WZC-60型真空淬火炉讲解

1、真空淬火炉设计说明书姓名：学号：班级：指导教师：申勇峰2013.7真空淬火炉设计、设计任务说明WZC-60型真空淬火炉技术参数:项目单位指标炉子有效尺寸mm900X600X450最大装炉量kg210最大温度C1300压升率Pa/h0.67额定功率kw100第1页二、确定炉体结构和尺寸1. 炉膛尺寸的确定由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸为900mm<600mrK450mm,隔热屏内部结构尺寸主要根据处理 工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定，并应考虑到炉子的 加热效果、炉温均匀性、检修和装出料操作的方便。从传热 学的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，而且强度好，易 于制造。宜尽量采用

2、。一般隔热屏的内表面与加热器之间的 距离约为50 100mm加热器与工件（或夹具、料筐）之间的 距离为50一 150mm隔热屏两端通常不布置加热器，温度偏 低。因此，隔热屏每端应大于有效加热区约150 300mm或更长一些。则：L= 900+ 2 X（150 300） = 12001500mmB= 600+ 2 X（50 150） + 2 X（50 100）=8001100mmmmmmH= 450+ 2 X（50 150） + 2 X（50 100）L=1400=650950mmB=900为了制造方便，取 L=1400mm B=900mm H=840mm H=8402、炉衬隔热材料的选择由于炉

3、子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同 的结构和材料。这里我们选用金属隔热屏，依据炉胆的型式和形状，作成圆筒形包围电热元件，以便把热量反 射回加热区，从而起到隔热效果，高温时用铂、钨、钽片。 温度低于900°C时可选用不锈钢薄板，由于加热炉的最高使 用温度为1300C，屏的隔热效果与层数n的关系大体按1/(n+1)变化。即：1QnQ(kW)(n 1)式中：Qn 安装n层隔热屏后的热量(kWn隔热屏层数Q 加热室热量(炉子功率换算为热量)(kW通常1300C的热处理炉以6层屏为宜。这里我们采用六层全 金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层

4、为不锈钢层，以降低成本。按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射 屏逐层降低，钼层每层降低 250C左右，不锈钢层每层降低 150C左右。则按上述设计，各层的设计温度为：第一层：1300C ;第二层：1050C；第三层：800C ;第四层：550C；第五层：400C ；第六层：250C；水冷夹层内壁：100C最后水冷加层内壁的温度为100C V150C，符合要求。3、各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度(1)隔热屏由于隔热层屏与屏之间的间距约 815mm这里我们取 10mm钼层厚度为0.2mn 0.5mm 这里取0.3mm 不锈钢层 厚度0.5mn 1.0mm这里取0.6mm屏的各层间通过螺

5、钉和 隔套隔开。第一层面积：F-i = 2 X L1B1L1H1B1H1第-5 -页第-# -页=2X(1400 X900+ 1400X840+ 900X840)F1=6.384 m2=6.384 m2第二层面积：F2 = 2 X L2 b2 l2 h 2 B2 h 2=2X(1410X910+ 1410X850+ 910X850)F2=6.5102 m=6.5102 m第三层面积：F3 = 2X L3 B3L3H 3B3 H3第-# -页第-# -页=2X(1420X920+ 1420X860+ 920X860)第-# -页第-# -页=6.6376 mF3=6.6376 m第-# -页第-

6、# -页第四层面积:第-# -页第-# -页F4 = 2 X L4 B4L4 H 4B4H4第-# -页第-# -页=2X(1430X930+ 1430X870+ 930X870)第-# -页F4 = 6.7662 mF5 6.8960 m=6.7662 m2第五层面积：F5 2 X L5 B5 L5 H 5 B5 H 5=2X(1440X940+ 1440X880+ 940X880)6.8960 m第六层面积：F6 2X L6 B6 L6 H 6 B6 H 62X(1450X950+ 1450X890+ 950X890)7.027 mF6 7.027 m(2)炉壳内壁炉壳采用双层冷冷却水结构

7、，真空淬火炉对真空度的要求比较高，而且 WZC-60属于大型真空淬火炉，由于不锈钢板材料较贵，特别对大型炉壳，耗材多、造价高，最终，在性能和成本之间均衡后选择1Cr18Ni9Ti-A3钢板作为炉体材料。炉壳内壁面积：F冷2X L冷H冷第-6 -页第-# -页2X(1460X960+ 1460X910+ 960X910)7.2076 mF冷7.2076 m圆筒状完体只承受外压时，可按稳定条件计算。有受外 压1X105Pa,水压实验按P水2X105Pa计。真空炉的炉壳厚度由以下公式给出:S0 1.25DB(盘。.4 式中：S0 壳体圆筒计算壁厚(mm)DB圆筒直径(mm),这里为900mmP外压设

8、计压力(MPa),为0.3MpaL壳体圆筒的计算长度(mm)，为1360mmE 材料温度为t时的弹性模量(MPa),1Cr18Ni9Ti A3钢板的 弹性模量为533000Mpa.CL/0.3 1460 04, c _ _.-S01.25900 () .12.69mm13mm533000 900实际炉体厚度为S=S+C其中：C=C+C+CC壁厚的附加量(mmC钢板的最大负公差附加量(mmG腐蚀裕度(mmC3风头冲压的拉伸减薄量(mm由表得C为0.8mn，鼾17鞠耽縫刘粘iL53i.i56炉34Q.40.S怕LtC2在单面腐蚀下取1mm C3为厚度的10%这里C3=1mm所以，C=2.8mm 故

9、 S=14+2.8=16.8mm 取整 S=17mm S=17mm对于水冷真空炉，还需要进行水压试验来校验强度确定壁厚是否满足使用需求。S0 = 225.5 XB/ .弯=225.5 X91/ 360 106 = 0.903 cm第-7 -页式中：B矩形板窄边长度，B= 91 cm;1Cr18Ni9Ti-A3钢的弯曲许用应力为533Mpa圆筒炉壳水压试验时，应校核壁上应力。进行水套水压试验，一般水套内通入（23）105Pa （表压）的压力。此外，还要加上1 xi05Pa抽空压力（内抽真空受的力）。其圆筒经的应力水压试验时，其应力为2 0.5B Pk0.5 912 2 10521.7 0.3_

10、422.5MpaW0.9s _ 479.7Mpa0.9则所需壁厚符合要求，即S_ 17伽S（3）炉门与封头的确定真空热处理炉通常采用双层椭圆形炉门，中间通水冷却。 炉门形状可分为圆形通，采用标准椭圆形封头作门板，炉门上 的法兰要求精加工，加工中变形量一般应 <0.5mm由于炉门 法兰和壳体法兰是密封面，通过法兰上开设的密封槽及密封 团密封，法兰加工要求平整，精度高，密封槽尺寸应核确铣 制加工，配合面应磨削加工。真空热处理设备的封头壁厚可以按炉壳设计计算，封头 主要有平盖封头、椭圆封头与碟形封头三种。从受外压角度 力学分析来说，无折边球面端封头受力状况较好，受力均布， 因而本次设计采用无折

11、边球面端封头。封头由以下公式确定_ 422.5Mpas _ 479.7Mpa_ 17 mm:（算法按凸形封头椭圆形封头计算）第-9 -页S 1.7PDb ?Db 4 P ' 2hB式中(mm)(MPa)s封头计算壁厚 p外压设计压力:B)1M系数,M=_（34Db圭寸头直边部分内径（mm）r hB碟形封头圆角半径（mm）-封头凸出部分内边高度（mm） 焊缝系数许用应力（MPa）Rb 碟形封头球形部分内半径（mm）带入数据后，封头选型取为:外径Dn 1100厚度S 16mm质量m=38kg容积 V 0.1624m3当量球壳内半径 R KDn 1 1100 1100mm三、炉子热平衡计算根

12、据热平衡方程式Q总=Q 有效+Q损失+ Q蓄式中：Q总一一加热器发出的总热量（kJ/h）;Q有效一一有效热消耗，即加热工件及工夹具所消耗的热量Q损失一一无功热损失（kJ/h）Q蓄加热过程中炉子结构蓄热消耗的热量。1、有效热消耗的计算Q有效=Q工+ Q夹Q工=GC(tt 0)式中:Q有效一一有效热消耗(kJ/h);Q工一一工件加热消耗热量(kJ/h);Q夹一一夹具加热消耗热量(kJ/h);G炉子生产率(kg/h);ti工件的最终温度C)，般取炉温；to工件的起始温度，(C)，一股取室温；C工件在温度11和to时的平均比热容kJ /(kg K) 工件和夹具在1300C和20C的比热容分别为Ci =

13、 0.636kJ/(kg ?C)和 C0 = 0.486kJ/(kg ? C),它们的质量分别为G工=160kg,G夹=10kg则Q 有效=Q 工 + Q夹=(G工 + G 夹)x(C it i Gt。)=(120 + 10) x(0.636 X1300- 0.486 X20)有效=138903.6kJ/h=138903.6kJ/hQ2、无功热损失的计算Q 损失=Q+Q+Q+Q式中：Q-通过隔热层辐射给水冷壁的热损失Q-水冷电极传导的热损失Q-热短路造成的热损失Q-其它热损失(1)、通过隔热屏热损失Q1的计算电热元件、隔热屏的黑度为：热=0.95 ;i = 0.133 ;2 0096 ;3 0

14、073 ;45605 ； 冷 0.56 o在辐射系数的测算中，参考工业应用中管状加热体平均的单位表面功率13W/crm,参考要求中给出的100kW的功率得到 加热体表面积大概为第-13 -页第-# -页F热=0.76923 m2 * *100kW20.76923m第-# -页第-# -页则导来辐射系数:4.96丄 0Z6923 丄 i0.956.38400.133=2.6984kJ/( m hK4)其中F1由前面算得，F热为加热元件的表面积。同样计算得：4.96F1 1F 2 210.1334.964.96型丄16.5102 0.096=0.2961kJ/( m h K4)4.966.5102

15、10.096 6.6376 0.096 1第-14 -页第-# -页C344.963F44=0.2524kJ/( m h K4)4.96第-# -页4.964.96Fi丄1F55丄進丄10.5 6.8960 0.5第-15 -页第-# -页=1.6638kJ/( m h K4)C564.96FsF 664.961 6.89601-10.5 7.2076 0.5第-# -页第-# -页=1.6775kJ/( m h K4)C6冷4.964.96F6丄遊丄10.5 7.2076 0.56第-# -页第-# -页1.7932kJ/( m2 h K4)4T冷100100第-# -页第-# -页C 热？

16、 F 热C1 ? F1C 冷？ F641673437310011002.6420 0.769230.29616.03601.7900 6.6569=33742.5kJ/hQ1 = 33742.5 kJ/h第-# -页第-# -页式中：T热一一电热元件得绝对温度，按高于炉子工作温度按100C计算，即T热=1673K;T冷一一炉内壁的绝对温度，即按设计计算得 T冷=373K。各辐射屏的温度的验算:4.热1第一层：=-Q1100100C撇? F热把各项数据代入上述公式，计算得T1=1562K即 t1=1289E1=12890412热1第二层：万三二-Q1100100C 热F 热4T2T热1C12 ?

17、 F1把各项数据代入上述公式，计算得T2=1432K即 t 2=115902 =11590类似计算，得:t 3=931013=9310 ;t 4 =7020 ;t 5 =6050 ;4 =7020t 6 =4580 ;t 冷=10105 =6050验算结果与前面设计的各隔热层温度基本相近，符合要求6=4580近，符合要求。冷=1010（2）水冷电极传导的热损失Q2计算d2根据公式：Q2 = n 4t1 t2式中:Q水冷电极传导热损失,(kJ / h);第-17 -页第-# -页n 水冷电极数，n=3;水的密度（kg/m3）,=1.0 X103kJ/m3;第-# -页第-# -页c水的比热容kJ

18、 / （kg0d水管直径（m），般取d = 0. 006 0.010m/s,这里d = 0.008mv水的流速(m/h)，对软水一般取 O. 8m/s 1. 2m/s,对中等硬度水一般取1.2m/s 一 3m/s，这里对于中等 硬度水取 =2m/s11冷却水出口温度C).一般取30-35 C；这里t ! = 30C t2冷却水出口温度(C)，一般取20-25 C ,这里t 2 = 20C； 一个水冷电极消耗的功率约 0. 5 1kw。将数据带入公式得:tl t2=3X1.0 X103 x0.008 2X2XQ2 = n第-18 -页第-# -页2 = 12660.48kJ/h4.2 X103

19、X(30-20)= 12660.48 kJ/h(3)热短路损失Q计算该项热损失，包括隔热层支撑件与炉壁联接3 = 2699.4kJ/h热传导损失，炉床或工件支承架短路传导损失，以 及其它热短路损失等。这部分热损失很难精确计算， 权据经验，这部分热损失大约为 Q的5% 10% 左右，这里我们取：Q3 = 8% *Q1 = 8%X33742.5 = 2699.4kJ/hQ(4)其他热损失Q4计算其它热损失，加热电偶导出装置，真空管道、观察孔、风扇装置等的热损失。这部分的热损失也很难精确计算，根据经验，这部分热损失大约为 Q的3% 5%左右,取04= (3 % 5%)这里我们取:4 = 1687.1

20、3KJ/hQ4 = 5% *Qi = 5%X33742.5 = 1687.13kJ/hQ则：Q 损失=Q-i + Q2 + Q3 + Q4=33742.5 + 12660.4 + 2699.4 + 1687.13损失=50789.43kJ/h=50789.43kJ/hQ3、结构的蓄热量炉子结构蓄热消耗是指炉子从室温加热至工作温 度，并达到稳定状态即热平衡时炉子结构件所吸收的 热量，对于连续式炉，这部分销耗可不计算。对于周 期式炉，此项消耗是相当大的，它直接影响炉子的升 温时间，对确定炉子功率有很重要的意义。炉子结蔷热量是隔热层、炉床、炉壳内壁等热消 耗之总和。计算公式如下：GCm g tQ蓄式

21、中：Q蓄结构蓄热量(kJ/h)；G结构件重量(kg);Cm结构件材料的平均比热容kJ /(kg 可t 结构件增加的温度C)；炉子的升温时间(h)。(1)隔热层的蓄热量第-21 -页第一层:G =钼? Fi=10.2 X103 X6.384 X0.3 X10 3 = 19.53 kgG1 = 19.53 kgqi = GiCm ti to=18.60 X0.259 X(1301 - 20)= 6171.1kJq第二层：G2 =钼? F2 ?b2=10.2 X103 X6.5102 X0.3 X10 3 = 19.92 kgGq2 = G2Cm t2 t°=18.98 X0.259 X(

22、1159-20)= 5599.5kJq第三层：G3 =钼? F3 ?b3=10.2 X103 X6.6376 X0.3 X10 3 = 20.31 kgGq3 = G3Cm t3 t°=19.22 X0.259 X(931 20)= 4535.3kJq第四层：G4 =钢? F4 ?b4=7.9 X103 X6.7662 X0.6 X10 3 = 32.07 kgGq4 = G4Cm t4 t°=30.37 X0.5041 X(702 20)= 10439.5kJq第五层：G5 =钢？ F5 ? b51 = 6171.1kJ2 = 19.92 kg2 = 5599.5kJ3

23、= 20.31 kg3 = 4535.3kJ4 = 32.07 kg4 = 10439.5kJ第-23 -页=7.9 X103 X6.8960 X0.6 X10 3 = 32.69 kgq5 G5Cm t5 t0=30.96 X0.5041 x(605- 20) 9130.6kJ第六层：Gs 钢？F6 ?bs7.9 X103 X7.027 X0.6 X10 3 33.31 kgq6 G6Cm t6 to31.56 X0.5041 X(458- 20) 6969.1kJ(2)、炉壳内壁的蓄热量0内钢？卩冷？6令7.9 X103 X7.2076 X18X10 3 1024.9 kg由于内壁温度由内

24、到外以此降低，内部温度 为100 C，外部温度为20 C。则：q 冷1/2 G冷 Cm t冷 t01/2 X1024.9 X0.4682 X(100- 20)19194.3kJq于是：G5 32.69 kgq5 9130.6kJG6 33.31 kgq6 6969.1kJ内1024.9 kg冷19194.3kJq1q2qi冷6171.15599.14535.3 10439.5 9130.66969.118074.4160919.1 kJ/h蓄60919.1 kJ/h第-25 -页总=250612.13 kJ/h总=100kwQ损失Q蓄3595=50789.43 60919.1 = 31.07k

25、w3595空=31.07kw4、炉子功率的验证炉子应供给的总热量:Q总=Q有效+ Q员失+ Q蓄=138903.6 + 50789.43 + 60919.1=250612.13 kJ/hQ则炉子总负载功率N总Q 总250612.13“总=K = 1.2 X= 83.65kw35953595与炉子所要求的设计功率100kw相近，则取N 总=100kwo空载升温功率：N第-26 -页第-# -页空载升温时间:Q蓄:35950.8N总0.8Q损失359560919.13595= 0.25h50660.70.8 100 0.8 -3595=0.25h第-# -页第-# -页四、电热元件的选择及布置对于

26、中小型加热炉，为了保证加热的均匀性，在炉膛的四周都不知上加热元件，即两底面和两侧面都按上加热元件,由于炉温最高温度达1300C，而加热元件的温度则为 1400r，壳选用石墨棒为加热元件，所加电压为 200V。根据加热室的形状尺寸，确定石墨棒的有效加热长度为 L=600伽,每个面上都布置有6根石墨棒，四个面上共4X6= 24根。每8根为一组进行三相星形连接，每组分配功率为 33kw。这样，可使每一个电热元件的功率不致过大，便于调节炉温并保持其均匀性，同时电热元件尺寸可在最常用的范 围内。由公式Rt =和F= t -PR式中:2F电热元件的截面积（mm）;第-27 -页第-# -页t电热元件在工作

27、温度时的电阻系数 （Q mi7m）Rt电热元件在工作温度时的电阻（0）;l电热元件有效加热段长度（m）。得:F=UP第-# -页第-# -页=12x4X33X103 = 47.52mm2200F=47.52 mm第-# -页第-28 -页设石墨棒的外径D= 10伽，则其内径:d=4D2 F21047.524=6.3 mm为保证功率满足要求，取 d = 7 m根据计算，选用星形方式连接，石墨棒的外D= 10 mm ,=10 mm内径d = 7 m,电热元件在靠近炉口的部分其间距应稍小一d = 7 m些，以使炉口处温度不致过低。其电源为三相，使用磁性调五、工件进出料传送装置设计卧式油（气）淬火真空

28、炉的工件传输机构通常由三部分组成， 即水平运行机构，取放工件升降机构；工件淬火升降机构。其中水平运行机构采用推拉式传动机构，把工件 （料筐）放 于小车上，推拉小车进入加热室的加热位置进行加热，保温 结束后，传送机构将工件运送至工作位置进行淬火。六、其他部件的设计计算1、冷却系统设计（1）冷却水消耗计算Q 壳Q1 Q2 Q4=33628.5 + 12660.48 + 1681.4 = 47970.38kJ/hF外壁2 （ L外B外L外H外B外 H 外） F外壁=2 (1480 980 1480 920 980 920)7.43m2外壁的参数由内壁参数加上壁厚S与水冷区厚度而得，约为20Q壳C t

29、1Q散t247970.38 57954.2 10340 20=0.5 kg0散=780 F 外壁=780X7.43 = 5795 kJ/h第-29 -页第-# -页式中:第-30 -页G水一一炉壳冷却水消耗量（kg/h）;Q壳通过炉壳总的热损失（kJ/h）;Q散 通过沪壳散人周围空气的热损失（kJ/h）C水的比热ti出水口水的温度C）；t2进水口水的温度（C）。水=0.5m3=11 mm60.53V 水=0.5mV水1.0（2）确定水在水壳内的经济流速和当量直径器管内为软水，流速为1.5m/s,贝U水流管得当量直径为：d=;亘=J 逹0 = 11 式中：d当量直径（m）；水的经济流速（m/ s

30、）;V水的容积流量（m3/s）（3）球对流热换系数第-31 -页第-# -页=0.113310dd0.83 0.8310 11 101.5=0.113 x1110=37.91KJ/( nf h C=37.91 kJ/( n h C第-32 -页验算水冷炉壁得温度t壁C)205.7? N=TF- +t 水t 壁=29.1 C <100C符合要求=205.7 11.81 * 20= 29.1 C <100C 符合要求37.91 7.05N冷却水带走的热量,3595-=散=47970.38 5795 = 11.73kw 3595(5)冷却水的管道设计进水管径的确定进水管直径d= 15伽，

31、出水管径稍大些为dD= 18 mm。回水管直径的确定 下水管道的流速2 = , 2gh =、2 9.8 0.2 = 2.0m/s则下水管道截面直径D2 =0.4 43600 2.0第-33 -页第-# -页2=10 m取 D2 =10 m水的软化和摄环水的应用经软化后循环水可提高其出水温度，一般出水温度为50 60T(7)水冷系统的安全保护1)水压保护和监测，安装水压继电器及水压表 2)储水箱2. 水冷电极水冷电极是将电能引入到炉内电热元件上的导电装置，在设计上主要注意一下几点：(1) 水冷电极与炉室内电热元件相连，通过炉壳时要保证良好的密封。通常用真空橡胶圈或聚四氟乙烯圈密封。通水的目的是防

32、止温度过高，烧坏密封圈。(2) 电极与炉壳应有良好的绝缘性能，往往两者间用玻璃 纤维板、云母、夹布胶木或聚四氟乙烯等材料制的套圈隔开。(3) 电极要有足够大的断面积，通常用紫铜制造，在有水 冷的情况下，电流密度允许值为 10 一 18A/mm2。(4) 电极与电热元件以及电极与电源连线间应接触良好，并有足够大的接触面积，拆装方便。(5) 电极的热损失要尽量小。3. 观察窗观察窗是真空炉工作时用于观察工件受热情况得，要求结构简单，观察高度适宜，其尺寸的大小在满足观察视野的 前提下，应尽量小些。观察窗上的玻璃要求耐温并有一定的 强度。6001100 C时可选用铝硅、高硅氧、石英玻璃。这里 观察孔的

33、直径为50mm，玻璃片直径66mm，玻璃片厚度为8mm4. 热电偶测温装置热电偶作为测温和控温装置的感温元件，是真空热处理 炉加热室要的测试装置，真空炉上安装热电偶便与一般炉子 不同，要保证热电偶丝的引出必须符合真空密封的要求。本 设计中一般用钨铼热电偶作为热电偶丝。根据炉子使用温度， 使用耐温16001700 °C的高纯氧化铝作为保护管材料。5. 风扇风扇结构采用液压马达作驱动力的风扇装置，主要特点 是直接利用液压马达的法兰安装面作为静密封面，省得一个 水冷却罩，结构简单密封可靠。风扇叶轮多采用离心式叶轮， 材料为45号钢。风机的风速选为10m/s6. 真空放气阀、真空安全阀真空炉

34、安全阀型式也有几种，主要为防止真空炉亢气压力 过高保护真空炉构件及测试元件。这里采用弹簧一膜片结构。7. 法兰设计遵照国标选取真空法兰。七、真空热处理炉真空系统的设计真空热处理设备的真空系统通常由获得真空的容器(真空 炉)和真空获得设备(真空泵机组)、控制真空和测量真空的组 件设备组成。分述如下：(1) 真空泵机组，根据炉子工作压力和抽气量的大小， 分别选配有不同抽速的超高真空泵，高真空泵，中真空泵和 低真空泵。(2) 在真空炉室和真空泵机组间配备的各种真空组件或真空元件，如阀门、过滤器、冷阱、波纹管、管路、密封团和 法兰等。(3) 为了测量真空系统的真空度，在系统的不同位置上 设置测量不同压

35、力的真空规管或其它真空仪表，如电离规管、 热电偶规管。通常还设有真空压力表和其它真空测量仪表。(4) 真空检漏仪器、真空控制仪器、充气装置等。1. 根据设计技术条件，确定真空系统方案根据所选的真空泵的极限真空度应比炉子工作真空度高1个数量级的原则,同时考虑到真空泵应在1-10-2 Pa真空度范 围内有较大的抽气速率。所以，选取机械增压泵和机械真空泵 组成的真空系统即：罗茨泵一一机械真空泵机组。2. 真空炉必要抽速计算小一 2 q料G料0.57,亠 2q衬V0.16,亠 5q表 Fq漏一1010S 必 5.710n?pPPP-5.7 X10 2 X 502101.20.5710 24025.33

36、6000.13336000.1330.16 X1Q5、，33.516 12.05 104X1.861 100.133=50.10L/SS 必=50.10L/S0.133式中S必一一炉子的必要抽速，即为了达到所要求的真空度, 从炉中抽出气体的速度(L/s);G料一一炉料重量(kg)，为210kg；被处理材料所放出的气体量，换算成标准状态下 的气体体积（cm3/100g），通过查表可知钢在标准 状态下的放气量为 0.150.65L/kg，取0.50L/kg, 即 50 cm3/100g ;q衬一一炉衬材料单位体积中放出的气体量，换算成标准状态下的气体体积（cm3 / dm3），取40cm3/L ;

37、V炉衬材料的体积（dm3）,隔热屏的体积为25.3dm3q表金属结构材料单位表面积上单位时间内放出的气体量，换算成标准状态下的体积cm3/ （ cm2 s）， 因为一般炉内壁均为碳钢件，查表可得q表=9.31 X10-6L/s cm2 = 33.516 cm3/ cm2 ?h ;F炉子金属构件和炉壁的表面积（cm2 ），F= 12.05 m2P真空度，即工作压强（Pa），为0.133Pa;T处理时间（s），T= 1h= 3600s；n热处理过程中的不均匀放气系数，一般取为1.2，真空烧结时取为2q漏一一系统的漏气率，根据设计要求为0.67Pa/h = 1.861 X10 4Pa/s。3. 根据

38、炉子必要抽气速率选择主泵一般主泵的抽气速率约等于炉子必要抽气速率的2 4倍,考虑到本计算真空系统没有采用障板，过滤器等。阻力损失仅 考虑管道和阀门，所以采取2倍炉子必要抽气速率即S主=3S必=125.25L/s主=125.25/S选取ZJ 150机械增压泵为主泵按S主选取ZJ150机械增压泵为主泵, 其主要技术指标为：抽气速率150L/S极限真空度3.67 X10-2 Pa4. 选配前级真空泵机械增压泵(罗茨泵)的前级真空泵的抽气速率 按下式算：1S 前S主 1530 L/s5 10选取2X 30旋片式真空泵为前级泵按S前选取2X 30旋片式真空泵为前级泵,其主要2X 30旋片式真技术指标为：

39、抽气速率30L/S极限真空度0.22Pa5. 确定真空系统管及配件尺寸按所选择的机械增压泵和前级真空泵的性能规格,选取管 道及配件如阀门等尺寸规格。(1)真空闽门真空阀门的作用是用来调节气流或隔断气流，种类繁多， 根据阀门的工作特性、传动原理、结构和用途。对真空阀的基本要求：尽可能大的流导，密封可靠，操 作简便，密封部件磨损性好长，容易安装和维护，有的还要 求动作平稳快速，或者同时要求占据空间小等。（2）全属波纹管金属波纹管又称弹性管，它可产生袖向变形，在真空炉 上广泛应用于机械真空泵进口侧管道上，其作用是减少机械 泵对炉体的震动；另外可用于补偿安装位置误差和热胀冷缩 的密封连接件等。真空系统

40、中，对于小型管路，也可用真空 橡胶管或尼龙管内衬弹簧结构（金属丝网尼龙管）代替金属波 纹管。密封圈结构密封图形式有几种，0型主要用于静密封J型和0型主要 用于动密封，此外还有金属圈和金属丝的密封结构。密封形式 有静密封和动密封，其选用依工作要求而定。（4）冷阶和过滤器根据真空热处理炉的技术要求，提高真空系统的真空度和 保护真空系统不受污染，系统中常附设冷阱（又称捕集器）、 挡油器、过滤器等。冷阱可捕集真空炉油蒸气、水蒸气等气 体，保护真空泵不受污染；如采用液氮冷阱.RJ提高真空度0.5 1数量级（对以Pa为单位而言）。过滤器又称除尘器，它的作用是防止真空炉产生的灰尘 进入真空泵内污染真空泵油，

41、一般安装在机械泵的入口端管 道中。档油器通常装在袖增压泵或扩散泵的入口，一般用水冷，其作用是防止大量油蒸气返入真空炉内，污染真空炉室、 隔热屏、加热元件和被处理工件。八、真空热处理的优点正因为真空热处理所采用的介质是高真空，所以它相比普通热处理有以下优点：1. 洁净工件表面：真空附着在这些物体上的油脂属普通脂肪 族，是碳、氢、氧化合物、蒸气压较高，在真空中加热时被 挥发或分解，随即被真空泵抽掉，使工件表面净化。2. 实现无氧化、无脱碳加热：由于模具均是在真空状态下加 热，残余气体的氧分压极低，表面不氧化、不脱碳，而且不 形成任何毒性产物。3. 除气作用：在真空中可除去工件原来溶解、吸收的气体，使金属产品性能有明显提高。4. 脱脂作用：在真空中加热，金属零件在机械加工和冲压成型过程中使用的冷却剂、润滑剂等油脂能自行挥发，并被真 空抽走，不致在高温时与零件表面产生反应。故可得到无氧 化、无腐蚀的非常光洁的表面。5. 节省能源：真空热处理炉蓄热和散热损失小、热效率高。6. 变形小，硬度均匀：由于真空加热主要靠高温下的热辐射, 低温对流作用很弱，因而加热