熱處理電阻爐-電阻爐設(shè)計(jì)舉例-課八

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1、熱處理設(shè)備主講教師：范濤北華航天工業(yè)學(xué)院金屬材料工程教研室8/25/20211重點(diǎn)：設(shè)計(jì)方法與步驟教學(xué)要求：了解箱式電阻爐的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法與步驟。課八§5—8熱處理電阻爐設(shè)計(jì)計(jì)算舉例一、設(shè)計(jì)任務(wù)為某廠設(shè)計(jì)一臺(tái)熱處理電阻爐，其技術(shù)條件為：(1)用途：中碳鋼、低合金鋼毛坯或零件的淬火、正火及調(diào)質(zhì)處理。處理對(duì)象為中小型零件，無定型產(chǎn)品，處理批量為多品種，小批量；(2)生產(chǎn)率：160kg/h；(3)工作溫度：最高使用溫度≤950℃；(4)生產(chǎn)特點(diǎn)：周期式成批裝料，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)。8/25/202121．爐底面積

2、的確定因無定型產(chǎn)品，故不能用實(shí)際排料法確定爐底面積，只能用加熱能力指標(biāo)法。已知生產(chǎn)率p為160kg/h，按表5—1選擇箱式爐用于正火和淬火時(shí)的單位面積生產(chǎn)率p0為120kg/(m2﹒h)，故可求得爐底有效面積二、爐型的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)給出的生產(chǎn)特點(diǎn)，擬選用箱式熱處理電阻加熱爐，不通保護(hù)氣氛。三、確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸8/25/202138/25/20214有效面積與爐底總面積存在關(guān)系式F1/F=0.75~0.85，取系數(shù)上限，得爐底實(shí)際面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，為便于砌磚，取L=1.741m，B=0.869m。由

3、于熱處理箱式電阻爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝出料方便，取L/B=2：1，而F=L·B=0.5L2，因此，可求得見圖示2．爐底長(zhǎng)度和寬度的確定8/25/202153．爐膛高度的確定按統(tǒng)計(jì)資料，爐膛高度H與寬度B之比H/B通常在0.5~0.9之間，根據(jù)爐子工作條件，取H/B=0.7左右，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，選定爐膛高度H=0.640m。因此，確定爐膛尺寸如下：爐底支撐磚厚度拱角磚矮邊高度爐底擱磚寬度磚縫長(zhǎng)度磚長(zhǎng)8/25/20216為避免工件與爐內(nèi)壁或電熱元件擱磚相碰撞，應(yīng)使工件與爐膛內(nèi)壁之間有一定的空間，確定工作室有效尺寸

4、為：L效=1500mm；B效=700mm；H效=500mm8/25/202178/25/202184．爐襯材料及厚度的確定由于側(cè)墻、前墻及后墻的工作條件相似，采用相同爐襯結(jié)構(gòu)，即113mmQN—1.0輕質(zhì)粘土磚+50mm密度為250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈+113mrnB級(jí)硅藻土磚。爐頂采用113mmQN—1.0輕質(zhì)粘土磚十80mm密度為250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈十115mm膨脹珍珠巖。爐底采用三層QN—1.0輕質(zhì)粘土磚(67①×3)mm+50mm密度為250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈十1

5、82mmB級(jí)硅藻土磚和膨脹珍珠巖復(fù)合爐襯。爐門用65mmQN—1.0輕質(zhì)粘土磚+80mm密度為250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈+65mmA級(jí)硅藻土磚。爐底隔磚采用重質(zhì)粘土磚，電熱元件擱磚選用重質(zhì)高鋁磚。（注①67=65+2，2是磚縫的寬度。）8/25/20219四、砌體平均表面積計(jì)算爐底板材料選用Cr—Mn—N耐熱鋼，根據(jù)爐底實(shí)際尺寸給出，分三塊或四塊，厚20mm。砌體外廓尺寸如圖5—15所示（教材圖5-9）。L外=L+2×(115+50+115)=2300mmB外=B+2×(115+50+115)=

6、1430mmH外=H+f+(115+80+115)+67×4+50+182爐頂厚4塊粘土磚高爐底保溫層厚=640+116+310+268+50+182=1566mm式中：f—拱頂高度，此爐子采用600標(biāo)準(zhǔn)拱頂，取拱弧半徑R=B，則f可由f=R(1-co300)求得。8/25/202110爐墻面積包括側(cè)墻及前后墻，為簡(jiǎn)化計(jì)算將爐門包括在前墻內(nèi)。F墻內(nèi)=2LH十2BH=2H(L十B)=2×0.640×(1.741+0.869)=3.341m2F墻外=2H外(L外+B外)=2×1.566×(2.300+1.4

7、30)=11.68m2爐頂平均面積2．爐墻平均面積8/25/202111五、計(jì)算爐子功率1．根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算爐子功率由式(5—14)8/25/202112取式中系數(shù)C=30[(kW﹒h0.5)/(m1.8﹒C1..55)，空爐升溫時(shí)間假定為τ升=4h，爐溫t=950℃，爐膛內(nèi)壁面積F壁由經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算得P安≈75(kW)8/25/202113(1)加熱工件所需的熱量Q件由附表6得，工件在950℃及20℃時(shí)比熱容分別為C件2=0.63kJ/(kg﹒℃)，C件1=0.486kJ/(kg·℃)，根據(jù)式(5—

8、1)Q件=P(C件2t1—C件1to)=160×(0.63×950-0.486×20)=95117kJ/h（p每小時(shí)裝爐量）(2)通過爐襯的散熱損失Q散由于爐子側(cè)壁和前后墻爐襯結(jié)構(gòu)相似，故作統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門包括在前墻內(nèi)。2．根據(jù)熱平衡計(jì)算爐子功率8/25/202114根據(jù)式(1—15）對(duì)于爐墻散熱，如圖5—16所示，首先假定界面上的溫度及爐殼溫度，t′2墻=780℃，t′3墻=485℃，t′4墻=60℃則8/25/20211