Расчет температурных и тепловых режимов, основных размеров, теплового баланса и расхода топлива для трехзонной методической печи с шагающим подом для нагрева под прокатку стальных заготовок, страница 3

Теплофизические свойства для нагреваемого материала – сталь 3, принимаем по [3] как для обычной углеродистой стали. Коэффициент теплопроводности и теплоемкость стали 3 при различных температурах представлены в табл.4 и табл.5 соответственно.

Таблица 4. Коэффициент теплопроводности.

Величина	Размер-ность	Температура, оС
		0	200	400	600	800	1000	1200
l	Вт/(м2оС)	50	48	42	36	28	27	30

Таблица 5. Теплоемкость.

Величина	Размер-ность	Температура, оС
		100	200	300	400	500	600	700
Ср	Вт/(кгоС)	0,135	0,141	0,145	0,150	0,156	0,164	0,172
		Температура, оС
		800	900	1000	1100	1200	1300	1400
		0,193	0,193	0,192	0,191	0,190	0,190	-

Зная коэффициент теплопроводности и теплоемкость стали, определим коэффициент температуропроводности для различных температур

,

где r – плотность стали, принимаемая равной r=7800 кг/м³.

Коэффициент тепмпературопроводности при различных температурах представлен в табл.6.

Таблица 6. Коэффициент тепмпературопроводности.

Величина	Размер-ность	Температура, оС
		0	200	400	600	800	1000	1200
а	м3/ч	0,0497	0,0436	0,0360	0,0281	0,0186	0,0180	0,020

5. Расчет температурного режима печи.

Считаем, что в методической зоне металл будет нагреваться с ограниченной скоростью с целью предотвращения больших температурных напряжений. Зададимся температурой газов , уходящих из методической зоны , t_ух=800 ^оС.

Тогда плотность теплового потока на поверхности нагреваемых заготовок в начале методической зоны будет

 Вт/м²

При этой плотности теплового потока разность температур между поверхностью и центром заготовок

^оС, что меньше допустимой разности температур

^оС, где   s_доп – допустимое напряжение, принимаемое по [3] равным s_доп= 300 МПа/м²;

b – коэффициент линейного расширения, принимаемый по [3] равным b= 12×10^-6 1/^оС;

E – модуль упругости, принимаемый по [3] равным E =22×10⁴ МПа/м².

Считаем, что температура печи в конце методической зоны, равная температуре сварочной зоны t_{печ.мет3}=t_св, будет превышать конечную температуру нагрева металла на 50 ^оС

t_{печ.мет3}=t_св=t_{пов.кон}+50 =1150+50=1200 ^оС.

Температура печи в конце томильной зоны определяется из следующего равенства

^оС, где      Bт/м³  - плотность теплового потока на поверхности заготовок в конце нагрева , т.е. в конце томильной зоны.

Рис.2. Расчетная схема трехзонной методической печи с шагающим подом.

Таким образом, установленный температурный режим (рис.2) предусматривает: подъем температуры в печи в методической зоне от t_ух= 800 ^оС до t_{печ мет 3}=1200 ^оС, сохранение в сварочной зоне печи постоянной температуры t_печ.св= 1200 ^оС и снижение температуры в томильной зоне до t_{печ т}= 1176 ^оС.  

6. Расчет времени пребывания заготовок в методической зоне и ее длинны.

Разобьем температурную кривую печи в методической зоне на три участка со средней температурой печи на каждом участке (рис.2)

t_печ.1=940 ^оС; t_{печ. 2}=1115 ^оС; t_{печ  3}=1175  ^оС.