热处理炉前操作手册
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

1.2 加热时间的计算

加热时间包括从室温到炉温仪表指示达到所需温度的升温时间、工件表面和心部温度均匀所需的均温时间以及内外达到所需温度后为了完成相变所需的保温时间三个部分,即t加热=t升温+t均热+t保温。对于盐浴加热的工件似乎叫浸液时间更妥当些,也就是进入到取出的在浴中的那段时间。

工件在炉中加热所需的时间取决于加热温度、加热介质、材料本身的性质、工件的几何形状和尺寸、成批加热时工件在炉中的放置方式以及冷热炉装料等因素。所以加热时间看起来简单,实际上是一个比较复杂的问题。

在不同的介质中加热的加热速度有很大的差异。铅浴、盐浴、火焰、静止空气中加热的加热速度的比值大致为4:3:2:1。可控气氛炉中加热比空气炉要慢些,真空炉加热更慢。

1.2.1 加热时间的经验计算法

为了计算方便,生产实践中经常采用经验公式来计算加热时间,计算的依据是工件的有效厚度(或有效直径)。工件的有效厚度一般按下列规定测算,圆柱形工件按直径计算,管形(空心圆柱件)工件:当高度/壁厚≥1.5时,以1.5×壁厚计算;当高度/壁厚≤1.5时,以高度计算;当外径/内径>7时,以实心圆柱体计算;空心内圆锥体以外径×0.8计算。加热时间的计算公式为:

t=αkD

式中 t——加热时间,min或s;

α——加热系数,min/mm或s/mm;

k——工件装炉的修正系数,通常取1~1.5;

D——工件的有效厚度,mm。

钢在盐浴炉淬火加热系数:碳钢25~30s/mm、合金工具钢50~60s/mm。钢在不同介质中的加热时间及加热系数见表1-6。

表1-6 钢在不同介质中的加热时间及加热系数

1.2.2 加热时间的节能计算法

在实际生产中,除经验计算法外,常采用节能法计算加热时间,计算简式如下:

t=A'W

式中 t——加热时间,min;

A'——加热系数,min/mm;

W——几何系数,mm。

表1-7为节能计算法使用的钢件加热时间计算表。

表1-7 节能计算法使用的钢件加热时间计算表

需要指出的是,上述工件加热时间的计算方法适用于单件或少量工件的间隔(工件间距>2d)排放加热,工件加热时超过一定的堆放量,使用上述计算方法会产生较大的出入,堆放量较大时,需要根据具体情况进行考虑。

1.2.3 加热时间的简易计算法

全国有数千家热处理的单位,每家都有各自的生产经验,共性的简易加热时间计算法,如表1-8所示。加热时间的计算和加热温度关系极大,应予以重视。

表1-8 常用的加热时间简易计算表

注:当炉温达到工艺额定温度入炉,开始计算加热时间。

在实际生产中,多数按工件的单位质量的时间数计算。例如在45kW的箱式电炉中,ф50mm以下工件的单位质量加热系数,经过试验可确定为0.6~1.0min/mm,通常取0.6~0.8min/mm。表1-9所列为工具钢在火焰炉中的加热时间和单位质量工件的加热系数。

表1-9 工具钢在火焰炉中的加热时间和单位质量工件的加热系数