Технические науки - энергетика

Зінченко В.Ю., Іванов В.І., Мосейко Ю.В.

 

ПРО НАГРІВАННЯ ВИРОБІВ ПІД ТЕРМООБРОБКУ

В ПЕЧАХ КАМЕРНОГО ТИПУ

(Повідомлення 2)

Запорізька державна інженерна академія

Під час нагрівання садки металу в термічних печах камерного типу відміна температури для окремих металевих виробів є особливо суттєвою на початку даного періоду, а наприкінці його відбувається вирівнювання їх температури. Із цього виходить, що термообробку садки незалежно від термічної масивності окремих металевих виробів слід здійснювати за температурно-часовими режимами, які мають не менше двох ступенів нагрівання та витримки. Досягнення певної однакової фіксованої температури виробів Dtвир.ф.і відбувається із запізнюванням за часом Dt, яке є більш значущим, чим значнішою є відміна постійних часу нагрівання окремих виробів. Враховуючи, що структурні перетворення у металі під час термообробки здійснюються за часом, відміна часу перебування металевих виробів за різної температури призводить до нестандартності їх термообробки.

Відомо, що коефіцієнти тепловіддачі від гріючих газів у певній зоні до певного виробу садки не є фізичними постійними: їх значення залежать від геометрії та розміру виробів, режиму обтікання й температури гріючого середовища. Можливо, що навіть за наявності абсолютно рівномірного полю температури у печі тепловіддача від газів, які нагріють, через варіацію значень зазначених коефіцієнтів відрізняється, несхожою є і динаміка нагрівання окремих виробів.

Тому необхідно, з одного боку, забезпечити швидкість руху газів, за якої здійснюється найбільша тепловіддача, а, з іншого, – режим ідеального перемішування газів, що є необхідною умовою для забезпечення стандартності нагрівання садки виробів.

Реалізація зазначених умов є можливою шляхом стабілізації режиму опалювання, управління рухом газів і технології спалювання палива.

На підставі закону збереження імпульсу можна записати:

,                                          (1)

або

,                                         (2)

де   – загальний переріз прохідних каналів садки виробів;   – перепад тиску в робочій камері печі;   – щільність газів;   – переріз -го прохідного каналу садки;   – швидкість руху газів у -ій зоні.

Враховуючи, що  , де  – об’ємна витрата гріючих газів, рівняння (2) можна подати як

.                                        (3)

Абсолютні значення p1 і p2 вибирають з умови виключення газообміну між робочою камерою печі й зовнішньою атмосферою та підтримують на постійному рівні протягом усього циклу термообробки.

Управління тепловою потужністю печі доцільно здійснювати шляхом змінювання температури гріючих газів, яких вводять до її робочої камери. Перспективною є технологія опалення із роздільним подаванням окремих паливних газів і комбінуванням їх безпосередньо під час спалювання [1].

Витрати газів вибирають на підставі вирішення нижченаведених рівнянь:

– за

 ;                                         (4)

 ;                                         (5)

– за

 ;                                        (6)

 ,                                            (7)

де  ,  – витрата доменного та природного газів, відповідно;  ,  –теплота згоряння складових доменного та природного газів, відповідно;  ,  – витрата та ентальпія надлишкового повітря, відповідно;  qзаг – теплота згоряння гріючих газів, що вводять до робочому об’єму печі;  ,  – питомі об’єми доменного та природного газів, відповідно;   – загальна об’ємна витрата гріючих газів;   – максимально можлива витрата доменного газу.

За нестачі теплоти, що одержують спалюванням доменного газу, теплову потужність печі, відповідно до рівнянь (4)-(5), форсують шляхом заміни даного газу еквівалентною за об’ємом продуктів згоряння часткою природного газу.

За надлишком теплоти, відповідно до рівнянь (6)-(7), теплову потужність печі знижують розбавленням доменного газу відповідною кількістю надлишкового повітря, тобто відключають подавання природного газу, а часку доменного газу замінюють еквівалентним за об’ємом продуктів згоряння надлишковим повітрям.

Об’ємну витрату гріючих газів , що вводять до печі, слід додержувати на протязі всього циклу термообробки так, щоб у кожній проточній зоні забезпечувався ізотермічний потік, коли температура газів, яких вводять наприкінці нагрівання, наближалася до кінцевої температури виробів.

Література:

1. Ревун, М. П. Оптимизация низкотемпературного нагрева в пламенных нагревательных печах / М. П. Ревун, В. Ю. Зинченко, А. Н. Андриенко // Теория и практика металлургии. – 2005. – № 1-2. – С. 60-63.

.