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1、1目 录一 设计任务 2二 炉型的选择 2三 炉膛尺寸的确定 23四 炉体结构设计与材料选择 35五 电阻炉功率的计算 59六 电热元件的设计 913七 参考资料 142一、设计任务设计要求：1、低合金钢正火用炉；2、最大生产率 110Kg/h；3、画出总装图（手工） ；4、画出炉衬图、炉壳图(计算机) 、电热元件图二、炉型的选择因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为正火，对于低合金钢正火最高温度为【912+(3050)】，选择中温炉（上限 950）即可，同时工件没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温箱式电阻炉。三、炉膛尺
2、寸的确定1、用炉底强度指标法计算炉底有效面积：查表 2-2 得 Gh=100Kg/（m 2h）F 效 = = =1.1（m 2）hgG件 10炉膛有效尺寸：L 效 = 效）（ F5.2L 效 = =1.33（m）=1330mm61炉膛有效宽度：B 效 = 效（ 2/3)B 效 = =0.66(m)=660mm51.查表 2-2 选择 1390mm650mm45mm/12mm 的炉底板，取 B 效 =0.65m周期式中温箱式电阻炉3L 效 =1.390.20.1=1.09（m）2、 炉膛内腔砌墙尺寸炉膛宽度：B 砌 =B 效 +2（0.10.15）B 砌 =0.65+20.125=0.90(m)
3、炉膛长度：L 砌 =L 效 +0.16 =1.25（m）炉膛内高度：H 砌 =（0.50.9）B 砌H 砌 =0.80.9=0.720(m)层数 n= =10.7 选择 10层067.183砌炉膛高度 H 砌 =1067+42+39=0.751(m)四、炉体结构设计与材料选择（一） 、选择炉衬材料部分炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分。炉体通常用耐火层和保温层构成，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足下列要求：（1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺寸相吻合；（2）为了减少热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料；（3）要保证炉
4、壳表面温升小于 50，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。（二） 、炉体结构设计和尺寸本炉设计为两层炉壁（如图）4内层选用 RNG-0.6型轻质粘土砖，其厚度 S1=115mm；外层选用硅酸铝耐火纤维，体积密度 2=105Kg/m3厚度 S2待计算；RNG-0.6型轻质粘土砖： 1=600【Kg/ m 3】 1=0.165+0.19410-3t 均 【w/(m)】C1=0.836+0.26310-3t 均 【KJ/（Kg） 】耐火纤维当 t3=60时，由表 2-122 查得 =12.17【W/()】 q=12.17（50-20）=486.8（W/）将上述各数据代入公式得： 15
5、.0846915.0194.05.2165.094t 23332 =782（）代入数据解得：纤维层厚度：=228（mm）107.6782.41S2取 S2=230mm（三） 、炉顶的设计炉膛宽度为 900mm，采用拱顶，拱角 60的标准拱顶，拱顶式炉子最容易损坏的部位，受热时耐火砖发生膨胀，造成砌筑拱顶时，为了减少拱顶向两侧的压力，应采用轻质的楔形砖与标准直角砖混合砌筑。故选用侧厚楔形砖（230,113,65,45） 、厚 230mm体积密度为 105Kg/ m3的硅酸铝耐火纤维和轻质直形砖（230,113,65）.（四） 、炉底的设计炉底采用一层 113mm硅藻土砖填充蛭石粉，再平5铺一层
6、65mm的 QN-0.6轻质粘土砖，最上层采用 230mm的重质高铝砖支持炉底板+4 块加热元件搁砖，炉底板采用 Cr-Mn-N耐热钢厚度为 12mm。（五） 、炉门框的设计炉门框的壁炉膛稍小取其宽度为：B 框 H 框 =850mm700mm采用 230mm硅藻土砖和 113mmRN-0.6轻质粘土砖。（六） 、炉门的设计炉门采用 113mmRNG-1.0轻质粘土砖和 230mmB级硅藻土砖，炉门尺寸为 B 门 H 门 =950mm820mm。（七） 、炉体框架与炉壳的设计炉体外廓尺寸：L 外 =L 砌 +（115+230）+230=1900（mm）B 外 =B 砌 +2（115+230）=1
7、590（mm）H 弧 =B 砌 - B 砌 Cos30=122（mm）H 外 =H 砌 +（115+20+230）+ H 弧+（115+67+230）H 外 =1642（mm）五、电阻炉功率的计算本炉采用理论设计法，通过炉子的热平衡来确定炉子的功率。其原理是炉子的总功率即热量的收入，应能满足炉子热量支出的总和。具体计算如下：1、 加热工件的有效热量 Q 件Q 件 =g 件 （C 2t2-C1t1）=110（0.6789950-0.493920）=69858.5（KJ/h）（其中 C2、 C1查表 4-3可得）62、 通过炉衬的散热损失 Q 散（式6.31t3m21m01FSFSQ散1） 1=0
8、.165+0.19410-3（950+782）2=0.33 2=0.107F1 =2（0.91.25+0.90.72+0.721.25）=5.35（）F2 =2（1.481.13+1.480.95+1.130.95）=8.44（）F3 =2（1.941.59+1.941.41+1.591.41）=16.12（） 2 2 35.4812F4.812623F F m1=（F 1+ F2）2=6.9（）Fm2=（F 3+ F2）2=12.3（）F2、 = F3=16.12（）将以上数据代入式 1解得 Q 散 =14556.5（KJ/h）3、炉衬材料的总蓄热量 Q 蓄总7轻质粘土砖、硅酸铝耐火纤维、在
9、 1面积上所占的量分别为：G1=0.115600=69（Kg）G2=0.230105=24.15（Kg）它们的平均比热容分别为：C1 =0.836+0.26310-30.5（950+782）=1.06【KJ/（Kg） 】C2 =1.07【KJ/（Kg） 】各层的蓄热量:Q1=691.06（950+782）2-20=61876（KJ）Q2=24.151.07（782+60）2-20=10362（KJ）Q 蓄总 = Q1Fm1+ Q2Fm2=554398(KJ)4、开启炉子的辐射热损失 Q 辐 tT6.3104241辐炉口开启尺寸 850mm460mma/b=460/850=0.54 L/a=23
10、0/460=0.58查表 2-16得 =0.5炉口面积 F=0.460.85=0.391（） t=3/60=0.05将上述数据代入公式得 Q 辐 =6442（KJ/h）5、开启炉门的溢气热损失 Q 溢h/2t1KJTVCQ溢V=2200BH =22000.950.46 =652 H46.0（m 3/h）C=1.4KJ/（K）Q 溢 =6521.4（950+60）0.50.05=23048（KJ/h）6、其他热损失 Q 它Q 它 =（0.51.0）Q 散Q 它 =0.814556.5=11645.2（KJ/h7、Q 总 = Q 件 + Q 辐 + Q 控 + Q 散 + Q 溢 + Q 它 =6
11、9858.5+14556.5+6442+23048+11645.2=125550.2（KJ/h）P= Q 总 /3600=34.8（KW）P 安 =1.3P=44.84（KW）取 P 安 =45KW98、电阻炉热效率 =Q 件 /Q 总 100%=55.6%9、空炉升温时间 空 =Q 蓄 /（3600P 安 ）=3.4（h）符合要求10、电阻炉的空载功率 P 空P 空 =（Q 效 + Q 它 ）/3600=7.28（KW）为炉子总功率的 16%，符合要求。六、电热元件的设计（一） 、电阻功率的分配因功率为 45KW，故采用三相 380V星形接线法，使用三组 15KW电阻丝均匀分布单星形接法（二
12、） 、电阻元件材料的选择选用 0Cr25Al5为电热元件（三） 、电热元件的设计1、供电电压和接线选用三相 380V、星形接法，长度比为 1：1P=P 安 /3n=45/3=15（KW）U=380/ =220（V）32、确定电热元件的单位表面功率因炉膛最高温度不超过 950，结合选材100Cr2Al5查表 7-4得 W 允 =1.62.0W/cm 33、确定元件直径 dd= 22315.4.4.8506tPpU取 d = 6.0 mm 式中 2501.411.t mptW 允 =1.6w/cm22 230.60.8.54tUfLL 总 =nL= m681M= kg0.4、求电热元件的总质量M
13、总 = kg32.3式中 g为 6mm 的电阻丝每米长的重量，g=0.201Kg/m可由表 3-17查得W= = =1.31 W/cm31.6 W/cm 3dl102P8.604.315符合要求（五）电热元件的绕制和布置电热元件绕制成螺旋状，均匀布置于两侧墙及炉底，侧墙和炉底均为 10层。每排电热元件的展开长度：11L、 = =6.08（m）108.6每排电热元件的搁砖长度L1=1090-50=1040（mm）D=6d=46=36（mm）每排电热元件的圈数：n= 取 n=54圈 、 8.53614.0DL电热元件螺旋节距：h= m18.2054n1按 h=（24）d 校验校核： 符合要求36.
14、0.h（四） 、电热元件引出棒及其套管的设计与选择（1） 、引出棒的设计引出帮必须用耐热钢或者不锈钢制造，以防止氧化烧损，固选用 1Cr18Ni9Ti，=14mm，L=400mm，丝状电热元件与引出棒之间的连接，采用接头铣槽后焊接。引出棒长度：12L 引 =115+230+100=445（mm）（2） 、保护套管的选择根据设计说明中炉膛以及电热元件的设计，所以确定 L 侧墙 =115+230=345（mm） ，引出棒的直径 d=14mm，因此选用 SND724016号套管，高铝矾土，重量 0.5Kg，d 引 =16mmD 引 =36mm，长度 300mm。（五） 、热电偶及其保护套管的设计与选择（1） 、热电偶的选择由于炉内最高的温度为 950.长期使用的温度在 1000一些，所以选用镍铬-镍硅热电偶。由于炉膛不分区，所以选用型号 WRN-121的镍铬-镍硅热电偶，保护套管规格选择，外径 24mm，插入长度为500mm。保护材料为双层瓷管。（2） 、热电偶保护套管的选择L 炉顶 =230+20+230=460mm。热电偶外径=24mm，插入长度为 460mm。根据这些条件，应该选用SND724020,高矾土，重量 0.4Kg。d 套 =25mm、D 套 =40mm，长度为 300mm。测温热电偶与控温热电13偶均选用此保护套管即可。14
