Способ нагрева металла

 

Изобретение относится к области металлургической теплотехники, в частности к нагревательным печам с методическим режимом нагрева. Цель изобретения - снижение окисления и обезуглероживания металла за счет повьшения равномерности нагрева. Способ нагрева металла заключается в том, что на нижнюю поверхность заготовок по длине канала томильной зоны подают скоростные струи продуктов сгорания, при этом ось струи направлена по нормали к поверхности заготовки и расположена в одной вертикальной плоскости с продольной осью глиссажной трубы, а относительные ширина канала и расстояния от среза сопла горелки до поверхности заготовки и между осями струй по длине канала составляют: b/d 7-9; x/do. 4-6; s/do 10-12, где b - ширина канала; х - расстояние от среза сопла до поверхности заготовки; s - расстояние между осями рядом распо- ,ложенных струй по длине канала; d - начальный диаметр струи. Предложенный способ обеспечивает интенсивный теплообмен и эффективное выравнивание температур по длине и сечению заготовки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. ( (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 F 27 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4283537/31-02 (22) 26.05.87 (46) 15.01.89. Бюл. Р 2 (71) Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря (72) В.A.Êðèâàíäèí, П.Г.Краснокутский, А.В.Шперный, А.В.Гребенюков, А,Н.Кочетков, Г.В.Кийко,В.Г.Кнохин и О.Е.Савчук (53) 621.78(088.8) (56) Тайц Н.Ю. и Розенгарт Ю.И. Методические печи. M. Металлургиздат, 1964, с. 250-251, рис. 120. (54) СПОСОБ НАГРЕВА МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к области металлургической теплотехники, в частности к нагревательным печам с методическим режимом нагрева. Цель изобретения: — снижение окисления и обезуглероживания металла за счет повышения равномерности нагрева.

Способ нагрева металла заключается в

„„SU„„1451511 А1 том, что на нижнюю поверхность заготовок по длине канала томильной зоны подают скоростные струи продуктов сгорания, при этом ось струи направлена по нормали к поверхности заготовки и расположена в одной вертикальной плоскости с продольной осью глиссажной трубы, а относительные ширина канала и расстояния от среза сопла горелки до поверхности заготовки и между осями струй по длине канала составляют: Ь/do = 7-9; x/d =. — 4-6; s/do =10-12, где Ь вЂ” ширина канала; х — расстояние от среза сопла до поверхности заготовки; s расстояние между осями рядом распо, ложенных струй по длине канала; d — начальный диаметр струи. Предложенный способ обеспечивает интенсивный теплообмен и эффективное выравнивание температур по длине и сечению заготовки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1451511

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, в частности к нагревательным печам с методическим режимом нагрева, и может быть

5 использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — снижение окисления и обезуглероживания металла за счет повышения равномерности нагрева.

Способ нагрева металла характеризуется тем, что на нижнюю поверхность заготовок по длине канала в керами- 15 ! ческом поду томильной зоны подают скоростные струи продуктов сгорания, при этом ось струи направлена по нормали к поверхности заготовки и расположена в одной вертикальной плоскос- 20 ти с продольной осью глиссажной трубы, а ширина Ь канала выбирается из соотношения Ъ/d = 7-9, где d — начальный диаметр струи.

Расстояние от среза сопла горелки 25 до поверхности заготовки определяют из соотношения х/d a = 4-6, а шаг между осями рядом расположенных струй по длине канала S/dq = 10 — 12, где х— расстбяние от среза сопла горелки до З0 поверхности заготовки; S — расстояние между осями рядом расположенных струй по длине канала.

Установлено, что при набегании скоростной струи продуктов сгорания по нормали к поверхности заготовки интенсивность теплообмена стуи с нагреваемой поверхностью возрастает в 6-7 раз по сравнению с теплоотдачей при продольном обтекании поверх- А ности продуктами сгорания со скоростью, характерной для методических печей. Кроме того, максимальная интенсивность теплообмена наблюдается в окрестности точки пересечения оси струи с поверхностью заготовки (критическая точка заготовки), в связи с чем расположение оси струи в одной вертикальной плоскости с продольной осью глиссажной трубы обеспечивает наиболее интенсивный подвод теплоты именно к тем участкам поверхности заготовки, на которых есть "темные пятна".

Значительное повышение интенсив55 ности теплообмена способствует наиболее быстрому и эффективному выравниванию температур по длине и сечению заготовок, т,е. сокращает время пребывания последних в томильной зоне, в результате чего заметно снижается окисление и обеэуглероживание металла, повышается производительность печи °

На фиг. 1 показано влияние относительной ширины канала на теплоотдачу к поверхности заготовки в виде зависимостей:

Ии = f(Re, b/d ), Йи Ь/do =, f(Re, Ъ/й,) Йо где N u = --- — критерий Нуссельта о

Р о d<>

R e = †-- — критерий Рейнольдса о при х/с1 =5.

N q b/do — параметр, характеризующий общее количество теплоты, передаваемой конвекцией от струи к поверхности заготовки; средний коэффициент конвективной теплоотдачи к поверхности заготовки в поперечном сечении канала, проходящем через критическую точку, Вт/(м2 К); скорость струи продуктов сгорания на срезе сопла горелки, м/с;

Л, v, — коэффициенты теплопроводности, Вт/(м К), и кинематической вязкости, м /с, продуктов сгорания при температуре на срезе

I сопла горелки.

Из графиков, представленных на фиг. 1, видно, что при относительной ширине канала Ь/d, = 7-9 от струи к поверхности заготовки передается максимальное количество теплоты. С уменьшением ширины канала (b/d 7) интенсивность теплообмена незначительно возрастает. Однако количество теплоты, воспринимаемой металлом, заметно снижается за счет уменьшения поверхности заготовки, омываеМой струей, что сопровождается снижением эффективности использования топлива.

С увеличением относительной ширины канала (Ь/а, 7 9) количество теплоты, з 14515 воспринимаемой металлом, снижается вследствие уменьшения интенсивности теплообмена струи с нагреваемой поверхностью.

Влияние относительного расстояния 5 от среза сопла горелки до нагреваемой поверхности на интенсивность конвективной теплоотдачи в критической точке заготовки показано на фиг. 2.

Из приведенных графиков следует, что максимальная интенсивность теплообмена струи с поверхностью заготовки имеет место при х/йр = 4-6.

Увеличение или уменьшение расстояния от среза сопла горелки до поверхности заготовки относительно указанной величины х/d c = 4-6 снижает теплоотдачу к нагреваемой поверхности.

Аналогично изменяется и средняя

20 теплоотдача к заготовке.

Изменение интенсивности теплооб15 мена струи с поверхностью заготовки вдоль канала (в зависимости от z/d » где z — расстояние от критической точки вдоль канала) представлено на фиг. 3.

Иэ фиг. 3 видно, что максимальная интенсивность теплообмена струи с

30 нагреваемой поверхностью наблюдается на участке заготовки длиной 1к/Й = — 10-12 и расположенном симметрич„но по отношению к критической точке

z/d = О. Из этого следует, что максимальная теплоотдача к поверхности заготовки вдоль канала обеспечивается при относительном расстоянии между осями рядом расположенных струй s/d, = 10-12.

Таким образом, при относительных 40 шарине канала, расстояниях от торца горелки до поверхности заготовки и между осями рядом расположенных струй вдоль канала (шаг между горелками), равных соответственно b/do = 7-9, 45 х/d = 4-6 и s/do = 10-12, обеспечиваются условия для наиболее быстрого выравнивания температур по длине и сечению заготовки при высокой эффективности использования топлива. 50

На фиг. 4 изображено устройство для осуществления способа; нй фиг.5— разрез А-А на фиг. 4.

Результаты исследований показали, что в том случае, когда на нижнюю поверхность заготовок по длине канала подают скоростные струи продуктов сгорания, направленные по нормали к поверхности заготовки и расположен11 4 ,ные в одной вертикальной плоскости с продольной осью глиссажной трубы, а относительные ширина канала, расстояние от среза сопла горелки до поверхности заготовки и шаг между осями рядом расположенных струй по длине канала составляют соответственно Ь/d = 7-9, x/d = 4-6 и sjdi =

10-12, заметно повышается равномерность нагрева металла, сокращается время пербывания заготовок в печи и, как следствие, снижается окисление и обезуглероживание нагреваемой поверхности, увеличивается производительность печи за счет значительного повышения интенсивности теплоотдачи к заготовке и подвода теплоты именно к тем участкам ее поверхности, на которых имеют место "темные пятна" °

Предлагаемый способ нагрева металла может осуществляться следующим образом. Подаваемые в печь заготовки с заданным темпом проталкиваются по глиссажным трубам диаметром 100 мм (диаметр трубы выбран произвольно) к окну выгрузки встречно движущимся продуктам сгорания. В результате охлаждающего действия глиссажных труб на поверхности металла образуются "темные пятна, ширина которых в момент перехода заготовки в томильную зону превышает наружный диаметр глиссажной трубы в 3-4 раза (иэ опыта эксплуатации методических печей), т.е. в рассматриваемом случае составляет 300-400 мм. Для эффективного устранения неравномерности нагрева металла ширина продольных каналов Ь в керамическом поду должна быть не меньше наибольшей ширины "темных пятен" на поверхности заготовки, На этом основании b =--400 мм. По длине каналов на нижнюю поверхность эагото-! вок подают скоростные струи продуктов сгорания, начальный диаметр которых составляет d = 57-45 мм.

При этом ось струи направлена по нормали к поверхности заготовки и расположена в одной вертикальной плоскости с осью глиссажной трубы. Расстояние от среза сопла горелки до по» верхности заготовки х и шаг между осями рядом расположенных струй по длине канала S для указанных значений начального диаметра струи, приведены в таблице.

5 14515 х мм мм

dîý

570-б84

450-540

228-342

180-270

1. Способ нагрева металла преимуественно в методических печах, вклюающий размешение металлических заотовок на глиссажных трубах в метоической и сварочной зонах и на ке1 амическом поду в томильной зоне,. одачу продуктов горения противото ом в рабочее пространство печи и в родольные подовые каналы нижней тольной зоны9 о т л и ч а ю щ и Й я тем, что, с цепью снижения окис фения и обезуглероживания металла за

Формула и з о б р е т ения

10 счет повышения равномерности нагрева, I3 продольные подовые каналы нижней томипьной зоны подачу продуктов по длине горения производят скоростными струями, направленными перпендикулярно поверхности заготовок, при этом ось каждой струи расположена в одной вертикальной плоскости с продольной осью глиссажной трубы, а ширину Ь продольного канала выбирают из соотношения bjd „, равного 7-9, где d — начальный диаметр струи.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что расстояние х от торца сопла горелки до поверхности заготовки определяют из соотношения х/dz, равного 4-б, а шаг з между осями рядом расположенных струй по длине канала — из соотношения 6/dp, равного 10-12.

И0

f00

Фиг.2 нц

-7-6 -5-9-3-2-1 0 1 2 Я Ф 5 6 7

zla

ФиеЗ

1451511 иапра3ление д8ияатл иеталла заготс3ка

1 екороетнар горелка lion фиг.4

Я-A

Заготовка

По8 Скоростная еорелка

Фиг.5

Составитель Н.Асеева

Редактор К.Крупкина Техред Л.Сердюкова Корректор Ы.Самборская

Заказ 7067/38 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4