Розрахунок методичної зони

Приріст теплоємності металу в методичній зоні:

(2.44)

Теплоємність металу в кінці методичної зони:

(2.45)

За табл. 2.4 визначаємо середньо масову температуру металу в кінці методичної зони t_с1 = 564^оС. Коефіцієнт теплопровідності металу при даній температурі (табл.2.3) λ₁ = 30,1 Вт/(м·К).

Щільність теплового потоку на поверхню металу на початку методичної зони:

(2.46)

де t_п0 = 50^оС – початкова температура поверхні металу.

Температура поверхні металу в кінці методичної зони:

(2.47)

де q₁ = 120 кВт/м² - Щільність теплового потоку на поверхню металу в кінці методичної зони (1 наближення).

Щільність теплового потоку на поверхню металу в кінці методичної зони (2 наближення):

(2.48)

Температура поверхні металу в кінці методичної зони ( 2 наближення):

(2.49)

Перепад температур по перетину металу в кінці методичної зони:

(2.50)

Температура на осі металу в кінці методичної зони:



(2.51)

Середня щільність теплового потоку в методичній зоні:

(2.52)

Час нагрівання металу в кінці методичної зони:

(2.53)

де ρ = 7800 кг/м³ – густина матеріалу заготівлі.

Розрахунок томильної зони

При русі заготівель по водоохолоджувальних трубах в зоні контакту відбувається місцеве захолодження заготівель. Така нерівномірність нагріву негативно позначається на якості прокату. Щоб вирівняти температуру по перетину заготівлі в печі передбачено ділянку з монолітним подом (томильна зона) L_т = 4 ÷ 5 м, що вважається цілком достатньою для усунення нагрівання заготівель. Нагрівання заготівель на ділянці з монолітним подом односторонній.

Час нагрівання металу в томильній зоні:

(2.54)

де L_т = 4,50 м – прийнята довжина монолітного поду.

Визначаємо критерій Bi та Fo для металу томильної зони. При цьому, теплофізичні властивості матеріалу і умови зовнішнього теплообміну беруться за кінцевим параметрами печі (на виході матеріалу):

• коефіцієнт теплопровідності матеріалу при кінцевій середній температурі металу:

• t_ск = 1110^оС складе λ_к = 27,43 Вт/м·К (талб. 2.З);

• теплоємність матеріалу - с_к = І_к/ t_cк = 744,7/1110 = 671 Дж/(кг·К);

• коефіцієнт температуропровідності – а = λ_к / (ρ·с_к)

а = 27,43/(7800·671) = 5,241·10⁻⁶ м²/с;

• коефіцієнт тепловіддачі наприкінці нагріву α_к = q_к/(t_зв – t_пк)

α_к = 13170/(1200 − 1150) = 263 Вт/(м²·К).

• критерій Bi

(2.55)

- критерій Fo

(2.56)

За графіком [1] визначаємо параметр Ф для розрахунку нагрівання в томильної зони в печах з двозонним режимом: Ф = 0,57.

Температура поверхні металу при переході на монолітний під складе:

(2.57)

Коефіцієнт теплопровідності матеріалу при даній температурі λ₂ = 26,8 Вт/(м·К) (табл. 2.3).

Щільність теплового потоку в початковій ділянці монолітного поду:

(2.58)

Перепад температур по перетину металу в початковій ділянці монолітного поду:

(2.59)

Середня температура металу в початковій ділянці монолітного поду:

(2.60)

Теплоємність металу при даній температурі І₂ = 730,6 кДж/кг (табл. 2.4).