СУММАРНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ВСЕХ ЭЛЕМЕНТОВ, ОКРУЖАЮЩИХ ГАЗОВЫЙ ОБЪЕМ

 

В методической зоне

Суммарную поверхность всех элементов, окружающих газовый объем найдем по формуле [4, c.16]:

 

,                 (26)

.

В сварочной зоне

 

,                   (27)

 

.

В томильной зоне

 

,                 (30)

 

.

 

ОБЪЕМ ПРОСТРАНСТВА, ЗАПОЛНЕННОГО ГАЗОМ

 

В методической зоне

 

,                   (31)

 

.

В сварочной зоне

 

,                   (32 )

 

.

В томильной зоне

 

,                   (34)

.

 

УГЛОВОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ОТ КЛАДКИ НА МЕТАЛЛ

 

В методической зоне

 

,                     (35)

 

.

В сварочной зоне

 

,                     (36)

 

.

В томильной зоне

 

,                     (38)

 

.

 

СРЕДНЯЯ ЭФФЕКТИВНАЯ ДЛИНА ЛУЧА В КАЖДОЙ ИЗ ЗОН

 

Среднюю эффективную длину луча определим по формуле [4, c.17]:

,                    (39)

 

где  – объем зоны, м³.

В методической зоне

.

В сварочной зоне

.

В томильной зоне

.

 

НАХОДИМ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ПАРЦИАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ ИЗЛУЧАЮЩИХ ГАЗОВ НА СРЕДНЮЮ ЭФФЕКТИВНУЮ ДЛИНУ ЛУЧА

 

По рекомендации [4, c.18]:

 

; .             (40)

 

; .

В методической зоне

.

.

В сварочной зоне

.

.

В томильной зоне

.

.

 

ТЕМПЕРАТУРА В СВАРОЧНОЙ ЗОНЕ

Принимаем по рекомендации [4, c.18] на 100÷150 °С выше конечной температуры поверхности металла

°С.

 

СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВ В МЕТОДИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

 

,                   (41)

 

где  – температура в сварочной зоне, °С;

 – температура уходящих газов, °С.

°С.

°С.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

 

Степень черноты продуктов сгорания определяем по формуле [4, c.18]:

 

.                   (42)

В методической зоне

; ; .

.

В сварочной зоне

Зона 1

; ; .

.

В томильной зоне

°С.

°С.

; ; .

.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ МЕТАЛЛА

 

По рекомендации [4, c.23] принимаем степень черноты равной ε_м=0,8.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИВЕДЕННОГО КОЭФФИЦИЕНТА ИЗЛУЧЕНИЯ

 

Определим приведенный коэффициент излучения по формуле [4, c.15]:

 

.                    (43)

 

Приведенную степень черноты по формуле [4, c.15]:

 

.           (44)

.

 

В методической зоне

.

В сварочной зоне

.

В томильной зоне

.

Для дальнейших расчетов принимаем среднее значение:

.

 

РАСЧЕТ НАГРЕВА МЕТАЛЛА

 

РАСЧЕТ ТОМИЛЬНОЙ ЗОНЫ

Время нагрева металла в томильной зоне найдем по формуле [4, c.24]:

 

,                  (45)

 

где  – длина томильной зоны, м;

Принимаем .

 – удельный вес стали, ;

 – число рядов посада, ;

 – толщина заготовки, ;

 – производительность печи, .

.

Чтобы рассчитать температуру металла в томильной зоне надо найти температуру его поверхности в момент перехода из сварочной зоны в томильную. Эта величина зависит от функций Ф₁ и Ф₂.

Температуру поверхности металла найдем по формуле [4, c.24]:

 

.            (46)

 

Функции Ф₁ и Ф₂ находятся из графиков [4, с.25, рисунок 4], для определения которых требуется найти критерии Фурье

 

,                      (47)

 

и Био

 

.                      (48)

 

Для дальнейшего расчета и определения критериев нужно построить график зависимости теплопроводности  и  теплосодержания заданной марки стали от температуры. Данные для построения берутся из справочника [1].

t, °C

λ

i

Рисунок 2 – зависимости  и  от температуры для стали 09Г2 (25ГС).

 

Для нахождения коэффициентов  и  потребуется знать среднюю температуру металла в конце нагрева [4, c.25]:

 

,                  (49)

 

где  – допустимая разность температур по сечению.

При нагреве под прокатку допускается перепад температур 3÷5 °С/см.

,

,

°С,

Принимаем °С.

°С.

°С.

По графику (рисунок 2) определяем:

.

 

,                   (50)

 

где  – удельный тепловой поток к металлу в конце нагрева.

 

,                     (51)

 

.

Температура томильной зоны t_том определяется по формуле [4, c.27]:

 

.              (52)

 

°С.

.

Определяем критерий Био по формуле [4, c.24]:

.

Определяем критерий Фурье:

 

,

 

где  – коэффициент температуропроводности, .

 

,                      (53)

 

где  – теплоемкость.

.

.

Принимаем по рисунку 2 при °С, .

 

.

 

.

.

Определяем Ф₁ и Ф₂ по графику [4, c.25, рисунок 4]:

; .

°С.

Определим температуру центра заготовки при переходе из сварочной зоны в томильную [4, c.29]:

 

,                   (54)

 

где  – перепад температур по сечению металла при переходе из сварочной зоны в томильную.

 

,                      (55)

 

где  – удельный тепловой поток на поверхность металла при переходе из сварочной зоны в томильную.

Принимаем по рисунку 2 при °С, .

 

.                (56)

 

.

°С ≈ 95 °С.

°С.