燃油热处理炉的设计+CAD图纸+文献综述(11)
（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。
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