热处理炉05热处理电阻炉的设计

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1、第五章热处理电阻炉的设计授课人：杨晓敏NorthUniversityofChinaCollegeofMaterialsScienceandEngineering2008.01.04返回总目录教学提示教学要求：了解热处理炉设计计算内容，掌握热处理电阻炉结构设计以及电阻炉功率计算方法。了解电阻炉功率分配和电热元件的接线。掌握电热元件材料特点，以及电热元件计算思路。了解电热元件的安装。第五章热处理电阻炉的设计：热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作。一台好的热处理电阻炉应能充分满足热处理工艺的质量要求。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定§5－2

2、电阻炉功率的计算§5－3功率的分配及电热元件的接线§5－4电热元件材料及其选择§5－5电热元件的计算§5－6电热元件的安装§5－7电阻炉的性能试验及技术规范小结第五章热处理电阻炉的设计第五章热处理电阻炉的设计§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定一、炉型的选择炉型选择的原则：（1）工艺技术要求（2）工件的特点（3）生产量的大小（4）经济效益（5）劳动条件§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定（1）工艺技术要求例：无氧化加热—可选用真空炉或可控气氛热处理炉；化学热处理—可选用渗碳炉、渗氮炉等。表面淬火—可选用表面淬火设备，如表面感应加热设备、表面火焰

3、淬火设备等。局部淬火—盐浴炉。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定技术要求：表面硬度:HRC≥59渗碳层深度:1.3-1.7mm需要渗碳设备技术要求：表面硬度:HRC58-62淬硬层深度:1.5-2.5mm需要表面淬火设备§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定（2）工件的特点例：长轴类工件为减少其热处理过程中的变形，常常选用井式炉；加工大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理宜选用台车炉；小型轴承钢球等则选用滚筒式炉；小型工、夹、模具和工件可选用盐浴炉等。（3）生产量的大小例：大批量同类工件的热处理，如轴承类可选用机械化自动程度较高的连续作业炉

4、；产量小，工艺变化大的或多类单件生产的零件可选用周期作业炉。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定（5）劳动条件选择设备应尽量防止对环境的污染，减轻劳动强度，提高机械化和自动化水平。（4）经济效益应选择节能效果较好的炉型，选用造价低的炉型以及生产效率高又能减少各种工艺材料消耗的炉型。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定二、炉膛尺寸的确定确定炉膛尺寸依据：工件尺寸、形状、技术要求、生产率等。还要考虑炉内温度均匀性、传热特性以及装出料和检修方便。一般在保证有足够的生产效率的前提下，应尽量减小炉膛尺寸。以箱式炉为例：炉膛尺寸包括炉膛有效尺寸（指工件实际

5、摆放所占的面积作为炉底板有效面积）宽度B效和长度L效以及堆放工件的有效高度H效和炉膛砌砖体内腔的尺寸B×L×H两个部分如图左图。炉膛尺寸及砌体结构1、炉底面积实际排料法（炉子一次装炉量）：（对生产量不大、工件尺寸较大而且形状特殊者）§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定原则：工件与电热元件或工件与炉膛前、后壁之间应保持一定距离，一般为0.1－0.15m。加热能力指标法:(当工件品种多且工艺周期不同时，炉底面积可根据炉底单位面积的生产能力－生产率P0表5－1计算)p：炉子生产率；F1－有效面积；F－炉底总面积。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定原

6、则：装料的面积F1（有效面积）一般为总面积的70％－85％。炉底宽度B与长度L之比一般应保持在2/3-1/2。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定炉膛高度与宽度之比多数在0.5-0.9范围内变动。对于渗碳、退火等工艺周期长的炉子，装料多，取上限；淬火、正火等工艺周期较短的炉子，装料相对少一些，取下限。2、炉膛高度炉衬一般由耐火材料和保温材料组成，设计时应注意以下问题：（1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并与耐火砖、保温砖的尺寸相吻合，（2）为了减少炉衬蓄热量和缩短冷炉升温时间，在符合耐火、保温和机械强度的要求下，尽量采用轻质耐火材料；（3

7、）保温材料的使用温度不能超过允许温度，否则将使保温性能降低；（4）炉衬外表面温升以保持在40－60℃为宜，否则会增大热损失和使环境温度升高。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定三、炉体结构设计炉体包括炉墙、炉底、炉门、炉壳等。1、炉衬材料的选择中低温炉炉墙砌体：炉壳钢板＋石棉板＋保温层（硅藻土砖或蛭石粉填充料）＋内层耐火层（轻质粘土砖）。高温炉炉墙：炉壳钢板＋石棉板＋保温层＋轻质砖＋重质砖或高铝砖。注：（1）炉墙通常采用标准砖砌筑，因此炉墙尺寸应为标准砖尺寸（230×113×65mm）加砖缝厚度（一般为2mm）的倍数。见附表18。（2）为防止

8、炉墙反复热胀冷缩，大型炉的粘土砖炉墙，每米长度应留5－6mm膨胀缝，各层之间应错开。§5－1炉型的选择和炉膛尺寸的确定2、炉墙保温材料轻质耐火砖包括平顶、拱顶和吊顶。炉膛宽度小于