Другий період нагріву – період витримки. Тривалість другого періоду нагріву (періоду витримки), залежить від ступені вирівнювання температур d.

 

Тривалість другого періоду нагріву (періоду витримки), залежить від ступені вирівнювання температур d.

 

3.1 Ступінь вирівнювання температур d:

,

 

де Dt_к = 12 °С - задана різниця температур по перетину металу в кінці нагріву;

Dt₂ = 62,6 ° С - різниця температур в кінці другого інтервалу, тобто на початку періоду витримки, ° С.

 

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

,

де l₅, l₆, l₇ - коефіцієнти теплопровідності при відповідних температурах;

l₅ - коефіцієнт теплопровідності при температурі на поверхні t_п2 = t_п3 = 790°С в період витримки (t_п = const), Вт/(м×К);

l₆ - коефіцієнт теплопровідності при температурі в центрі на початку витримки t_ц2 = 727,4°С, Вт/(м×К);

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

Температура в центрі в кінці витримки t_ц3:

 

t_ц3 = t_п3 - Dt_к = 790 - 12 = 778 ° С.

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

Вт/(м×К).

 

3.3 Середня температура в кінці другого інтервалу t_ср2 і в кінці періоду витримки (який можна враховувати як третій інтервал) t_ср3:

,

 

.

 

3.4 Розрахункова середня теплоємність в періоді витримки:

.

 

3.5 Середнє значення коефіцієнта температуропровідності а в періоді витримки:

,

де - щільність сталі, кг/м³.

 

3.6 Коефіцієнт вирівнювання температури т:

m=0,15/d=0,15/0,192=0,781.

3.7 Тривалість вирівнювання температур:

 

3.8 Тривалість періоду витримки t_II при термообробці для завершення структурних перетворень приймається рівній подвоєному часу вирівнювання:

t_II=2t_вир= 2·5292=10584 с» 2,94 год.

 

3.9 Щільність теплового потоку в кінці періоду витримки:

.

 

3.10 Температура газу в кінці періоду витримки, ° С:

,

,

де Т_п3 - абсолютна температура поверхні заготівок в кінці нагріву, К;

Т_п3 = 790 + 273 = 1063 К.

3.11 Температура печі в кінці витримки:

 

 

.

3.12 Температура кладки в кінці витримки:

t_кл3 = 2·t_піч3 - t_г3 = 2· 812 - 816 = 808 ° С.

3.13 Загальний час нагріву, включаючи час першого і другого періодів:

t_заг. = t_I + t_II = 9299,5+ 10584= 19872,5 с» 5,5 год.

 

3.14 За даними розрахунків будуємо графік нагріву, на якому відображаємо зміну температури поверхні і центру заготівок, зміну температури печі, температури кладки, температури газів, перепаду температур по перетину заготівки, а також відбиваємо величину густини теплового потоку, як функції часу.

Для зручності побудови графіку заносимо всі визначені параметри в таблицю 1.

 

Таблиця 1 – Параметри для побудови графіку нагріву металу в камерній печі

Параметр	Періоди нагріву металу
Початок нагріву, τ = 0	Кінець першого інтервалу, τ = τ1	Кінець другого інтервалу, τ = τ2	Кінець періоду витримки, τ = τII
Температура поверхні tп, °С	10.0	650.0	790.0	790.0
Температура центру tц, °С	10.0	569.0	727.4	778.0
Перепад температур ∆t, °С	0.0	81.0	62.4	12.0
Температура газового середовища tг, °С	976.6	945.0	918.3	816.0
Температура печі tпіч, °С	890.0	890.0	890.0	812.0
Температура кладки tкл, °С	608.0	835.0	861.7	808.0
Щільність теплового потоку q, Вт/м2	90961.8	55068.2	27573.2	4894.3

 

Додаток Б

ДОВІДКОВІ ДАНІ

 

Таблиця 1 – Хімічний склад вуглецевих сталей

 

Марка сталі	Хімічний склад, %
С	Mn	Si	S, не більше	Р, не більше
Ст. 0	До 0,23	-	-	0,060	0,070
Ст. 1	0,07	0,35	-	0,055	0,050
Ст. 2	0,09	0,45	-	0,055	0,050
Ст. 3	0,16	0,50	0,20	0,055	0,050
Ст. 4	0,234	0,58	0,20	0,055	0,050
Ст. 5	0,3	0,65	0,25	0,055	0,050
Ст. 6	0,5	0,65	0,28	0,055	0,050
Ст. 7	0,61	0,75	0,30	0,055	0,050
	0,23	0,635	0,11	0,034	0,034
	0,415	0,643	0,11	0,029	0,031
У8	0,8	0,32	0,13	0,009	0,008
У8’	0,84	0,24	0,13	0,014	0,014
У12	1,22	0,35	0,16	0,015	0,009

 

Таблиця 2–Тепловміщення (ентальпія) вуглецевих сталей, кДж/кг, за даними [1]

 

Темпе-ратура, 0С	Чисте залізо	Вміщення вуглецю в сталі, %
0,090	0,234	0,30	0,540	0,610	0,795	0,920	0,994	1,235
	46,5	46,5	46,5	46,9	47,3	47,7	48,1	50,2	48,6	49,4
	98,0	95,5	95,9	95,9	95,9	96,3	96,7	100,5	99,2	100,0
	153,2	148,2	149,9	150,7	151,6	152,8	154,5	155,7	154,5	154,9
	214,4	205,2	206,0	206,4	208,9	209,8	210,2	213,5	211,0	213,1
	280,5	265,4	266,7	267,5	268,4	269,2	271,3	275,9	274,1	276,2
	356,7	339,1	340,0	340,8	343,3	343,7	344,6	349,6	346,3	347,5
	421,6	419,1	419,5	420,8	422,9	423,7	424,6	427,5	421,9	427,9
	505,0	531,7	542,6	550,6	547,7	542,2	550,2	550,2	544,3	548,5
	584,1	629,3	630,4	628,1	620,1	616,7	610,9	602,9	605,0	602,9
	675,2	704,2	701,7	698,8	689,3	686,7	679,1	653,6	670,7	661,1

 

Таблиця 3 - Тепловміщення (ентальпія) вуглецевих сталей, кДж/кг

 

Температура,°С	Марка вуглецевої стали
		У8	У8’	У12
	48,56	48,57	48,57	50,24	48,57
	100,48	99,65	102,99	104,67	102,99
	155,75	154,49	159,52	155,75	159,52
	216,04	212,69	219,39	221,06	217,72
	280,52	278,42	284,70	286,79	282,61
	354,20	349,18	356,72	361,74	351,69
	439,61	424,96	433,75	442,54	430,82
	562,71	539,26	572,75	589,50	572,75
	633,04	591,59	636,81	651,88	636,81
	695,00	653,14	699,19	711,76	699,19

 

 

Додаток В

ДОПОМІЖНІ КОЕФІЦІЄНТИ

 

Таблиця 4 – Допоміжні коефіцієнти для розрахунку нагріву пластини товщиною S, що прогрівається

 

Число Біо (Bi)	δ2	P	N	Число Біо (Bi)	δ2	P	N
0,10	0,0968	0,967	1,016	0,70	0,5640	0,798	1,092
0,12	0,1154	0,960	1,020	0,80	0,626	0,774	1,102
0,14	0,1337	0,954	1,023	0,90	0,684	0,751	1,111
0,16	0,1518	0,948	1,026	1,00	0,740	0,729	1,119
0,18	0,1697	0,942	1,029	1,20	0,841	0,689	1,134
0,20	0,1874	0,936	1,031	1,40	0,931	0,653	1,148
0,22	0,2048	0,930	1,034	1,60	1,016	0,619	1,159
0,24	0,2220	0,924	1,037	1,80	1,090	0,587	1,169
0,26	0,2390	0,918	1,040	2,00	1,162	0,559	1,179
0,28	0,2558	0,912	1,042	2,2	1,222	0,535	1,186
0,30	0,2723	0,906	1,045	2,4	1,277	0,510	1,193
0,35	0,3125	0,891	1,052	2,6	1,332	0,488	1,200
0,4	0,3516	0,877	1,058	2,8	1,380	0,468	1,205
0,45	0,3894	0,863	1,064	3,0	1,420	0,448	1,210
0,5	0,4264	0,849	1,070	3,5	1,52	0,406	1,221
0,55	0,4624	0,836	1,076	4,0	1,59	0,370	1,229
0,6	0,4970	0,823	1,081	4,5	1,66	0,338	1,235

 

Додаток Г