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1、热处理炉课程设计炉 型： 中温箱式电阻炉学 院：_专业班级：材料工程学 号:学生姓名：指导教师：日 期：中温箱式电阻炉设计任务书编号：03材料冶金学院专业年级班级：材料工程学号：姓名：一、基本条件1. 炉型：中温箱式电阻炉2. 用途：中碳钢、低合金钢的中小型毛坯工件的正火、淬火及调质，无定型产品，多品种小批量3. 最高工作温度：950C4. 炉壁外壳温度W70C5. 生产率： 80kg/h6. 空炉升温时间：W2.5小时7. 生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产8. 电源：三相二、设计要求1. 设计内容1） 砌体部分2）炉门及启闭机构 电热元件及外部接线 炉壳构架部分2. 标定主要技术数据
2、（1）额定功率 （2）额定电压（3）额定温度（4）电源相数 （5）电热元件接法 （6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸 （8）空炉升温时间 （9）外形尺寸3. 提交资料（1）纸质和电子版本的设计计算说明书，规格： A4（2）纸质和电子版本的炉子总图（AotuCAD绘制），幅面：A1指导教师：、性、.前言随着基础工业的不断现代化 ，即传统的制造技术与计算机技术、信息技术、自动 化技术、新材料技术、现代管理技术的紧密结合，市场竞争更趋于白热化，商家们的眼 光不仅盯在如何提高产品质量，而且在如何提高效率、效益、保护环境、适应用户需要 方面提出了更高的要求。对热处理行业来说，“优质、高效、低耗、清洁、灵活”
3、是现 代热处理技术的标志，着 10 个字应该成为热处理工作者不断追求的总目标。要实现热 处理技术的现代化，需要靠热处理设备的现代化来保证。现代热处理设备包括：大型连 续热处理生产线、密封箱式多用炉生产线、真空热处理设备、无人化感应加热设备等。热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作，除需炉子知识外，还包括热处理工 艺、机械设计、电工及温度控制等有关内容，必须密切结合生产实际综合运用有关知识。 一般设计炉子的顺序遵循：1 炉子的生产任务；2 作业制度（一班制、两班制或连续生产）；3 加热工件的材料、形状、尺寸、重量；4 工件热处理工艺规程和质量要求；5 电源及车间的厂房条件；6 炉子建造维修能力
4、和投资金额等 当然热处理炉的课程设计所包含的内容有所不同，但是一些技术上的要求必须要在 设计过程中通过运用所学的知识设计达标。作为热处理行业的技术标志“优质、高效、低耗、清洁、灵活”应该成为所有 热处理工作者不断追求的总目标。本次设计，我要完成的是中温箱式电阻炉，通过设计能进一步巩固我们所学的知识， 并能通过实践去理解前人在研究设计热处理炉中所会碰到的困难与工作量，以便我们以 后在面对炉子时有着充分清醒的认识，能够爱护各种热处理设备。目录1 炉型的选择12 炉体结构尺寸的确定13砌体平均表面积的计算24炉子功率的计算35炉子热效率的计算76空炉升温时间的计算87功率分配与连接108电热元件材料
5、选择与计算109参考文献1210设计小结12设计项目计算内容计算结果一. 炉型的选择二. 确定炉体结 构和尺寸1. 炉底面积的确 定2. 炉底长度和宽 度确定3. 炉膛高度的确 定根据任务书给出的生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉， 不通保护气氛。因为无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能 用加热能力指标法。已知生产率P为80kg/h,按表5 - 1选择 箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率P0= 120kg /(m2 - h)，故可求的炉底有效面积为F 二卩=80 二 0.67m2i p1200F由于有效面积与炉底总面积存在关系式争=0.750.85，取F系数上限，得炉底实际面
6、积为FF - 1 = 0.79m20.85由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取 % =2, 因此，可求得L= Jf /0.5 =1.256mB=L/2=0.628m根据标准砖尺寸，为方便砌砖，取L=1.160m, B=0.625m 按统计资料，炉膛高度H与宽度B之比/B通常在0.5-0.9 之间，根据炉子的工作条件，取/B =0.8左右，根据标准砖 尺寸，选定炉膛高度H=0.439m。因此，确定炉膛尺寸如下长L = (230 + 2) x 5 = 1160mm宽B = (120 + 2) x 2 +(65 + 2)+(40 + 2)x 2 + (113 + 2) x 2 = 625m
7、m高H = (65 + 2) x 6 + 37 = 439mmF = 0.67m 21F = 0.79m 2L=1.256mB=0.628mL=1.160mB=0.625mH=0.439m4.炉衬材料及厚 度的确定三.砌体平均表 面积的计算为避免工件与炉内壁式电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉 膛内壁之间有一定的空间，确定工件室有效尺寸为L =1000mm B =500mm H =300mm效效效炉墙：113mmQN 0.4轻质粘土砖+ 200mm膨胀珍珠岩炉顶：113mmQN-0.4轻质粘土砖+ 80mm密度为250kg/m3普通硅酸铝纤维毡+ 115mm 膨胀珍珠岩炉底：四层QN-1.0轻质
8、粘土砖(67X4)mm + 182mmB级硅藻 土砖炉门：65mmQN-0.4轻质粘土砖+ 80mm 密度为250kg/m3普 通硅酸铝纤维毡+ 65mmA级硅藻土砖炉底隔砖：重质粘土砖电热原件搁砖：重质高铝砖炉底板材料：Cr-Mn-N耐热钢，厚20mm砌体外廓尺寸L = L + 2 x (115 + 200 +115)二 2020mm外B = B + 2 x (115 + 200 +115)二 1485mm 外H 夕卜=H + f + 4 x 67 +115 x 2 + 80 +182 + (230 + 2) = 1513mm式中：f -拱顶高度，此炉子采用60标准拱顶,取拱顶半径R=B,则
9、f 二 Rl-co30)二 Bl-co30)=84nm炉顶平均面积厂2nR 丫 2x 3.14x 0.625“F 一x L 一x 1.160 =0.759m2顶内66F 一 B x L =1.485 X2.020=2.999m2顶外夕卜夕卜F 一Fx F=1.544m2顶均 w 顶内顶外炉墙平均面积F=2LH + 2BH = 2 x 1.160 x 0.439 + 2 x 0.625 x 0.439 =墙内1.567m2F=2H (L + B ) = 2x 1.513 x(2.020 +1.485) =10.61m2墙外外 外外F墙均 fF墙内 x F墙外 一 J1.567 x 10.61 =
10、4.077m2L =1000mm效B =500mm效H =300mm效L = 2020mm外B = 1485mm外H 外=1513mmF H=0759m2 顶内F =2.999m2 顶外F =1.544m2顶均F =1.567m2墙内F =10.61m2墙外F =4.077m2墙均四.计算炉子功 率炉底平均面积F = B x L = 0.625 x 1.160 = 0.725m2 底内F = B x L = 1.485 x 2.020 二 2.999m2 底外外外F =JF x F=j0.725x 2.999 = 1.475m 2底均 飞底内底外根据经验公式法计算炉子功率由式(5-14)P 二
11、 Ct 0.5 F 0.9( t )1.55安升1000取式中系数C = 30 (kW -h0.5)/(m1.8- C1.55)空炉升温时间假定为t升=2.5小时，炉温t=950C,炉膛内壁面积F 二F + F + F 二2x(1.1600.439+2x(0.6250.439 壁顶内 墙内 底内+1.160x0.62升 0.754 3.05问P 二 Ct -0.5F0.9)1.55=47.8k安升1000根据热平衡法计算炉子功率1) 加热工件所需的热量由附表6得知，工件在950C及20C时比热容分别为：c =0.486 kJ/(kg C) c =0.636kJ/(kg C) 件1件2Q = p
12、(c t - c t )件件2 1件1 0=80 x (0.636 x 950 - 0.486 x 20) = 47558.4kJ / h2) 通过炉衬的散热损失炉墙散热F宀亠=0.725m2 底内F , = 2.999m2底外F宀” =1.475m 2底均F = 3.051m2壁P安 = 47.8kQ件=47558.4kJ / h令界面上温度t =750C, t =70C2墙3墙t =(950+750)/2=850 Csi均t=(750+70)/2=410Cs 2均S 、S层炉衬的热导率由附表3得1 2九=0.08+0.22x10-31= 0.267W/(m C)1 si均九二0.04 +
13、0.22X10-31二0.130W/(m C)2 s 2均当炉壳为70C，室温为20C时，j = 12.83W/(m2 C)t=750C2墙t =70C3墙t =850Cs1均t =410Cs 2均求热流q建墙t tg a=454.30W/m2s s 112工验算交界面上的温度仃啬看斤q)=754.33 C1A = (755.90-750)/750=0.58%5%验算炉壳温度t = t q f = 55.41C70C3墙2墙墙九2满足设计要求九=0.267W/(m C)九=0.130W/(m C)q = 454.30 W/m 墙2t2W=754.33Ct = 55.41C3墙墙散=绻尸墙垢45430 4.077=1852-18W炉顶散热=1852.18Wa115 報-115令界面上温度t=770C, t =520, t =70C2顶3顶4顶t 均=(950+770)/2=860CI 顶=770Ct= (770+520)/2=645 Cs 2均2 顶=520Ct=(520+70)/2=295 Cs3均：、k =0.08+0.22X10-31=0.269W/(m C)1si均九2=0.123W/(m C)=0.04+0.22X 10-31=0.10W/(m C)3s3均当炉壳为70C，室温为20C
