|
|
|
|
| Биография | Отчет о поиске | Автореферат | Ссылки | Библиотека | Индивидуальное задание |
Высокие температуры, окисленность поверхности заготовок, конструктивные особенности рекуперативных нагревательных колодцев, наличие в них факела и больших масс металла значительно усложняет выбор методов для определения степени прогрева слитков. Практика показывает, что в зависимости от места расположения отдельных слитков в ячейке колодца они прогреваются по высоте и сечению неодинаково. Поэтому даже при наличии способа объективного контроля, степени прогрева для одного отдельно взятого слитка результаты нельзя распространить на другие слитки. Создание же систем объективного контроля для каждого слитка в отдельности представляет чрезвычайно сложную и на современном этапе практически неразрешимую задачу. В связи с этим проблему контроля степени прогрева слитков, целесообразно сузить, сведя ее к определению средней степени прогрева для всей садки слитков. При такой постановке проблемы ее практическое решение уже не представляет непреодолимых затруднений. Сущность разработанного авторами нового метода контроля степени прогрева металла в промышленных печах в период томления заключается в использовании зависимости между усвоенной тепловой мощностью Величина усвоенного металлом тепла может быть определена из известного соотношения:
и средним перепадом температур по сечению. Так как в процессе томления металла количество поглощаемого им тепла постепенно уменьшается, то по изменению можно судить о прогреве металла.
где Мо — общая тепловая мощность печи;
А — тепловые потери рабочего пространства печи;
— коэффициент использования топлива.
Для определения в период томления (выравнивания температур по сечению) используются данные, полученные при двухпозиционном регулировании температуры поверхности металла в заранее заданных границах (зона регулирования). Известно, что выполнение комбинации режимов Мо=const в первом периоде нагрева и 
= const в период томления металла наиболее выгодно, так как увеличивает степень использования установочной тепловой мощности Мо и делает выдержку металла при = const минимальной. Расчеты, произведенные по этой методике, показывают, что такой комбинированный режим позволяет сократить общую продолжительность нагрева слитков холодного посада на 5% по сравнению с длительностью нагрева в случае, если период томления происходит при постоянной температуре газов. Применение такого режима для горячего посада будет еще более эффективным.
В период томления металла при = const потери тепла в результате теплопроводности кирпичной кладки рабочего пространства колодца и излучением через открытые отверстия или окна дымоходов в первом приближении можно считать постоянными.
Рисунок 1 - График расхода топлива при двух позиционном регулировании тепловой нагрузки колодца.
В этом случае определение сводится к определению Мо и
где В — расход топлива;
Q — теплотворная способность топлива.
Двухпозиционное регулирование температуры поверхности осуществляется скачкообразным изменением расхода топлива от 
до 
(см. рисунок). Обозначим диапазон изменения расхода топлива при двухпозиционном регулировании
Время, в течение которого расход топлива максимальный, обозначено как время импульса 
, а время, в течение которого расход минимальный — как время паузы 
. Импульс и пауза составляют цикл регулирования.
В конце каждого цикла определяем средний за цикл расход топлива
Обозначим
где i - порядковый номер цикла от начала периода томления;
а - скважность процесса двухпозиционного регулирования.
Тогда средняя за каждый цикл усвоенная тепловая мощность равна
Значение коэффициента использования топлива может быть определено
Для определения коэффициента расхода топлива предполагается разработка специального устройства. В случае выдержки слитков при постоянной температуре их поверхности характер изменения потока, поглощаемого металлом, не зависит от закономерностей теплообмена между газами и металлом, а определяется только закономерностями распространения тепла по сечению, что значительно упрощает задачу определения перепада температур по величине усвоенного металлом тепла. Температурное состояние слитка непосредственно перед выдачей его из колодца может быть охарактеризовано регулярным тепловым режимом первого рода при постоянной температуре поверхности. При этом распределение температур в теле характеризуется следующим выражением
где 
- температура поверхности тела;
- мгновенное значение температуры в точке;
А – постоянная, зависящая от начального распределения температуры;
U - собственная функция, зависящая только от формы тела;
m - темп изменения температуры, зависящий от формы тела и его температуропроводности.
Максимальный перепад температур в теле
где 
- координаты температурного центра тела, а среднее значение теплового потока на поверхности, ограничивающей тело,
где 
- теплопроводность тела;
g - среднее значение градиента функции U на этой поверхности.
Из выражений получаем
Для тел простейшей формы в условиях регулярного теплового режима первого рода величина R может быть легко определена на основании известных аналитических решений.
В свою очередь
Следовательно, при известных значениях R и по величине можно судить о величине
Или
Величины, входящие в формулу, за исключением а и , постоянны для одной садки металла. Таким образом, для контроля перепада температур по сечению необходимо непрерывное определение только величин а и .
Учитывая, что для одной садки величина коэффициента использования топлива в течение периода томлении изменяется незначительно, можно в первом приближении считать ее постоянной.
Тогда последнюю формулу можно переписать в таком виде
Обозначив К1-К3=К, получим
Таким образом, о степени прогрева металла по сечению в период томления металла можно судить по изменениям скважности а в процессе двухпозиционного регулирования температуры. Описанный метод может быть использован при контроле степени прогрева массивных изделий в камерных печах периодического действия (нагревательных колодцах, кузнечных печах и др.).
Расчеты нагревательных печей, под ред. Н.Ю.Тайца, Гостехиздат УССР, 1958.
Металлургические печи, под ред. М.А. Глинкова, Металлургиздат, М., 1961.
Шорин С.Н., Теплопередача, Стройиздат, М.-Л., 1952.
Лыков В.А., Теория теплопроводности, ГИТТ, М.-Л., 1952.
| ДонНТУ | Портал магистров ДонНТУ | Библиотека | Биография | Отчет о поиске | Автореферат | Ссылки | Индивидуальное задание |