(2-15)
2.2.2 钢的热处理加热制度的确定
根据初步设计和燃料燃烧计算的结果,已知:
⒈炉子的实际燃烧温度为 ;
⒉钢的装炉温度为20℃(常温),加热终了温度 ;
⒊钢在炉内进行单向单面加热,出炉时上下表面的温度差应保证 。
根据上述条件,初步确定钢在炉内的加热曲线如图2.1所示。
图2.1 钢在炉内的加热曲线
2.2.3 加热期的加热时间的确定
根据加热制度,钢在加热期内是处于炉气温度为常数的情况下加热,故宜用分析解法的第三类边界条件计算其加热时间。其计算方法如下。
(1) 加热期平均温度的计算
炉内平均温度:在加热期内炉气温度保持不变,即
钢的平均温度:钢系由常温(20℃)加热到900℃,故其上表面的平均温度为:
(2-16)
把 近似地看作加热期内钢的平均温度。
(2) 综合传热系数 的计算
(A) 对流传热系数 的计算
气体在炉膛内的流速取为 ,并取气体在炉内的摩擦阻力系数为 。当 时的炉气的平均热容量经查得 ,故其对流传热系数为 。
(B) 辐射传热系数 的计算
⒈角度系数 的确定
用下列经验公式可以确定炉子的大致尺寸。
炉子的大致尺寸宽度:
(2-20)
炉子的大致高度(使用M.A.格林科夫公式):
(2-17)
对直通式炉而言,当忽略端墙作用时可用以下关系式确定角度系数。
(2-18)
⒉气体黑度 的计算
炉气平均有效射线长度为:
(2-19)
炉气中CO2和H2O的分压力经燃烧计算得:
式中 ——炉气的压力,通常
——炉气CO2和H2O的体积分数,%;可由燃料燃烧计算求得。
根据上述结果,当 ,经查可分别得:
故炉气的黑度:(2-26)
⒊导来辐射系数 的确定
根据炉气黑度和角度系数,可查得导来辐射系数的数值
⒋辐射传热系数的计算
(C)综合传热系数 的计算 (2-28)
(3) 钢的物理常数的确定
设定钢件的化学成分为C 0.3%;Mn 0.5%;Si 0.2%;
(A) 钢的热导率
碳素钢在常温时的热导率可用下式计算
(2-29)
碳素钢的热导率随温度升高而降低,在607℃时的校正系数约为0.73,故在该平均温度下的热导率为
(2-30)
(B) 钢的平均比热容
根据钢的含碳量和最终加热温度,可查得钢的平均比热容为
(C) 钢的密度
碳素钢的密度可根据成分计算,但一般可取为
(D) 钢的导温系数
钢在此条件下的导温系数为
(2-31)
(4) 钢的加热厚度
钢件在炉内进行单向单面加热,故加热厚度即为钢件的高度,亦即
(5) 相似数的计算
根据上述数据,可计算相似数如下:
查得 ,故得 。(2-34)
(6) 加热时间的计算
根据已知的相似数,查得 ,故加热期所需的加热时间为:
(2-35)
计算结果表明,高为200mm的碳素钢,在炉气温度为1470℃的直通式炉内由常温加热到900℃时所需的加热时间为1.5h。但是,这不是钢的全加热时间,因为保证温度均匀和进行一定的组织转变尚待将钢进行保温。 燃油热处理炉的设计+CAD图纸+文献综述(11):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_5943.html