真空热处理炉设计

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1、一．真空热处理炉设计（一）热处理炉设计说明1.技术参数参照VFC-224型卧式单室气淬真空炉，以下为该种真空炉的技术参数：项目指标有效加热区/mm610×381×254最大装炉量/kg180最大温度/℃13502.VFC型真空炉的简要介绍：VFC型炉是由炉体、加热室、气冷装置、真空系统、电气控制系统等组成的。电热元件为石墨管，隔热屏采用夹层式结构，夹层内壁为钼片，外壁为不锈钢板，中间填充硅酸铝耐火纤维。炉床上镶有高铝制品，防止金属工件或料筐与石墨接触，在高温下粘结。根据需要，电热元件也可以用钼、钨等材料制成。隔热屏亦可采用钼、钨、不锈钢板制成的全金属隔热屏。（二）确定炉体的基本

2、结构和尺寸1.炉膛尺寸的确定根据技术参数，真空加热炉的有效加热区尺寸为610mm×381mm×254mm，隔热屏内部结构尺寸主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定，并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装出料操作的方便。一般隔热屏的内表面与加热器之间的距离约为50—100mm，加热器与工件(或夹具、料筐)之间的距离为50一150mm，工件与炉膛内定部距离为200—500mm。隔热屏两端通常不布置加热器，温度偏低。因此，隔热屏每端应大于有效加热区约150—300mm，或更长一些。计算得出炉膛的尺寸：L＝610＋2×(150～300)＝910～1210mmB＝381＋

3、2×(50～150)＋2×(50～100)＝581～881mmH＝254＋2×(50～100)＋(200～500)＋(50～150)＝604～1104mm于是，可以取L=1100mm；B=800mm；H=700mm。项目尺寸/mm长度1100宽度800高度7002．炉衬隔热材料的选择根据选择的真空炉炉型，这里选用金属隔热屏。由于加热炉的最高使用温度为1350℃，可以采用六层全金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层为不锈钢层。根据经验查阅相关资料，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。则按上述设计，各层的设计温度为：

4、层数第一层（钼）第二层（钼）第三层（钼）第四层（钢板）第五层（钢板）第六层（钢板）水冷夹层内壁该层设计温度/℃13501100850600450300150可见，最后水冷夹层内壁温度为150℃满足水冷夹层内壁小于等于150℃的条件，符合要求。该设计合理。3．各层隔热屏，炉壳内壁，炉壳外壁的面积计算（1）隔热屏：金属隔热屏的设计要点是要尽量使层与层之间的距离减小，一般按炉膛大小选用间距为5～10mm为宜，此处取10mm。查阅相关资料，这里选取钼层厚度0.3mm，不锈钢层厚度0.5mm。第一层面积：F1=2×(L1×B1＋L1×H1＋B1×H1)=2(1100×800＋1100×7

5、00＋800×700)=4.4200m2第二层面积：F2=2×(L2×B2＋L2×H2＋B2×H2)=2(1110×810＋1110×710＋810×710)=4.5246m2第三层面积：F3=2×(L3×B3＋L3×H3＋B3×H3)=2(1120×820＋1120×720＋820×720)=4.6304m2第四层面积：F4=2×(L4×B4＋L4×H4＋B4×H4)=2(1130×830＋1130×730＋830×730)=4.7374m2第五层面积：F5=2×(L5×B5＋L5×H5＋B5×H5)=2(1140×840＋1140×740＋840×740)=4.8456m2

6、第六层面积：F6=2×(L6×B6＋L6×H6＋B6×H6)=2(1150×850＋1150×750＋850×750)=4.9550m2（2）炉壳内壁：大部分真空炉炉壳，采用圆筒状双层水冷结构，这种炉壳结构强度高，易加工，焊缝少，节省材料。此处炉壳材料选用45号优质碳素钢。炉壳内壁面积：F内壁=2×(L内×B内＋L内×H内＋B内×H内)=2(1160×860＋1160×760＋860×760)=5.0656m2（3）炉壳体壁厚计算：a．壳体圆筒计算壁厚：壳体只承受外压，可按稳定条件计算，有下式：S0=1.25DBPEt×LDB0.4式中:S0——壳体圆筒计算壁厚（mm）；DB—

7、—圆筒内径（mm），此处取边长860mm；P——外壳设计压力（MPa），根据资料查找安全压力在2~3MPa，此处取2.5MPa；L——壳体圆筒计算长度（mm），此处取1160mm；Et——材料温度为t是的弹性模量（MPa），查找数据得到1.9/9.8×103MPa。计算结果：S0=13.6mm该公式要满足一下两项条件方可成立，验证：1≤LDB≤8；此处LDB=1.349PEt×LDB0.4≤0.523；此处PEt×LDB0.4=0.01268条件均满足，则此公式成立，S0=13.6mmb．壁