Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 133

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

На рис. 85 даны кривые зависимости Др от расхода воздуха на сопло, полученной на «холодном» стенде с перекрываемым проемом высотой до 100 мм при разных количествах QC T воздуха, подаваемого на стенд, и углах а наклона завесы. Как видно из рис. 85, перепад, рав­

ный 0,5 мм вод. ст. требует при Q C T =

0 расхода воздуха

на одно сопло 1,57 м3 /ч (для

а—90°)

и 1,14 м3 /ч

(для

а = 1 2 0 ° ) .

 

 

 

Для

перекрытия проема 100ХЮ0

мм (семь

сопел)

расход

составил бы 11 и 8 м3 /ч соответственно.

 

Без

завесы при указанном

Др = 0,5 расход на

стенд

оценивается в

QCT = 0,01-3600

I

/ 1 9 , 6 2 ' ° ' 5 =

100м3 /ч.

 

У

1,293

'

Обработка

экспериментальных данных показала,

что перепад давления Др мм вод. ст., создаваемый заве­ сой, связан с высотой перекрываемого проема Я м, рас­ ходом газа Q3 м3 /ч и шириной проема В м уравнением

Ap = i4(0,lQa ВУ'Н.

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент А зависит

от геометрии

сопла

и угла

наклона завесы. При угле

а = 1 2 0 ,

близком

к оптималь­

ному (см. ниже), А равен

6,5-Ю- 4 .

Показатель

степени

п, по экспериментальным данным,

составляет величину,

близкую к 2,0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопловые

устройства,

примененные

в

рассмотрен­

ной газовой завесе, сложны в изготовлении.

Некачест­

венное их выполнение снижает

эффективность

завесы.

В этой связи нами был исследован

вариант

газовой за­

весы с плоской щелью, значительно

более простой в из­

готовлении.

 

 

 

 

 

 

 

 

Испытание

вели

на муфельной

протяжной

печи с

конвейерной лентой

(см. рис. 103).

 

 

 

 

На муфеле

(рис. 86) установлены две отсечные заве­

сы (по краям). Подача защитного газа в муфель (QM )

варьировалась

в пределах

10—30 м3 /ч, что соответство­

вало скоростям

и м

(отнесенным

к полному

сечению),

равным 0,102 — 0,306 м/с.

Без работы отсечных завес давление в муфеле (Др) было незначительным и практически не изменялось при росте и м :

vM,

м/с

0,153

0,204

0,408

Др,

мм. вод: ст. -

0,01

0,015

0,07

256

Зависимость

Ар

от

 

угла

наклона

завесы а

(см.

рис. 86, б) при

и м = 0 , 2 0

4

м/с и

скорости

истечения

из

щели завесы в щ

32,8

м/с

 

иллюстрируется

следующими

данными:

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

86. Эскиз установки

отсечной

завесы в

м у ф е л е

(а) в расчетная

схема

(б):

 

 

 

 

/ — муфель; 2 — коллектор

завесы;

3 — п л о с к а я

щель

в коллекторе за­

весы

 

 

 

 

 

17—391

257

а,

град -

. 9 0

100

120

130

140

Ар,

мм вод. ст. ; • .

. 0

0,14

0,52

0,67

0,89

а ,

град

. 145

150

160

170

 

Ар,

мм. вод. ст . . .

.0,93

0,93

0,93

0,02

 

За изменением давления Ар мм вод. ст. при а = 1 4 4 ° в

зависимости от и щ

для разных

значений

и м

можно

про­

следить по следующим опытным данным

(табл. 20).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 20

Изменение давления Ар (мм вод. ст.)

 

 

 

 

 

в зависимости от скорости v m

в щели

 

 

 

 

 

 

для разных значений скорости им

газа в муфеле

 

 

 

Скоросткорость

Скорость

газа п м у ф е л е

Скорость

Скорость

газа в муфеле

 

 

 

 

 

 

 

 

газа в

 

 

 

 

газа

в

 

 

 

 

щели, м/с

0,102

0,204

0,306

щели, м/с

1.0,102

 

0,204 ]

0,306

 

 

 

 

 

5,45

0,05

0,05

0,075

 

20,90

0,55

 

0,60

0,67

10,60

0,125

0,175

 

 

26,60

0,85

 

0,92

1,00

15,50

0,30

0,37

0,40

 

32,80

1,26

 

1,40

1,55

При изменении ширины щели

с 1 до 2 мм наблюда­

лась такая зависимость

Ар от и щ

(при vM

= 0; а=144°):

и щ ,

м/с

 

5,30

7,75

10,45

13,3

16,4

 

Ар,

мм вод. ст. .

0,05

0,075

0,175 0,27

0,40

 

Анализ данных показывает, что давление в муфеле определяется скоростью истечения газа из щели и не­ значительно изменяется с ростом скорости газа в муфе­

ле а м .

На эффективность завесы существенно влияет величи­ на угла а наклона ее к потоку газа. В диапазоне 90— 145° наблюдается непрерывное возрастание Ар; после 145° значение Ар стабилизируется. Эти результаты кор­ респондируются с работой [61].

Математическая обработка данных исследования при­ водит к.уравнению типа

Ар = Kv\,

 

 

(XII-30)

где К—коэффициент,

зависящий от

скорости газа в

муфеле.

 

 

 

v„, м/с

0,11

0,22

0,33

К- . . . . . . .

1,21 - Ю - 3

1,42 - Ю - 3

1,47 - Ю - 3

258

Физически коэффициент /(характеризует искривление наклонной струи, вытекающей со скоростью о щ из щелевидного отверстия завесы, наступающее в результате взаимодействия напора газа в муфеле Ар со струей га­ за из завесы.

Форма возникающей криволинейное™ аэродинами­ ческой оси определяется соотношением скоростей о щ и ос . Последняя связана известной зависимостью с напо­ ром Ар и объемной массой газа в муфеле р м :

9

Ар

При действующей завесе скорость vc реализуется

лишь

в той части

проема, которая расположена ниже

точки

пересечения

аэродинамической оси с плоскостью

проема.

 

Если расстояние точки пересечения от низа проема (см. рис. 86, б) обозначить через hi и предположить, что продукты отсечных завес не попадают в муфель (что подтверждено опытами), то

vuF = bhjoz,

где _ 6 — ширина;

F — площадь проема.

Очевидно, что при hi = 0 атмосфера цеха будет пол­ ностью защищена от попадания в нее газа из му­ феля.

 

Ниже приведены значения hu

вычисленные для

vM=

= 0,102 м/с при разных

значениях и щ

(в скобках даны

соответствующие величины Ар):

 

 

 

 

о ш ,

м/с

. .

5,45

10,6

15,5

20,9

26,6

32,8

 

hx,

мм .

 

15,5

10,1

6,5

4,8

3,6

3,2

 

 

 

(0,05)

(0,125)

(0,3)

(0,55)

(0,85)

(1,25)

 

Как

видно из

этих

данных,

величина hi

мала

по

сравнению

с высотой перекрываемого

проема,

равной

120 мм, и стремительно убывает с ростом а щ .

 

(В)

 

В качестве показателя эффективности завесы

может быть принято следующее выражение:

 

 

Э =

Ом

 

 

 

 

(XH-31J

0з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17*

259

где

 

 

QK — количество

газа,

вытекающее

из

 

 

 

 

муфеля при давлении Ар и неперек-

 

 

 

 

рытом завесой проеме;

 

 

 

 

 

 

QM = FvM—то

же, при работающей

завесе;

 

 

 

 

 

Q3—расход

газа

через

завесу.

 

 

 

Определим,

например,

 

показатель

Э

для завесы

при Ущ =

=

20,9

м/с

(что

соответствует

Q3 =6,9

м3 /ч);

и м = 0 , 1 0 2

м/с

или

QM

= 5

м3 /ч; р», =

1.29 кг/м3 ; F=

126- Ю - 4 м2 .

 

 

 

 

 

Др,

соответствующее принятому

значению

ч щ , равно 0,55 мм вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19,62-0, Е55

ст., тогда

Q„=/r -3600 ~\ /

~ 5 ~

г • =

126-10-«-3600 *

'

1,29

 

 

 

 

 

131,5 — 5

 

 

 

 

 

/

 

 

=

 

 

 

= 18,3, т. е. 1 м3 газа, вытекающего из

131,5 м3 /ч и 3 = — — — —

 

 

 

 

 

6,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

завесы, способен предотвратить истечение из муфеля

18,3 м3 газа.

 

В большинстве случаев практики высота проема, под­

лежащая

перекрытию в проходных печах, не превышает

100 мм, что позволяет

при определении ищ

непосредст­

венно использовать зависимость

(XII-30).

 

 

 

 

Когда

высота перекрываемого

проема

# i

больше,

рекомендуется

расчет вести по уравнению

 

 

 

( о щ / а с ) 2 = Ф - | - ,

 

 

 

 

 

 

 

 

(XII-32)

где

 

 

б — начальная

полутолщина

струи, м;

 

 

Я = Я Х — 1 \ — дальнобойность

струи, м;

 

за­

 

 

 

 

Ф — коэффициент,

значение

которого

 

 

 

 

висит

от

принятого

соотношения

 

 

 

 

# / # ь

а также от скорости газа в му­

 

 

 

 

феле

vM

(см. табл. 21).

 

 

 

Для осуществления некоторых технологических процес­ сов требуются различные по составу контролируемые атмосферы. Например, при обезуглероживающем отжи­ ге трансформаторной полосы в проходных печах зона выдержки питается газом, богатым водородом (до 75— 100%), зоны регулируемого охлаждения и ускоренного охлаждения — газом, бедным водородом (5%); в про­ ходных печах для реставрационного отжига (восстанов­ ление марочного содержания углерода) имеется не­ сколько технологических зон с различным составом га­ за. Перечень можно было бы дополнить печами для нер­ жавеющей стали и др.

.260

В этой связи нами была исследована разделительная

завеса, устанавливаемая

в муфель на стыке зон нагрева

и охлаждения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Она состоит

из трубы

 

 

 

Т а б л и ц а 21

коллектора,

разделенного

Изменение

коэффициента

ф

на

две части

перегород­

 

 

в зависимости от отношения Н1Н\

кой. Обе части имеют пло­

 

и скорости

vM

газа в муфеле

ские щели, на которые вы­

 

 

 

Значения скорости

текают наклонные

(под

 

 

 

 

Значениначения

 

 

 

углом 56° к вертикальной

 

 

 

 

 

Я / Я ,

 

 

 

оси) струи газа. В целях

 

 

 

0,П

0,22

определения

условий, не­

 

0,98

 

0,22

0,200

обходимых для

направ­

 

 

ленного движения

защит­

0,95

 

0,23

0,206

0,90

 

0,24

0,218

ных газов в муфеле к га­

 

 

 

 

 

 

 

зу,

поступающему

в ле­

 

 

 

 

 

вую часть коллектора (в сторону зоны

нагрева),

подме­

шивали двуокись углерода. На анализ отбирали пробы газа из правой части (т. е. из зоны охлаждения).

Ниже приведены данные, характеризующие совме­ стную работу отсечных и разделительной завес (скоро­ сти истечения: из левой отсечной завесы иЩ 1 = 15,5 м/с, из разделительных завес и ш =20,9 м/с; Ар\, Ар2 — пере­ пады давления в муфеле слева и справа от разделитель­

ной завесы; о щ 2 — скорость истечения из правой

отсеч­

ной завесы):

 

 

 

 

 

 

у ш 2

• •

32,8

26,6

20,9

18,3

 

Арг

• .

0,26

0,23

0,21

0,21

 

0,82

0,82

0,43

0,33

 

% ~ С 0 2

—

—

—

0,5

 

 

 

 

 

 

При той же величине vmp20,9

м/с, но

неработающих

отсечных завесах содержание С 0 2

в правой части

муфе­

ля составляет

1,6%.

 

 

 

 

 

Давление

в муфеле

незначительно

изменяется

в за-

вимости от количества газа, подаваемого через раздели­

тельную

завесу. При У ш т = » ш 2 ==32,8 м/с получены сле­

дующие данные.

 

 

 

 

 

Ущ„ м/с

5,45

10,6

15,5

20,9

26,6

32,8

АР . .

1,25

1,25

1,25

1,35

1,35

1,40

 

(0,55)

(0,55)

(0,55)

(0,55)

(0,60)

(0,63)

П р и м е ч а н и е . В

скобках

приведены

данные

при

 

.261

Смотрите также файлы