Файл: Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

5.6.1. НАГРЕВАНИЕ ЗАГОТОВОК ИЛИ ИЗДЕЛИИ ПРИ

X

——<0,1; В і<В ікр и Гг= const

л

Температура металла при его нагревании (охлаждении) во всех точках контрольного сечения (В і< В ікр) одинакова. В момент вре­ мени п температура

а, Ср и у — соответственно коэффициент теплоотдачи, весовая изо­ барная теплоемкость металла и его удельный вес;

ла до заданной температуры находится по следующим формулам. Если теплоотдача к поверхности металла (в основном) совер­

где ао — эффективный коэффициент теплоотдачи конвекцией и лу­

138

139

5.6.2. НАГРЕВАНИЕ ЗАГОТОВКИ ИЛИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ

X

— >0,1; Ві<Ві„р и /г= const

А

Расчет температуры и времени нагревания в данном случае следует выполнять по формулам (5.117) — (5.121), где коэффициент k принимается по табл. 5.4.

Табл. 5.4. Коэффициент формы k для тел произвольной конфигурации

Форма заготовки и л и изделия k

5.6.3.НАГРЕВАНИЕ ЗАГОТОВКИ ИЛИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ

—<0,1; Ві<Ві„р и <гт.= <ГТо± а гТ1

Температура металла в момент времени тг-

где k = l и k= 2 — соответственно для пластины и цилиндра;

аг — скорость изменения температуры продуктов сго­ рания.

140

Г л а в а 6. НАГРЕВ МЕТАЛЛА

Рассмотрение вопросов нагрева садки в пламенной печи выпол­ нено в соответствии с приведенной классификацией системы тел, участвующих в теплообмене. Для ряда случаев приводятся расчет­ ные формулы, позволяющие находить время пребывания металла в рабочем пространстве.

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Длительность пребывания металла в печи (в зонах рабочего пространства или камере) зависит от термофизических характерис­ тик жидкости и нагреваемого изделия, а также от целого ряда фак­ торов, характеризующих интенсивность внешнего и внутреннего теплообмена. В первую очередь следует указать на исключительную важность вопросов, касающихся организации движения газов в ра­ бочем пространстве печи, а также на комплекс факторов конструк­ тивного и режимного порядков. Такое влияние наиболее ощутимо сказывается на продолжительности выдержки металла, которая, как известно, обусловлена необходимостью равномерного и качествен­ ного прогрева металла по сечению. Причем степень неравномерно­ сти прогрева заготовки или изделия характеризуется конечной неравномерностью прогрева:

ö f C /см (°К/м) (для термообработки 6^=3—5 и ковки, штамповки и прокатки — 1—3°С/см), можно записать

Д^i\OH бtx.

При малых значения бt выдержка металла (выдержка при нагреве нужна только при условии В і^ В іКр) более продолжительна. Доби­ ваться длительной выдержки металла экономически невыгодно, так как в конечном итоге время пребывания садки в печи определяет ее производительность. Меньшее значение рекомендуемого предела Ы нужно принимать при нагреве очень массивных заготовок.

142

Немалое влияние на нагрев стали имеет и конечная температура операции ковки, штамповки, прокатки и соответствующего вида термообработки. Температура верхнего предела интервала ковки, штамповки и прокатки выбирается таким образом, чтобы исключить возможность пережога, а следовательно, порчи металла. В связи с этим она принимается на 100— 150° С ниже температуры срлидуса, вблизи которой происходит пережог. В табл. 6.1 приведены теоре­ тические температуры пережога и максимальные температуры на­ грева. Температура, до которой нагревается металл при термической обработке, выбирается в зависимости от вида термообработки таким образом, чтобы поверхность металла была прогрета на 20—30° С выше температуры, соответствующей критической точке. Перепад температур в средине и на поверхности изделия с точки зрения тех­ нологии термообработки должен быть как можно меньшим, однако это требование сильно снижает экономичность работы печи. Как мы уже отмечали, удельная неравномерность прогрева сечения при тер­ мообработке также должна выбираться с учетом экономической стороны вопроса.

Табл. 6.1. Теоретическая температура пережога и максимальная температура нагрева [1]

Таким образом, суть расчета нагрева материала сводится к определению времени его пребывания в каждой из зон, что в ко­ нечном итоге позволяет оценить эффективность работы печи в целом.

Рассчитывая время т пребывания металла в печи, вначале нужно выполнить классификацию нагреваемых заготовок или изде­ лий помня, что все тела по характеру нагрева разделяются на тон­ кие и массивные. В массивных телах (В і^0,5) в отличие от тонких (В і<0,5) наблюдается значительная неравномерность прогрева

143