1. Пояснить конструкцию печи, схему движения газов.

Первая (по ходу металла) зона с изменяющейся по длине температурой называется методической зоной. В ней металл постепенно подогревается до поступления в зону высоких температур (сварочную зону). Постепенный нагрев металла в методической зоне обеспечивает безопасный режим нагрева, когда металл находится в упругом состоянии.

Находящиеся в состоянии теплообмена дымовые газы и металл движутся навстречу друг другу. Металл нагревается дымовыми газами, отходящими из зоны высоких температур. Общее падение температуры дымовых газов в методической зоне весьма значительно. Обычно в зоне высоких температур методических печей температура поддерживается на уровне 1300 – 1400 °С, в конце же методической зоны она находится в пределах 750 – 1000 °С.

Вторая (по ходу металла) зона называется зоной высоких температур, или сварочной зоной. Назначение этой зоны – быстрый нагрев поверхности заготовок до конечной температуры. Температура металла в методических печах обычно составляет 1150 – 1250 °С. Для интенсивного нагрева поверхности металла до этих температур в сварочной зоне необходимо обеспечить температуру на 50 – 100 °С выше.

В сварочной зоне до высоких температур нагревается только поверхность металла; температура середины металла в методических печах отстает от температуры поверхности. Однако при нагреве тонких заготовок нет необходимости делать выдержку для выравнивания температур по сечению, т.к. имеет место небольшой перепад температур.

В методических печах возможен односторонний и двусторонний нагрев металла. Односторонний нагрев осуществляется в том случае, когда металл, продвигаясь по монолитному поду, нагревается только с одной стороны – сверху. Для ускорения нагрева металла в методических печах обычно предусматривают и нижний обогрев заготовки. Для этого на всю длину сварочной и методической зон оборудуют специальную камеру со своим собственным отоплением.

2 . Как повлияет на расчеты изменение марки стали?

Удельный тепловой поток к поверхности металла в конце нагрева:

Вт/м². (19)

где λ - коэффициент теплопроводности металла при температуре t_м3, Вт/(м·К); S – геометрическая толщина металла, м.

Удельный тепловой поток в конце зоны:

Вт/м², (33)

где - средняя температура металла в конце методической зоны, соответствующая его теплосодержанию i₁=i₀ + ∆i_I, найденная по графику на рис. 5, К;

λ - теплопроводность металла, соответствующая температуре , Вт/(м²·К).

Общее время нагрева:

τ = τ₁ + τ_{2 +} τ₃, час. (49)

Удельная продолжительность нагрева:

z = 60·τ /(2·S·100), мин/см.

Таким образом марка стали влияет на две величины: теплоемкость и теплопроводность. Последняя является ключевой и она главным образом влияет на удельный тепловой поток в конце зоны, эта величина влияет на ряд других факторов, которые в конечном итоге приводят к общему времени нагрева заготовки.