Другий період нагріву – період витримки

 

Тривалість другого періоду нагріву (періоду витримки), залежить від ступеня вирівнювання температур d. Період витримки можна розглядати як третій розрахунковий інтервал (індекс у всіх параметрів 3 або II)_.

 

3.3.1 Ступінь вирівнювання температур:

,

де Dt_к – задана різниця температур по перетину металу в кінці нагріву, °С;

Dt₂ – різниця температур по перетину металу в кінці другого інтервалу, в кінці першого періоду, тобто на початку періоду витримки, °С.

 

3.3.2 Середнє значення коефіцієнта теплопровідності в періоді витримки, Вт/(м×К):

,

де l₅ – коефіцієнт теплопровідності при температурі на поверхні t_n в період витримки (t_n= const, була задана), Вт/(м×К);

l₆ – коефіцієнт теплопровідності при температурі в центрі на початку періоду витримки t_ц2, Вт/(м×К);

l₇ – коефіцієнт теплопровідності при температурі в центрі в кінці витримки t_ц3, Вт/(м×К).

 

3.3.3 Середня температура в кінці другого інтервалу t_ср2 і в кінці періоду витримки (третього інтервалу) t_ср3 °С:

3.3.4 Розрахункова теплоємність в періоді витримки, кДж/(кг×К):

.

3.3.5 Середнє значення коефіцієнта температуропровідності, м²/с:

,

де r - щільність сталі, кг/м³.

 

3.3.6 Значення коефіцієнта вирівнювання m можна визначити по [1] (рис. 67 стор. 207). Приблизно коефіцієнт вирівнювання m для нашого випадку можна визначити по формулі:

m = 0,15/d,

де d - ступінь вирівнювання температур (п. 3.3.1).

 

3.3.7 Тривалість вирівнювання температур t_вир в секундах одержуємо з урахуванням значення коефіцієнта вирівнювання m по формулі:

,

де m - коефіцієнт вирівнювання температур;

а_ср3 - середнє значення коефіцієнта температуропровідності, м²/с;

S – товщина металу, що прогрівається, м.

Тривалість витримки при термообробці t_II для завершення структурних перетворень приймається рівній подвоєному часу вирівнювання, тобто:

.

3.3.9 Щільність теплового потоку на метал в кінці витримки, Вт/м²:

,

де l_ср3 - середнє значення коефіцієнта теплопровідності в періоді витримки, Вт/(м×К);

Dt_к – задана різниця температур по перетину металу в кінці нагріву, °С;

S – товщина металу, що прогрівається, м.

3.3.10 Температура газу в кінці витримки °С:

,

де Т_nз – абсолютна температура поверхні заготівок в кінці нагріву, К.

Кінцева температура поверхні металу t_п.к = t_п3 визначається із завдання (Увага! Т_п3= t_п3+273).

 

3.3.11 Температура печі в кінці витримки, °С:

.

3.3.12 Температура кладки в кінці витримки, °С:

.

3.3.13 Загальний час нагріву t_заг включає час першого і другого періоду, с:

.

3.3.14 За даними розрахунків будуємо графік нагріву, на якому відображаємо зміну температури поверхні і центру заготівок, перепаду температур по перетину заготівки, температури печі, температури кладки, температури газів, а також величину щільності теплового потоку q, як функції часу (дивись рисунок).

 

Рисунок – Графік нагріву металу:

зміни температури та щільності теплового потоку в часі