» » Характеристики формы рабочего пространства печей
04.02.2017

Для получения в расплавленном и достаточно перегретом состоянии требуемого количества доброкачественного сплава заданного состава конструируются и строятся разнообразные печи. Если размеры печей еще могут быть сопоставлены по количеству металла, который выпускает печь за одну плавку, то форма печей с трудом поддается сопоставлению.
E качестве первого приближения геометрические характеристики объемов металла в печах могут быть представлены коэффициентами, дающими некоторую возможность судить об относительной поверхности, через которую теплота подводится к металлу, об относительной поверхности, через которую теплота теряется во время плавки, об относительной поверхности металла, через которую может происходить взаимодействие расплавленного металла с атмосферой печи, и, наконец о направлении передачи теплоты от ее источника металлу.
Первый и последний из перечисленных коэффициентов вместе до некоторой степени характеризуют скорость нагрева металла в той или иной конструкции печи; второй, также с известным приближением, — скорость потери теплоты при плавке; третий — скорость и степень взаимодействия металла с атмосферой печи.
Одной из характеристик мартеновских печей берется, например, отношение поверхности металла к глубине ванны. He говоря уже о том, что ванна может иметь различный профиль и тем вносить некоторую условность в указанное отношение, оно может меняться даже в зависимости от единиц измерения для каждого из членов отношения. Для того чтобы это отношение было сопоставимо для различных печей, приходится оговаривать единицы измерения каждой из величин, входящих в отношение. Ввиду большого разнообразия печей для плавки цветных сплавов выбор удобных характеристик значительно затрудняется.
Скорость подведения теплоты к металлу с геометрической точки зрения прежде всего характеризуется отношением поверхности металла, через которую поступает теплота, к объему металла. Так как в такую характеристику входят величины разных размерностей, в данном случае в числителе единицы длины в квадрате, а в знаменателе — единицы длины в кубе, то удобнее вместо этого отношения брать, такое, которое было бы отвлеченным числом. Это требование будет соблюдено в том случае, если взять отношение корня квадратного из поверхности, через которую теплота передается металлу, к корню кубичному из объема ванны:
Характеристики формы рабочего пространства печей

Если, например, в одном случае площадь взять, выраженную в м2, а объем металла в м3, а в другом — в см3 и см2 соответственно, то коэффициент H получится один и тот же. При S1 = 12 м2, а V = 2,0 м3 отношение S1/V = 6; в этом случае Н = √12/3√2 = 2,75.
Если же площадь берется выраженной в см2, а объем в см3, то отношение S1/V = 0,06, а отношение H = √120000/3√2000000 = 2,75 и в этом случае останется тем же.
Таким образом, избранное отношение не зависит от взятых единиц измерения, лишь бы они в каждом случае были одинаковыми.
Принимая этот принцип геометрических характеристик и в других случаях, получим следующие соотношения: отношение корня квадратного из поверхности, через которую теплота теряется при плавке, к корню кубичному из объема, выразим через С:
Характеристики формы рабочего пространства печей

где S2 — поверхность, через которую теряется теплота;
V — тот же объем металла, что и в первом случае.
Аналогично предыдущему коэффициент, характеризующий взаимодействие металла с атмосферой рабочего пространства печи, может быть выражен отношением корня квадратного из поверхности соприкосновения металла с атмосферой к корню кубичному из объема металла:
Характеристики формы рабочего пространства печей

где Sз — поверхность соприкосновения металла с атмосферой;
V — тот же объем металла, что и в предыдущих случаях.
Наконец, направление передачи теплоты может быть характеризовано углом направления передачи теплоты с вертикалью, направленной сверху вниз, который будет, в известной мере, являться критерием степени конвекции металла при нагреве.
Коэффициент направления будем обозначать через D и измерять в радианах. При нагреве металла сверху коэффициент направления нагрева D = 0, при нагреве с боков он равен π/2, при нагреве металла снизу D = π.