Расчёт методической толкательной печи

конечная температура нагрева t к =1240 о С;

  • высота сляба S=90 мм;
  • ширина сляба B=300 мм;
  • длина сляба L=2000 мм;

разность температур по сечению слоя в конце выдержки ∆t=60 o C.

2. Расчет нагрева металла и теплообмена в печи

2.1 Время нагрева металла

металл нагрев рекуператор печь

Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной t ух =1050 о C; температуру печи в томильной зоне на 50 о C выше температуры нагрева металла, т.е. 1290 о C. Распределение температур по длине печи представлено на рис. 1.

Рис. 1 Распределение температур по длине печи

Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура в центре металла при переходе из методической в сварочную зону должна быть порядка 400–500 о C.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной:

Δt=t (ПОВ) -t(Ц) =(700–800)·S

где S – расчетная толщина изделия, м.

В рассматриваемом случае двухстороннего нагрева S=0,55×d=0,55×0,09=0,0495 м.

Δt=700·0,0495=34,65 о C.

Т.е. следует принять температуру поверхности металла в конце методической зоны равной 500 о C.

Определим ориентировочные размеры печи. При однорядном расположении заготовок ширина печи будет равна:

B=l+2∙a

где a=0,2 – зазоры между блюмами и стенками печи, м;

  • l – длина блюма, м.

B=2+2∙0,2=2,4 м.

В соответствии с рекомендациями высоту печи Н принимаем равной:

в методической зоне – 1,6 м,

в сварочной зоне – 2,8 м,

в томильной зоне – 1,65 м.

Находим степени развития кладки (на 1 м длины печи) по формуле:

где H – высота печи для различных зон, м.

Для методической зоны м. =(2·1,6+2,4)/2=2,8 м.

Для сварочной зоны св. =(2·2,8+2,4)/2=4 м.

Для томильной зоны т. =(2·1,65+2,4)/2=2,85 м.

Определим эффективную длину луча по формуле:

методическая зона м;

22 стр., 10643 слов

Расчет трехзонной методической печи с шагающим подом

... металла. В этой зоне осуществляется быстрый нагрев поверхности заготовки до конечной температуры. Температура нагрева металла в методических печах обычно составляет 1150 - 1250 о С. Для интенсивного нагрева поверхности металла до этих температур в сварочной зоне необходимо обеспечивать температуру ...

  • сварочная зона м;
  • томильная зона м.

2.2 Определение времени нагрева металла в методической зоне

Находим степень черноты дымовых газов ɛг м при средней температуре

t г =0,5·(1300+1050)= 1175 о С.

Парциальные давления CO 2 и H2 O равны:

p CO2 =10,4 кПа;

p H2O =16,5 кПа;

p CO2 ·Sэф м =10,4·1,728=17,97 кПа·м;

p H2O ·Sэф м =16,5·1,728=28,51 кПа·м.

По номограммам на рис. 13-15 находим: ε CO2 =0,1; ε’H2O =0,15; β=1,06.

ε г мCO2 + β·ε’H2O

ε г м =0,1+1,06·0,15=0,26.

Приведенная степень черноты рассматриваемой системы равна:

Степень черноты металла принимаем равной ε м =0,8.

Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:

где C 0 =5,7 Вт/(м2 ·K) – константа излучения абсолютно черного тела.

Вт/(м 2 ·K).

Для среднеуглеродистой стали при средней по массе температуре металла:

По приложению IX [2] находим коэффициенты теплопроводности λ=46.9 Вт/(м·K) и температуропроводности а=11,1·10 -6 м2 /с.

Определяем температурный критерий q и критерий Bi по формулам:

q пов

q пов =

где S – прогреваемый слой, м.

По найденным значениям q и Bi по номограммам на рис. 22 [2] для поверхности пластины находим критерий Фурье F 0 =1,3. Тогда время нагрева металла в методической зоне печи равно:

с., 0,08 ч.

Находим температуру центра блюма в конце методической зоны. Согласно номограмме на рис. 24 [2] для центра пластины при F 0 =1,3 и Bi=0,212 температурный критерий qц =0,78. Теперь найдем температуру центра блюма в конце зоны:

t Ц кон =tГ -qЦ ·(tГ -tЦ нач )

t Ц кон =1175–0,8·(1175–20)=251 о C.

2.3 Определение времени нагрева металла в I сварочной зоне

Находим степень черноты дымовых газов ɛ г св при температуре tг =1300 о С.

Парциальные давления CO 2 и H2 O равны:

p CO2 =10,4 кПа;

p H2O =16,5 кПа;

p CO2 ·Sэф м =10,4·2,33=24,23 кПа·м;

p H2O ·Sэф м =16,5·2,33=38,45 кПа·м.

По номограммам на рис. 13-15 [2] находим: ε CO2 =0,12; ε’H2O =0,17; β=0,9.

ε г свICO2 +β·ε’H2O

ε г свI =0,12+0,9·0,17=0,273.

Приведенную степень черноты сварочной зоны находим по формуле:

18 стр., 8526 слов

Дуговая резка металлов

... используется самый эффективный способ резки металла - плазменная резка. Дуговой резкой называют процесс выплавления металла, нагреваемого дугой и вытекающего ... резки металлов. Основные из них: Кислородно-флюсовая резка Газо-дуговая резка Воздушно-дуговая резка Плазменно-дуговая резка Плазменная резка Кислородно-дуговая резка Подводная резка Копьевая резка Сущность резки металлов Кислородная резка ...

Степень черноты металла принята равной ɛ м =0,8.

Примем температуру металла в конце I сварочной зоны: t пов кон =1000 о С.

Средний по длине методической зоны коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:

Вт/(м 2 ·K).

Находим среднюю по сечению температуру металла в начале I сварочной (в конце методической) зоны:

=t

пов

  • ·(t

пов

  • t

ц

=500- ·(500–251)=334

о

C.

Находим температурный критерий для поверхности слябов по формуле:

q пов

q пов =

При средней температуре металла:

о

C.

Согласно приложению IX [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали λ=34.15 Вт/(м·K) и температуропроводность а=5,7·10 -6 м2 /с.

Отсюда по формуле:

При определении средней температуры металла в I сварочной зоне было принято что температура в центре сляба в конце зоны равна 850 о С. Теперь по номограмме на рис. 22 находим критерий Фурье FO =2,3

=988,7 с.=0,27 ч.

Находим температуру центра блюма в конце сварочной зоны. Согласно номограмме рис. 24 [2] для центра пластины при F 0 =2,3 и Bi=0,5 температурный критерий qц =0,46. Теперь найдем температуру центра блюма в конце сварочной зоны по формуле:

t ц кон =tГ -qц ·(tГ -tц нач )

t ц кон =1300–0,46·(1300–334)=855,64 о C.

2.4 Определение времени нагрева металла во II сварочной зоне

Находим степень черноты дымовых газов ɛ г св при температуре tг =1350 о С.

Парциальные давления CO 2 и H2 O равны:

p CO2 =10,4 кПа;

p H2O =16,5 кПа;

p CO2 ·Sэф м =10,4·1,76=18,3 кПа·м;

p H2O ·Sэф м =16,5·1,76=29,04 кПа·м.

По номограммам на рис. 13-15 [2] находим: ε CO2 =0,1; ε’H2O =0,14; β=1.

ε г свIICO2 +β·ε’H2O

ε г свII =0,1+1·0,14=0,24.

Приведенную степень черноты сварочной зоны находим по формуле:

Степень черноты металла принята равной ɛ м =0,8.

Вт/(м 2 ·K).

Находим среднюю по сечению температуру металла в начале II сварочной зоны:

=t

пов

  • ·(t

пов

  • t

ц

=1000- ·(1000–855,64)=903,76

о

C.

Находим температурный критерий для поверхности слябов по формуле:

q пов

q пов =

При средней температуре металла:

о

C.

Согласно приложению IX [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали λ=27,6 Вт/(м·K) и температуропроводность а=5,56·10 -6 м2 /с.

8 стр., 3681 слов

Расчет методической трехзонной толкательной печи с наклонным подом

... Высота печи в конце сварочной зоны, м: Средняя высота печи, м: Средняя высота методической зоны, м: Средняя высота сварочной зоны, м: Эскиз печи представлен на рис.1. 3. Температурный режим работы печи и нагрева металла ... г/м3. Коэффициент пересчета с сухого газа на влажный определяем по формуле: Состав влажного газа находим по содержанию сухого газа и величине К: Сумма всех составляющих: ...

Отсюда по формуле:

Теперь по номограмме на рис. 22 находим критерий Фурье F O =2,1. Время нагрева металла во II сварочной зоне равно:

=925,45 с.=0,26 ч.

Находим температуру центра блюма в конце II сварочной зоны. Согласно номограмме рис. 24 [2] для центра пластины при F 0 =2,1 и Bi=0,81 температурный критерий qц =0,37. Теперь найдем температуру центра сляба в конце сварочной зоны по формуле:

t ц кон =tГ -qц ·(tГ -tц нач )

t ц кон =1350–0,37·(1350–903,76)=1184,9 о C.

2.5 Определение времени томления металла

Перепад температур по толщине металла в начале томильной зоны составляет Δt нач =1250–1184,9=65,11 о C. Допустимый перепад температур в конце нагрева составляет Δtкон =60 о C. Степень выравнивания температур равна:

δ выр =60/65,11=0,92.

При коэффициенте несимметричности нагрева, равном μ=0,55 критерий F 0 для томильной зоны согласно номограмме на рис. 19 (кривая 3) [2] равен F0 =0,4. При средней температуре металла в томильной зоне равной:

о

C.

Согласно приложению IХ [2] находим теплопроводность среднеуглеродистой стали λ=29,6 Вт/(м·K) и коэффициент температуропроводности а=5,56·10 -6 м2 /с.

Тогда время томления металла равно:

=176,28 с.=0,05 ч.

Полное время пребывания металла в печи равно:

τ=τ мсвIсвIIт =286,97+988,7+925,45+126,28=2327,4 с.= 0,66 ч.

3. Определение основных размеров печи

Для обеспечения производительности 86 т/ч=23,89 кг/с, в печи одновременно должно находится следующее количество металла:

G=P·τ

G=23,89·2327,4=55599 кг.

Масса одной заготовки равна:

g=b·δ·l·ρ

где l=2 м – длина заготовки,

b=0,3 м – ширина заготовки,

δ=0,09 м – толщина заготовки,

ρ=7850 кг/м 3 – плотность заготовки.

g=0,3·0,09·2·7850=423,9 кг.

Количество заготовок, одновременно находящихся в печи:

n=G/g

n=55599/423,9=131 штука.

При однорядном расположении заготовок общая длина печи равна:

L=b∙n

L=0,3∙131=39,3 м.

Площадь пода равна:

F=B·L

F=2,4·39,3=94,32 м 2 .

Высоты отдельных зон печи оставляем теми же, что были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева металла в каждой зоне.

Длина методической зоны L м = м.

Длина I сварочной зоны L свI = м.

Длина II сварочной зоны L свII = м.

Длина томильной зоны L т = м.

4. Тепловой баланс

При проектировании печи за определением основных размеров следует конструктивная проработка деталей. Поскольку в данной работе такая проработка не проводится, некоторые статьи расхода тепла, не превышающие 5% от всего расхода, будем опускать.

23 стр., 11371 слов

Работы: «Разработка технологического процесса прокатки сортовой ...

... заготовок и сортопрокатного производства; выбрать технологическую схему производства сортовых профиле от жидкого металла ... высокоуглеродистые, Hutte для сварочной Saarstahl проволоки, ... в доменных печах, происходит избирательное ... по его реконструкции; привести схему прокатки профиля ø125 мм, произвести расчет энергосиловых параметров процесса прокатки и технико-экономических показателей работы ...

4.1 Приход тепла

Тепло от горения топлива

Q хим =B·Qн р ,

где B – расход топлива, м 3 /с, при нормальных условиях.

Q хим =20900·B кВт.

Тепло, вносимое подогретым воздухом