《电阻炉设计举例》PPT课件

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1、热处理设备主讲教师：范涛北华航天工业学院金属材料工程教研室10/7/20211重点：设计方法与步骤教学要求：了解箱式电阻炉的设计内容、方法与步骤。热处理电阻炉设计计算举例一、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淬火、正火及调质处理。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：160kg/h；(3)工作温度：最高使用温度≤950℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。10/7/202121．炉底面积的确定因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p为160kg/h

2、，按表5—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二、炉型的选择根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻加热炉，不通保护气氛。三、确定炉体结构和尺寸10/7/2021310/7/20214有效面积与炉底总面积存在关系式F1/F=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m，B=0.869m。由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取L/B=2：1，而F=L·B=0.5L2，因此，可求得见图示2．炉底长度和宽度的确定10/7/202153．炉膛高度的确定按统计资料，炉膛高度H与宽

3、度B之比H/B通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H/B=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640m。因此，确定炉膛尺寸如下：炉底支撑砖厚度拱角砖矮边高度炉底搁砖宽度砖缝长度砖长10/7/20216为避免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，确定工作室有效尺寸为：L效=1500mm；B效=700mm；H效=500mm10/7/2021710/7/202184．炉衬材料及厚度的确定由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mmQN—1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mrnB级硅藻

4、土砖。炉顶采用113mmQN—1.0轻质粘土砖十80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十115mm膨胀珍珠岩。炉底采用三层QN—1.0轻质粘土砖(67①×3)mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。炉门用65mmQN—1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+65mmA级硅藻土砖。炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。（注①67=65+2，2是砖缝的宽度。）10/7/20219四、砌体平均表面积计算炉底板材料选用Cr—Mn—N耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。砌

5、体外廓尺寸如图5—15所示（教材图5-9）。L外=L+2×(115+50+115)=2300mmB外=B+2×(115+50+115)=1430mmH外=H+f+(115+80+115)+67×4+50+182炉顶厚4块粘土砖高炉底保温层厚=640+116+310+268+50+182=1566mm式中：f—拱顶高度，此炉子采用600标准拱顶，取拱弧半径R=B，则f可由f=R(1-co300)求得。10/7/202110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十2BH=2H(L十B)=2×0.640×(1.741+0.869)=3.341m2F墙外=2H外(L外

6、+B外)=2×1.566×(2.300+1.430)=11.68m2炉顶平均面积2．炉墙平均面积10/7/202111五、计算炉子功率1．根据经验公式法计算炉子功率由式(5—14)10/7/202112取式中系数C=30[(kW﹒h0.5)/(m1.8﹒C1..55)，空炉升温时间假定为τ升=4h，炉温t=950℃，炉膛内壁面积F壁由经验公式法计算得P安≈75(kW)10/7/202113(1)加热工件所需的热量Q件由附表6得，工件在950℃及20℃时比热容分别为C件2=0.63kJ/(kg﹒℃)，C件1=0.486kJ/(kg·℃)，根据式(5—1)Q件=P(C件2t1—C件1to)=16

7、0×(0.63×950-0.486×20)=95117kJ/h（p每小时装炉量）(2)通过炉衬的散热损失Q散由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内。2．根据热平衡计算炉子功率10/7/202114根据式(1—15）对于炉墙散热，如图5—16所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t′2墙=780℃，t′3墙=485℃，t′4墙=60℃则10/7/202115耐火层S1