ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
личеішем интенсивности теплоотдачи тело может быть сначала теплотехнически тонким, а затем теплотехнически толстым. На пример, стальной пруток диаметром 40 мм при нагреве в пла
менной печи может |
быть отнесен к теплотехнически тонкому, |
а при индукционном |
нагреве — к теплотехнически толстому. При |
расчетах небольшой точности (температуры) тело может ока
заться «тонким», а при расчетах большой точности это |
ж е тело |
при одной и той ж е интенсивности теплообмена может |
оказать |
ся «толстым». |
|
Д л я придания определенности этим понятиям Г. П. Иванцов представил критерий подобия Ві как отношение внутреннего теплового сопротивления тела к внешнему тепловому сопротив лению среды [33]:
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
где ее—коэффициент теплообмена, |
к к а л / ( м 2 - ч - ° |
С ) ; |
|
|
|
|
|||||||||
5 — поперечное сечение тела, |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В тонких телах внутреннее сопротивление мало, поэтому кри |
|||||||||||||||
терий |
Ві имеет |
малое |
численное значение. В толстых телах |
внут |
|||||||||||
реннее сопротивление |
тела большое, критерий Ві имеет большее |
||||||||||||||
численное |
значение. Согласно |
исследованиям |
Г. П. |
|
Иванцова, |
||||||||||
к тонким |
телам относятся тела, |
при |
нагреве |
которых |
критерий |
||||||||||
В і < 0 , 2 5 . |
При |
В і > 0 , 5 |
тело |
является |
толстым |
(массивным |
по |
||||||||
Г. П. И в а н ц о в у ) . При |
0 , 2 5 < В і < 0 , 5 |
имеется |
промежуточная |
об |
|||||||||||
ласть между тонкими |
и толстыми |
телами. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Подразделение тел |
на толстые |
и тонкие с помощью |
критерия |
||||||||||||
Ві, строго говоря, условно. Поэтому М. А. Глинков |
отмечает, |
||||||||||||||
что |
наиболее |
исчерпывающей |
|
характеристикой |
массивности |
||||||||||
тела |
является |
отношение времени его нагрева ко времени на |
|||||||||||||
грева |
тонкого |
тела при одинаковых условиях теплообмена |
[15] . |
||||||||||||
В |
условиях |
нагрева под |
обработку |
давлением и |
охлаждения |
||||||||||
в процессах ковки-штамповки почти все заготовки являются теп
лотехнически толстыми телами. |
К теплотехнически тонким те |
л а м можно отнести лишь прутки |
диаметром (толщиной) менее |
50 мм при их охлаждении на воздухе. |
|
9. РЕЖИМЫ НАГРЕВА СЛИТКОВ И ЗАГОТОВОК |
|
Холодные, подстуженные и горячие кузнечные слитки. После |
|
разливки в изложницы и раздевания кузнечных слитков по следние с разной температурой поверхности поступают из ста
лелитейных в кузнечно-прессовые цехи. Слитки |
в зависимости |
|||
от |
температуры |
поверхности в кузиечно-прессовых цехах |
услов |
|
но |
подразделяют |
на холодные, подстуженные и |
горячие. |
|
2* 35
Если слитки после раздевания долго находились в цехе |
или. |
на складе и охладились равномерно по всему поперечному |
сече |
нию до температуры окружающего воздуха, то их называют холодными. С теплотехнической точки зрения холодные слитки характеризуются постоянством температуры по сечению. При нагреве таких слитков под обработку давлением за начальное условие принимают условие, описанное выражением (64).
Обычными холодными слитками считают такие, у которых температура поверхности ниже 450° С, т. е. металл на поверх ности таких слитков находится в хрупком состоянии (не пла стичен) и поэтому возможно трещииообразование от термиче ских напряжений.
Температура поверхности подстужепных кузнечных слитков
при поступлении в кузпечно-прсссовыс цехи |
составляет 550— |
450° С, а температура поверхности горячих |
слитков — 550— |
600° С и более. |
|
Втеплотехническом отношении подстуженпые и горячие
слитки характеризуются более высокой температурой металла в центре по сравнению с температурой их поверхностей. В ка честве начального условия при нагреве подстужепных и горячих
слитков под обработку давлением обычно используют |
уравне |
|||
ние |
параболического распределения температуры по |
сечению |
||
слитка (парабола |
второго |
п о р я д к а ) . |
|
|
|
Горячие и подстуженпые слитки, поступающие в кузпечно- |
|||
прессовые цехи, иногда не сразу нагревают под ковку, |
а загру |
|||
ж а ю т в копильпую печь, |
в которой они находятся до |
накопле |
||
н и я |
необходимой |
партии |
или до освобождения места |
в нагре |
вательной печи. Все сечение слитка должно равномерно про греться до 650—800° С. При этом считается, что слитки прошли так называемый копеж. Например, на Н К М З им. В. И. Ленина мелкие слитки (dC p = 370-^600 мм) выдерживаются в зависимо сти от схемы посадки на подину печи в течение 3—5 ч, крупные
слитки |
( d e p = 1800-^2100 |
мм) — в течение 9—10 ч. |
|
||||
Существуют |
следующие схемы |
посадки |
слитков: одиноч |
||||
н а я — укладка |
слитков |
одного |
за |
другим вдоль подины |
печи; |
||
в несколько продольных рядов; в два яруса |
(по высоте); |
в не |
|||||
сколько ярусов пирамидой или клеткой. |
|
|
|||||
Допустимую скорость нагрева металла в ы р а ж а ю т в °С за |
|||||||
единицу |
времени и определяют |
предельными |
температурными |
||||
разностями в сечении заготовок при их нагреве. При допусти мой скорости нагрева температурные разности вызывают тер мические напряжения, не опасные для трещннообразования .
Скорость нагрева металла ограничивается лишь в темпера турном интервале, соответствующем малой пластичности метал ла (для сталей это примерно 500—550° С ) . Выше указанной тем пературы сталь становится пластичной, при этом термические напряжения не возникают, так как снимаются пластическим те чением металла.
П р е д е л ь н ые температурные разности |
зависят |
от |
скорости |
|||
нагрева и теплопроводности стали |
(чем |
она |
меньше, |
тем |
боль |
|
ше температурные разности). К а к |
правило, |
чем |
больше |
сте |
||
пень легирования стали, тем меньше ее теплопроводность. По
этому |
с |
точки зрения предельных температурных разностей |
все |
||||||
стали |
в |
зависимости |
от |
степени |
легирования |
подразделяют |
па |
||
Н К М З на четыре группы: |
|
|
|
|
|
|
|||
I |
группа: 0—45; |
3511; |
40Н; |
15ХМ; |
2—6; |
15Х—35Х; |
15М; |
|
|
II |
группа: 60ХГ; |
25ХГС; ЗОХГС; |
65Г; 35Г2—50Г2; |
2 2 Г Н М ; |
|||||
35ХМ; 45ХФ; 40Х—55Х; 12ХН2А; 12ХНЗА; 15ГН4М: 40ХН;
50ХН; |
60ХН; 50, 55, 50Г; |
I I I |
группа: 35ХНМ; 34XIT3M; 38ХГН; 35ХНВ; 18ХНВА; |
ОХНІМ—ОХНЗМ; 5ХНТ; 5ХНВ; 9Х\ 9ХФ; 90ХМФ; 40ХНМА;
40ХІТЗГСМ; 13Г2ХІТФ; |
38ХМЮА; 5ХВС; |
ШХ15; |
55С2—60С2; |
||||||||||
ЗОХГВТ; 30Х2МТ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
IV группа: стали и сплавы с особыми физическими и хими |
||||||||||||
ческими |
свойствами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Предельные |
температуры |
ковки |
|
|
|
|||||
Максимально допустимая температура нагрева металла под |
|||||||||||||
ковку зависит от свойств применяемой стали. Весьма |
мягкие |
||||||||||||
низкоуглеродистые |
стали |
марок |
СтО, |
08, |
10, |
15 |
нагревают |
||||||
до |
температуры |
1280—1300° С, |
стали |
20, |
25, |
30, |
35 — до |
темпе |
|||||
ратуры |
1260—1280° С; |
высокоуглероднстые и |
высоколегирован |
||||||||||
ные |
стали — до |
более |
низкой |
температуры. |
Например, |
стали |
|||||||
55С2, 60С2, Х2В нагревают под ковку до температуры |
1150— |
||||||||||||
1170°С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температурный |
интервал |
ковки — разность |
между |
макси |
|||||||||
мально допустимой температурой нагрева и минимально допу стимой температурой (на поверхности металла) конца ковки.
Максимально допустимые температуры нагрева и минималь но допустимые температуры конца ковки различных сталей ука
зываются в заводских инструкциях по нагреву |
слитков, |
а |
так |
|
ж е приводятся |
в специальной технической литературе (см., |
на |
||
пример, работу |
[ 4 9 ] ) . |
|
|
|
Режимы нагрева слитков и заготовок. Нагрев |
металла |
явля |
||
ется одной из основных и ответственных операций процесса го рячей обработки металлов давлением. От продолжительности и температуры нагрева зависят производительность ковочно-штам- повочного оборудования, качество металла поковок, выход год
ного металла, расход энергии и себестоимость |
продукции. |
|
Изменение температуры металла в процессе его нагрева |
||
называется режимом нагрева. Р е ж и м нагрева |
металла |
зависит |
от его химического состава, массы и типа заготовок |
(дефор |
|
мированные, литые), конструкции печи, от температуры |
перед |
|
нагревом, расположения в печи и т. д. |
|
|
Ц в е т н ые металлы и сплавы обладают хорошей теплопровод
ностью. Обычно заготовки из этих металлов и сплавов |
имеют |
|||
небольшие поперечные сечения. Поэтому |
при нагреве |
заготовок |
||
д л я обработки давлением |
в их сечениях |
возникают |
пренебре |
|
ж и м о малые температурные |
перепады, вследствие чего |
их |
мож- |
|
Р и с . 6. |
О д н о с т у п е н ч а т ы е р е ж и м ы н а г р е в а : |
|||
о — цветных металлов |
и сплавов и теплотехнически тонких стальных заго |
|||
товок; б — холодных |
слитков |
и |
заготовок |
теплотехнически толстых (мас |
сивных); в — горячих |
слитков |
и |
заготовок; |
г — мелких холодных слитков |
|
сталей группы |
I |
||
но считать теплотехнически тонкими телами и не ограничивать скорость нагрева, используя полную мощность печи, по односту пенчатому режиму (рис. 6, а ) .
|
Небольшие холодные |
стальные слитки сталей |
I и |
I I групп |
|||||
и деформированные заготовки относительно больших |
попереч |
||||||||
ных |
сечений |
нагревают |
по одноступенчатому двухпериодному |
||||||
режиму |
(рис. 6, б), состоящему из периода нагрева |
поверхно |
|||||||
сти |
металла |
до заданной |
температуры |
tH |
(период Ти) и выдерж |
||||
ки |
т в |
для |
выравнивания |
температуры |
по |
сечению |
слитков и за- |
||
готовок (для поднятия температуры центра |
/ ц до |
температуры |
|||||||
поверхности tn). |
|
|
|
|
|
|
|
||
Горячие слитки |
или |
деформированные заготовки различных |
|||||||
размеров |
нагревают |
по |
одноступенчатому |
двухпериодирму |
ре |
||||
ж и м у |
(см. рис. 6,б) . |
Слитки из |
копильной |
печи |
нагревают |
по |
|||
этому |
ж е |
режиму |
(см. рис. 6, в, |
штриховая |
линия для f|(). Не |
||||
большие |
(массой до |
3 т) холодные слитки |
сталей |
группы I |
на- |
||||
|
|
Рис. 7. Многоступенчатые |
режимы нагрева: |
|
|
|
|||
а — двухступенчатыП; б — трехступенчатый; |
т п |
с — выдержка при температуре |
печи |
/ „ „ ; |
|||||
Ті; Х2 — скоростноіі нагрев металла; т п — н а г р е в при |
постоянной температуре |
печи; |
|||||||
т с т р |
выдержка при температуре структурных превращеаий в стали: |
т в — |
|
||||||
|
|
|
для\выравнивания |
температуры |
|
|
|
||
гревают |
при ограниченной начальной температуре печи |
(темпе |
|||||||
ратура |
при всаде) по одноступенчатому двухпериодному |
режи |
|||||||
му (см. |
рис. 6, г). |
По такому ж е режиму |
нагревают |
небольшие |
|||||
(массой |
до |
7 т) |
подстужениые |
слитки (см. рис. 6, г, |
штриховая |
||||
линия для |
/„). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Одноступенчатый режим нагрева характеризуется неограни ченной скоростью нагрева, так как из-за малой разности темпе ратуры по сечению заготовок в них не возникает опасных тер
мических напряжений . При нагреве горячих слитков |
(заготовок) |
|
в них т а к ж е не возникает термических напряжений, |
т а к |
как ме |
талл находится в пластическом состоянии. |
|
|
Средние и крупные (массой 8—200 т) подстужениые |
слитки |
|
и заготовки конструкционных сталей нагревают по двухступен
чатому |
режиму (рис. 7, |
а). Чем больше масса слитка, тем ниже |
|||||
температура |
печи при |
всаде ( ^ в с ) . |
Назначение |
выдержки |
при |
||
температуре |
всада — уменьшить температурную |
разность |
по |
||||
сечению |
в опасной зоне |
температур |
(20—550° С ) , |
когда металл |
|||
находится в упругом состоянии. Крупные и средние |
холодные |
||||||
слитки |
сталей группы |
I , а т а к ж е |
холодные слитки |
остальных |
|||