ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 0
менн. |
И з |
рис. |
56, б |
видно, |
что |
температура поверхности |
и в:, |
|||
центре |
модели |
хорошо совпадает |
с аналогичной температурой |
|||||||
натурного |
слитка. |
|
|
|
|
|
|
|
||
35. П Р И Б Л И Ж Е Н Н О Е |
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ |
ПОЛЕЙ |
||||||||
|
|
|
ПРИ |
НАГРЕВЕ САДКИ СЛИТКОВ |
|
|
||||
Моделирование |
нагрева |
садки |
слитков (несколько |
слитков |
||||||
на подине |
печи) |
проводилось |
в печи |
К З Т С . |
|
|
||||
Печь |
КЗТС |
и |
нагреваемые слитки. Указанная печь |
яв |
||||||
ляется камерной кузнечной регенеративной печыо с выдвижной:
подиной и двухсторонним обогревом и |
предназначена для |
на |
|||
грева слитков массой до 5 т под ковку |
на |
гидравлическом |
к о |
||
вочном прессе |
усилием 2000 тс. Печь отапливается природным, |
||||
газом. |
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика печи |
|
|
|
Габаритные |
размеры подины, мм: |
|
|
|
|
длина |
|
|
4500 |
|
|
ширина |
|
|
3500 |
|
|
Высота |
рабочего пространства, мм |
|
2850 |
|
|
Расход |
природного газа, м3 /ч . . . . . . |
. . |
360 |
|
|
Количество продуктов горения, м3 /ч |
|
3800 |
|
||
Удельный расход продуктов горения, м3 /м3 |
. . |
10,6 |
|
||
Температура продуктов горения в рабочем |
про |
|
|
||
странстве |
печи, °С |
\ . |
1500 |
|
|
Число дымоотводящих каналов, шт |
|
8 |
|
||
Сечение |
дымоотводящего канала, мм: |
|
|
|
|
высота |
|
|
280 |
|
|
ширина |
|
|
350 |
|
|
Моделировали нагрев садки слитков массой 2; 3,5 и 4,5 т,. которые з а г р у ж а л и на подину печи в два ряда по несколько' ярусов в к а ж д о м из них.
Размеры нагреваемых |
слитков, мм: |
2 т |
3 , 5 т |
4,5 т |
|
диаметр |
верхней |
части |
470 |
580 |
640 |
диаметр |
нижней |
части |
460 |
565 |
620 |
длина (без донной и прибыльной |
частей) . 1150 |
1350 |
1440 |
||
Масса |
экспериментального |
слитка стали |
40ХН |
|
с о с т а в л я л а |
||||
4,5 т. Температуру в центре слитка замеряли |
платина-платино- |
||||||||
родиевой термопарой через просверленное в нем |
отверстие, н а |
||||||||
поверхности — оптическим пирометром. |
|
|
|
|
|
||||
Экспериментальный |
слиток |
з а г р у ж а л и |
в |
нагревательную- |
|||||
печь в различные места |
садки. |
|
|
|
|
|
|
||
Схема |
загрузки |
и |
график |
нагрева |
садки |
из 24 |
слитков с |
||
экспериментальным |
слитком в |
середине |
нижнего |
и |
верхнего- |
||||
ярусов |
показана на рис. 58, 59. |
|
Расход продуктов горения составлял при повышении темпе |
||
ратуры |
печи 380 м3 /ч; при |
в ы д е р ж к е температуры 3000 м 3 /ч , |
при понижении температуры |
печи 2800 м 3 /ч . |
|
|
16 • їв |
20 |
22 Zt ч |
Рис. 58. Схема загрузки и график нагрева |
экспериментальной |
садки |
|
из 24 слитков массой |
60 т: |
|
|
/ — экспериментальный |
слнток |
|
|
•t °С •1Щ •1300 1200\ 1100
.1000
.900 /
800
'700 |
|
600 |
/ |
500 |
|
400 |
/- 4 |
300 f
200 1
J00 11
0
1 2
1
чи
tn
*
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17J8t,Y
Рис. 59. Схема загрузки и график нагрева эксперимен тальной садки из 24 слитков массой 68 т:
J — экспериментальныft слнток
|
Э к с п е р и м е н т а л ь н ая установка. |
Д л я |
моделирования |
нагрева- |
||||||||||
садки слитков |
в печи К З Т С |
была использована эксперименталь |
||||||||||||
ная |
установка |
для |
моделирования |
нагрева |
слитков |
в |
печи1 |
|||||||
Н К М З . |
П р и этом |
средний |
геометрический масштаб |
моделиро |
||||||||||
вания п по размерам рабочего пространства печи К З Т С |
и |
моде |
||||||||||||
ли |
печи |
экспериментальной |
установки |
равен |
8. |
В |
таком |
ж е |
||||||
масштабе |
изготовляли |
и |
модели |
слитков. |
В |
этом |
с л у ч а е |
|||||||
масштаб |
|
температур равен |
8. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
МО |
|
іво |
|
|
чи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/70\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
то |
|
ISO |
|
|
|
|
|
|
|
ґ*й*ї |
|
|
|
|
/200 |
|
|
|
|
|
|
|
"° |
|
|
|
||
|
|
150 |
|
|
|
tn |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1100 |
/Щ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
/ООО /зо\ |
|
|
|
*> |
|
|
|
|
|
|
|||
|
900 |
|
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
800 |
|
но |
|
|
|
1 * |
|
|
|
|
|
|
|
|
700 |
/оо\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
600 |
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
60 |
|
|
|
|
|
|
І"J |
|
|
|
|
||
|
300 |
50 |
|
|
|
|
|
хм |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
200 |
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
зо\ |
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
0L |
20' 10г20 ЗО <t0 |
50 60 70 80 90 WOW |
120130 П0150/60 ПО/80 |
г\тн |
|||||||||
Рис. 60. Моделирование нагрева садки слитков массой 60 т:
/— экспериментальный слиток
Пр е д в а р и т е л ь н ые расчеты. Пропорциональные температуры
находили совмещением температур натуры и модели |
в н а ч а л е |
|||
нагрева |
( 2 0 ° С ) . |
Температурная ш к а л а |
д л я модели |
и натуры |
нанесена на рис. |
60 и 61. |
|
|
|
Г р а ф и к повышения температуры печи |
(см. рис. 58, |
59) р а з |
||
делен на |
температурные интервалы, по |
которым рассчитывали |
||
продолжительность повышения температуры модели печи и рас
ход воздуха |
(табл. |
12). Р а с х о д |
воздуха, |
проходящего чер§з |
|||
модель, рассчитывали по следующей схеме. |
|
||||||
Р а с х о д топлива |
при а = |
1,1 равен 360 |
м3 /ч, объем |
продуктов |
|||
горения |
Упр г = 10,6 |
м 3 / м 3 , |
расход |
продуктов горения |
У Г = 3 6 0 Х |
||
X 10,6 = |
3816 |
м3 /ч. |
|
|
|
|
|
Р а с х о д воздуха, проходящего через модель,
v =
w
п?
W'
В соответствии с критерием Re отношение скоростей потоков
•W |
|
|
|
|
|
W |
V |
, |
|
|
|
„ |
масштао |
|
— ' З а м е н я е м |
выражением — = |
nv' |
(n — геометрический |
|||||||||||
w' |
|
|
|
|
|
w' |
|
|
|
|
|
|
|
|
м о д е л и р о в а н и я ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Объем продуктов горения и воздуха приводим к расчетной |
||||||||||||||
температуре температурного интервала |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
' ' = 4 1 |
+ JSr)- |
|
|
|
|
|
|||
Тогда |
расход воздуха, |
проходящего через модель, |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
V |
Кг I + - |
273 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t.'C |
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
wo J70 |
|
|
tnem |
|
|
|
|
V |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
то |
'150 |
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
900- 130 |
|
|
in |
• • •J |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
- 110 |
|
|
|
|
*> |
|
|
|
|
|
|
|
|
700. 30 |
|
|
•j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J00' 50 |
L |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10030 е/ г* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
го |
w |
во |
so юо по по г',мин |
|
|
|||||
|
Рис. 61. |
|
Моделирование |
нагрева |
садки слитков мас |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
сой |
68 т: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ — экспериментальный |
слиток |
|
|
|
|
||||
Д л я |
первого |
температурного |
интервала |
( / = 9 0 0 ° С, |
t'= |
|||||||||
120° С) |
расход |
воздуха, проходящего |
через модель |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
3816 |
1 + |
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
= |
273 |
= 363 м3 /ч. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
152,5 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично определяли расход воздуха и д л я других тем |
||||||||||||||
пературных интервалов. Результаты расчета сведены |
в |
т а б л . 1 2 . |
||||||||||||
Н а рис. |
60 и |
61 |
даны |
результаты |
двух опытов по модели |
|||||||||
рованию нагрева слитков в печи |
К З Т С |
(точки |
и |
крестики); |
||||||||||
сплошными |
линиями |
показаны |
графики |
нагрева |
поверхности |
и |
||||||||
Продолжительность повышения температуры модели печи и расход
воздуха (модели печи КЗТС)
|
|
|
|
|
|
|
Температурный |
интервал, |
°С |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Натура, |
t печи |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
о |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ю |
о |
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
т |
Т |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
о |
о |
о |
о |
|
о |
о |
о о |
о e a |
|||
|
|
|
|
|
|
о |
о |
ю |
to |
i d |
Ю |
|
ю |
ю |
|
rn |
і л |
|
|
|
|
|
|
ю |
|
|
|
CN <П |
СО •<? |
^ |
ю |
||||
|
|
|
|
|
|
ю |
О |
—І |
— (М |
|
|||||||
|
Параметры |
расчета |
|
СО |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель, |
t печи |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ю |
п |
|
СО |
|
от |
|
о |
|
СІ |
ю |
|
|
|
|
|
|
|
СМ |
|
|
|
ю |
|
t |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
т |
т |
|
|
|
|
|
|
|
ю |
|
Г - |
с о |
|
СІ |
о |
с ч |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
СО |
|
|
|
ю |
г - |
с о |
|||
Расчетная |
температура, |
°С t . |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
1300 |
1400 |
1500 |
|||||||
|
і' |
|
|
|
|
120 |
131 |
142 |
153 |
|
164 |
176 |
188 |
||||
Теплофизические |
характери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
стики: |
|
|
|
|
152,5 |
174,3 |
197,1 |
221,0 |
|
|
280,0 |
315,0' |
|||||
|
натуры |
Ю6 |
v, м2 /с . . . |
245 І 0 |
|||||||||||||
|
а г - Ю 2 , |
м/ч |
|
|
|
92,87 109,21 124,37 141,27 |
160,0 |
182s0 |
204,0- |
||||||||
|
модели |
10G |
v', |
м2 /ч . . . . |
27,0 |
28,0 |
29,0 |
31,5 |
|
33,0 |
33,5 |
34,0 |
|||||
|
102 а^, |
м/ч |
|
|
|
13,0 |
13,5 |
14,2 |
15,0 |
|
16,0 |
17,0 |
18,0 |
||||
|
*1 |
|
|
|
|
0,177 |
0,160 |
0,150 |
0,142 |
0,135 |
0,120 |
0,118: |
|||||
|
а" |
|
|
. . |
. . |
0,141 |
0,123 |
0,114 |
0,106 |
0,10 |
0,093 |
0,088 |
|||||
|
|
|
|
|
|
0,159 |
0,142 |
0,132 |
0,124 |
0,113 |
0,107 |
0,103 |
|||||
|
= т |
|
|
|
|
10,2 |
9,10 |
8,45 |
7,95 |
|
7,55 |
6,85 |
6,60 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжительность повышения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
температуры модели печи, мин . |
3,4 |
15,5 |
31,0 |
40,6 |
|
68,4 |
103,6 |
187,2' |
|||||||||
V" при 20 °С, м3 /ч [по крите |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рию |
(175)] |
|
|
|
|
363 |
356 |
353 |
368 |
|
370 |
349 |
263 |
||||
центра экспериментального слитка |
в |
гомохронные |
моменты |
||||||||||||||
времени. Совпадение кривых натуры и модели хорошее. |
|
|
|||||||||||||||
|
Результаты моделирования ускоренного нагрева холодного |
||||||||||||||||
слитка, охлаждения |
слитка на |
подине |
печи, |
ускоренного н а г р е |
|||||||||||||
ва горячего слитка и нагрева слитков, находящихся в разных
местах садки, позволяют |
сделать вывод о том, что метод |
при |
||||
ближенного |
моделирования нагрева и охлаждения металла |
дает- |
||||
возможность |
изучать |
распределение температурных |
полей в. |
|||
слитках, нагреваемых |
под ковку |
в пламенных кузнечных печах. |
||||
Этот метод |
можно использовать |
при изучении нагрева |
слитков- |
|||
и заготовок |
в прокатных |
печах |
и при исследовании |
режимов- |
||
нагрева заготовки в термических |
пламенных печах. |
|
|
|||
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
|
|
|
1. Аверин С. И., Гольдфарб |
Э. М. и др. Расчеты |
нагревательных печей. |
|
Под ред. д-ра техн. наук проф. |
Н. Ю. Танца. Киев, «Техника», |
1969, с. |
|
2. Алабужев П. М., Власов |
В. В. Об анализе |
и синтезе |
поршневого |
пневмопривода при переменной приведенной внешней силе. «Физико-техниче
ские |
проблемы разработки полезных ископаемых». Новосибирск изд-во СО |
АН |
СССР, 1965, № 5, с. 91—100. |
3.Алабужев П. М., Геронимус В. Б. и др. Теория подобия и размерно стей. Моделирование. М., «Высшая школа», 1968, 206 с.
4.Блохин Е. П., Кобяков П. В. Исследование нагревательного колодца новой конструкции на огневом стенде. «Нагрев металла и работа нагрева
тельных печей». Свердловск, Металлургиздат, 1960, с. 92—101.
5.Бриджмен П. В. Анализ размерностей. Пер. под ред. акад. С. И. Вави лова. ГТТП, 1934, 120 с.
6.Будрин Д. В. Расчет лучистого теплообмена. Труды УПИ. Сб. «Тепло обмен п вопросы экономии топлива в металлургических печах». М., Метал лургиздат, 1951, с. 13—41.
7.Ваничев А. П. Приближенный метод решения задач теплопроводности
при переменных константах. «Известия АН СССР ОТН». |
1946, № |
12, с. |
1767. |
|||||
8. |
Видин Ю. |
В. Неустановившееся температурное |
поле |
в |
плите |
при |
||
совместном действии теплового излучения и конвекции. |
Т. |
12. |
«Инженерно- |
|||||
физический журнал», 1967, № 5, с. 669—671. |
|
|
|
|
|
|
||
9. |
Видин Ю. В. Расчет нагрева стальных слитков при переменной темпе |
|||||||
ратуре |
печи. «Кузнечно-штамповочное производство», |
1968, |
№ |
2, |
с. 35—38. |
|||
10. |
Воронков |
Г. В., Видин Ю. В. и др. Законы |
распределения тепла в |
|||||
телах конечных |
размеров и их приложение к |
радиационному нагреву. Т. |
15. |
||||||||||
«Инженерно-физический |
журнал», |
1968, |
№ 2, |
с. 268—271. |
|
|
|
|
|||||
П. Воскресенский К. Д. К доказательству |
обратной |
теоремы |
подобия. Сб. |
||||||||||
«Теория |
подобия |
и моделирование». Изд-во АН СССР, |
1951, с. 27—48. |
|
|||||||||
12. |
Бургафт |
А. В., Добрынченко |
В. А. Расчет |
нестационарной теплопро |
|||||||||
водности неограниченной |
пластины при смешанных |
граничых условиях. Т. |
15. |
||||||||||
«Инженерно-физический |
журнал», |
1968, № 5, с. 931—933. |
|
|
|
|
|||||||
13. |
Глинков |
М. А. Методы |
расчета |
промышленных |
печей. |
М., |
ОНТИ, |
||||||
1938, 348 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
Глинков |
Н. М., Зеньковский |
А. Г. К |
вопросу |
исследования |
теплооб |
|||||||
мена в |
печах на огневых стендах. «Известия |
АН |
СССР, |
ОТН», |
1951, № |
11. |
|||||||
15.Глинков М. А. Основы общей теории печей. М., Металлургиздат,
.1962, 575 с.
16.Головина 3. Н., Ересковский О. С , Немзер Г. Г. Исследование про цессов нагрева п охлаждения стальных массивных слитков. «Кузнечно-штам повочное производство», 1968, № 1, с. 35—40.
17.Голубятников Н. К., Золотухин Н. М., Литенко Н. Т. Исследование нагрева слитка стали 90ХФ весом 88 т. «Ковка крупных поковок». Ч. П. М., «Машиностроение», 1965, с. 42—56.
18.Гун Г. Я-, Галкин А. М., Щербель Р. Д . Расчет температурного поля •образца при осаживании на пластометре. Сб. «Пластическая деформация ме таллов н сплавов». Московский институт стали и сплавов. LXIV. М., «Метал лургия», 1970, с. 172—176.
