач=0

Конечное теплосодерж. Ме при 653,63⁰С принимается с применением

интерполяции:

i_653,63=417,5-

Средняя теплоёмкость Ме от начальной t_ры до конечной 653,63

C₀^653,63=

1. коэффициент температуропроводности Ме:

a_ср=

λ= 51,71 Вт/(м*К)

_стали= 7800,

a= 11,43*10^-6 м²/с

2.2 Методическая зона.

CO₂= 12,57%

H₂O=15,23%

Pco₂=12,57 кПа

P_H2O=15,23 кПа

Эффективная длина луча:

Произведение эффективной длины на парциальное давление излучающих газов:

ε_CO2=0,1

ε_H2O=0,1

Поправка для ε_H2O=β= 1,08

ε_м=0,8

ε_r= ε_CO2+β*ε_H2O= 0,1+1,08*0,1=0,208

где ,- степень черноты газов [1. рис.2-3];

- поправочный коэффициент [1. рис.4].

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

1/φ_км=

Приведённый коэффициент излучения:

где С₀– коэффициент излучения абсолютно чёрного тела,.

α_изл=

α_{изл н.}=== 70,76

α_{изл к.}===

=257,61

α_{изл ср}=

α_Σ=α_н+ α_к=70,76+257,61=328,37

Критерий БИО:

Bi==0,908

Температурый коэффициент:

Θ=

Θ_пов=0,37

Критерий Фурье:

F₀=1,3

Продолжительность нагрева в методической зоне:

F₀==>τ=

t_{пов к} =t₀-(t₀* Θ_п)=744,98

_▲t=t_пов-t_мк=744,98-707,25=37,73

2.3 Сварочная зона.

Ранее была принята t_мк=707,25, т.к._▲t<50, то разница не отразится на результатах расчётов.t_сн=600,t_пк=744,98,t_мк=1215,t_ск=1170

t_ср= =932,49⁰С

λ_ср= λ_932,49= 0,68*λ₀=39,51

t_ср==672,49⁰С

Начальное теплосодержание Ме при 672,49⁰С

i_672,49=417,5-=438,96 кДж/кг

t_ср= =1192,5⁰С

i_672,49=i₁₂₀₀-=848-=

=853,1 кДж/кг

== 0,796

a_ср=

Температура газов в печи t_пост=1365⁰С

CO₂= 12,57%

H₂O=15,23%

Pco₂=12,57*1,31=16,47 кПа*м

P_H2O=15,23*1,31=19,95 кПа*м

Эффективная длина луча:

Произведение эффективной длины на парциальное давление излучающих газов:

ε_CO2=0,15

ε_H2O=0,2

Поправка для ε_H2O=β= 1,9

ε_м=0,8

ε_r= ε_CO2+β*ε_H2O= 0,15+1,9*0,2=0,53

Угловой коэффициент излучения кладки на металл:

1/φ_км=

Приведённый коэффициент излучения:

α_изл=

α_{изл н.}===

=423,8

α_{изл к.}===

=656,74

α_{изл ср}=

α_Σ=α_н+ α_к=527,57+12=539,57

Критерий БИО:

Bi==1,95

Температурый коэффициент:

Θ_п=

Критерий Фурье:

F₀=1,3

Продолжительность нагрева в методической зоне:

F₀==> τ₂=

Θ_с=0,28

t_ск= 1150,8⁰С

_▲t_м=1215-1150,8=64,2⁰С