Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

Длина линии ускоренного охлаждения

Гунькин И.А.

28.09.2007

Из серии "Теплотехнические зарисовки 2007"

Постановка задачи

Прокат диаметром 2R = 12 мм, движущийся со скоростью v_пр = 13.8 м/с, охлаждается интенсивным потоком воды в устройстве проводкового типа (см. рис. 1) с температуры конца прокатки t₀ = 1 100 °C до температуры конца ускоренного охлаждения t_уо = 550 °C. Температура охлаждающей воды равна t_п = 40 °C, максимально допустимый разогрев охлаждающей воды принимается равным Δt_в = 40 °C. Необходимо определить длину зоны активного охлаждения L_ЗАО и минимальный расход охлаждающей воды Q_min.

Рис. 1. Охлаждение движущегося проката в устройстве проводкового типа 1 - охлаждаемый раскат, 2 - нагнетающая форсунка, 3 - камера охлаждения, 4 - узел сброса отработанной воды

Расчет производим с использованием методики [1].

Объемное теплосодержание стали в конце прокатки i₀(1 100 °C) = 6.04 Дж/мм³, в конце ускоренного охлаждения i_уо(550 °C) = 2.39 Дж/мм³ и на поверхности раската i_п(40 °C) = 0.148 Дж/мм³.

Относительное теплосодержание конца ускоренного охлаждения:
Θ_i = (i_уо - i_п)/(i₀ - i_п) = (2.39 - 0.148)/(6.04 - 0.148) = 0.380.

Интегральные величины коэффициента температуропроводности в интервале теплосодержания i_уо ÷ i₀ = 2.39 ÷ 6.04 Дж/мм³ составят: в начале A(i₀) = A(6.04 Дж/мм³) = 56.1 Дж/мм•с, в конце - A(i_уо) = A(2.39 Дж/мм³) = 26.5 Дж/мм•с охлаждения. Приведенный коэффициент температуропроводности равен
a_пр = (A(i₀) - A(i_уо))/(i₀ - i_уо) = (56.1 - 26.5)/(6.04 - 2.39) = 8.12 (мм²/с).

Число Фурье, обеспечивающее получение заданного относительного теплосодержания:
Fo = Φ(Θ_i) = Φ(0.380) = 0.106.

Время охлаждения:
τ = Fo·R²/a_пр = 0.106·(12/2)²/8.12 = 0.469 (с).

Длина зоны активного охлаждения должна составить
L_ЗАО = v_пр•τ = 13.8•0.469 = 6.5 (м).

Масса погонного метра профиля m = 0.888 кг, количество металла, охлаждаемого в единицу времени равно
M = m•v_пр = 0.888•13.8 = 12.3 (кг/с).

Массовое теплосодержание стали в начале ускоренного охлаждения составит i_m0 = i_m(1100 °C) = 768 кДж/кг, в конце - i_mуо = i_m(550 °C) = 305 кДж/кг. Количество тепла, отдаваемое прокатом в единицу времени равно
q = M•(i_m0 - i_mуо) = 12.3•(768 - 305) = 5 680 (кДж/с).

Минимальный расход охлаждающей воды составит
Q_min = q/(Δt_в·c) = 5680/(40·4.19) = 33.9 (кг/с) [122 м³/час].

Литература

1. Развитие методики расчета параметров устройств для охлаждения проката сплошным потоком воды / И.А.Гунькин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Сб. научн. трудов, Выпуск 7 (Металловедение и термическая обработка), ИЧМ НАНУ, г. Днепропетровск, 2004. с. 249 - 260.

Из серии "Теплотехнические зарисовки 2007"
Читать дальше: Давление воды перед форсункой

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)