3 Расчет динамики нагрева металла и определение основных размеров печи

3.1 Расчет динамики нагрева металла

Температура нагрева (температура поверхности в конце нагрева ) принимается на 100-150 °С ниже точки солидус для стали заданной марки. Состав стали приведен в работе [1]. Выбор возможен также по рекомендуемой литературе [1, с.350-353].

Температура нагрева металла под термообработку выбирается в зависимости от вида термообработки.

Перепад температур в конце нагрева рассчитывают по формуле:

где 200…250 град/м толщины прогреваемого слоя – допустимый градиент температур.

Определение плотности теплового потока в конце нагрева .

Для условия нагрева металла при примем коэффициенты усреднения теплового потока K2 = 1,57 и температуры по сечению тела K3 = 2,75 [1, с.316].

Средняя температура в конце нагрева:

Температура дымовых газов в конце томильной зоны определяется по формуле:

Плотность теплового потока в начале методической зоны определяется по формуле:

Определение плотности теплового потока в конце методической зоны.

В методической зоне металл постепенно методично подогревается, продвигаясь навстречу дымовым газам, температура которых все повышается.

Температуру поверхности в конце методической зоны можно принять в пределах

≈ 650 – 700 °С – для термических печей;

≈ 750 – 850 °С – для нагревательных печей.

Тогда

Плотность теплового потока в конце сварочной (нагревательной) зоны определяется по формуле:

Определение перепада температур по сечению тела и среднемассовой температуры на участках.

Коэффициент несимметричности принимается по табл. 3.1

Таблица 3.1 – Зависимость коэффициента несимметричности от способа расположения заготовок

Расположение заготовок	Коэффициент несимметричности
Односторонний нагрев на монолитном полу толкательной печи	μ = 1
Двухсторонний нагрев на водоохлаждаемых трубах толкательной печи	μ = 0,56…0,6
Односторонний нагрев в печи с шагающими балками	μ
	а/б	0,25	0,5	1,0	2,0
	в/б
	1	0,61	0,52	0,48	0,38
	1,5…2	0,8	0,75	0,72	0,70
	2,0	0,95	0,95	0,95	0,95
Двухсторонний нагрев в печи с шагающими балками, водоохлаждаемые трубы	μ
	а/б	0,25	0,5	1,0	2,0
	в/б
	1	0,61	0,52	0,48	0,38
	1,5…2	0,8	0,75	0,72	0,70
	2,0	0,95	0,95	0,95	0,95

Перепад температур по сечению тела и среднемассовая температура определяется методом приближений.

В первом приближении принимаем из таблицы XIII-I [1];

Во втором приближении корректируется коэффициент теплопроводности по найденной среднемассовой температуре и расчет повторяется:

Определяем среднемассовую температуру и перепад температур в конце сварочной зоны.

I приближение:

II приближение:

Определяем среднемассовую температуру и перепад температур в конце последней томильной зоны.

I приближение:

II приближение:

Определение времени нагрева металла

Продолжительность нагрева определяется по методу тепловой диаграммы:

– в методической зоне

– в сварочной зоне

Средняя плотность теплового потока

– в томильной зоне

Общее время нагрева металла