电井炉热平衡计算

《电井炉热平衡计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、电井炉热平衡计算及工艺参数确定徐效谦（东北特殊钢集团大连钢丝制品公司）钢丝热处理过程必须满足两个基本条件：必须提供足够的热量，把钢丝加热到预定的温度；必须对单位时间内提供的热量实行有效地控制，使钢丝保温一段时间，完成组织结构的转变后，再以一定的冷却速度，冷却到指定温度出炉。因此，热能的供给方式和控制水平，就代表热处理炉的水平。苏州市东升电炉厂生产的RJQ-280-9型强对流气体保护井式退火炉采用全纤维砌筑，炉体保温条件较好，热惯性小，升温和降温速度比较快。为防止钢丝氧化、脱碳，炉内配置内胆，形成密封罐体，热处理全过程通氮气或氨分解气体保护。内胆中有一层导流桶，内胆底部装两级强对流风

2、机，风机鼓起的气流沿导流桶与内胆间的风道直达炉顶，然后从炉中心部位回流到风机页片中。由于气体从四周向中心有规律的循环流动，炉温均匀性有根本性的改善。该炉投产后彻底扭转了钢丝制品公司成品钢丝抗拉强同批差偏大的被动局面。强对流气体保护井式退火炉设计装炉量为8～16t，最高使用温度为850℃。采用电阻带加热，加热功率280kW。因供热速度有限，不同退火温度，不同装炉量热处理升热时间差别较大，因此需要通过热平衡计算为退火工艺的制订提供依据。1热平衡计算方法（1）计算加热钢丝或台架等热量消耗的基本公式为：Q＝m(C1t1－C0t0)（1）式中m—钢丝或台架等重量，kgC1—加热到预定温度时的

3、平均比热，kcal/kg．℃C0—装炉时的平均比热，kcal/kg．℃t1—预定加热温度，℃t0—钢丝或台架等原始温度，℃Q—热量消耗，kcal（2）炉体表面散热计算公式Q＝qF（2）式中：q—散热系数，kcal/m2·hF—炉体外表面积，m2公式（2）中的散热系数(q)是与炉体外表面温度相关的经验数据，从表1中可以查出相应数值。（3）热量消秏耗换算成单位时间的电耗—功率N＝（3）式中：τ0—钢丝加热到预定温度的时间，h(4)总电耗N总=K(N1+N2+N3+……+Nn)（4）式中：K—安全系数公式（4）中的安全系数主要考虑电压波动、电热元件接线孔和热电偶观察孔等造成的热量损失。保

4、温条件较好的连续生产的电井式炉K取1.2～1.3。表1炉体外表面温度与散热系数(q)的关系1表面温度/℃散热系数kcal/m2·h表面温度/℃散热系数kcal/m2·h表面温度/℃散热系数kcal/m2·h表面温度/℃散热系数kcal/m2·h253850294806901201740308360416908471402170401827055010010101602660注：其他温度对应的q值可用插入法求得。1.电井炉的功率计算按钢丝装炉量9t(m)，10h(τ0)加热到700℃来计算电井炉配置功率：2.1钢丝加热所需功率查资料得知，T9A钢丝的C25=0.115kcal/kg．

5、℃，C700=0.147kcal/kg．℃。Q1＝m(C1t1－C0t0)=9000×（700×0.147－25×0.115）=900225（kcal）N1=Q1/860τ0=900225÷8600=105（kW）2.2装料架加热所需功率钢丝装在料架上退火，装料架材质为304不锈钢，装料架规格、自重、装炉量及每炉使用个数如表2。查资料得知，304装料架的C25=0.12kcal/kg．℃，C700=0.168kcal/kg．℃。计算时装料架总重量取平均值：1800kg。表2装料架规格、自重及装炉量装料架号规格/mm自重/kg装炉量/kg/个使用个数/个/炉11300×770/800

6、×14001951350～140062810×500/530×14001359000～950163770×350/380×1250115650～75018Q2＝m(C1t1－C0t0)=1800×（700×0.168－25×0.12）=206280（kcal）N2=Q2/860τ0=206280÷8600=24（kW）2.3炉盖及内胆等加热所需功率炉盖及内胆总重量3.5t，材质304，连续生产时，钢丝出炉后内胆等平均温度能保持在200℃左右。查资料得知，304内胆的C200=0.135kcal/kg．℃。Q3＝m(C1t1－C0t0)=3500×（700×0.168－200×0.1

7、35）=317100（kcal）N3=Q3/860τ0=317100÷8600=37（kW）2.4冷却水消耗功率电井炉强对流电机和炉盖密封胶垫使用中必须通水冷却，因此要消耗部分功率。冷却水用量5t/h，700℃退火时，预计每小时温升3℃；800℃退火时，预计每小时温升5℃。Q4＝mC(t1－t0)=5000×（28－25）×1=15000（kcal/h）N4=Q4/860=15000÷860=17.5（kW）2.5保护气体消耗功率电井炉退火时选用纯氮加4%的氢作为保护