《热处理电子炉》课程设计指导书.docVIP

热处理电阻炉 课程设计指导书 张永宏 编 材料学院金属系 2010年3月 目 录 热处理电阻炉设计说明 …………………………………………2 （一）炉膛尺寸的确定………………………………………………2 （二）炉衬材料的选择………………………………………………3 （三）炉体结构的设计………………………………………………4 （四）炉衬厚度的确定………………………………………………5 （五）炉衬散热损失的计算…………………………………………8 （六）电热元件的设计………………………………………………9 （七）电阻炉功率的分配……………………………………………11 二、热处理电阻炉设计的步骤与内容…………………………………12 三、热处理电阻炉设计任务书…………………………………………14 四、热处理电阻炉课程设计参考资料…………………………………16 附录 ……………………………………………………………………17 附表1 螺旋电热元件的电阻修正系数及允许表面负荷…………17 附表2 热处理电阻炉常用型钢……………………………………17 附表3 电热元件常用数据…………………………………………21 附表4 常用单位换算表……………………………………………22 一、热处理电阻炉设计说明 （一）炉膛尺寸的确定 合理地确定炉膛尺寸是热处理炉设计的一个重要环节，炉膛尺寸包括炉膛的有效尺寸和炉膛的砌砖体尺寸两个方面。确定炉膛尺寸最根本的依据是炉子的生产率（一般用年生产量或小时生产量g件表示），先由生产率确定炉膛有效尺寸，再由炉膛有效尺寸确定炉膛砌砖体尺寸。 1、确定炉膛有效尺寸 通常有两种方法：一种是排料法，一种是炉底强度法。排料法适合于品种少、专业化程度较高的热处理电阻炉的设计；炉底强度法是根据现有的各类电阻炉的生产能力（用单位炉底面积的生产率po[kg /m2·h]表示）的统计资料来确定炉底有效面积的方法。它实质是一种经验数据法，适合于品种多，且工艺周期各不相同的通用型热处理炉的设计。按炉底强度法确定热处理炉炉膛尺寸的步骤是：先根据F效=g件/po确定出炉底的有效面积F效；再根据L效 / B效 = 1.5 ~ 2即可确定出L效和B效。按排料法或炉底强度法所确定的炉底有效尺寸B效和L效最后尚需修正，使其与相近的标准系列的电阻炉一致，以便选用标准尺寸的炉底板。 　　井式炉的炉膛有效尺寸Φ效和Ｈ效，通常可根据排料情况或料筐尺寸来确定。按排料法设计时，工件之间的距离应不小于其直径或厚度。 2、确定炉膛砌砖体尺寸 通常在炉膛的两侧墙上都要安装电热元件，为了保证操作方便和加热均匀，在工件与电热元件之间要留出一定的距离。 在箱式炉中，一般规定工件到侧墙内壁的距离为0.1~0.15m；靠近炉门处的炉温偏低，工件到炉门口之间也应留出0.1~0.2m的距离。因此，箱式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为： B砌 = B效 + 2(0.1~0.15) (m) L砌 = L效 + (0.1 ~ 0.2) (m) 在井式炉中，工件至电热元件之间应保持0.1~0.2m的距离，工件至炉底和炉顶的距离应在0.15~0.25m。因此，井式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为： Φ砌 = Φ效 + 2(0.1~0.2) (m) H砌 = H效+ 2(0.15~0.25) (m) 3、箱式炉炉膛高度H砌的确定 箱式炉的炉膛高度H砌（指炉底板面至炉顶拱脚的距离）目前尚无一致的计算方法。原则上，中、高温炉以辐射传热为主，炉膛应稍高些以增大辐射面积，通常要求从装料上方到炉顶应保持 0.2~0.3m的空间。根据现有炉子的统计资料，大多数箱式电阻炉的H砌与B砌之比在0.5~0.9范围内变动，中温电阻炉一般可取0.8左右。另外，在决定炉膛高度时，必须考虑炉内侧壁上电热元件搁砖的层数。标准搁砖每层高度为67mm（包括2mm灰缝），在电热元件搁砖层数n确定后，H砌也可由下式确定： H砌 = 67×搁砖层数n + 42 + 39（mm） （二）炉衬材料的选择 炉衬指的是由耐火材料与保温材料砌筑而成的耐火层和保温层。耐火层直接承受炉内的高温作用以及炉气的侵蚀，炉衬的结构强度主要决定于耐火层。保温层的作用是保温隔热，减少炉衬热损失，使炉壳温度不致过高，对炉衬结构强度只起辅助作用。炉衬材料选择原则如下： 1、耐火材料 主要应考虑材料的最高使用温度，其次应保证炉衬有必要的结构强度和较小的蓄热损失。应在保证炉衬有必要的结构强度的前提下，尽可能采用轻质或超轻质耐火材料，减少重质耐火材料的使用。过去我国中温热处理电阻炉大都采用密度为1.3或1.0g/cm3的轻质耐火砖。目前，我国在超轻质耐火砖和耐火纤维的研究开发上取得了很大的进展