热处理 箱式电炉设计

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1、无锡职业技术学院课程设计说明书课题名称：“材料成型工装设计”课程设计姓名:阳纯曜班级：材料11131学号：1040113135学院/系：机械学院指导教师：徐年宝2013年月日无锡职业技术学院课程设计说明书设计任务书姓名:班级:课程设计题目：设计一箱式电阻炉基本技术条件：组数第一组第二组第三组第四组第五组用途回火工件合金钢最高温度/℃700℃生产率(kg/h）90学号（按班级）按班级学生应完成下列工作：一﹑设计说明书一份(包括论述和计算)1﹑说明目录2﹑按技术条件要求确定炉型，炉膛及外形的主要尺寸；3﹑炉

2、衬材料与炉衬尺寸的确定；4﹑通过热平衡计算，确定炉子功率及接线方法；5﹑电热元件的选择，并且计算电热元件的基本尺寸和安装尺寸；6﹑确定炉体金属构架及炉门启动装置；7﹑炉子主要数据及主要指标计算并列表；8﹑对所有炉子评价及必要的说明。二﹑图纸部分1﹑绘制炉子断面总图一张（2—3个视图）（A1图纸）2013-11-11目录一、炉型的选择2二、确定炉体结构和尺寸2三、砌体平均表面积设计4四、计算炉子功率5五、炉子热效率计算7六、炉子空载功率计算7七、空炉升温时间计算7八、功率分配与接线9九、电热元件材料选择与

3、计算9十、电热体元件图11十一、电阻炉装配图11十二、炉子技术指标11参考文献12-13-设计任务：为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：(1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；(2)生产率：90kg/h；(3)工作温度：最高使用温度700℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。一、炉型的选择根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。

4、二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定炉底面积的计算方法有两种。一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F=p/p0=150/120=1.25m2由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F1=0.75～0.85，取系数上限0.85，得到炉底实际面积：F=F/

5、0.85=1.25/0.85=1.47m22．炉底长度和宽度的确定对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度L==2.059mB=L／2=2.059／2=1.030m为方便砌砖L=2205mmB=1048mm3．炉膛高度的确定根据统计的资料，炉膛高度（H）对炉底宽度（B）之比H／B通常在0．52～0．9之间，大多数在0.8左右，根据炉子工作条件，取H／B=0.7左右，选定炉膛高度H=707mm。因此，确定炉膛尺寸如下-13-长L=(230+2

6、)×9+(230/2+2)=2205mm宽B=(120+2)×5+(50+2)×4+(113+2)×2=1048mm高H=(65+2)×10+37=707mm为防止工件与炉内壁或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，在一般情况下，要保证炉料上部有200～300mm的空间，有利于辐射与对流传热，由此确定工作室有效尺寸为L效=2000mmB效=950mmH效=500mm砌体结构如图1所示：轻质粘土砖硅藻土砖重质粘土砖耐热钢图1砌体结构示意图-13-4．炉衬材料及厚度的确定由于侧墙、前墙及后

7、墙以及炉顶的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即两层：113mmQN—1.0轻质粘土砖和180mmB级硅藻土砖。炉底采用耐火层314mm，材料为113mmQN—1.0轻质粘土砖,绝热层硅藻土砖和蛭石粉厚180mm。炉门用65mmQN—1.0轻质粘土砖+65mmA级硅藻土砖。炉底板材料选用Cr-Mn-Ni耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。炉底隔砖采用重质粘土砖[2]。三、砌体平均表面积计算砌体外廓尺寸如图1所示。L外=L+2×(113+180)=2791mmB外=B+2×(113+18

8、0)=1634mmH外=H+f+(115+180)+（65+2）×3+180=1523mm式中：f—拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径尺R=B，则f可由f=R(1-cos30°)=140mm求得。1.炉顶平均面积F顶内=（2πR/6）×L=2.42m2F顶外=B外×L外=4.56m2F顶均==3.320m22.炉墙平均面积炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算将炉门包括在前墙内。F墙内=2LH+2BH=5.109m2F墙外=2H外