Файл: Несенчук, А. П. Тепловые расчеты пламенных печей для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

Следует также иметь в виду, что приведенные на рис. 2.3—2.9 температурные графики составлены для массивных тел. Исключение составляет рис. 2.6, на котором представлены графики для Отжа как для тонкого, так и массивного тела. Построение температурных графиков для Ві<0,5, как это видно из рис. 2.6, существенно упро­ щается, так как в этом случае изделие или заготовка не выдержи­ вается в печи.

2.4. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГРАФИКИ ПЛАМЕННЫХ ПЕЧЕЙ ДЛЯ НАГРЕВА ПОД КОВКУ, ШТАМПОВКУ И ПРОКАТКУ

Как правило, в методических печах металл нагревается по трех­ зонному температурному графику (зоны: методическая, сварочная и томильная). Однако в тех случаях, когда тепловой обработке подвергается тонкое тело (В і< В ікр), нагрев ведется по двухзон­ ному температурному графику (зоны методическая и сварочная).

Рис. 2.11. Температурный график трехзонного нагрева металла в методической печи.

На рис. 2.11 приведен температурный график методической печи с трехзонным режимом работы. Печь предназначена для на­ грева заготовок под ковку, штамповку и прокатку (В і^В і,ф).

Сечениями 0—0 и 1— 1 выделена методическая зона печи. Тем­ пература дымовых газов tr.yx, покидающих печь, выбирается из условия, что /г.ух= (850—1100°С). Температура металла fM0 при садке в печь задается технологической картой, причем можно до­ пустить, что ^пыо=^цмоТемпература металла /пмі находится в соот­ ветствии с допустимым перепадом Д/ДОп = Р Імі—?цмі» величина кото­ рого рассчитывается сообразно с возникающими в сечении 1— 1 температурными напряжениями. При этом температура металла в середине контрольного сечения tnMі составит 500° С. Как правило, температура tnMi находится в пределах 850—1000° С. Задаваясь температурным напором ÄtLдля сечения 1—/, равным 300—500° С, из соотношения

Ul= ^"мі+Д^І

находим температуру продуктов сгорания в сечении 1—1.

22

Сварочная зона печи расположена между сечениями 1— 1 и 2—2 (рис. 2.11). Температура поверхности металла в сечении 2—2 при­ нимается равной температуре операции (ковка, штамповка или про­ катка). Последняя может быть выбрана из табл. 2.2—2.3. Темпера­ тура (ц.м2 рассчитывается. Как видно из графика, tn=U u

Т а б л . 2.2. Температура ковки, штамповки

П р и м е ч а н и е . В низколегированных сталях легирующие добавки состав­ ляют до 1—396 (например, сталь 40ХН содержит легирующих присадок до 2%); в среднелегнрованных и высоколегированных сталях легирующих присадок содер­ жится соответственно до 3—6 и свыше 696 (40Х2НТ — среднелегированная сталь,

/цм2'= ^пм2>

или же если процесс выравнивания температуры в сечении заго­ товки происходит при уменьшающемся тепловом потоке, то

*пм2= * пм2' = const. / '

Это имеет место при снижении температуры газов в зоне выдержки.

В начале и конце процесса выравнивания температуры тепловой поток в заготовке может быть приближенно определен так:

2Я,А^нач

9нач2_2— - ;

2^,Д^кон

<?конг _2, = - ,

где А^нач и Д^кон — соответственно температурный перепад в заго­ товке в начале и конце процесса выравнивания.

23

V55С2, 60С2, 60С2А, 70СЗА, 58СН2А, ЭИ 142, ЭИ289 13Н2А, 12ХН2А,

24

Так как Д/Кон<А/Нач (по условию), ТО И *7кои<<7нач- С другой стороны, эти тепловые потоки можно найти из выра­

жений:

где Сп — приведенный коэффициент излучения.

Температура Uz' приблизительно составит

t'r2= t r2- (50—100)° С.

Аналогичным образом строятся температурные графики для методических печей, работающих по двухзонному режиму (Ві<Ві,ф). Как уже отмечалось, в этом случае построение сильно упрощается.

На рис. 2.12—2.15 даны температурные графики нагрева и тер­ мообработки (рис. 2.12 и 2.14), а также химико-термической обра­ ботки (рис. 2.13 и 2.15) металла в камерных печах.

В качестве руководства для построения температурного графи­ ка наряду с технологической картой операции тепловой обработки может служить литература [1]—[3].

25

Гл а в а 3. РАСЧЕТ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ

ВЗОНАХ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ

Глава посвящается выбору коэффициента избытка воздуха, а также определению состава дымовых газов, образующихся в ра­ бочем пространстве пламенных печей.

3.1. ВЫБОР КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА

Коэффициент избытка воздуха в значительной степени зависит от процесса нагрева и находится в широких пределах. При нагреве

и скорости истечения рабочей смеси. Причем при существенных расхождениях, истинных и рекомендуемых составителями нормалей скоростей, действительное значение а может сильно отклоняться от оптимального, вследствие чего горелка не пригодна для установки на печь. Что касается неполного сжигания топлива (а < 1 ), напри­ мер, в печах безокислительного нагрева, то в данном случае коэф­ фициент а рассчитывается.

Если в печи устанавливается горелочное устройство определен­ ного типа, то значение а выбирается в соответствии с нормалями. Если коэффициент избытка воздуха а задается, то, как правило, приходится выполнять перерасчет некоторых параметров горелочного устройства. Для газообразного топлива, которое наиболее часто используется для обогрева промышленных печей (при полном сжигании топлива), коэффициент избытка воздуха составляет

1,02—1,15.

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И СУММАРНОГО ОБЪЕМА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО (ЖИДКОГО] ТОПЛИВА В ПЕЧАХ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ АТМОСФЕРОЙ

Как известно, расчеты продуктов сгорания при сс^І и а < 1 сильно отличаются. Состав дымовых газов можно определить по диаграммам, составленным для топлив, сжигаемых в промышлен­ ных печах. Такие диаграммы для некоторых топлив ( а ^ І ) приве­ дены в следующй главе.

27

29

28