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1、第一章 筑炉材料1.1 坩埚渗碳炉的内衬一般选用哪种耐火材料？为什么？答：炉内使用耐热钢坩埚，高碳气氛不与炉体接触，此时可不选用抗渗碳砖。1.2 保护气氛加热炉一般选用哪种耐火材料作为内衬？为什么？答：保护气氛加热炉，一般选用抗渗碳砖作为内衬。保护气氛加热炉，是进行光亮加热的，其气氛不是高碳气氛，CO+H2的含量只有约5左右。虽然CO+H2的含量很低，但仍然会和砖中的Fe2O3等杂质反应，生成CO2、H2O等。这样一来，势必增加炉内氧化气氛的含量。而且由于CO+H2本身就很少，氧化性成分一旦增加，有可能不能保证光亮加热的效果。保护气氛加热炉，应该采用抗渗碳砖。1.3 有中温箱式炉、推杆式炉和渗
2、碳炉三台设备，问其内衬材料应如何选择？为什么？答：中温箱式炉：周期式作业炉，应选用轻质砖、耐火纤维等。因为经常反复加热，蓄热是主要热损失，必须减少，提高加热速度。推杆式炉：连续作业炉，蓄热不是主要问题，因为一直处于高温状态，长期工作，则使用寿命应重点考虑。为此，一般要选用重质砖。渗碳炉：可控气氛炉，要选择抗渗碳砖。1.4 比热容的概念是什么？该指标有什么作用？答：比热容（热容量）用CP表示，单位为kJ/kg，指1kg物质温度升高1所需的热量。CP是反映材料蓄热能力的一个指标，通常CP蓄热能量，对于耐火材料，CP越小越好。 1.5 热导率的作用是什么？它主要和哪些因素有关？答：热导率表示材料导热
3、的能力，通常：，则导热能力强散热量大。热导率的大小，除了和材料的矿物组织有关外，主要取决于制品的气孔率。对同样材料，如果气孔多而小，且分布均匀，则其热导率就低。热导率的大小也和温度有关，=a+bt，对大多数耐火材料，t，但也有些制品，如镁砖（炼钢炉用），碳化硅制品等，正好相反。1.6 抗渗碳砖的实质是什么？为什么这种砖能用于高碳气氛中？答：实质：抗渗碳砖是指Fe2O3等杂质含量小于1的高铝砖、粘土砖。高碳气氛主要是CO+H2，在高温下，这些气氛与Fe2O3等杂质反应产生的破坏效果不明显。1.7 说明耐火材料的耐急冷急热性能指标及其评定方法。答：将重质耐火材料试样（标准砖）（23011365）加
4、热至850C，然后在流动水中冷却，（若是轻质耐火材料则加热至1000C，然后在静止空气中冷却），如此反复进行加热、冷却，直至试样脱落部分重量为原重量的20%为止，所经受的反复加热、冷却的重复次数，作为耐急冷急热性能指标。耐急冷急热性主要取决于材料，好的达几百次，差的只有几次。1.8 耐火材料的实际使用温度能否达到其耐火度数值，为什么？答：耐火度不能代表耐火材料的实际使用温度。因为在高温下承受载荷时，耐火材料的软化变形温度要降低，故耐火材料的实际允许最高使用温度比其耐火度低。1.9 Fe-Cr-Al电热元件通常用哪种耐火材料作搁砖？为什么?答：粘土砖对Fe-Cr-Al电热元件有腐蚀作用，不能用作
5、搁砖。电热元件搁砖，要求绝缘，选择高铝砖。1.10 耐火度的定义是什么？耐火度大于多少度的材料才能称为耐火材料？答：耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能，指耐火材料在高温下抵抗熔化的性能。通常，耐火材料的耐火度1580C，耐火材料也可据此定义。1.11 为什么普通粘土砖不能砌筑马弗渗碳炉，而抗渗碳砖则可以？答：渗碳炉中可控气氛主要是CO+H2，在高温下，这些气氛不可能将粘土砖中的主要成分Al2O3、 SiO2还原，但是却可以和粘土砖中的杂质Fe2O3反应 。形成的渗碳体很硬很脆，使用时很容易剥落，从而造成炉体破坏。另外，由于Fe2O3还原，砖内变得疏松，C原子容易进入砖内，而造成膨胀，这样也可能
6、造成炉体破坏。但是抗渗碳砖中Fe2O3等杂质含量小于1，这些气氛和砖中的杂质反应所产生的破坏效果不明显。1.12 耐火材料的高温结构强度一般用什么指标评定？该指标如何测试？答：高温结构强度一般用荷重软化点来评定。荷重软化点测试方法：试样直径36mm，高50mm，在荷重2kg/cm2压力下，置于炉中加热，加热速度是：800 C时，为100 C/min；800 C时，为45 C/min。测定两个变形温度：试样压缩0.3mm或4%时的温度称为荷重软化开始温度；试样压缩20mm或40%时的温度称为荷重软化终止温度。第二章 传热理论2.1 何为传导传热？何为对流传热？它们之间的差别是什么？答：传导传热又
7、称为导热，是指物体之间存在着温差时，热量由物体中温度较高的部份传至较低的部份；或由一个温度较高的物体传给与之接触的低温物体的传热过程。对流传热指依靠流体的运动，把热量从一处传递到另一处的现象。导热的特点：（1）物体各部分之间不发生宏观的相对位移；（2）对于几个物体之间的导热，必须相互接触；（3）导热在固体、液体、气体中均可进行。对流传热的特点：（1）有物质宏观运动存在；（2）流体与固体接触。2.2 辐射换热的概念？它有哪些特点？答：辐射传热是由电磁波传递热量的过程。辐射传热的特点：（1）不需要传热物体或质点的直接接触；（2）热量交换的同时，伴随有能量形式的转化；（3）热量交换具有双向性。即辐射
8、热交换，既可以从高温向低温进行，也可以由低温向高温进行。2.3 简要说明温度梯度的概念？答：沿温度变化率最大方向,温度变化率的最大值称为温度梯度，用符号gradt表示。2.4 推导单层平壁炉墙的导热公式，推导空心球体的导热公式？答：1、单层平壁炉墙的导热：已知：炉墙厚度为S；内、外表面温度分别为t1、t2；内、外表面面积相等：F内F外Fmm2；炉墙热导率为。在平壁上x处取一个厚度为dx的薄层分析： 分离变量： 积分： 所以： （W） 或 （W/m2）实际应用时，注意两个问题：（1）实际炉墙的耐火材料和保温材料的热导率并非常数 ， （2）实际炉墙内、外表面积不同 ， ， ； ， 2、空心球体的导
9、热对于球坐标系稳态导热 ，其中=k/c2.5 炉衬厚度的计算。答：确定炉壳表面温度t表，选定表面散热量q；计算界面温度，求出各层平均热导率；求炉衬厚度S；根据导热公式推导出S，若假设各层界面面积相等，则可以采用简化公式计算。炉衬厚度确定贯彻标准化原则，即厚度、宽度和长度均应为砖的整数倍，尤其是厚度和宽度必须保证。实际设计时，还要考虑砖缝。防止跑火。一般的热处理炉，砖缝取12mm，而可控气氛炉砖缝要小于1mm。2.6 炉墙散热量的计算。答：根据具体情况选择导热公式求解。2.7 高速钢常选择在盐浴炉中加热，为什么？答：盐浴炉中加热，相对于在水，改变了（淬火）介质的成分，利用盐析出时破坏淬火件的蒸气
10、膜，削弱边界层厚度，u，Re，Q。2.8 为什么低温炉内常设置搅拌风扇？答：提高空气流速，利用风扇来强制空气高速循环流动，或改变空气的流态，使空气呈紊流流动。u，Re，Q。2.9 什么是黑体？如何实现？答：若R0，D0，A1，即射入物体的所有能量全部被吸收，这类物体称为黑体，或绝对黑体。绝对黑体实现方法：在封闭容器上开一小孔，则进入小孔的辐射能经多次反射过程后，几乎全部被吸收。此时，称小孔为黑体，而与模型表面吸收率无关。2.10 简要说明灰体的概念。答：若： 为定值； 为定值； 则称该物体为灰体。2.11 黑体的吸收率A是多少？答：黑体：A=1。2.12 任意物体，其吸收率A和黑度之间有何关系
11、？答：任意物体的黑度恒等于它的吸收率。2.13 说明角度系数的概念。答：设有任意放置的两个均匀的辐射面F1及F2。由F1面直接辐射到F2面上的辐射能Q12与F1面辐射出去的总辐射能Q1之比，称为F1面对F2面的角度系数，以符号 表示。2.14 计算角度系数。答：F1面对F2面的角度系数为 。规律：（1）若F1面是平面或凸面，则 （2）对于由两个物体表面组成的辐射换热封闭体系，根据能量守恒定律，角度系数之间存在下述关系： （3）对于任意两个辐射表面： 2.15 计算两个大平面之间的辐射换热量。答：F1表面的面积、黑度、温度为：F1、1、T1；F2表面的面积、黑度、温度为：F2、2、T2；该系统的角度系数为： 设T1 T2 ，将角度系数代入辐射换热通式中，可得： 2.16 计算两个大平面之间加隔热屏后的辐射换热量。答：当有n层隔热屏时，在任意两个平面之间辐射换热公式： 在稳定态换热时： 根据合比定律可得： 式中： 若 ， 则 ， 2.17 计算开孔辐射量。答：炉墙的开孔辐射，可以看作两个平行的黑体表面之间的热交换。还要考虑炉墙对开孔辐射的热射线的遮蔽作用。 （W） 式中： 孔口的遮蔽系数，也称为综合角度系数， 2.18 计算综合传热量。答：一、以辐射传热为主的热处理炉改变公式的形式，令： ，则： 辐称为辐射传热系数（w/m2.）。
