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1、目 录一 设计任务 1二 炉型的选择 1三 炉膛尺寸确实定 1四 砌体平均外表积计算 2五 电阻炉功率的计算 2六 电阻炉热效率计算 6七 炉子空载功率计算 6八 空炉升温时间计算 6九 功率的分配与接线 9十 电热元件材料选择及计算 9十一、炉子技术指标12十二、绘制炉型图12一、设计任务设计种类：轴类工件，杆件和长管件的回火加热材料为中碳钢，低合金钢生产能力：160 kg/h零件最大尺寸：50*1800mm作业制度：3班制生产二、 炉型的选择根据技术条件要求，工件材料为中碳钢或者低合金钢，热处理工艺为回火，对于中碳钢或低合金钢回火最高温度大约为600700，所以选择中温炉上限950即可。金
2、属热处理多用箱式炉、井式炉或者连续电阻加热炉。同时工件规定是长轴类，选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，那么选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温井式电阻炉。三、炉膛尺寸确实定1、炉底面积确实定：用炉底强度指标法计算，炉底有效面积：s=100Kg/m2h，又Gs=160Kg/hFa=1.6m2由于存在关系式=0.780.85，取系数上限，得炉底实际面积：F=1.88m22、炉底直径确实定： 由公式F=R2= D=m3、炉膛高度确实定：由于加热工件的最大长度为1800mm，工件距炉顶和炉底各约150mm250mm，那么炉深 H=1800+250+250=2300mm4、炉衬材料及厚度确实
3、定：炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几局部。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。设计时应满足以下要求：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为了减少炉衬热损失和缩短冷炉升温时间，在满足耐火、保温和机械强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料；3保温材料的使用温度不能超过允许温度，否那么将使保温性能降低；4炉衬外外表温升以保持在4060为宜，否那么会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。对于950的井式炉，用一层轻质粘土砖作为耐火层，硅藻土砖及蛭石粉做保护层，在炉膛底部应干铺一层粘土砖作为炉底。对于深度较大的炉子，在耐火层和炉
4、口砖之间应当留1525mm膨胀缝，炉膛底部应留有清楚氧化皮的扒渣口，炉衬外有炉壳保护。综上所述，炉墙采用113轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3普通硅酸铝纤维毡+113mmB级硅藻土砖。炉顶采用113轻质粘土转+80mm密度为250kg/m3普通硅酸铝纤维毡+85mm蛭石粉。炉底采用轻质粘土转(67*2)mm+50mm密度为250kg/m3普通硅酸铝纤维毡+182mmB级硅藻土砖和硅藻土粉复合炉衬。炉壳用5mm钢板制作。四、砌体平均外表积计算D外=D+2*(115+80+115)=1550+620=2170(mm)H外=H+C底+f+h拱角C底=67*2+50+182=366mmf=R
5、(1-cos30)=D(1-cos30)=1550*(1-cos30)=208mmh拱角=(65+2)+(135+2)*2=341mm、H外=2300+366+208+341=3215(mm)(1) 炉顶平均面积F顶内=2F顶外=5.03 m2F顶均=3.63 m22 炉墙平均面积F墙内=2* m2F墙外=2* m2F墙均=m23 炉底平均面积F底内=2 m2F底外=2 m2F底均=m2五、电阻炉功率计算本炉采用理论设计法，理论设计法就是采用热平衡来确定炉子功率的方法。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。电阻炉的种类和作业形式不同，热量支出的具体工程和数量也不相同。根
6、据热平衡计算炉子功率：（1） 加热工件所需的热量查表可知，工件在950及20时比热容分别为，所以=Gs()=160*(0.636*950-0.486*20)=95117KJ/h（2） 加热辅助构件料筐、工具夹、支承架、炉底板、料盘等所需的热量=G辅()=0 KJ/h（3） 加热控制气体所需的热量 =C()=0 KJ/h（4） 通过炉衬的散热损失通过炉衬的散热损失指炉膛内的热量通过炉体散发到大气中的损失。在炉子加热阶段，通过炉衬的散热损失属于不稳定态传热。由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内=对于炉墙散热，如下图，首先假定界面上的温度及炉壳温度，=8
7、50，=450，=60。那么耐火层s1的平均温度=900，硅酸铝纤维层s2的平均温度=650，硅藻土砖s3的平均温度=255，s1,s3层炉衬的热导率由表得412*900= W/(m)=0.1313*255= W/(m)普通硅酸铝纤维的热导率由表查得，在给定温度相差较小范围内近似认为其热导率与温度成线性关系，由=650，得=0.128W/(m)当室温为20时，由表近似计算得=W/(m2)1） 求热流=22） 验算交界面上的温度, =-=950-600.2*=*100%=4.9%,满足设计要求，不需重算。 =-=807.7-600.2*=*100%=3.8% ,满足设计要求，不需重算。3） 验算
8、炉壳温度=-=432.6-600.2*70满足要求4计算炉墙散热损失=同理可以求得，=，=63，=2 ，=430.4，=67，=W/m2炉顶通过炉衬散热=炉底通过炉衬散热 =602.8*整个炉体散热损失5开启炉门的辐射损失设装出料所需时间为每小时6分钟，可得因为=950+273=1223K, =20+273=293K,故炉门开启面积 F=3.14*炉门开启率 由于炉门开启后，辐射口为圆形，且H与 R 之比为0.2/0.775=0.26，炉门开启高度与炉墙厚度之比为0.2/0.31=0.65，查表知=0.7，故=3.6*5.675*1.89*0.7*0.1*=6027kJ/h6开启炉门溢气损失溢
9、气热损失 其中， m3/h 冷空气密度 kg/m3, 由表得kJ/(m3), , 为溢气温度，近似认为=+=20+=640，7其它热损失其它热损失约为上述热损失之和的10%-20%，故=10%*(+)=0.1*95117+0+48119.4+6027+29715.98热量总支出=+=95117+0+9炉子的安装总功率其中K为功率储藏系数，本炉设计中K取1.4，那么=kW与标准炉子相比拟，取炉子功率为90kW。六、 电阻炉热效率计算1. 正常工作时的效率=*100%=48.3%2. 在保温阶段，关闭炉门时的效率*100%=59%七、 炉子空载功率计算=kW八、 空炉升温时间计算由于所设计炉子的耐
10、火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、前后墙及炉顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进行单独计算，因升温时炉底底板也随炉升温，也要计算在内。1. 炉墙及炉顶蓄热33=0.97*(1.509+0.276)*0.115=0.199 m3=2*(1.509+0.115)*(34*0.067+0.135)*0.080=0.627 m333=2*(1.509+0.115)*(34*0.067+0.135)*0.115=0.901 m333所以因为 =查表得 kJ/(kg)查表得kJ/(kg)查表得0.90kJ/(kg)所以得 + + =0.837+0.199*0.8*1.07*87
11、8.7-20+0.627+0.153*0.25*0.98*620.2-20+0.901+0.404*0.55*0.90*251-202. 炉底蓄热计算 =3 33 ，=，=63，=2 ，=430.4，=67，=W/m2 =查表得 kJ/(kg)查表得kJ/(kg)查表得0.90kJ/(kg)所以得=0.143*1.0*1.07*(878.6-20)+0.176*0.25*0.98*(618.8-20)+0.633*0.5*0.90*(248.7-20)=222339.9 kJ3. 炉底板蓄热查表得950和20时钢板的比热容分别为=和=。经计算炉底板重量G=242kg，所以有=G(所以得升温时间
12、为=对于一般周期作业炉，其升温时间在28小时内均可，故本炉子设计符合要求。九、 功率的分配与接线90kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成接线。供电电压为车间动力网380V。核算炉膛布置电热元件内壁外表负荷，对于周期式作业炉，内壁外表负荷应在1525kW/m2之间。22外表负荷在常用的范围之内，故符合设计要求。十、 电热元件材料选择及计算由最高使用温度950，选用线状合金作电热元件，接线方式采用380V单相接法。1. 求950时电热元件的电阻率当炉温为950时，电热元件温度取1100，查表得0Cr27Al7Mo2在20时电阻率 ，电阻温度系数 ，那么1200下的电热元件电阻率为1.40*(1+4*2. 确定电热元件外表功率查表知，23. 每组电热元件功率由于采用三相接法，每组元件功率=10kW4. 每组电热元件端电压由于采用三相接法，车间动力电网端电压为380V，故每组电热元件端电压即为每相电压5. 电热元件直径线状电热元件直径为取6. 每组电热元件长度和质量每组电热元件长度为=0.785*每组电热元件质量为式中，所以得=7. 电热元件的总长度和总重量电热元件的总长度为电热元件总重量为8. 校核电热元件外表负荷W/cm2，结果满足设计要求。9. 电热元件在炉膛内的布置将3组电热元件分为12折，布置在炉墙及炉底上，那么有
