6.3. Расчет времени нагрева металла в сварочной зоне

Поскольку конец методической и начало сварочной зоны представляют одно и то же сечение печи, постольку и параметры в этом сечении будут для этих зон одинаковыми. По данным [2, табл. 7-13] для нагреваемой стали конечное значение температуры поверхности составляет

Температура газов в зоне теплообмена в конце сварочной зоны составит

Коэффициент ослабления и степень черноты газов в конце зоны составят:

Задаваясь температурой кладки находим плотность конвективного теплового потока от газов на кладку

Плотность теплового потока излучением на кладку для сварочной зоны определяется при по формуле (36) и составит

При таком тепловом потоке температура кладки составит

Уточняем значение температуры кладки

Тогда

При дальнейшем уточнении получим

Результирующий тепловой поток на металл в конце сварочной зоны

Средняя по длине сварочной зоны плотность результирующего теплового на металл равна

Температура центра заготовки в конце сварочной зоны достигается величины

Средняя температура металла:

в начале сварочной зоны

в конце сварочной зоны

по длине сварочной зоны

При средней температуре металла теплоемкость составит

При полученных теплофизических характеристиках металла и расчетных температурах, время нагрева составит:

6.4. Расчет времени томления металла

Третья ступень нагрева металла соответствует выдержке металла с целью выравнивания температур по сечению заготовки. Продолжительность третьей ступени зависит от заданной разности температур и определяется по формулам:

для пластины

(46)

для цилиндра

(47)

Перепад температур по сечению металла в начале томильной зоны

В конце зоны определяется из расчета 250 градусов на метр прогреваемой толщины металла [1, 7]

При средней температуре металла в томильной зоне

теплоемкость металла составит

При этой температуре коэффициент температуропроводности равен а=5,5010^-6 м²/с.

Общее время нагрева металла

7. Определение основных размеров печи

Для обеспечения заданной производительности Р=300 т/ч в печи одновременно должно находиться Gm металла.

Масса одного блюма

Число блюмов, одновременно находящихся в печи:

С учетом зазора (а = 0,15 м) между заготовками длина печи составит

При ширине печи В=11,5 м площадь пода печи равна F=BxL=11,5x50,7=584 м²:

Напряженность активного пода

Напряженность габаритного пода

длина методической зоны

длина сварочной зоны

длина томильной зоны

ПРИМЕРНЫЙ РАСЧЕТ МЕТОДИЧЕСКОЙ ТОЛКАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Рассчитать пятизонную методическую печь с нижним обогревом производительностью Р=72,22 кг/с (260 т/ч)-для нагрева слябов сечением 210х1400 мм и длиной 10500 мм. Конечная температура поверхности металла =1250°С. Перепад температур по сечению сляба в конце нагрева Δt^кон =50°G. Материал слябов — сталь 35. Топливо — смесь природного и доменного газов с теплотой сгорания Qp =20,9 МДж/м³. Воздух подогревается в кера­мическом блочном рекуператоре до t_В=450°С.

Расчет пламенной печи выполняется в следующей по­следовательности: 1) расчет горения топлива; 2) определение времени нагрева металла; 3) определение основных размеров печи; 4) состав­ление теплового баланса, определение расхода топлива; 5) расчет вспомогательного оборудования: рекуператоров, горелок и т. п.; 6) расчет аэродинамического тракта и ды­мовой трубы.

10