Файл: Золотухин Н.М. Нагрев и охлаждение металла.pdf

Расстояние

от нагревательной

установки до пресса

S =

OTtp = 50-0,067 = 3 , 3 5 м.

2) Температура

начала

штамповки

1100° С. Относительная

температура

поверхности

заготовки

1100 — 20

Єп

= —

= 0,844.

1300 — 20

Задаемся Fo =1,1, тогда

Ві=0,069. По рис. 35 Ві = 0,072>0,069. Задаемся

Fo = 0,9, тогда

Ві = 0,0846.

По

рис.

35 Ві = 0,085 — 0,0846. Следовательно,

Fo=0,9.

Общая

продолжительность охлаждения

т =

Fo£2ri

0,9-0,0001-0,8

а

'• = —'•

'•

— = 0,0036 ч и 13 с .

0,02

Продолжительность

движения

транспортера

т т р

= 13,0 — ( 1 , 5 + 2) = 9,5 с = 0,158 мин.

Расстояние

от нагревательной

установки

s = ar T P = 50-0,158 = 7,9 м. .

Пример

18. Заготовка

диаметром 50 и длиной 100 мм нагрета

до 1200° С.

Продолжительность

т от выдачи заготовки из К.НН до штамповки

на молоте

составляет

6 и

12 с. Определить

температуру заготовки в

момент

штампов­

ки. Температура

в цехе 20° С.

1) Продолжительность

выдачи

заготовки

составляет

6

с=0,001б7

ч.

С учетом

коэффициента

і] = 0,8

(см. рис. 30)

при а=0,02

м2 /ч. ^=0,025

м

Fo

ах

0,02-0,00167

=

= -

•

= 0,0668 и 0,067.

R*r\

0,000625-0,8

2) По графику,

приведенному

на

рис. 34,

В і = 0,155

для

Fo=0,067

it

d — 50 мм; по графикам,

данным

на рис. 14 и 15, 0П =0,951,

0Ц ~1,О.

Температура прутка

в момент

штамповки

0,02-0,00333

=

0,134.

Fo = -

•

0,000625-0,8

По графику, приведенному

на рис. 34, Bi=0,16. Относительная

температу­

ра 6П =0,924, 0Ц =О,988.

Температура заготовки в момент штамповки

*„ = 0,924 (1200 — 20) +

20 =

1110 °С;

/ ц

= 0,988 (1200 — 20) + 2 0 =

1186°С.

Пример

19. Для

увеличения стойкости

молотых штампов

уменьшили

продолжительность охлаждения

заготовки

перед

штамповкой

на 3 с за счет

уменьшения

продолжительности

подачи заготовки

к молоту — условия штам­

повки аналогичны условиям в предыдущем

примере.

На сколько изменится при этом температура

заготовки

перед

штампов­

кой? Продолжительность выдачи заготовки

т = 3 с=0,000833 ч.

' ц =

1200

°С.

Температура

поверхности заготовки увеличится на 55° С.

Пример 20. Заготовку из мягкой

стали диаметром

100 и длиной 220 мм,

нагретую в кузнечной печи до

1300° С, выдают из печи

и подают на молот в

течение 15 с. Определить температуру перед

штамповкой на поверхности за­

готовки (в середине

ее длины)

на ребре

(на периферии

торцов)

и в ее цент­

ре. Температура

цеха

равна 20° С.

Для цилиндра с учетом коэффициента

т|=0,85 при а=0,02

м2 /ч, т = 1 5 с =

= 0,0042 ч, Я=0,05 м

Fo u „„ =

0,02-0,0042

= 0,0395.

—•

•

ц и л

0,0025-0,85

По графику,

показанному

на рис. 35,

В і ц „ л =0,335, а на

рис. 14 и 15

Є*, л =0,924, 95*"-1.0.

Температура

на

поверхности и в центре

заготовки

в момент

штамповки

*п = 0,924 (1300— 20) + 2 0 = 1205 °С;

/ ц =

1300

°С.

Температура

на

ребре

заготовки

в

момент

штамповки

по

теореме

Д . В. Будрнна

Єр

= 8 £ и л 6 ™ =

0,924-0,97 = 0,896,

*Р =

0,896 (1300 — 2 0 ) + 2 0 = 1170 °С.

Пример

21.

Заготовку диаметром 200

мм и длиной

500 мм, нагретую в

печи до

1300° С,

транспортируют с

помощью мостового

крана до

ковочного

молота

в течение

36 с. Определить

температуру на

поверхности,

в

центре и

на ребре заготовки к моменту

начала ковки. Температура

в цехе

20° С.

Для

цилиндра

с учетом коэффициента

т)=0,88 при а = 0,02 м2 /ч, т = 3 6 с =

= 0,01 ч, Д=0,10 м.

Fo,,,,,, =

0,02-0,01

= 0,0228.

— •

•

ц " л

0,01-0,88

По

графикам,

показанным

на рис. 35 и 14, находим

б*"1 =0,928,

откуда

температура

на поверхности заготовки

fn =

0,928 (1300 — 30) +

30 = 1210 °С.

По

графику,

данному на рис. 15, 0 ц = 1 , откуда температура в центре за­

готовки

равна

1300° С.

Для

неограниченной

пластины толщиной 2/ = 500

м

0,02-0,0042

Р °

" д =

0,25*

= ° ' ° 0 1 3 4

-

По графикам, приведенным на рнс. 35 и

10, 0™ = 0,975.

Температуру

на

ребре

заготовки

определим

с

помощью

теоремы

Д. В. Будрнна:

0 р

=

0Ц"Л 9™ = 0,928-0,975 =

0,905,

откуда

/ р

=

0,905 (1300 — 20) +

20 =

1180 °С.

Пример 22. Заготовку диаметром 250

и

длиной

480

мм,

нагретую

до

температуры

1300° С,

транспортируют к ковочному

прессу в

течение

50

с.

Затем на половине длины заготовки выполняют круговую

подсечку

глубиной

40 мм. и половину заготовки

подвергают

протяжке

до

диаметра,

равного

170 мм. Далее выполняют вторую подсечку

на

непрокованной части

заго­

держивает заготовку,

можно

пренебречь. Температура

в

цехе 25° С.

Для

цилиндра

в

момент

первой

подсечки

с

учетом

коэффициента

і] = 0.8

при о=0,02 м2 /ч, т = 5 0 с=0,0139

ч, R =0,125 м

0,02-0,0139

0,0223.

Fo == —

:

=

0,1252-0,8

По

графику, показанному

на

рнс. 35, Bi = 0,46; на

рис. 14 и

15

относи­

тельная

температура

заготовки 0„ = О,923, 0 ц = 1 .

Температура заготовки в момент

первой

подсечки

/ п

= 0,923 (1300 — 25) + 2 5 =

1200 °С,

«

1300 °С.

Для

цилиндра

и пластины в

момент

начала

протяжки

второго

конца

за-

112=0,63,

U

240

готовки

при т=11 0 с=0,0306

ч,

т]і = 0,8,

- + =

— • =0,96:

0,8 +

0,63

а

2 5 0

Fo„ =

0,02-0,0306

=

0,055;

—

•

ц

0,1252-0,71

ах

h = 240:2 =

F o n

j ] = — —

;

120 мм = 0,12 м;

/ =

/ л ± і . =

240+12 0

2

2

0,02-0,0306

F ° -

=

0,18*

= ° - 0 1 9 -

По

графикам,

приведенным

на

рнс. 35,

Віц І ! Л

= 0,59,

Ві П л=0,55

и

на

рис. 10,

11, 14 и 15 0 £ " Л = О,845,

О*"1 =0,995,

0™ =

0,92, 0 ™ = 1 .

гп = 0,845 (1300 — 2 5 ) + 25 =

1105°С,

6ц = 6ц"л ЄцЛ = 0,995-1 = 0,995,

ґц =

0,995

(1300 — 25) + 25 =

1295

°С;

ЄР = 0 £ н л

Є™ = 0,845-0,920 = 0,776;

tv =

0,776

(1300 — 25) + 25 =

1015 °С.

Пример

23. На сколько

повысится температура

ребра заготовки к мо­

менту начала протяжки ее второго конца в условиях,

аналогичных

условиям

предыдущего

примера,

если

продолжительность

транспортировки

заготовки

Решая

этот

пример

так же, как и предыдущий, найдем, что температура

ребра заготовки

к моменту начала

протяжки второго

конца

6Р

=

0 £ и л

0™ =

0,890-0,920 = 0,819;

( Р

=

0,819 (1300 — 25) + 25 =

1070 °С,

т. е. температура

ребра

повысилась

на 55° С.

Пример

24.

Две

заготовки

из

конструкционной

стали

с

размерами

0

500X1500 мм, нагретые

равномерно

на 1200° С,

вынимают

из

кузнечной

печи и транспортируют к ковочному гидравлическому

прессу в течение 1 мин.

Одна из них сразу подвергается

ковке,

вторая

находится

около пресса еще

в течение

2 мин. Рассчитать

температуру на поверхности

и в

центре

загото-

пок к моменту начала ковки. Температура

в цехе 20° С.

Определим критерий

Фурье

Fo =

а т

=

0,02-1,0

R*r\

0,0625-0,92-60 = 0,0058.

!

:

По

графику,

показанному

на

рис. 34, Ві = 0,53 для заготовки

диаметром

500 мм (см. для слитка

массой

3 т)

и Fo = 0,0058.

Относительную температуру на поверхности и в

центре заготовки

опре

деляем

по графикам,

показанным

на

рис. 14 м 15,

по

значениям

Ві=0,53,

Fo = 0,0058;

'

0П

=

0,954;

0ц = 1 , 0 .

Температура на поверхности и в центре

'п = 6п ('о — У +

'с = 0,954 (1200 — 20) +

20 =

1145 °С;

/ ч

=

1,0(1200 — 20) + 20 =

1200 °С.

Для

второй

заготовки

Fo =

ах

= у

0,02-3,0

= 0,0175.

ЯЬубО

•

'0,0625-0,92-60

По

графику,

приведенному на

рис. 34, Ві = 0,64 для Fo=0,0175 и заготов­

ки

диаметром 500 м; по графикам,

приведенным

на

рис. 14 и

15, 0П =О,9О5;

0ц =1,0.

Температура

на поверхности

заготовки

1П

= 0,905 (1200 — 20) + 20 =

1090 °С.

Пример

25.

Заготовка

диаметром 500 и

длиной

1500

мм

вынута из

нагревательной

печи, температура на ее

поверхности

1200°С

и

в центре

1000° С. На

сколько изменится температура заготовки после охлаждения на

воздухе в течение 3 мин? Температура цеха 20° С.

Из предыдущего примера

Fo = 0,0I75 и Ві=0,64.

Пример

задан для условий типового

участка

нагрева

/// , т. е. при нерав­

В ^ ' " - ' "

= 2 1 0

0 ° - 1

2 0 0 = -

0 35.

'оп — 'с

1200 ^

50

Принимаем

9' = —0,4. По графикам,

показанным

на рис. 16 и 17, 0П =О,85

и 6ц=0,810. Температуру на поверхности заготовки

определим из формулы

относительной

температуры

а

' п - Ь

'on

'с

схт

0,02-1,0

Fo„ Ш 1 Л =

=

:

•

= 0,00775,

Я^т]

0,252-0,69-60

ах

0,02-0,0167

Fon ,i = - г — =

—

~

= 0,0037.

Я 2

0,32

По графику, показанному на

рис. 34,

В і ц

ц л = 0,56 для заготовки диамет­

ром

500 мм (см. для слитка

массой 3 т)

и Fo u l I J t =0,00775.

аналогич­

Принимая,

что условия

темплоотдачи

на

торцовых плоскостях

ны условиям теплоотдачи с цилиндрической поверхности, находим

по рис. 34

для

заготовки

длиной 600 мм и РоПл = 0,0037, что В і „ л = 0 , 4 3 .