Определение времени нагрева

4.3.1. Аналитический расчет времени нагрева заготовок [1]:

1) Время нагрева:

,

где k₁ – коэффициент формы. Для пластины k₁ = 1, а для цилиндра k₁ = 2. В данной задаче рассматриваем цилиндрические заготовки, принимаем k₁ = 2;

s - толщина пластины или радиус цилиндра [м];

с - средняя удельная теплоёмкость (см. приложение 2) ;

p - удельный вес при средней температуре (см. приложение 1) ;

t_Г=t_п– температура газов печи (см. п.4.1.2.);

- конечная температура заготовки, t_к.н. (см.п.4.1.3) [°C];

- начальная температура заготовки, t_н.н. (см.п.4.1.4) [°C]

m – коэффициент учитывающий поправку на массивность (см.ниже)

- суммарный коэффициент теплопередачи учитывающий лучистый и конвективный теплообмен для расчета времени нагрева определяем для средней температуры металла за время нагрева ;

t_м=0,67t_к.н ⁰С – средняя температура металла

Коэффициент учитывающий поправку на массивность:

,

где k₂, k₃ – коэффициенты зависящее от формы тела и числа Био(см.п.4.2.1), определяем по таблице.

Bi......................		0,5	1,0	5,0	10,0
Пластина:
k2......................		1,93	1,86	1,73	1,65	1,58
k3......................		2,96	2,93	2,83	2,80	2,76
Цилиндр:
k2......................		1,89	1,80	1,45	1,39	1,26
k3......................		1,96	1,94	1,84	1,80	1,76

Если отношение длины заготовки l к ее диаметру d, l/d≤3, то тепло будет поступать в тело также и с торцов. С целью учета торцевых потоков тепла продолжительность нагрева тела нужно умножить на коэффициент ,-имеющий следующие значения:

l/d		2,5		1,75	1,5	1,25	1,0	0,7	0,5
		0,96	0,91	0,87	0,83	0,77	0,7	0,6	0,5

Для начального расчета заготовки в печи располагаются на расстоянии равном диаметру d друг относительно друга, то необходимо ввести поправочный коэффициент k=1,2.

При необходимости изменить расстояние между заготовками воспользуйтесь таблицей значений коэффициента k:

4.3.2. Определение времени нагрева заготовок в печи по справочным данным:

Ниже приведена таблица продолжительности нагрева (мин) кованых и катаных заготовок из углеродистой и конструкционной стали при одиночном расположении в печи (данные ЦНИИТМАШа). Определить по ней время нагрева заготовки. Обратите внимание на примечание к таблице.

Диаметр или сторона квадрата, мм	Температура рабочего пространства, °С
Конечная температура нагрева заготовки, °С. не более
Профиль заготовки
круглый	квадратный	круглый	квадратный	круглый	квадратный	круглый	квадратный	круглый	квадратный	круглый	квадратный
	2,5 4,5 7,0 10,0 12,5 15,0 17,0 20,5 23,5 26,0 29,5 32,5 36,0 39,0 42,5 46,0 50,0 54,0 58,0 62,5	3,0 5,5 9,0 13,0 16,0 19,5 22,5 26,5 30,5 33,5 38,0 41,5 46,5 50,5 55,0 59,9 64,5 70,0 75,0 81,0	3,0 6,0 8,5 11,5 15,0 18,0 21,0 24,5 27,5 31,0 35,0 38,5 42,5 46,0 50,0 54,5 58,5 63,0 68,0 72,5	3,5 7,5 11,0 14,5 19,5 23,0 27,0 31,5 35,5 40,0 45,5 50,0 55,0 59,5 65,0 71,0 76,0 81,5 88,0 94,0	2,0 3,0 5,0 6,5 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 33,0 36,0 39,5 42,5 46,0	2,5 4,5 6,0 8,0 10,5 13,0 15,0 17,5 20,0 23,0 26,0 29,5 32,5 36,0 32,0 43,0 47,0 51,5 55,5 60,0	2,0 4,0 6,0 8,0 10,5 14,5 16,5 19,0 19,0 21,0 23,5 26,0 29,0 32,0 35,0 38,5 42,0 46,0 49,5 53,5	3,0 5,0 8,0 10,5 13,5 16,0 19,0 22,0 24,5 27,5 30,5 33,5 38,0 41,5 45,5 50,5 54,5 59,5 64,0 69,0	1,0 1,5 2,5 3,5 4,5 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,5 12,0 13,0 14,0 15,5 16,5 18,0 19,5 21,0 22,5	1,5 2,0 3,0 4,5 5,5 6,5 7,5 9,0 10,5 11,5 13,5 15,0 16,5 18,0 20,0 21,5 23,0 25,0 27,0 29,0	1,0 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 10,5 11,5 13,0 14,0 15,5 17,0 18,0 19,5 21,0 23,0 24,5	1,5 2,0 3,0 4,5 5,5 7,0 8,0 9,5 11,0 13,0 15,0 17,0 18,0 19,5 22,0 23,5 25,0 27,0 29,5 32,0

Примечания:

1). Расположение заготовок следует учесть коэффициентом k (см.п.4.3.1. - таблица значений коэффициента k)

2). Для инструментальной углеродистой и среднелегированной стали продолжительность нагрева увеличивается на 25—30%, поэтому вводим поправочный коэффициент k_m=1,25…1,3, для высоколегированных сталей на 30-50 %, вводим поправочный коэффициент k_m=1,3…1,5

3). Для учета влияния длины заготовки продолжительность нагрева умножают накоэффициент k_d в зависимости от отношения длины l заготовки к размеру сече­ния d (или а):

, не менее			1,5
kd		0,98	0,92	0,71

Тогда окончательный результат времени нагрева должен иметь вид t_н=t_t k k_m k_d

4.3.3. Выполнить расчет на ЭВМ, с помощью программы ²Камерный нагрев²

На основании аналитического расчета, табличных данных и расчета на ЭВМ оценить точность расчета и выбрать время нагрева t_н.

Дата добавления: 2014-12-27