Другий період нагріву – період витримки
Тривалість другого періоду нагріву (періоду витримки), залежить від ступені вирівнювання температур d.
3.1 Ступінь вирівнювання температур d:
,
де Dtк = 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 tп2 = tп3 = 790°С в період витримки (tп = const), Вт/(м×К);
l6 - коефіцієнт теплопровідності при температурі в центрі на початку витримки tц2 = 727,4°С, Вт/(м×К);
l7 - коефіцієнт теплопровідності при температурі в центрі в кінці витримки tц3, Вт/(м×К).
Температура в центрі в кінці витримки tц3:
tц3 = tп3 - Dtк = 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 tср2 і в кінці періоду витримки (який можна враховувати як третій інтервал ) tср3:
,
.
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 tII при термообробці для завершення структурних перетворень приймається рівній подвоєному часу вирівнювання:
tII=2tвир= 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 Тп3 - абсолютна температура поверхні заготівок в кінці нагріву, К;
Тп3 = 790 + 273 = 1063 К.
3.11 Температура печі в кінці витримки:
.
3.12 Температура кладки в кінці витримки:
tкл3 = 2·tпіч3 - tг3 = 2· 812 - 816 = 808 °С.
3.13 Загальний час нагріву, включаючи час першого і другого періодів:
tзаг. = tI + tII = 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, = 0 | Кінець першого інтервалу, = 1 | Кінець другого інтервалу, = 2 | Кінець періоду витримки, = II | |
| 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) | 2 | P | N | Число Біо (Bi) | 2 | 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