熱處理箱式電阻爐課程設(shè)計

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1、熱處理設(shè)備課程設(shè)計熱處理箱式電阻爐課程設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)1、爐型：箱式爐2、設(shè)計要求：（1）生產(chǎn)率或一次裝爐量：100kg/h（2）零件尺寸：長、寬、高尺寸最大不超過150mm（3）零件材料：中、低碳鋼、低合金鋼及工具鋼（4）零件熱處理工藝：淬火加熱3、任務(wù)分析：（1）生產(chǎn)率或一次裝爐量為100kg/h，屬小型爐；（2）生產(chǎn)長、寬、高尺寸最大不超過150mm的零件，選擇箱式爐合理；（3）淬火加熱工藝表明所設(shè)計的箱式爐屬于中溫范疇。二、電阻爐的爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計1、爐型選擇：由于所生產(chǎn)的零件尺寸較小，都不大于15

2、0mm，且品種較多，熱處理工藝為淬火加熱，具體品種的淬透性不同，工藝有所差別，故采用周期作業(yè)中溫箱式熱處理爐進(jìn)行設(shè)計。（額定溫度為950℃）2、爐膛設(shè)計（1）典型零件的選定參照設(shè)計任務(wù)的要求，選用40Cr鋼齒輪模擬設(shè)計①齒輪參數(shù)：分度圓齒頂圓齒數(shù)模數(shù)齒寬全齒高齒根圓齒輪孔徑②設(shè)定工藝曲線：加熱時間t=a×k×D《熱處理手冊》第四版第二卷，機(jī)械工業(yè)出版p55工藝周期為5h《熱處理設(shè)備》p117表5-4-10-熱處理設(shè)備課程設(shè)計（a：加熱系數(shù)，k：工件裝爐條件修正系數(shù)，D：工件有效厚度）查表得：a為1.2-

3、1.5min/mm取1.3min/mmk取1.8故時間t=1.3×1.8×70=163.8min取加熱時間3h，保溫時間2h工藝周期為5h（2）確定爐膛尺寸一次裝爐量=生產(chǎn)率×周期=100kg/h×5h=500kg單位重量零件個數(shù)個查表可知，爐底單位面積生產(chǎn)率有效面積由于工件之間距離為工件高度的0.3-0.5，故取工件之間距離為30mm設(shè)計每次裝爐80個零件，分兩層分布，每層40個,縱向8個,橫向5個實際爐底面積（K為爐底利用系數(shù)，通常為0.8-0.85）取長L=1.4m，寬B=1.0m爐子高度一般為（

4、0.52-0.90）B，取0.6B，故H=0.6m3、爐體各部分結(jié)構(gòu)（1）爐襯：分為內(nèi)層耐火層和外層保溫層內(nèi)層：用QN—1.0的輕質(zhì)耐火粘土磚外層：B級硅藻土磚，熱導(dǎo)率為，最高使用溫度為900℃（2）爐墻：耐火層：QN—1.0輕質(zhì)耐火粘土磚，規(guī)格為230×113×65mm，熱導(dǎo)率為，厚度保溫層：B級硅藻土磚，規(guī)格為230×113×65mm，熱導(dǎo)率為，厚度爐膛尺寸：L=1.4mB=1.0mH=0.6m《熱處理設(shè)備課程設(shè)計指導(dǎo)書》附表2-10-熱處理設(shè)備課程設(shè)計石棉板：熱導(dǎo)率為，厚度鋼板：厚度為校驗厚度，如

5、下圖所示：取，故℃因三層熱流相等，即q1=q2=q3故得：t2＝751.4℃＜900℃（B級硅藻土磚的最高使用溫度）符合t3＝764.7℃＜500℃（石棉板的最高使用溫度）符合（3）爐頂：由B=1m＞600mm，故采用拱頂式結(jié)構(gòu)采用拱角為60°的拱頂，拱頂半徑：R=B=1m矢高：拱頂耐火磚為輕質(zhì)楔形磚，厚度為113mm，保溫磚為蛭石粉，厚度為230mm（4）爐底：①鋼板15mm②貫穿三層的重質(zhì)磚（共230mm）包括電熱體擱磚、輕質(zhì)磚QN－1.0、B級硅藻土磚③輕質(zhì)磚65mm④硅藻土保溫磚砌成棋盤式方格，

6、格中填以蛭石粉115mm-10-熱處理設(shè)備課程設(shè)計⑤石棉板5mm⑥鋼板15mm故爐底總厚為445mm，符合230-690mm之間的要求（5）爐門：①爐門口H’=600－113＝487mm高度與寬度之比與爐膛類似，即B’/H’＝B/H得：B’＝812mm②爐門：用厚度為10mm的鋼板制成框架，框架內(nèi)附5mm石棉板，內(nèi)襯輕質(zhì)耐火磚作為耐火層，厚度為113mm。硅藻土渣磚為保溫層，厚度為230mm。爐門框架邊緣與爐門口重疊100mm，重疊部分機(jī)械加工，在兩側(cè)設(shè)置壓緊裝置。爐門結(jié)構(gòu)示意圖如下圖：（6）爐架和爐殼

7、爐架是用角鋼、槽鋼等焊接而成的爐體骨架爐殼、爐底采用15mm厚鋼板，其余為5mm鋼板三、電阻爐的熱力計算采用熱平衡法進(jìn)行熱力計算1、爐料加熱（1）加熱有效爐料的熱量（即工件熱量）Q件=GC（t終－t0）（G為有效爐料工件的重量G=500kg，C為平均比熱，查表可得：C＝0.155×4.1868＝0.649kJ/kg·℃）《熱處理設(shè)備課程設(shè)計指導(dǎo)書》p8工件熱量-10-熱處理設(shè)備課程設(shè)計取t終（工件的最終溫度）為850℃，t0（工件入爐前溫度）為20℃故(2)加熱輔助爐料的熱量①用長300mm，外徑35m

8、m，內(nèi)徑20mm的耐熱管則每根質(zhì)量因Q輔＝G輔C（t終－t0）故②墊鐵：高300mm，外徑50mm，內(nèi)徑40mm每個墊鐵的質(zhì)量m=0.033.14[(0.05/2)-(0.04/2)]7.810=0.17kg故墊鐵的熱量=0.17800.649（850-20）=7.1110kJ=3.910kJ(2)爐子損失熱量①通過爐襯散熱損失假設(shè)爐外壁溫度為50℃查表得側(cè)墻綜合換熱系數(shù)=11.5W/㎡·℃爐頂綜合換熱系數(shù)=13.1W/㎡·℃爐底綜合換熱系