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1、一、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+,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。二、炉膛尺寸的确定1、用炉底强度指标法计算炉底有效面积：查表得炉底强度=100Kg/m2hF效=0.6m2炉膛有效尺寸：L效=L效=0.96m=960mm炉膛有效宽度：B效=B效=600mm选择 1000mm600mm45mm/12mm的炉底板,取B效=0.6m2、 炉膛内腔砌墙尺寸炉膛宽度：B砌=B效+20.10.15B砌=0.6+20.125=
2、0.85 炉膛长度：L砌=L效+0.16 =1.12m 炉膛内高度：H砌=0.50.9B砌H砌=0.80.85=0.68层数n=10.1 选择10层炉膛高度H砌=1067+42+39=0.751三、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
3、、炉体结构设计和尺寸本炉设计为两层炉壁内层选用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=600Kg/ m31=0.165+0.19410-3t均w/C1=0.836+0.26310-3t均KJ/Kg耐火纤维当t3=60时,由表查得=12.17W/ q=12.1750-20=486.8W/ 将上述各数据代入公式得： =782代入数据解得：纤维层厚度：=228mm取S2=230mm三、炉顶的设计炉膛宽度为850mm,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
4、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 =800mm650mm 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113
5、mmRNG-1.0轻质粘土砖和230mmB级硅藻土砖,炉门尺寸为B门H门=900mm780mm。七、炉体框架与炉壳的设计 炉体外廓尺寸： L外=L砌+115+230+230=1695mmB外=B砌+2115+230=1540mmH弧=B砌- B砌Cos30=114mm H外=H砌+115+20+230+ H弧+115+67+230 H外=1571mm四、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C2t2-C1t1=600.6789950-0.4939
6、20=38104.6KJ/h 其中C2、C1查表可得2、 通过炉衬的散热损失Q散Q散=式11=0.165+0.19410-3950+7822=0.332=0.107=4.5832m2=2=7.3386=2=10.7288 将以上数据代入式1解得Q散 =14556.5KJ/h3、炉衬材料的总蓄热量Q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：G1=0.115600=69KgG2=0.230105=24.15Kg它们的平均比热容分别为：C1=0.836+0.26310-30.5950+782 =1.06KJ/KgC2 =1.07KJ/Kg各层的蓄热量:Q1=691.06950+782
7、2-20=61876KJQ2=24.151.07782+602-20=10362KJQ蓄总= Q1Fm1+ Q2Fm2=5543984、开启炉子的辐射热损失Q辐t炉口开启尺寸850mm460mma/b=460/850=0.54 L/a=230/460=0.5查表2-16得=0.5炉口面积F=0.460.85=0.391t=3/60=0.05将上述数据代入公式得Q辐=6442KJ/h5、开启炉门的溢气热损失Q溢V=2200BH=22000.950.46=652 m3/hC=1.4KJ/KQ溢=6521.4950+600.50.05=23048KJ/h6、其他热损失Q它Q它=0.51.0Q散Q它=
8、0.814556.5=11645.2KJ/h7、Q总= Q件 + Q辐+ Q控+ Q散+ Q溢+ Q它 =38104.6+14556.5+6442+23048+11645.2 =93796.3KJ/h P= Q总/3600=26.1KW P安=1.3P=32.87KW 取P安=33KW8、电阻炉热效率=Q件/Q总100%=40.62%9、空炉升温时间空=Q蓄/3600P安=3.4h符合要求10、电阻炉的空载功率P空P空=Q效+ Q它/3600=7.28KW为炉子总功率的16%,符合要求。五、电热元件的设计一、电阻功率的分配 因功率为33KW,故采用三相380V星形接线法,使用三组11KW电阻丝
9、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,长度比为1：1 P=P安/3n=45/3=11KW U=380/=220V2、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0Cr2Al5查表得W允=1.62.0W/cm33、确定元件直径dd=mm取 d = 5mm 式中W允=1.6w/cm2L总=nL=357.57=172.71mM=0.20157.57=11.57kg4、求电热元件的总质量M总=311.57=34.71kg 式中g为5mm的电阻丝每米长的重量,g=0.201Kg/m可由
10、表3-17查得W=1.22 W/cm31.6 W/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、=5.757m每排电热元件的搁砖长度L1=960-50=910mm D=6d=56=30mm每排电热元件的圈数： n= 取 n=65电热元件螺旋节距：h=按h=24d校验 校核： 符合要求六、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：L引=
11、115+230+100=445mm2、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=345mm,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。七、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偶均选用此保护套管即可。 /
