1. РЕЖИМЫ НАГРЕВА. МЕТОДЫ
ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ
Режимы нагрева при термической
обработке стали включают следующие периоды: 1) нагрев до требуемой
температуры с заданной или неустанавливаемой по величине скоростью подъема
температуры металла;
2) выдержку при заданной температуре;
3) охлаждение с заданной или произвольной
(обычно с максимально возможной) скоростью снижения
температуры.
Каждый из периодов режима
характеризуется рядом тепловых параметров, в той или иной степени
обусловливающих качество термической обработки; среди них — время
(продолжительность) периода; распределение температуры в металле
или перепады температуры между отдельными характерными точками его объема^
величина которых изменяется в ходе процесса; скорость изменения
температуры.
Возможность и способ осуществления
требуемых по данной технологии термической обработки режимов нагрева
устанавливают, в частности, проводя тепловые расчеты. Проведение расчетов
необходимо также при выборе печного оборудования, в ходе разработки
технических требований на проектирование печей и печных агрегатов.
Тепловые расчеты выполняются технологом по термической обработке стали,
например, при переходе на другую номенклатуру обрабатываемых в
имеющихся печах изделий, при текущей модернизации и совершенствовании
печного оборудования, для уточнения паспортных характеристик печей, при
снабжении их системами управления и т. д.
Расчеты подразделяют на оценочные,
или инженерные, и специальные (уточненные), используемые, например,
при исследовании процессов нагрева в печах. Их различие определяется
поставленными целями и задачами и применяемыми методами решения. Методы
эти отличаются характером и сложностью используемых моделей процесса
нагрева и соответственно применением тех или иных вычислительных
средств.
Разработанные к настоящему времени
методы инженерных расчетов [1, 5, 7, 9] позволяют
рассчитывать основные тепловые параметры — продолжительность нагрева
(охлаждения), кривую изменения температуры, перепады температуры по
толщине металла, скорость нагрева с точностью, как правило, достаточной
для изложенных выше задач.
Тепловые расчеты специального
характера проводятся для определения параметров нагрева с учетом
большего числа факторов, влияющих на их величину. Кроме того, они
позволяют рассчитывать некоторые параметры нагрева, например,
распределение температуры в сечении или в объеме нагреваемых изделий,
которые в настоящее время не могут быть определены с помощью оценочных
методов, так как для этого еще не созданы достаточно простые расчетные
модели.
Инженерные расчеты выполняются с
помощью настольных или «карманных» вычислительных средств; уточненные
проводятся специализированными организациями по разработке печного
оборудования, большей частью методами математического моделирования,
для чего используются крупные цифровые ЭВМ.
При расчетах процессов нагрева в
печах рассматривают систему, в которой осуществляется теплообмен между
печным пространством и металлом или загрузкой печи. Загрузка — это
совокупность деталей (нли изделий) и приспособлений для их установки и
транспортировки в печи, нагреваемых по тому же режиму,
что
