Большая Советская Энциклопедия (НА)
Нагрев металла
Нагре'в мета'лла. Цель Н. м. перед обработкой давлением (прокатка, ковка, штамповка, кузнечная сварка и т.д.) — придание ему необходимой пластичности, а при термической обработке или химико-термической обработке — изменение его механических, физических или химических свойств.
Н. м. осуществляют главным образом либо подводом тепла извне в нагревательных печах или термических печах , либо путём генерации тепла непосредственно в металле при пропускании через него электрического тока или возбуждения в нём тока индукцией (см. Индукционный нагрев ). При нагреве в печах тепло поступает на поверхность металла, а затем распространяется внутрь. При пропускании электрического тока через металл тепло выделяется во всём его объёме, в результате чего нагрев можно вести с высокой скоростью. Этот метод контактного нагрева пригоден для изделий небольшого поперечного сечения и значительной длины. При индукционном Н. м. тепло генерируется в тонком поверхностном слое, откуда, как и при нагреве в печах, распространяется внутрь.
Температуру нагрева перед обработкой давлением выбирают в зависимости от свойств и назначения металла (для алюминия, например, она составляет 250—500°C, для стали 1150—1300°C), а также от характеристики оборудования для обработки. При термической или химико-термической обработке температура нагрева зависит от цели обработки и температур структурных превращений металла или сплава (200—1150°C). Показатель качества Н. м. — равномерность температур по поверхности и объёму металла.
Н. м. в атмосфере продуктов сгорания топлива в пламенных печах или в атмосфере воздуха в электрических печах происходит с окислением и обезуглероживанием поверхности металла. Такой нагрев называется «тёмным» и практикуют главным образом перед обработкой металла давлением. Для термической обработки предпочтителен так называемый светлый нагрев в атмосфере нейтрального газа, который не взаимодействует с поверхностью металла. В ряде случаев Н. м. проводят в вакууме. При химико-термической обработке Н. м. ведут в атмосфере, которая реагирует с металлом, например удаляя из него углерод или насыщая металл углеродом. Нагрев в активной или нейтральной атмосфере проводят в печах, обогреваемых радиационными трубами или электрическими нагревательными элементами, а также в печах с муфелем .
Лит.: Иванцов Г. П., Нагрев металла, Свердловск — М., 1948; Справочник конструктора печей прокатного производства, под ред. В. М. Тымчака, т. 1—2, М., 1970.
В. М. Тымчак.
Нагревательная печь
Нагрева'тельная печь, промышленная печь для нагрева металлических слитков и заготовок перед обработкой давлением (прокатка, ковка, штамповка и т.д.). Н. п. классифицируют по методу работы: периодические ( нагревательный колодец , камерная печь ) и непрерывные ( методическая печь , кольцевая печь , карусельная печь , конвейерная печь и др.).
В чёрной металлургии для нагрева слитков перед прокаткой на блюмингах и слябингах применяют нагревательные колодцы. Заготовки для прокатки листа и сортового металла нагревают в методических печах (в частности, в печах с шагающим подом ). В трубо- и колёсопрокатном производстве заготовки круглой формы нагревают в кольцевых печах. Современные прокатные цехи заводов цветной металлургии оснащают толкательными печами типа методических, кольцевыми и конвейерными печами, а также печами с шагающим подом. В машиностроительной промышленности при индивидуальном и мелкосерийном производстве прессовые, кузнечные и ремонтные цехи оборудуют камерными печами с выдвижным или стационарным подом, которые характеризуются большой универсальностью. При массовом производстве применяют толкательные печи типа методических, а в цехах горячей обработки давлением автомобильных и тракторных заводов всё большее распространение получают кольцевые и карусельные печи. Н. п. чёрной металлургии отапливают, как правило, доменным, коксодоменным или природно-доменным газом, а в др. отраслях промышленности — мазутом или природным газом, который является перспективным видом топлива.
Лит . см. при ст. Нагрев металла .
В. М. Тымчак.
Нагревательные приборы
Нагрева'тельные прибо'ры, общее название теплотехнических приборов, применяемых для нагрева веществ, предметов, среды, отопления помещений и т.п. Различают Н. п. теплогенерирующие и теплообменные. В теплогенерирующих Н. п. происходит превращение в теплоту различных видов энергии, например химической — при сгорании топлива (см. Газовые приборы ) или электрической. В теплообменных Н. п. происходит передача тепла, подводимого различными теплоносителями (например, горячей водой, паром, см. Отопительные приборы , Калорифер , Бойлер ).
Нагревательный колодец
Нагрева'тельный коло'дец, печь для нагрева стальных слитков перед прокаткой. Н. к. устанавливаются перед обжимными станами ( блюмингами и слябингами ), на которых обычно прокатывают слитки массой не менее 2—3 т . Рабочее пространство Н. к., имеющее форму параллелепипеда, закрывается крышкой, передвигаемой с помощью напольного крана. Слитки загружают в Н. к. и выдают их из Н. к. краном с клещевым захватом. В Н. к. слитки находятся в вертикальном положении. Благодаря этому исключается опасность смещения усадочной раковины при поступлении в колодец слитков с незастывшей сердцевиной, а также обеспечивается быстрый нагрев металла (т.к. тепло подводится через всю поверхность слитка). Несколько Н. к. объединяют в группу с общими строительными сооружениями и помещением щита управления.
Н. к. — печи периодического действия, характеризующиеся переменным во времени тепловым и температурным режимами. Колодцы отапливают, как правило, доменным или коксо-доменным газом; на ряде заводов применяют природно-доменный газ. Оптимальная тепловая мощность Н. к. 200—300 Мдж/т садки (нагреваемых слитков).
Н. к. классифицируют по конструктивным признакам: регенеративные, рекуперативные (с отоплением из центра пола или одной верхней горелкой) и электрические. Рабочее пространство регенеративных Н. к. имеет размеры (3—55)?2,2 м и глубину 3 м . К торцам рабочего пространства примыкают регенераторы для подогрева газа и воздуха. Основные недостатки Н. к. такого типа — несовершенство системы сжигания топлива и трудность автоматизации процесса нагрева. В новых цехах регенеративные Н. к. не строятся.
Рабочее пространство рекуперативных Н. к. с отоплением из центра пода имеет форму квадрата со стороной 4,5—5 м , глубиной около 3 м . Слитки устанавливают у стен. Горелка расположена в середине пода и направлена вертикально вверх. К рабочей камере с двух сторон примыкают камеры рекуператоров для подогрева воздуха. Основное преимущество рекуперативных Н. к. с отоплением из центра пода — высокое качество нагрева металла. Управление тепловым режимом поддаётся автоматизации. Недостаток Н. к. этого типа — потери воздуха в рекуператорах. Такими колодцами оснащены многие станы, сооруженные в СССР в 50-х гг. 20 в. Рекуперативные Н. к. с одной верхней горелкой имеют рабочее пространство длиной 6—10 м , шириной 2,5—3,5 м и глубиной 3,5—4,5 м . Колодец отапливается горелкой, расположенной горизонтально в верхней части одной из торцовых стен рабочего пространства. Продукты сгорания отводятся через окна в нижней части той же стены, к которой примыкает рекуператор для подогрева воздуха. Благодаря тому, что подогретый воздух подаётся к горелке инжектором, исключаются потери воздуха в рекуператоре. Достоинство Н. к. этого типа — высокая степень использования площади цеха. Такими колодцами оснащены обжимные станы, построенные в СССР в 60-х гг.