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电加热炉工件厚度的影晌
工业炉
谈到工业炉堆叠放置的工件，就有必要谈谈工件或料堆的厚度对炉子加热能力的影响。金属加热是一种古老的工艺，关于工件厚度与加热时间（在此时间内，温度要达到一定的均匀性）之间的关系，早已有许多估算法。在钢材方面，现在使用的佑算方法有下述几种。一种是：热量在5分钟内行进3，2毫米。另一种是：断面为圆形或方形的软钢棒料，其加热速度为每25毫米直径加热20分钟；合佥钢则每25毫米直径需要40分钟。在钢材退火方面，如果工件的周围表面全都是受热面，且工件的尺寸相对炉子而言比较小，那么每25毫米直径或厚度就需要加热60分钟。这些估算法都是从钢的锻造、轧制和退火的实际生产中总结出来的。其中第一种估算法的意思是：如果有一块9.6毫米厚的钢板进行加几何形状相似的物体内的温度关系。

在钢锭和大型锻造钢坯进行加热和退火时，必须经过较长的时间才能使工件的温度趋于均匀。使工件温度均匀化的这段时间就叫做均热期。如果炉温超过工件最终温度的度数始终不多于所需温升的2〜4%，那就不存在什么明确的均热期了。但对大型工件来说，即使炉温比工件的最终温度高出很少，并且工件表面已经达到这最终温度，工件的“中心”也远远不会达到这最终温度。
关于均热时间的计算，现在还没有什么快速的方法。在1935年的“应用力学杂志（JournalofAppliedMechanics)”上，曾经提出过一个计算圆柱体均热时间的方程式（其均热方法是突都是根据工件表面与中心（最冷部位）之间的容许温度差而制定的。图56所示就是工件直径与温度差之间的关系。图内表明，如果流进单位表面的热流量相等，那么不管工件的直径多大，其表面处的温度梯度总是相等的。温度曲线上的切线，在工件中心处都是水平的。温度曲线的几何形状也都相似，并且温度差与工件的直径成正比。如果不管直径或厚度是多少而要求加热期末的温度差一律相同，那么每25毫米直径或厚度的加热时间就必须随着直径而增加，这时，加热时间之比约为直径之比的1.2次方。

显然，在加热75毫米直径的圆钢时，并不需要均热期。均热时间几乎是随直径的三次方而增加。对于600毫米直径的钢锭，如果要达到同样小的温度差，均热时间就要以几小时计。从图57可以看出，扁钢坯的均热时间应该比同等厚度的圆柱体的均热时间艮。
如果一个物体，其体积与其受热表面相比显得比较小，那么这个物体就可以得到迅速的加热，并且其表面与中b之间的温度差也可以保持得很小。为了说明不同形状所产生的影响，可以举几个例子作一比较，如大两积的平板，长圆柱体，以及球体三者就是一些好例子。如果r表示球体的半径，同时也表示圆柱体的半径以及平板的一半厚度，那么“体积/表面积”这个比值对平板来说就等于『，对圆柱体是等于Mr，而对球体是从这些数值可以得出一个结论，目卩：大体上，当表面与中心之间的温度差相同时，如果球体的加热时间为1，则圆柱体为172，平板为3。这里假定这三种形状都是从四面方均勾地受热。因此，所得结果只能是一个粗略的近似值。
在钢材加热（供轧制或锻造）的实际生产中，一般都很少洋意这样一个情况，即：如果工件直径不超过300毫米，并且工件是从四面八方均匀地受热，那么均热时间的增长就要比工件直径或厚度的增长快得多。当加热软锎制成的大亟型铜时，可以把初期的供热速度用得很高，等到工件表面接近于所需达到的最终温度时，再把供热量减少。有人把这种加热方法叫做加速度加热(虽然是错误的叫法）。某些合金钢在红热以下的温度时导热系数很低，因而在加速度加热时会导致毁坏，这在下面再谈。
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