3.3. Последовательность и алгоритм расчета нагрева металла

Значение температуры продуктов сгорания, а зонах принимают согласно рекомендациям о температурном режиме непрерывных нагревательных печей, изложенных в разд. 1.6.

Предварительное определение общей продолжительности нагрева в зонах производят по методике, описанной в разд. 2.4.

Последовательность расчета нагрева металла, укладываемого вплотную, а также круглой заготовки такая же, как для толкательных печей (см. разд. 2.4 и 2.6).

Охлаждающее влияние подовых балок в печах с шагающими балками не учитывают и неравномерность нагрева заготовки по длине не считают.

Алгоритм расчета нагрева такого металла приведен на рис. 3.1.

В случае, когда заготовки лежат на поду с зазором (рис. 3.2), нагрев прямоугольной заготовки рассчитывают как трех- или четырехсторонний двухмерный нагрев бесконечной призмы по методике, приведенной в разд. 13.3.7.

ТАБЛИЦА 3.1. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ НАГРЕВА МЕТАЛЛА В ПЕЧАХ С ШАГАЮЩИМ ПОДОМ И ШАГАЮЩИМИ БАЛКАМИ

Приведенный коэффициент излучения для нагрева верхней грани 2 С_ПР2(рис. 3.2) определяется по методике, приведенной в разд. 13.1.
Для расчета нагрева боковой грани заготовки 4 предварительно определяют приведенный коэффициент излучения для зазора С_ПР3. Его подсчитывают по тем же формулам (см. разд. 13.1), только вместо углового коэффициента излучения кладки на металл одставляют угловой коэффициент излучения кладки на зазор 3:

(3.1)

а вместо степени черноты металла ε_м — условную степень черноты зазора е₃, определяемую го формуле

(3.2)

Приведенный коэффициент излучения на боковую грань заготовки, Вт/(м²*К⁴):

С_ПР4= С_ПР3φ_4δ(3.3)
где φ_4δ — угловой коэффициент излучения в зазоре. Для печи с шагающими балками и нижним обогревом
φ_4δ = (3.4)
Для печи с шагающим подом необходимоучитывать отражение от адиабатного пода
φ_4δ=(3.5)

Зная приведенные коэффициенты излучения по методике, изложенной в разд. 13.3.4, определяют коэффициент теплоотдачи излучением и числа Био и Фурье для нагрева сверху и сбоку. Расчетные размеры, входящие в Био и Фурье, составляют половину ширины заготовки и полную толщину заготовки ют нагреве в печах с шагающим годом или половину толщины заготовки при нагреве в печах с шагающими балками и нижним обогревом. Нагрев нижней поверхности заготовки во время шагания в печах с шагающим подом не учитывают.

В зависимости от расчетной схемы нагрева по табл. 13.5 выбирают решение уравнения теплопроводности, а по рис. 1.16—1.54, зная числа Био и Фурье, находят значения функций, входящих в соответствующее решение. В результате получают значения относительных температур поверхности и центра для одномерного нагрева сверху , Θ^Ц_В и сбоку .
Температуры в точках заготовки (рис. 3.2), согласно методике расчета температур при двухмерном нагреве бесконечной призмы (см. табл. 13.7):

Рис. 3.2. Укладка заготовок с зазором в печи с шагающим подом и шагающими балками:

1 — свод печи; 2 — верхняя грань заготовки; 3 — зазор между заготовками; 4 — боковые грани заготовки; 5 — открытая поверхность пода (в печах с шагающим подом)

для печей с шагающими балками

Так как при решении двухмерной задачи распределение температур по граням и в сечениях заготовки неравномерно, то средняя температура граней или сечений определяется путем усреднения температур в точках на этой грани или в сечении. Так, средняя температура, °С, верхней грани заготовки, где температура определяется в трех точках (с учетом равенства температур в углах):

t_ab=(2t_a+t_b)/3   (3.8)

а средняя температура боковой грани заготовки в печах с шагающим подом, где температура определяется в двух точках:

t_ac=(2t_a+t_c)/2   (3.9)

Таким же образом определяется температура и в других сечениях в зависимости от того, в скольких точках рассчитывается температура.

Перепад температур в заготовке при двухмерном нагреве определяется в двух напралениях нагрева как разность средних температур в наиболее горячем и наиболее холодном сечениях. Так, перепад температур для бокового нагрева

Δt_б=t_aс-t_bd   (3.10)

а для нагрева сверху в печах с шагающим подом

Δt_в=t_ab-t_cd   (3.11)

или в печах с шагающими балками

Δt_в=t_ab-t_af   (3.12)

Средняя по сечению температура определяется путем усреднения температур по сечениям:

t_abcd=[t_ab+t_cd(t_af)+t_act_bd]/4   (3.14)

Алгоритм расчета нагрева заготовок, укладываемых с зазором, в печах с шагающим подом и шагающими балками приведен на рис. 3.3.