Продолжительность нагрева заготовок.Для расчета продолжительности нагрева заготовок используют следующие методы. 1. Теоретический метод. Основан на решении дифференциальных уравнений нагрева. 2. Метод расчета по критериальным зависимостям. 3. Метод расчета по эмпирическим формулам. 4. Метод расчета по таблицам. Теоретический метод нагрева тонких тел (температура печи постоянная). Из закона сохранения энергии получим Тепловой поток, воспринимаемый поверхностью металла, можно выразить при помощи закона конвекции: Подставив значение 1. Определение значения температуры в любой момент времени: 2. Определение продолжительности нагрева до заданной температуры: Для определения продолжительности нагрева тонких заготовок с критерием Био Bi > 0,25, вводится понятие коэффициента массивности: В высокотемпературных печах и установках около 85% тепловой энергии передается излучением, поэтому в расчетную формулу процесса нагрева подставляют значение теплового потока, выраженное по закону излучения: Расчет продолжительности нагрева массивных тел производится исходя из решения дифференциального уравнения теплопроводности в предположении, что температура поверхности нагреваемой заготовки изменяется во время нагрева линейно: При нагреве массивных заготовок необходимо давать время для выравнивания температуры по сечению (время выдержки):
При расчете времени нагрева нескольких заготовок необходимо учесть расположение их в печи при помощи коэффициента Метод расчета продолжительности нагрева по критериальным зависимостям. Критерий Био: Расчет продолжительности нагрева по эмпирическим формулам. При нагреве заготовок размером более 100 мм в камерных печах с температурой печного пространства 1300…1350°С широко используют формулу Доброхвотова: Если для нагрева заготовок используется двухступенчатый нагрев, то
При нагреве быстрорежущих и инструментальных сталей, требующих два периода нагрева, чаще всего используют двухкамерные печи, имеющие камеру предварительного нагрева (750…800°С) и камеру окончательного нагрева.
При нагреве заготовок и слитков в методических печах используют формулу Гайца: При нагреве в методических и полуметодических печах заготовок с размерами более 300 мм, время нагрева
|
или 
, где 
–тепловой поток; 
– эффективная поверхность, воспринимающая тепловой поток; 
–промежуток времени; 
– масса нагреваемых тел; средняя теплоемкость; 
– изменение температуры.
.
.
, 
, где 
– коэффициент формы, 
для прямоугольных тел, 
для цилиндрических тел, 
для сферических тел; 
– действительный размер заготовки. Коэффициент несимметричности 
, 
, для одностороннего нагрева 
, для симметричного нагрева 
. Скорость нагрева 
.
, где 
и 
выбираются по таблице в зависимости от формы заготовки и величины критерия Био.
, где 
– приведенный коэффициент излучения, 
.
, где 
– коэффициент формы, выбираемый по графику в зависимости от формы и способа расположения заготовки в печи; 
– коэффициент теплопроводности; 
– действительная разность температур между поверхностью и центром заготовки, 
.
, где 
– коэффициент выравнивания температуры по сечению (!!!не основание натурального логарифма!!!), принимается по графику в зависимости от степени выравнивания температуры. Полное время нагрева одной заготовки составит 
.
: 
.
, температурный критерий: 
, критерий Фурье: 
. Между этими критериями существует зависимость: 
или 
, откуда 
.
, где 
– действительный размер заготовки, м; 
– продолжительность нагрева, ч; 
–коэффициент, для малоуглеродистых и малолегированных сталей 
, для высокоуглеродистых и высоколегированных сталей и сплавов 
.
.
, 
.
