3.8. Нагревательные устройства

3.8.1. Определение температуры нагрева металла перед прокаткой

В печи нагревается сляб размером: 250х1550х2500 мм из стали 70Х. Конечная температура нагрева металла равна 1250^оС. Конечная разность температуры по сечению составляет 40^оС. Для нагрева выбираем следующий температурный режим по зонам печи.

Таблица 3.8.1.

Нагрев металла

Зона	В зоне, оС	В конце зоны, оС
Методическая	900- 1300	500
1-я сварочная	1300	900
2-я сварочная	1320	1250
Томильная	1280	1250

Условием расчета является постоянство температур в зонах по их объёму (длине). Вначале рассчитываем нагрев металла в методической зоне. Нагрев в зоне соответствует граничным условиям 3-го рода и решение ищем в виде

= f(Вi, Fo, X)

(3.41)

Для расчёта числа Био находим условный коэффициент теплоотдачи в методической зоне.

α = Спр ,

(3.42)

В начале зоны

α_н = 2,98 = 94,2

В конце зоны

α_к = 2,98 = 118,1

Средний коэффициент теплоотдачи

α = 0,5(αн+αк) = 106,15

(3.43)

Bi =

(3.44)

Находим число Био

S = μ∙ Sфакт

(3.45)

Bi == = 0,31

где S_факт– расчётная толщина сляба, S_факт =0,25 м, μ = 0,55;

S_факт = 0,55∙0,55=0,14

Безразмерный температурный комплекс для поверхности

(3.46)

В зависимости от числа Био и находим число Фурье Fo = 0,8. Затем, зная числа Fo и Bi по номограммам для центра пластины, определяем температурный комплекс и дальше температуру центра металла в конце зоны

(3.47)

Разность температур по сечению сляба в конце методической зоны

(3.48)

Для расчёта следующих зон находим среднюю по массе температуру сляба в конце методической зоны

(3.49)

3.9.2. Расчет продолжительности нагрева сляба по приближенным методам

Время нагрева металла в методической зоне определяем из величины числа Fo

τм.з = Fo ;

(3.50)

где а – коэффициент температуропроводности, м²/с.

В выбранном интервале температур коэффициент температуропроводности составляет 5,5∙10^-6 м²/с.

Тогда время нагрева: τ = 0,8∙

Расчёт нагрева слябов в остальных зонах выполняется аналогично.

Таблица 3.8.2.

Расчёт нагрева металла

Параметр	Зона
	методическая	1-я сварочная	2-я сварочная
αн, Вт/м2К	94,2	124,2	130,8
αк, Вт/м2К	118,1	131,4	141,5
α, Вт/м2К	106,15	127,8	136,15
λ, Вт/мК	47,2	38,3	29,2
Βί	0,31	0,92	1,2
	0,55	0,52	0,52
Fо	0,9	0,9	0,68
	0,6	0,6	0,6
Тц, оС	410	790	1170
Тк, оС	90	110	80
а∙10-6, м2/с	5,5	5,0	4,2
τ, ч	0,91	1,04	0,71

Расчёт времени нагрева сляба в томильной зоне при постоянной температуре поверхности выполняем по другой методике.

Находим степень выравнивания температуры

υ =

(3.51)

где - конечная разность температуры, ^оС.

разность температуры в начале томильной зоны, ^оС.

По графику находим число m, которое аналогично числу Fo, m = 0,62

Время выдержки рассчитываем по формуле

τв = m ч

(3.52)

Тогда общее время нагрева сляба

τ = τм.з+ τ1с.з+ τ2с.з+ τв = 0,91+1,04+0,71+0,68 = 3,34 ч

(3.53)