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1、 a攀枝花学院本科毕业设计（论文） 中温盐浴炉的设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 材料工程学院 年级专业： 2010级材料成型及控制工程 指导教师： 助理指导教师： 二一四年五月摘 要 盐浴炉是一种重要的热处理设备。本设计综合插入式和埋入式电极盐浴炉的优缺点，设计中温盐浴炉。该盐浴炉用单相电极。电极被分布在坩埚两侧，电极的长、宽、高为650mm、65mm、113mm。坩埚的长、宽、高分别为650mm、515mm、450mm。盐浴炉的功率为41kw。排气装置采用单侧抽风，排气装置的抽风口的长、宽确定为273mm、91mm。 该盐浴炉结构简单，节电作用比较明显，和炉膛的利用率高。坩埚与炉子砌
2、层间留约20mm的间隙，以便更换坩埚。关键词 盐浴炉，热处理，坩埚，电极ABSTRACT The salt bath furnace is one of the important equipment for heat treatment. This design integrated into type and buried type electrode salt bath furnace, the advantages and disadvantages of Medium temperature salt bath furnace in the design. The salt bat-
3、h furnace adopts single phase electrode. Electrode is distributed on both sides of cru-cible, and electrode of length, width and height is 650 mm, 65 mm and 113mm. Leng-th, width and height of the crucible is 650 mm, 515 mm and 450 mm. Air exhausting device adopts unilateral convulsions, and the exh
4、aust port of length, width is 273 mm and 91 mm.The salt bath furnace has simple structure, power saving effect is obvious, and the chamber of a stove or furnace utilization rate is high. Crucible and build by laying bricks or stones left about 20 mm space between the layers, in order to replace the
5、crucible.Key words Salt bath furnace，heat treatment，crucible， electrode 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1盐浴炉的发展概况11.2盐浴炉分类11.2.1插入式盐浴炉21.2.2埋入式盐浴炉21.3盐浴炉的应用3 1.4本课题研究的目的及意义32 盐浴炉的设计42.1盐浴炉设计的基本步骤42.2炉型选择42.3坩埚的尺寸确定52.3.1坩埚尺寸确定的方法52.3.2根据生产率要求确定坩埚的尺寸52.4炉体结构的设计82.4.1炉体的基本组成82.4.2炉体材料的选择和结构设计82.5盐浴炉功率的确定92.5.
6、1盐浴炉功率的计算方法92.5.2热平衡法计算盐浴炉功率92.5.3热效率法计算盐浴炉功率102.5.4坩埚容积法计算盐浴炉功率112.6电极材料选择和电极设计122.6.1电极材料的确定122.6.2电极的参数确定及功率核算122.7变压器的选择142.8抽风装置设计142.9电极盐浴炉的起动电阻173盐浴炉设计的计算193.1坩埚尺寸计算193.2盐浴炉功率和电极的计算193.3排气装置的计算203.4启动电阻的计算204盐浴炉的基本结构图22结论24参考文献25致 谢261 绪论1.1盐浴炉的发展概况 浴炉主要用于热处理，浴炉的种类很多，按熔体介质分为铅浴炉、盐浴炉。盐浴炉工作温度范围较
7、宽6001350，可完成多种工艺，如淬火、正火、回火、局部加热、化学热处理、等温淬火、分级淬火等。只有退火不能进行；加热速度快，温度均匀。不易氧化、脱碳；炉体结构简单，高温下使用寿命较长；能满足特殊工艺要求，对尺寸不大、形状复杂、表面质量要求高的工件，如刃具、模具、量具及一些精密零件特别适用；炉口敞开，便于吊挂、工件变形小1。 盐浴炉与其他加热设备相比有自身的特点，曾作为许多工件的加热设备，但随着科学技术的发展，新的加热设备出现，从而大量替代了盐浴炉。但是由于盐浴炉能耗过大，因而有人提出要全部替换盐浴炉。但就目前的生产状况，盐浴炉仍有其它设备不可替代的优点，特别是对那些产品种类较多或单品种但数
8、量较少，且有不同技术要求的非批量化生产的零件，盐浴炉的存在意义就更加的明显。但与新型加热设备相比，盐浴炉确实存在着严重的污染和能源浪费问题，需要我们努力予以解决2。 盐浴炉有加热快、温度均匀控制准确;能防止氧化脱碳；可以迸行局部加热、分级等温淬火；以及炉型结构简单维修方便投资少等优点。近年来，盐炉加热虽因人造气氛炉的应用而有所减少，但我国目前热处理相当分散，大多属于中小批生产，普遍应用人造气氛炉还有很多问题。因此，盐浴炉仍然是很重要的加热设备。盐浴炉已有很长的历史，近二十年来盐浴炉结构有不少的发展与创新。我国解放50年代所用的盐浴炉基本上都是仿苏插入式电极盐浴炉和苏(B型)电加热坩埚盐浴炉，以
9、及其它燃料加热的坩埚盐浴炉，60年代我国研制成功了埋入式金属电极盐浴炉、插埋式金属电极盐浴炉和用管状电热元件加热的低温盐浴炉，70 年代在全国普遍推广了埋入式金属电极盐浴炉，还研制了埋入式可调石墨电极盐浴炉和交错 “十字通道”盐浴炉。国外除上述盐浴炉外还有加中性板的插入式电极盐浴，具有保护电极盖板的插入式电极盐浴炉等型式。上述盐浴炉都有各自的特点及局限，因此正确选择炉型就十分重要。盐浴炉的寿命较短，经常需要改造，因此研究探讨炉的炉型结构和适用范围具有普遍意义3。1.2盐浴炉分类 盐浴炉分内热式和外热式两大类。内热式盐浴炉又分为电极盐浴炉和电热元件盐浴炉两种。其中电极盐浴炉分为插入式和埋入式两种
10、。1.2.1插入式盐浴炉 插入式电极盐浴炉。插入式电极盐浴炉电极从坩埚上方垂直插入熔盐、熔盐中插入的一对电极，通入低电压(617.5伏)大电流(几千安培)的交流电，由熔盐电阻热效应，将熔盐加热到工作温度。 插入式存在许多缺点：炉口只有23的面积能使用，其它被电极占据，效率低，耗电量大；由于电极自上方插入，与盐面交界处易氧化，寿命短，电极损耗大；电极在一例，远离电极侧温度低；工件易接触电极，而产生过热或过烧。因此，人们研究制造了埋入式电极盐浴炉4。1.2.2埋入式盐浴炉 埋入式电极盐浴炉。埋入式电极盐浴炉将电极埋入浴槽砌体，只让电极工作面接触熔盐，在浴面之上无电极。 埋入式盐浴炉的特点： 扩大了
11、炉膛体积，提高了生产效率和改进了产品质量。埋入式电极盐浴炉，电极安装在炉壁上，距离炉底约40mm处，炉膛体积可全部使用，每次热处理零件可增加4050% ，因此生产效率大大增加，同时，电极主要集中于炉膛下部，盐由下向上翻腾，炉温较均匀，从而提高了产品质量。 起动速度快，升温快，耗电少。从开炉至工作，插入式电极盐浴炉需45小时；埋入式电极盐浴炉只需2小时。这样减少了用电时间23小时。插入式电极浴盐炉起动时的最大电流值达120140安；工作稳定后的最大电流120130安。埋入式电极盐浴炉起动时的最大电流8095安，工作稳定后的最大电流值为8090安，耗电量降低约30%左右。 炉底平整、捞渣方便。埋入
12、式电极盐浴炉电极均匀分布在接近炉膛底的四面炉壁内，因此炉底温度比较均匀，盐全部溶化，炉底平整，捞渣方便。插入式盐浴炉的电极使用时，电极引体易发红氧化，增大了电阻值，使工件急剧产生缩头现象，导致早期报废，对节电、省料都不利，埋入式电极盐浴炉可克服上述缺点。 材料来源容易、造价低廉。插入式电极盐浴炉需要较多的标准高铝耐火砖 ，现埋入式电极盐浴炉利用废的耐火砖和石英砂或当地河沙和耐火泥粉等材料，造价低廉，资源易取，使用效果比插入式好。 但是，目前埋入式电极盐浴炉也还存在着一些问题。电极结构比较复杂，焊接工作量大，今后应加以研究改进。以便简化电极的结构，减少焊接的工作量，便于打制炉胆；埋入式电极盐浴炉
13、的打制过程中和操作时，劳动强度较大；炉膛下的温度略高，盐浴翻腾剧烈，细长零件放置不当时变形稍大，直径在8mm以下的细长零件加热应离炉膛边25mm外放置，防止零件变形5。1.3盐浴炉的应用 盐浴炉在热处理设备中占有很重要的位置，它是利用熔盐作为电阻发热体， 利用电极将电流引入熔盐中，当电流流过盐浴时，电能便转变为热能，使盐浴温度升高，控制电流的通断或大小，就可使盐浴保持一定的温度。盐浴炉具有加热速度快、温度均匀， 被加热的工件不与空气接触，可防止工件产生氧化与脱碳等优点。特别适用于对尺寸较小、形状复杂，热处理要求较高的工件进行淬火等处理6。1.4本课题研究的目的及意义 盐浴炉近十多年来有了很大的
14、改进，但不管是插入式盐浴炉还是埋入式盐浴炉都存在很多的缺点，例如存在能耗浪费大、炉体寿命短、控制精度差、故障频繁、维护费用高等问题7。本设计综合插入式和埋入式电极盐浴炉的优缺点，设计中温盐浴炉，该盐浴炉是结合插入式和埋入式盐浴炉电极的一种电极布置方式， 这种设计兼顾两者的优点，既能使盐浴炉的结构简单，电极装卸方便，又能有效地利用炉膛的面积，节电作用比较明显，坩埚与炉子砌层间留约20mm的间隙，以便更换坩埚。2 盐浴炉的设计2.1盐浴炉设计的基本步骤炉型的选择；坩埚的尺寸确定；炉体结构设计；盐浴炉功率的确定；电极材料选择和电极设计；浴炉供电变压器选择；抽风装置设计；电极盐浴炉的起动电阻。2.2炉
15、型选择 盐浴炉一般可分为内热式和和外热式两种。在选择时主要根据生产单位的具体条件和生产工艺来确定的。外热式适宜低温热处理工艺的生产设备和一些特殊情况下的中温加热。内热式盐浴炉主要适用于中温和高温的生产工艺热处理。本设计的中温盐浴炉的加热温度范围为600950，因此选择内热式盐浴炉。 电极盐浴炉的炉型选择主要在于确定盐浴炉坩埚的形状和电极在坩埚内的位置和安装方法。目前常用的盐浴炉的坩埚形状有圆形、正方形、长方形、五角形和六角形等几种。但是圆形和六角形电极之间的距离比较大，需要较高的电压，安全性较差，只限于坩埚尺寸较小的炉子。另外因为金属的电阻比熔盐的小，电流容易通过工件，可能引起过热，甚至局部熔化，特别对具有锐利边缘或尖角的工件
