ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 0
Таблица 6
Расчет температуры в Нёнтре прутка диаметром 100 мм из стали 40 и суммарного коэффициента теплопередачи при нагреве в печи температурой 1300' С. Начальная температура прутка 20° С
- Температурный интервал, 'С
|
о |
о |
о |
о |
о |
о |
О |
о |
о |
о |
Параметры расчета |
СІ |
о |
о |
о |
о |
о |
ю |
о |
||
о |
CO |
т |
ю |
|
|
оо |
СО |
сл |
||
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
о1 |
1 |
|
|
ї |
О |
О |
о |
о |
о |
О |
о |
о |
|
|
о |
О |
о |
о |
о |
о |
о |
о |
о |
lO- |
|
СІ |
|
сі |
СО |
•ч* |
ю |
СО |
1- |
СО |
OO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ї о о о
оі
о
сл
сі |
о |
сі |
о |
і |
о |
о |
о |
о |
о |
о |
ю |
о — |
— СІ |
СІ СІ |
|||
т, мин а, м 2 / ч Fo
0' Bi
1 — в'/Ві
2 П 1 (1 - Є/Ві) 2 П 1
2 6'
2 П 2
2 0' 2 П 2
°п
/„. "с
Дt, °С \ l
(1 — Q'/Bi) 2 Ц 1
2 ц 2
°ц
'ц . °С
X, ккал/(м-ч-°С)
г / с у м - ' « а л / ( м « . ч . ° С )
0,2 5 |
0,4 0 |
0,4 5 |
0,5 5 |
0,7 0 |
0,8 5 |
1 ,05 |
1 ,20 |
0,7 0 |
0 ,70 |
1 ,85 |
2,1 5 |
3,15 |
2 , 9 |
||
0 ,0490 |
0,047 5 |
0,043 7 0 ,0390 0,034 5 0,0290 |
0,0234 |
0,017 5 0,0163 |
0,015 5 |
0,017 0 |
0 ,0196 |
0 ,021 І |
0,0223 |
||||||
0,081 5 |
0, 127 |
0,131 |
0,143 |
0,161 |
0, 164 |
0 , 164 |
0,140 |
0 ,076 |
0,0724 |
0,0209 5 |
0,28 0 |
0 ,440 |
0 ,430 |
||
|
0,128 5 |
0 ,246 |
0,318 |
0,36 3 |
0,397 |
0,4 4 25 0 ,487 |
0 ,64 8 |
0,72 0 |
0,82 5 |
0 ,927 |
1 , 02>0 |
І , 06 |
|||
0,18 5 |
0,2 5 |
0 ,325 |
0,3 5 |
0,37 5 |
0 ,425 |
0,50 0 |
В ,600 |
0,75 0 |
0 ,750 |
0 ,775 |
0,87 5 |
0,97 5 |
1,125 |
||
— |
0,48 6 |
0,243 |
0,091 |
0,031 |
0 ,066 |
0,11 5 |
0 ,188 |
0,13 6 |
0,04 0 |
— 0,06 5 |
—0 ,00 0 |
—0,046 |
0,058 |
||
— |
0,888 |
0,860 |
0,839 |
0,81 8 |
0,79 5 |
0 ,766 |
0,751 |
0 ,780 |
0,78 5 |
0,631 |
0 ,540 |
0 ,395 |
0 ,358 |
||
0,43 2 |
0,20 9 |
0,0764 |
0,0254 |
0 ,0525 0,0881 |
0,141 |
0,10 6 |
0,0314 |
—0,0571 |
—0 , 0324 |
— 0,0182 |
0 ,0208 |
||||
|
0,25 7 |
0,492 |
0,636 |
0,72 6 |
0 ,794 |
0,88 5 |
0 ,974 |
І ,296 |
1 ,440 |
1 ,650 |
1 ,854 |
2 ,040 |
2,12 0 |
||
|
1 ,884 |
1 ,420 |
І ,305 |
і ,200 |
1 ,035 |
0,86 5 |
0,720 |
0 ,603 |
0,60 5 |
0,4 90 |
0,382 |
0 ,260 |
0,21 5 |
||
|
0,484 |
0,69 8 |
0 ,830 |
0 ,871 |
0,821 |
0 ,765 |
0,701 |
0,781 |
0,87 0 |
0 ,808 |
0,70 7 |
0,53 0 |
0 ,455 |
||
0,93 7 |
0,91 6 |
0,90 7 |
0 ,906 |
0,896 |
0,87 3 |
0,85 3 |
0 ,842 |
0 ,887 |
0,901 |
0 ,751 |
0,67 5 |
0,53 3 |
0,501 |
||
— |
200 |
303 |
394 |
|
493 |
601 |
|
703 |
795 |
856 |
895 |
999 |
1098 |
1 198 |
1257 |
— |
0 |
+з |
—6 |
|
—7 |
+ 1 |
|
+з |
—5 |
+ S |
—5 |
— 1 |
9 |
9 |
7 + |
— |
0,98 7 |
—980 |
0,972 5 |
0,962 |
0,95 7 |
0,94 8 |
0,958 |
0 ,994 |
0,99 5 |
0 ,883 |
0 ,792 |
0,61 0 |
0,58 0 |
||
— |
0 ,480 |
0 ,238 |
0,088 5 |
0,0298 |
0,063 0 |
0, 109 |
0, 180 |
0, 135 |
0,0398 |
—0 , 0574 |
— 0,0475 |
— 0,02 8 |
0,035 6 |
||
— |
2 ,135 |
1 ,660 |
1 ,535 |
1 |
,425 |
1 ,265 |
1 |
,085 |
0,950 |
0,842 |
0\84 5 |
0 ,700 |
0,56 8 |
0 ,390 |
0 ,345 |
— |
0 ,549 |
0,81 5 |
0,97 5 |
І ,035 |
1 ,005 |
0,95 9 |
0,92 5 |
1 ,090 |
1,217 |
1 , 156 |
1 ,053 |
0 ,795 |
0,73 0 |
||
0 ,9975. |
1 ,029 |
1 ,053 |
1 ,063 |
1 ,065 |
1 ,068 |
1 ,068 |
1 , 105 |
1 ,225 |
1 ,257 |
1 ,099 |
1 ,006 |
0,76 7 |
0 ,766 |
||
23 |
65 |
159 |
237 |
|
34 1 |
445 |
|
554 |
638 |
688 |
735 |
861 |
998 |
1147 |
1223 |
4 4 , 3 |
4 3 , 1 |
4 1 , 9 |
3 9 , 6 |
|
39,1 |
33 ,5 |
|
3 0 , 0 |
26 ,2 |
24 ,0 |
23, 1 |
2 2 , 8 |
23 ,0 |
24 , 1 |
25 ,5 |
164 |
216 |
212 |
277 |
|
293 |
285 |
|
300 |
314 |
360 |
347 |
354 |
403 |
4 70 . |
573 |
Таблица 7
Расчет коэффициента температуропроводности по кривым нагрева прутка диаметром 100 мм из стали Ст. З в высокотемпературной печи
|
|
|
|
Температурный |
интервал, |
°С |
|
|
||
Параметры |
рас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чета |
20— |
|
3 00— |
500— |
7 0 0 |
- |
750— |
800— |
1 0 0 0 - |
1200— |
|
300 |
1 |
500 |
700 |
750 |
|
800 |
1000 |
1200 |
1325 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*печн> |
v - |
1620 |
1570 |
1530 |
|
1510 |
|
1505 |
|
1500 |
1500 |
1510 |
|||||
т, |
мин |
0,6 |
0,76 |
0,64 |
|
0,20 |
|
0,40 |
|
1,4 |
2,0 |
|
1,5 |
||||
а м2 /ч |
0,037 |
0,028 |
0,026 |
0,018 |
|
0,030 |
0,020 |
0,024 |
0,0255 |
||||||||
Fo |
|
0,148 |
0,142 |
0,111 |
0,024 |
|
0,08 |
0,187 |
0,320 |
0,255 |
|||||||
Ві |
|
0,38 |
0,525 |
0,85 |
|
1,0 |
|
0,75 |
|
1,0 |
1,0 |
|
1,25 |
||||
V |
|
— |
0,775 |
0,706 |
0,835 |
0,774 |
0,585 |
0,468 |
0,455 |
||||||||
--пі |
|
— |
0,825 |
0,500 |
0,478 |
0,599 |
0,365 |
0,297 |
0,245 |
||||||||
2 |
П 8 |
|
|||||||||||||||
Єп |
|
0,825 |
0,837 |
0,801 |
0,939 |
0,937 |
0,710 |
0,606 |
0,601 |
||||||||
tn, |
°С |
— |
508 |
705 |
650 |
|
798 |
|
1003 |
1197 |
|
1223 |
|||||
At, |
°С |
.— |
+ 8 |
+ 5 |
|
0 |
|
_ 2 |
|
+ 3 |
—3 |
|
—2 |
||||
Siu |
|
— |
0,961 |
0,969 |
- 1 , 0 |
0,992 |
0,887 |
0,728 |
0,770 |
||||||||
V |
|
— |
1,070 |
0,730 |
0,725 |
0,837 |
0,570 |
0,465 |
0,417 |
||||||||
0Ц |
|
0,9675 |
1,070 |
1,149 |
1,390 |
1,336 |
1,108 |
0,949 |
1,024 |
||||||||
*ц, |
° c |
70 |
210 |
350 |
380 |
|
495 |
725 |
1025 |
1193 |
|||||||
ґ зксп _ |
o C |
65 |
200 |
350 |
380 |
|
500 |
|
720 |
1020 |
|
1200 |
|||||
At, |
°С |
|
|
|
|||||||||||||
+ 5 |
+ |
10 |
0 |
|
0 |
|
—5 |
+ 5 |
+ 5 |
|
—7 |
||||||
^Рассчитанные |
значения |
коэффициента |
температуропроводности |
примерно |
|||||||||||||
До 500° С на поверхности |
нагреваемого |
прутка |
совпадают |
для стали |
40 с таб |
||||||||||||
личными |
значениями. Затем |
рассчитанные |
значения коэффициента |
температу |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ропроводности |
в интервале |
темпе |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ратур |
структурных |
|
превращении |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(700—750° С) |
резко |
уменьшаются, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
после |
чего |
скачкообразно |
увели |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
чиваются |
до |
величины, |
|
равной |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,030, и снова уменьшаются, дости |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
гая |
табличной |
величины, |
начиная |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
с температурного интервала |
800— |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1000° С. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример |
4. По эксперименталь |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ным |
|
кривым |
нагрева |
поверхности |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
47. |
Нагрев |
слитка |
мас |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сой 45 т [80]: |
|
|
||||
О 4 8 /2/8 20 24 28 32 Jff Т,ч
/ — температура |
поверхности: |
2 •— |
|
на 1/3 |
радиуса; |
3 — ц е н т р а ; |
4 — |
заданный |
режим: |
5 — температура |
|
печи; б — разность температур
и центра кузнечного слитка |
массой 45 т (рис. 47) рассчитать изменение числово |
||||
го значения коэффициента |
|
температуропроводности при нагреве стали |
(химиче |
||
ский состав металла |
слитка: 0,26% С; |
0,31% Si: 0,47% Мп- |
0 023% Р- |
||
0,028% S; |
1,26% Сг; 0,40% |
Ni) [80]. Средний |
радиус слитка R C P = 0,768 и Ре |
||
зультаты |
расчета сведены |
в табл. 8. |
|
|
|
В этом примере рассчитывался слиток, не являющийся неограниченным цилиндром. Поэтому при расчете слиток приводили к неограниченному цн-
Таблица 8
Изменение значения коэффициента температуропроводности металла слитка массой 45 т в процессе нагрева. Продолжительность каждого периода нагрева 2 ч; і) = 0,92
|
|
|
|
Температурный |
интервал, °С |
|
|
|
||
Параметры |
|
100— |
1 7 0 - |
|
|
|
|
650— |
675— |
7 1 5 - |
расчета |
30— |
325— |
450— |
550— |
610— |
|||||
|
100 |
170 |
325 |
450 |
550 |
610 |
650 |
675 |
715 |
770 |
/ |
°С |
500 |
550 |
630 |
|
725 |
790 |
|
800 |
800 |
|
800 |
845 |
915 |
|||
/ц. |
°С |
60 |
70 |
150 |
|
240 |
330 |
|
420 |
480 |
|
540 |
575 |
620 |
|||
а, |
м2 /ч |
0,052 |
0,047 |
0,040 0,032 0,030 0,0275 0,0250 0,0250 0,0250 0,0250 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 8 |
||||
|
|
|
|
|
|
Температурный |
интервал, °С |
|
|
|
|
|
|||||
Параметры |
770 - * |
|
915— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1140— |
|
|||
расчета |
84 0— |
|
970— |
1040— |
1075— |
1 100— |
1170— |
||||||||||
|
|
840 |
915 |
970 |
|
1040 |
|
1075 |
1100 |
|
1 140 |
1170 |
1190 |
||||
'печії! °С |
975 |
1057 |
ИЗО |
|
1183 |
|
1200 |
1200 |
|
1220 |
1225 |
1257 |
|||||
tu, |
°С |
650 |
680 |
715 |
|
|
740 |
|
825 |
920 |
|
980 |
1025 |
1075 |
|||
а, |
м2 /ч |
0,0220 |
0,0220 |
0,0180 |
0,0160 |
0,0150 |
0,0250 |
0,0270 |
0,0270 0,0270 |
||||||||
лнндру путем деления критерия |
на |
коэффициент |
влияния торцов |
її, |
равный |
||||||||||||
для |
данного случая 0,92. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В остальном методика расчета аналогична методике расчета для предыду |
|||||||||||||||||
щего примера. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С л о ж н о с ть |
тепловых |
расчетов |
|
заключается |
в |
определении |
|||||||||||
критерия |
Ві, та к ка к в |
него |
|
входит |
коэффициент теплопереда |
||||||||||||
чи |
а, который |
изменяется |
в |
процессе |
нагрева |
( о х л а ж д е н и я ) . |
|||||||||||
Аналитическое |
его решение |
затруднительно, т а к к а к в |
нем за |
||||||||||||||
ключен эффект суммарного действия двух разнородных физи ческих явлений: теплопередачи излучением и теплопередачи конвекцией.
Д л я таких сложных задач эффективно применять теорию по добия. Результаты экспериментов по нагреву кузнечных слитков и заготовок, обработанные в критериальной форме, дают пред ставления о значениях критерия Ві без расшифровки его со ставляющих .
20.РАСЧЕТ НАГРЕВА КУЗНЕЧНЫХ ЗАГОТОВОК
СПОМОЩЬЮ ГРАФИКОВ КРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ
Методика расчетов основана на использовании графиков критериальной зависимости между величинами B i , Pd, темпе ратурой и диаметром кузнечных слитков и графиков решений дифференциального уравнения теплопроводности дл я типовых участков нагрева / — V I . П о температуре поверхности металла (дана или задается) определяют относительную температуру;
по г р а ф и к а м критериальной зависимости — критерий Ві : И з графиков решения уравнения теплопроводности для соответ ствующего типового участка по известным относительной тем
пературе |
поверхности |
заготовки |
и критерию Ві |
определяют |
|||
величину критерия Fo, а затем время нагрева. |
Коэффициент |
||||||
температуропроводности, входящий в критерий Fo, |
почти д л я |
||||||
всех сталей (за исключением |
высоколегированных) |
в |
интервале |
||||
ковочных |
температур |
равен |
а с р = 0,02 м2 /ч [40] . Такое |
ж е зна |
|||
чение коэффициента а принималось при построении |
|
графиков |
|||||
критериальной зависимости. П о |
известным критериям |
Ві и Fo |
|||||
спомощью соответствующих графиков решения уравнения
теплопроводности |
д л я центра цилиндра |
определяют относитель |
|
ную температуру |
в центре заготовки, |
которую пересчитывают |
|
в"°С . |
|
|
|
Д л я |
уточнения |
расчетов нагрева слитков в конкретных |
|
условиях |
к а ж д о г о |
завода графики критериальной' зависимости, |
|
изображенные на рис. 31 и 32, нужно корректировать по выше
приведенной |
методике. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Примеры |
расчетов |
нагрева |
слитков |
в |
кузнечных |
печах |
(одиночные |
|||||||||||||||
нагревы) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Пример |
5. |
Слиток |
массоіі |
52,5 |
т |
среднеуглеродистой |
стали |
нагрет |
по |
|||||||||||||
всему сечению в копильной печи |
до температуры 700° С. Затем его пересади |
||||||||||||||||||||||
ли |
в |
нагревательную |
печь |
с |
|
температурой |
1200° С. Определить |
продолжи |
|||||||||||||||
тельность нагрева поверхности слитка на 800, 900 |
н |
1150° С и температуру |
в |
||||||||||||||||||||
его |
центре. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример задан для условий типового участка /. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
Найдем |
относительную |
температуру |
поверхности |
слитка. При расчетах |
на |
|||||||||||||||||
н э т е в |
по ранее |
приведенным |
|
графикам |
решения |
|
для |
типового |
участка |
/ |
|||||||||||||
относительная |
температура |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Є - - |
'с —'о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Относительная температура |
поверхности |
слитка |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
" |
|
1200 - 8 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 - 900 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1200 — 700 |
|
|
|
' |
|
"* |
|
1200 — 700 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 — 1150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
|
|
1200 — 700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Средний |
диаметр кузнечного |
|
слитка |
массой |
52,5 т равен |
1438 мм (по нор |
||||||||||||||||
мали НКМЗ |
им. В. И. Ленина). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
По |
рис. 31 для |
поверхности |
|
слитка |
с температурой |
800, 900 и |
1150° С и |
|||||||||||||||
с = |
1450 мм критерий |
Ві соответственно |
равен 0,64; |
1,27 и 1,5. По графику на |
|||||||||||||||||||
рис. 12 и 12, 1 по полученным |
значениям |
критерия |
Ві и расчетным |
0 находим |
|||||||||||||||||||
критерий Fo: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Bi x |
= |
0,64; |
9l |
= |
0,8; |
Fo! = |
0,08; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Віа |
= 1 , 2 4 ; |
62 |
= |
0,6; |
Fo3 |
= |
0,125; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
B i 3 |
= 1 , 5 : |
Є3 |
= |
0,1; |
Fo3 |
= |
0,91 (см. рис. 12.1), |
|
|
|||||||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т! |
= |
0,08-0,7192 |
= |
|
„ , |
ч; т 2 |
= |
„ |
„ |
ч; |
т 3 |
0 |
0 |
с |
|
|
||||
|
|
|
|
0 0 |
' 2 |
|
2,1 |
3,2 |
|
= 23,5 ч. |
|
|
|||||||||||
