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1、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14#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）；周期式中温箱式电阻炉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）】C,选择中温炉（上限950C）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、炉膛尺寸的确定1
2、、用炉底强度指标法计算炉底有效面积：查表2-2得Gh=100Kg/（m2h）g110F件=1.1（m2）效G100h炉膛有效尺寸：L=（21.5）F1效效L=*1.11.6=1.33(m)=1330mm效炉膛有效宽度：B=(1/22/3)F1效效B枚=*1.135=0.66(m)=660mm查表2-2选择1390mmX650mmX45mm/12mm的炉底板，取B=0.65m效L=1.390.20.1=1.09(m)效2、炉膛内腔砌墙尺寸炉膛宽度：B二B+2X(0.10.15)砌效B=0.65+2x0.125=0.90(m)砌炉膛长度：L=L+0.16=1.25(m)砌效炉膛内高度：H=(0.5
3、0.9)B,、砌砌H=0.8X0.9=0.720(m)砌“Bx0.8x103层数二砌0067=10.7选择10层炉膛高度H=10X67+42+39=0.751(m)砌四、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) 要保证炉壳表面温升小于50C，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。(二
4、) 、炉体结构设计和尺寸本炉设计为两层炉壁(如图)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，体积密度入2=105Kg/m3厚度S2待计算;RNG-0.6型轻质粘土砖：P1=600【Kg/m3】入=0.165+0.194X10-3t【w/(mC)】1均C=0.836+0.263X10-3t【KJ/(KgC)】1均耐火纤维当t二60C时，由表2-122查得a=12.17【W/(m2C)】3工q=12.17X(50-20)=486.8(W/mJ将上述各数据代入公式得：_1,_0.194x103-0.165+0.16+2x0.194x10-30.50.194x
5、10-395Q+0.165x950-48(58x0.11=782(C)代入数据解得：纤维层厚度：S_-x(782-60)x0.107=2282486.8(mm)取S=230mm2(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，再平铺一层65
6、mm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：BXH=850mmX700mm框框采用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XH门=950mmX820mm。(七) 、炉体框架与炉壳的设计炉体外廓尺寸：L=L+(115+230)+230=1900(mm)夕卜砌B二B+2X(115+230)=1590(mm)夕卜砌H=B-BCos30=122
7、(mm)弧砌砌H=H+(115+20+230)+H+(115+67+230)夕卜砌弧H=1642(mm)外五、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性件Q=g(Ct-Ct)件O件2211=110X(0.6789X950-0.4939X20)=69858.5(KJ/h)(其中CC查表4-3可得)2、12、通过炉衬的散热损失Q散散3.6(式1)tt10SSS1+F1ml2m23m33入=0.165+0.194X10-3X(950+782)4-2=0.331入=0.10
8、72F=2X(0.9X1.25+0.9X0.72+0.72X1.25)1=5.35(mJF=2X(1.48X1.13+1.48X0.95+1.13X0.95)2=8.44(tf)F=2X(1.94X1.59+1.94X1.41+1.59X1.41)3=16.12(tf)#.F8.44/0F5.351F16.1222F8.442#F=(F+F)m112*2=6.9(tf)#F=(F+F)*2=12.3(tf)m232F、二F=16.12(tf)23将以上数据代入式1解得Q散=14556.5(KJ/h)散3、炉衬材料的总蓄热量Q蓄总蓄总轻质粘土砖、硅酸铝耐火纤维、在1面积上所占的量分别为:G=0.
9、115X600=69(Kg)G=0.230X105=24.15(Kg)2它们的平均比热容分别为:C=0.836+0.263X10-3X0.5X(950+782)1=1.06【KJ/(KgC)】C=1.07【KJ/(KgC)】2各层的蓄热量：Q=69X1.06(950+782)*2-20=61876(KJ)1Q=24.15X1.07(782+60)*2-20=10362(KJ)2EQ、二QF+QF=554398(KJ)蓄总1m12m24、开启炉子的辐射热损失/T、100丿/T、2100丿3.6FX巾X5t炉口开启尺寸850mmX460mma/b=460/850=0.54L/a=230/460=0
10、.5查表2-16得巾=0.5炉口面积F=0.46X0.85=0.391(mJ6=3/60=0.05t将上述数据代入公式得Q=6442(KJ/h)辐5、开启炉门的溢气热损失Q、*溢Q=VcfTiT2(KJ/h)溢2丿tV=2200BH=2200X0.95X0.46X.0.46=652(m3/h)C=1.4KJ/(m?K)Q=652X1.4X(950+60)X0.5X0.05=23048(KJ/h)溢6、其他热损失Q它Q=(0.51.0)Q它散Q=0.8X14556.5=11645.2(KJ/h它7、兀=阳牛+%+J+Q散+叮Q它=69858.5+14556.5+6442+23048+11645.
11、2=125550.2(KJ/h)P=Q/3600=34.8(KW)总P=1.3P=44.84(KW)安取P=45KW安8、电阻炉热效率n二Q/QX100%=55.6%件总9、空炉升温时间t=Q/(3600P)=3.4(h)符合要求空蓄安10、电阻炉的空载功率P空P=(Q+Q)/3600=7.28(KW)为炉子总功率空效它的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) 、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，
12、长度比为1：1P=P/3n=45/3=15(KW)安U=380/.3=220(V)2、确定电热元件的单位表面功率因炉膛最高温度不超过950C,结合选材0Cr2Al5查表7-4得W允=L6诃心3、确定元件直径dd=d=6.0mm34.3P2pu2W二343,22薦二585#1+41051100)=1.50式中pp(1+t)=1.4t=0W=1.6w/cm2允rU2/“22023.1462L二10-3二二60.8pp1.51510004tL=nL=360.8二182.4m总M=0.20160.8二12.221kg4、求电热元件的总质量M=312.221二36.663kg总式中g为巾6mm的电阻丝每
13、米长的重量,g=0.201Kg/m可由表3-17查得102P10015和时=3.146.060.8=1.31W/cm31.6W/cm3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:L、二空=6.08（山）10每排电热元件的搁砖长度L=1090-50=1040(mm)1D=6d=4X6=36(mm)每排电热元件的圈数:二53.8取n=54L6080n二=nD3.1436电热元件螺旋节距:h=104054，20.18（mm）按h=(24)d校验校核：h,H，3.36符合要求d6.0(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,巾=14mm,L=400mm,丝状电热元件与引出棒之间的连接，采用接头铳槽后焊接。引出棒长度：L=115+230+100=445(mm)引(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=115+230=345(mm)，引出棒的直径侧墙d二巾14mm,因此选用SND724016号套管，高铝矶土，重量0.5Kg,d二巾16mm引D二巾36mm，长度300mm。引(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
