Основные закономерности теплообмена. Расчет температурного режима процесса прокатки полос.
Тепловые процессы при ОМД определяют температурные режимы:
- Нагрев металла перед деформацией;
- Время выдержки, паузы;
- Режимы охлаждения деформируемого металла;
- Режимы охлаждения инструмента.
В процессах ОМД между деформируемым металлом, инструментом, окружающей средой происходит теплообмен. Изменение температуры металла происходит за счет следующих физических процессов:
1) Тепловое излучение – переход теплоты от более нагретого тела к менее нагретому телу посредством лучистой энергии через газовую среду или вакуум. При этом виде теплообмена тепловая энергия более нагретого тела превращается в энергию электромагнитных волн, которая через газовую среду, окружающую тело, передается менее нагретому телу, в котором переходит обратно в его тепловую энергию. В зависимости от длины волны (λ) колебаний электромагнитного поля виды излучений бывают: тепловые инфрокрасные лучи, световые лучи, ультрафиолетовые (химические) лучи, лучи Рентгена, γ-лучи (космические). Для теплового излучения составляется уравнение теплового баланса которое имеет вид QА = QR = QD = Q0, или A + R + D =1, где А – поглощательная способность тела, R – отражательная способность тела и D – прозрачность тела. Все тела делят по этим способностям на абсолютно черные тела (полностью поглощают энергию), абсолютно белые тела (полностью отражают энергию), абсолютно прозрачные тела (всю энергию пропускают) и серые тела. При решении задач связанных с теплообменом излучением пользуются формулами:
|
|
|
- закон Кирхгофа Е/А = Е0 = f(Т)
- закон Стефана-Больцмана: W0 = σ0. Т4
- формула Иванцова: tнч = (1000 / ((1000 / (tкч / 100)3 + 0,055(τ / h))3).
2) Конвекция – перенос тепла от более нагретого тела к менее нагретому телу движущимися частицами газа или жидкости. Интенсивность теплообмена конвекцией зависит от скорости и характера движения частиц газа или жидкости и их теплофизических характеристик. Различают конвективный теплообмен при вынужденном (принудительном) движении жидкости (газа) и при свободном (естественном) движении, происходящем в результате разности плотности нагретых и холодных частиц жидкости (газа) в поле тяжести. По характеру движения течение жидкости (газа) может быть ламинарным и турбулентным. Характер движения жидкости определяется число рейнольдса. Для ламинарного движения, число рейнольдса Re = (υ. l / ν) должно быть меньше 2000.
Температуру тела после конвективного теплообмена определяют по формуле:
tтвк = tохл + (tтвк - tохл)ехр(- α . τ . S / c . ρ . V)
3) Теплопроводность – переход теплоты от более горячей части тела к более холодной за счет увеличения интенсивности тепловых колебаний менее нагретых частиц тела при их взаимодействии с более нагретыми частицами. Для определения снижения температуры металла при контакте с валком пользуются уравнением Венцеля: Δt = (4,87/(h0 + h1))(t1 – t2)(τкон(2h0 / (h0 + h1)))0,5
|
|
|
4) Деформационный разогрев - в переходе механической энергии пластической деформации металла в тепловую энергию. Повышение температуры тела определяется по формуле
Δtд = ηвых(σs. ln(h0/h1)/c. ρ)
ηвых - коэффициент выхода тепла от работы деформации
c – удельная теплопроводность
α – коэффициент температуропроводности
Е – плотность лучистого потока.
14. Температурный клин: причины появления, методы устранения.
формирование температурного клина на промежуточном рольганге. Так как прокатка переднего конца полосы начинается раньше чем для заднего конца и при этом идет охлаждение полосы на воздухе, то температура начала чистовой прокатки переднего конца выше, чем температура начала прокатки заднего конца. Что приводит к продольной разнотолщинности. Для устранения или уменьшения температурного клина увеличивают скорость чистовой прокатки, но скорость не возможно увеличить намного, так как в дальнейшем необходимо захватить полосу моталку не повредив при этом на выходе из чистовой группы ролики отводящего рольганга. Более эффективными способом является применение специальных теплосохраняющих установок. Их конструкция и принцип работы различается. К таким установкам относятся: подогреваемый рольганг, теплоаккумулирующие экраны, установка промежуточной перемотки полосы (коил-бокс). Подогреваемый рольганг сохраняет температуру полосы путем её нагрева. Подогреваемый рольганг представляет собой газопламенную печь. Температурный клин устраняется в результате выравнивания температуры металла при нагреве. Экраны накапливают тепло от нагретого металла или отражают его. В результате это тепло от нагретых участков переходит к более холодным, что приводит к равномерной температуре металла по его длине. Промежуточная перемотка меняет направление прокатки металла (задний конец при прокатке в черновой группе становится передним концов в чистовой группе). При этом так же витки нагретого металла в рулоне сохраняют тепло, дольше чем полоса на рольганге.
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 38; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!