Нагревательные печи и устройства
22
С
= 0,53 кДж/(кг
⋅
К);
ρ
= 7700 кг/м
3
;
а
1
= 0,96 10
-5
м
2
/с;
β
= 14,5 10
-6
1/К;
Е
= 179500 МПа;
σ
в
= 510 МПа. Допускаемое напряжение, принимая
запас прочности 1,5, равно
σ
д
= 510/1,5 = 340 МПа. Определяем
∆
t
д
= 1,4
σ
д
/
β
Е
= 1,4
⋅
340 / 14,5
⋅
10
-6
⋅
179500 = 180
0
С.
Продолжительность рассчитываем по формуле (1.23).
τ
1
= 0,25
⋅
0,5
2
⋅
(0,96
⋅
10
-5
⋅
180)
-1
[ 500 + (1 – 0,5) 180 - 20] = 5,8 ч.
Величина теплового потока в первом периоде при этом равна
q
п
= 2
λ ∆
t
д
/
R
= 2
⋅
39,1
⋅
180 / 0,5 = 28100 Вт/м
2
.
Принимая приведенный коэффициент лучеиспускания С
0
= 3,5
Вт/(м
2
⋅
К), по формуле (1.27) находим температуру в начале и конце 1-
го периода нагрева
;C 675
273
) 100 293 ( 5,3 28100
100
273
) 100
(
100
0
4
4
4
4
н.м o н.п
п
= −
−
+
= −
+
=
T C q
t
.C 868
273
) 100 953 ( 5,3 28100
100
273
) 100
(
100
0
4
4
4
4
к.м o к.п
п
= −
−
+
= −
+
=
T C q
t
Разность температур по сечению слитка во второй период нагрева
принимаем по формуле (1.24).
∆
t
2
= 1,7
∆
t
д
= 1,7
⋅
180 == 300
0
С. Физи-
ческие параметры стали для этого периода нагрева принимаем равны-
ми
λ
2
= 26,9 Вт/(м
⋅
К) и
а
2
= 0,56 10
-5
м
2
/с. Продолжительность второ-
го периода, если принять конечную температуру поверхности
t
п.к
=
=1200
0
С, получим из уравнения (1.27)
τ
2
= 0,25
⋅
0,5
2
(0,56
⋅
10
-5
⋅
300)
-1
[1200 – 0,5
⋅
300 – 500 – (1 – 0,5)
⋅
180] = 4,7ч.
Плотность теплового потока во 2-м периоде и температуру печи в
конце его определим следующим образом:
q
п
= 2
⋅
26,9
⋅
300 / 0,5 = 32200 Вт/м
2
;
1270
273
) 100
1473 ( 5,3 32200
100
4
4
п
= −
+
=
t
0
С .
Разность температур по сечению в конце третьего периода при-
нимаем равной 40
0
С, а физические параметры те же, что и во втором
периоде. Исходя из этого продолжительность выдержки нагреваемого
изделия равна
τ
3
= (0,5 / 5,78
⋅
0,56
⋅
10
-5
) ln (1,11
⋅
300 / 40) = 4,3 ч.
Величину плотности теплового потоке в конце выдержки опреде-
лим по формуле
q
п
= (2
λ
2
∆
t
2
/
R
)
f
(
а
2
τ
2
/
R
2
) = (2
⋅
2,69
⋅
300 / 0,5)
f
(0,016
⋅
4,3 / 0,5
2
) =
= 31800
f
(0,28) = 31800
⋅
0,2 = 6360 Вт/м
2
.
