6.4. Методика расчета нагрева металла

Температуру кладки в секционной печи принимают на 200—400°C выше конечной температуры нагрева металла. Нагрев тонкого металла рассчитывают по методике, данной в разд. 13.3.5. Расчет ведут по закону излучения. В связи с тем, что коэффициент конвективной теплоотдачи часто бывает рассчитать трудно, ее учитывают, увеличивая коэффициент излучения в 1,1—1,3 раза.

Нагрев заготовки рассчитывается по секциям, начиная с первой по ходу металла.

Продолжительность пребывания заготовки в секции, ч:

τ_с=nL_cMk_з/Р,     (6.1)

где п — число ручьев; LC_n— длина секции, м; М-масса 1 м длины заготовки, т/м; Р производительность  печи,  т/ч;   k_з —коэффициент заполнения печи, определяется по формуле (5.9).

Начальная температура заготовки в первой секции известна, а в следующих секциях принимается из расчета предыдущей секции и тамбура.

Температурой заготовки в конце секции предварительно задаются, а затем проверяют расчетом. Конечная температура заготовки необходима для того, чтобы определить среднюю температуру заготовки в секции и усредненные теплофизические свойства нагреваемого металла.

Проверку температуры заготовки в конце секции производят по формуле (13.52)

(6.2)

Где ξ^tH определяется по рис. 1.16 и 1.17 по известной начальной температуре заготовки, а ξ^tk по тем же графикам позволяет определить конечную температуру заготовки; S_расч — расчетная толщина заготовки, м (для квадратной заготовки — половина толщины, для круглой — радиус сечения, для трубы — толщина стенки) ρ_M -  плотность металла заготовки, кг/м³; C_пр— приведенный коэффициент излучения с учетом конвекции, Вт/(м₂*К₄);  — средняя теплоемкость металла в интервале температур нагрева, кДж/(кг*К), определяется по примечанию к табл. V.46; k_Ф — коэффициент формы: для квадратной и круглой заготовки k_Ф=2, для трубы

k_Ф = d_тр/(d_тр — δ_тр)    (6.3)

где d_тр — наружный диаметр трубы, м; δ_тр — толщина стенки трубы, м.

Приведенный коэффициент излучения определяется, как для системы двух твердых тел, разделенных лучепрозрачной средой, по формуле (13.8). Для секционной печи в этой формуле угловой коэффициент с поверхности заготовки на кладку

ТАБЛИЦА 6.1. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕЧИ

ТАБЛИЦА 6.2. РАСЧЕТ НАГРЕВА ТРУБЫ В ПЕРВОЙ СЕКЦИИ

ТАБЛИЦА 6.3. РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТРУБЫ В ПЕРВОМ ТАМБУРЕ

ТАБЛИЦА 6.4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА НАГРЕВА ТРУБ ПО СЕКЦИЯМ

ТАБЛИЦА 6.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ПАРАМЕТРОВ СЕКЦИОННОЙ ПЕЧИ

ТАБЛИЦА 6.6. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЕРВОЙ СЕКЦИИ

ления значений [(t+273)7273]⁴ можно воспользоваться табл. 1.1.

Расход тепла из тамбура — это потери тепла через кладку и с водой, охлаждающей ролик. Потери тепла через кладку Q_кл определяют согласно разд. 15.2.4. Температуру поверхности кладки в тамбуре принимают равной средней температуре заготовки в тамбуре. Потери тепла с водой, охлаждающей ролик Q_охл,определяют согласно разд. 15.2.5.

По разнице между приходом и расходом тепла определяют изменение температуры заготовки, °С:

Δ_t= 3,6 (/Р_см    (6.7)

где C_M — средняя теплоемкость металла в интервале изменения температур в тамбуре, кДж/(кг*К), определяется по примечанию к табл. V.46. Если Δ_t  положительна, температуpa заготовки в тамбуре растет, если отрицательна — падает.Чтобы определить среднюю температуру тамбура и теплофизические свойства металла, изменением температуры заготовки в тамбуре предварительно задаются, а затем проверяют его расчетом.