Способ нагрева металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 27 В 13 О САНИЕ И ТЕН ВУ то и; загот оверхнос ла до расст ядом распоканала с 1Фю О Предложенние между ж струй п ый диамет я н, ложен начал тру штенсивн пособ обеспечивает обмен и эффективно емператур по длине овки. 1 з.п. ф-лы,а ыра теп и сечению5 ил. и заг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР НОМУ СВИДЕТЕП(71) Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря(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,804515 м, 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/Й 0 = 7-9; х/д 0=. - 4-6; з/йо =10-12, где Ь - ширина канала; х - расстояние от среза соп 1451511Изобретение относится к металлургической теплотехнике, в частностик нагревательным печам с методическим режимом нагрева, и может быть5использовано в металлургической,машиностроительной и других отрасляхпромышленности,Цель изобретения - снижение окисления и обезуглероживания металлаза счет повышения равномерности нагрева.Способ нагрева металла характеризуется тем, что на нижнюю поверхностьзаготовок по длине канала в керамическом поду томильной зоны подаютскоростные струи продуктов сгорания,при этом ось струи направлена по нормали к поверхности заготовки и расположена в одной вертикальной плоскос Оти с продольной осью глиссажной трубы, а ширина Ь канала выбирается изсоотношения Ъ/сто = 7-9, где с 1-начальный диаметр струи.Расстояние от среза сопла горелки 25до поверхности заготовки определяютиз соотношения х/сна = 4-6, а шагмежду осями рядом расположенных струйпо длине канала Я/йд = 10 - 12, где х -расстбяние от среза сопла горелки до З 0поверхности заготовки; Б - расстояние между осями рядом расположенныхструй по длине канала.Установлено, что при набеганиискоростной струи продуктов сгоранияпо нормали к поверхности заготовкиинтенсивность теплообмена стуи снагреваемой поверхностью возрастаетв 6-7 раз по сравнению с теплоотдачей при продольном обтекании поверхности продуктами сгорания со скоростью, характерной для методическихпечей. Кроме того, максимальная интенсивность теплообмена наблюдаетсяв окрестности точки пересечения осиструи с поверхностью заготовки (критическая точка заготовки), в связис чем расположение оси струи в однойвертикальной плоскости с продольнойосью глиссажной трубы обеспечиваетнаиболее интенсивный подвод теплотыименно к тем участкам поверхностизаготовки, на которых есть "темныепятна".Значительное повышение интенсив 55ности теплообмена способствует наиболее быстрому и эффективному выравниванию температур по длине и сечению заготовок, т,е. сокращает вре мя 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 = К(Ке, Ь/с 1 О),И р Ь/йс =, 1(Ке, Ъ/й,)й 1 огде М р =- критерий Нуссельтайо9юо 1 оК е = -- критерий Рейнольдсао при х/до=5 И и Ь/Йо - параметр, характеризующий общее количество теплоты, передаваемой конвекцией отструи к поверхностизаготовки;средний коэффициентконвективной теплоотдачи к поверхностизаготовки в поперечном сечении канала,проходящем черезкритическую точку,Вт/(м К);сс, - скорость струи продуктов сгорания насрезе сопла горелки, м/с;й,1 У, - коэфФициенты теплопроводности, Вт/(м К),и кинематическойвязкости, м/с, продуктов сгорания притемпературе на срезесопла горелки.Из графиков, представленных на Фиг. 1, видно, что при относительной ширине канала Ь/с 1, = 7-9 от струи к поверхности заготовки передается максимальное количество теплоты. С уменьшением ширины канала (Ь/д о7) интенсивность теплообмена незначительно возрастает. Однако количество теплоты, воспринимаемой металлом, заметно снижается за счет уменьшения поверхности заготовки, омываейой струей, что сопровождается снижением эффективности использования топлива. С увеличением относительной ширины канала (Ь/с 1, 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, 2.10Из приведенных графиков следует, что максимальная интенсивность теплообмена струи с поверхностью заготовки имеет место при хор = 4-6. Увеличение или уменьшение расстояния от среза сопла горелки до поверхности заготовки относительно указанной величины х/й с = 4-6 снижает теплоотдачу к нагреваемой поверхности, Аналогично изменяется и средняя20 теплоотдача к заготовке.Изменение интенсивности теплооб 15 мена струи с поверхностью заготовкивдоль канала (в зависимости от г/Й ,где г - расстояние от критическойточки вдоль канала) представленона фиг. 3.Иэ фиг. 3 видно, что максимальнаяинтенсивность теплообмена струи с30нагреваемой поверхностью наблюдаетсяна участке заготовки длиной 1 г/Й=- 10-12 и расположенном симметрично по отношению к критической точкег/Й = О. Из этого следует, что максимальная теплоотдача к поверхности З 5заготовки вдоль канала обеспечивается при относительном расстоянии между осями рядом расположенныхструй 3/Й, = 10-12,Таким образом, при относительных 40шарине канала, расстояниях от торцагорелки до поверхности заготовки имежду осями рядом расположенных струйвдоль канала (шаг между горелками),равных соответственно Ь/й = 7-9, 45х/о= 4-6 и з/йю = 10-12, обеспечиваются условия для наиболее быстрого выравнивания температур по длинеи сечению заготовки при высокойэффективности использования топлива. 50На фиг. 4 изображено устройстводля осуществления способа; нй фиг.5 -разрез А-А на фиг. 4.Результаты исследований показали,что в том случае, когда на нижнююповерхность заготовок по длине канала подают скоростные струи продуктовсгорания, направленные по нормали кповерхности заготовки и расположен 11 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/й = 7-9, х/й = 4-6 и вйю =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 Ь =400 мм. По длине каналов на нижнюю поверхность эаготовок подают скоростные струи продуктов сгорания, начальный диаметр которых составляет й= 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 Б для указанных значений начального диаметра струи, приведены в таблице.5 14515х, мм , мм д, мм 228-342 180-270 570-б 845450-540 1. Способ нагрева металла преимуественно в методических печах, вклюающий размещение металлических заотовок на глиссажных трубах в метоической и сварочной зонах и на ке амическом поду в томильной зоне,. одачу продуктов горения противото-ом в рабочее пространство печи и в родольные подовые каналы нижней тольной зоны 9 о т л и 1 а ю щ и Йя тем, что, с цепью снижения окис фения и обезуглероживания металла за Формула и з о б р е т ения10 счет повышения равномерности нагрева, в продольные подовые каналы нижней томипьной зоны подачу продуктовпо длине горения производят скоростными струями, направленными перпендикулярно поверхности заготовок, приэтом ось каждой струи расположенав одной вертикальной плоскости с продольной осью глиссажной трубы, а ширину Ь продольного канала выбираютиз соотношения Ь/о , равного 7-9,где Й - начальный диаметр струи,2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что расстояние х от торца сопла горелки до поверхности заготовки определяют из соотношения х(д, равного 4-б, а шаг з между осями рядом расположенных струй по длине канала - из соотношения вИо, равного 10-12.,Сердюко енного комитета по изо 13035, Москва, Ж, Р тная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул ЗаказВНИИПИ Иапра 3 ление д 3 ияеиця иеталла ЗагялсЬа оросянад еорелкаФиг,Ю 067/38 Тираж 533 Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СГГР,1 аушская наб., д. 4/5