WZC-60型真空淬火炉讲解

1、真空淬火炉设计说明书姓名:子节.班级:指导教师：中勇峰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:项目单位指标炉子后效尺寸mm900 X600 X450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900mme600mrK450mm,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。一般隔热屏

2、的内表面与加热器之间的距离约为50100mm加热器与工件(或夹具、料筐)之间的距离为50 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)= 8001100mmH= 450+ 2 X(50 -150)+2 X(50 100)L=1400mm= 650950mmB=900mm为了制造方便，取 L=1400mm B=900mm H=840mmH=840 mm2、炉衬隔热材料的选择由于炉子四周具有相似的

3、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，高温时用铝、鸨、包片。温度低于900c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：-1-Qn Q(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)(kVV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，其中内三层为铝层，外三层为不锈钢层 ，以降低 成本。

4、按设计计算，第一层铝辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，铝层每层降低 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:1300 C ;第二层：1050 C;第三层：800 C ;第四层：550 C ;第五层：400 C ;第六层：250 C;水冷夹层内壁：100c最后水冷加层内壁的温度为100c<150C,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铝层厚度为0.2mm- 0.5mm 这里取0.3mm 不锈钢层厚度0.5mm- 1.0mm这里取0.6mm屏的各层间通过螺钉和隔套隔

5、开。第一层面积：F1=2XL1 B1 L1 H1 B1 H1= 2X(1400 X900+ 1400X840+ 900X840)= 6.384 m2第二层面积：F2=2XL2 B2 L2 H 2 B2 H 2=2X (1410X910+ 1410X850+ 910X850)= 6.5102 m2第三层面积：F3=2XL3 B3 L3 H 3 B3 H 3=2X (1420X920+ 1420X860+ 920X860)= 6.6376 m2第四层面积：F1=6.384 m2F2=6.5102 m2F3=6.6376 m2F4=2XL4B4 L4 H 4 B4 H 4=2X (1430X930+

6、 1430X870+ 930X870)= 6.7662 m2F46.7662 m2第五层面积:F5=2XL5B5L5 H 5 B5 H 5=2X (1440X940+ 1440X880+ 940X880)= 6.8960 m2F56.8960 m2第六层面积:F6=2XL6B6L6H 6B6H 6=2X (1450X950+ 1450X890+ 950X890)= 7.027 m2F67.027 m2(2)炉壳内壁炉壳采用双层冷冷却水结构，真空淬火炉对真空度的要 求比较高，而且 WZC-60s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

7、选择1CU8Ni9Ti-A3钢板作为炉体材料。炉壳内壁面积:F> 2 X L冷B>L冷H冷B冷H冷=2X (1460X960+1460X910+960X910)= 7.2076 m2= 7.2076 m2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:S01.25DB(-P)0.4EtDB第-5 -页式中：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）,1C

8、U8Ni9Ti A3钢板的 弹性模量为533000MpaS01.25 900 (0.3 1460 0.4 533000 900)12.69mm 13mm实际炉体厚度为S=S+C 其中：C=C+C+GC壁厚的附加量（mrmG钢板的最大负公差附加量（mrmC2腐蚀裕度（mrmG风头冲压的拉伸减薄量（mrm 由表得C为0.8mm篇/。合金号直蝴大触/附Ml3 454卜25小34所也Q.2X2£ :0.SU5LtC2在单面腐蚀下取1mm G为厚度的10%这里G=1mm所以，C=2.8mm 故 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

9、校验强度确定壁厚是否满足使用需求。So =225.5 XB/J1ZT= 225.5 X91/ V360 106 =0.903 cm式中：B矩形板窄边长度，B= 91 cm;1CU8Ni9Ti-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）10 5Pa （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 _0.9= 422.5Mpas =479.7Mpa=17 mm_ 0.5B Pk0.5 912 2 105“ 一 ”=2 = 422.5Mpa<0.9 s = 4

10、79.7Mpa1.7 0.3则所需壁厚符合要求，即S= 17 mmS（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，密封槽尺寸应核确铳 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边球面端封头。封头由以下公式确

11、定 ：（算法按凸形封头椭圆形封头计算）第-13 -页1.7PDb ? Db4nP - 2hB式中S封头计算壁厚（mm）p 外压设计压力（MPa）M 系数,M=1（3 ）Db封头直边部分内径（mm）r碟形封头圆角半径（mm）hB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=138kg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

12、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蓄一一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（t1-t 0）式中：Q有效有效热消耗（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-一炉子生产率（kg/h）;ti一一工件的最终温度（C）,一般取炉温；10一一工件的起始温度，（C）, 一股取室温；C工件在温度11和10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 =0.636kJ/（kg ? C）和 C0 =0.486kJ/（kg ? C）,它们的

13、质量分别为G=160kge夹=10kg则Q有效=Q工+Q夹= （Gz+G夹）x（CJiC°t。）= （120+ 10） X（0.636 X1300- 0.486 X20）=138903.6kJ/hQ有效=138903.6kJ/h2、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;1=0.133;2 =0.096;3 = 0.073;4= 5= 6 = 0.5 ; 冷=0.56。在辐射系数的测算中，参考工业应用中管状加热体

14、平均的单位表面功率13W/cm,参考要求中给出的100kW勺功率得到 加热体表面积大概为=0.76923 m2100kW213W/cm20.76923m则导来辐射系数:4.96,076923 , i 0.956.3840 0.133= 2.6984kJ/( m2 hK4)其中F1由前面算得,F热为加热兀件的表面积。同样计算得:C12 4.96Fi 14.966.384110.133 6.5102 0.0964、= 0.2961kJ/( nfhK)4.96F2F 334.9616.51021 d10.096 6.6376 0.096= 0.2524kJ/( nfhK4)C344.961F311一

15、 一一13 F444.9616.6376 110.096 6.7662 0.5= 0.4352kJ/( m2 h K4)4.96F4 1 1F554.961 6.7662_110.5 6.8960 0.5=1.6638kJ/( m2 hK4)C564.96F51F664.961 6.8960 110.5 7.2076 0.5=1.6775kJ/( m2 h K4)C6冷4.96F6 1 1F>冷4.9617.027110.5 7.2076 0.561.7932kJ/( m2 hK4)Q1 T热10014T冷100C热？ 5热C1 ? F11C 冷? F62.6420 0.76923416

16、73100 10.296143731006.03601.7900 6.6569=33742.5kJ/hQ133742.5 kJ/h式中:T热电热元件得绝对温度,按高于炉子工作温度按100c计算，即丁热=1673K;T冷炉内壁的绝对温度，即按设计计算得 T冷=373K。各辐射屏的温度的验算:第-17 -页4 4 . 口T1T热入 1弟 '层: - -Qi 100100C热1?F热把各项数据代入上述公式，计算得T1=1562K即 11=1289C1=1289c第二层:4丁2T热1001004-Qi 1 -C热1 ? F热1Ci2?Fi把各项数据代入上述公式，计算得T2=1432K即 t 2

17、=1159 C2 =1159C类似计算，得:t 3=931Ct3=931C;t 4 =702C ;t 5=605C ;4 =702Ct 6 =458 C ;t 冷=101 C5 =605 C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=458C近，符合要求。冷=101C（2）水冷电极传导的热损失Q2计算d2根据公式：Q2 = n 4tt2式中:Q水冷电极传导热损失,(kJ /h)；n 水冷电极数，n=3;水的密度（kg/m3）,= 1.0 x103kJ/m3;c水的比热容kJ / (kg y d水管直径（m）, 一般取d=0. 006 0.010m/s,这里水的流速（m/h）,对软水一

18、般取 O. 8m/s1. 2m/s, 对中等硬度水一般取1.2m/s 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 1 =30Ct2冷却水出口温度（C）, 一般取20-25 C ,这里t2=20C； 一个水冷电极消耗的功率约 0. 51kw。将数据带入公式得:tlt2Q2 = n= 3X1.0 X103X0.008 2X2X4.2 X103 x（3020） =12660.48 kJ/hQ2 = 12660.48kJ/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

19、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/hQ3 = 2699.4kJ/h（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Q= (3 % 5%)这里我们取：4 =1687.13KJ/h损失=50789.43kJ/hQ4 = 5% *Qi =5% X33742.5 = 1687.13kJ/hQ则：Q 损失=Qi + Q2 + Q3 + Q4=337

20、42.5 + 12660.4 + 2699.4 + 1687.13= 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，它直接影响炉子的开温时间，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 qt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-35 -页第

21、一层:G=钥？Fi?bi= 10.2 X103 X6.384 X0.3 X10 3 = 19.53 kgGq1 = GCm t t0= 18.60 X0.259 X (1301-20) =6171.1kJq第二层：G=钥？F2?b2= 10.2 X103 X6.5102 X0.3 X10 3 = 19.92 kgGq2 = GzCm t2 t0= 18.98 X0.259 X (1159 20) = 5599.5kJq第三层：回=钥？F3?b3= 10.2 X103 X6.6376 X0.3 X10 3 = 20.31 kgGq3 GsCm t3 t0= 19.22 X0.259 X (931

22、-20) =4535.3kJq第四层：G4 =钢？ F4 ?b4= 7.9 X103 X6.7662 X0.6 X10 3 =32.07 kgGq4 G4Cm t4 t0= 30.37 X0.5041 X (70220) = 10439.5kJq第五层：G5 =钢？ F5 ?b51 = 19.53 kg1 =6171.1kJ2 = 19.92 kg2 =5599.5kJ3 = 20.31 kg3 =4535.3kJ4 = 32.07 kg4 =10439.5kJ= 7.9 X103 X6.8960 X0.6 X10 3 =32.69 kg45 = 655 t0= 30.96 X0.5041 X

23、 (605 20) =9130.6kJ第六层：G6 钢？F6?bs= 7.9 X103 X7.027 X0.6 X10 3 =33.31 kgq6 G6cm t6 t0= 31.56 X0.5041 X (458-20) =6969.1kJ(2)、炉壳内壁的蓄热量Gj 钢？ F冷？6令= 7.9 X103 X7.2076 X18X10 3 = 1024.9 kg由于内壁温度由内到外以此降低，内部温度为100C,外部温度为20Co则：q 冷=1/2 G冷 Cm t冷 t0= 1/2 X1024.9 X0.4682 乂 (10020)= 19194.3kJq于是：q q2qi冷=6171.1 55

24、99.1 4535.3 10439.5 9130.66969.1 18074.4= 60919.1 kJ/h32.69 kg= 9130.6kJ33.31 kg6969.1kJ= 1024.9 kg= 19194.3kJ60919.1 kJ/h4、炉子功率的验证炉子应供给的总热量:Q总=Qt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总川总=K-Q = 1.2 x250612.13 = 83.65kw 35953595与炉子所要求的设计功率100kw相近，则取N 总=100kw。空载升温功率：N总=250

25、612.13 kJ/h总=100kwQ损失 Q蓄 50789.43 60919.1八,=31.07kw3595空载升温时间:Q蓄 _3595 。价总0.8Q损失3595359560919.1J3595: 0.25h50660.70.8 100 0.83595四、电热元件的选择及布置对于中小型加热炉，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,空=31.07kw= 0.25h由于炉温最高温度达1300C,而加热元件的温度则为1400 C,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=600nim,每个面上

26、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。U 2十l由公式Rt =和F= t PR式中:2.F电热兀件的截面积（mm）；t电热元件在工作温度时的电阻系数（Q mmi/m）R 电热元件在工彳温度时的电阻（0）;l电热元件有效加热段长度（m）。自：F=lUrU?P= 12xLJ0L20010 3“_3c 2F=47.52 mm2X33 X103 = 47.52mnf设石墨棒的外径D- 10 mm,则其内径：D2 F102 47.52d=

27、 J-=6.3 mm，44为保证功率满足要求，取 d = 7mm=10 mm根据计算，选用星形方式连接，石墨棒的外 D= 10 mm ,=7 mm内径d = 7mm,电热元件在靠近炉口的部分其间距应稍小一d些，以使炉口处温度不致过低。其电源为三相，使用磁性调压器。五、工件进出料传送装置设计卧式油（气）淬火真空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

28、耗计算Q壳 = Q1 Q2 Q4=33628.5 + 12660.48 + 1681.4 =47970.38kJ/hF外壁2 （L外B外b卜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 散= 780F 外壁=780X7.43 =5795 kJ/hG水=Q散t247970.38 57954.2 10340 20= 0.5 kg式中:G水炉壳冷却水消耗量（kg/h）;Q壳通过炉壳总的热损失（kJ/h）;Q散一一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）；

29、t 2进水口水的温度（C）。3水0.5mV水=&= 05 =0.5m3V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,则水流管得当量直径为：40.5=11 mmd= J4V J3600 =11 mmd,1.5式中：d当量直径（m）;水的经济流速（m/ s）;V一一水的容积流量（m3/s）（3）球对流热换系数= 0.113310d d0.8一 一一 3310 11 1011 10: 0.113 X:=37.91 kJ/( 1tfh )= 37.91KJ/( 1tfh )验算水冷炉壁得温度t壁(C)205.7? N=-+ t 水=205.7 11.81

30、+ 20=29.1 C<100C 符合要求37.91 7.05N冷却水带走的热量,t壁=29.1 C <100 C符合要求Q 壳 Q 散47970.38 5795 一”，N= 11.73kw35953595(5)冷却水的管道设计进水管径的确定进水管直径d=15mm,出水管径稍大些为D= 18 mm0=15 mm=18 mm回水管直径的确定下水管道的流速2 = «2gh = V2 9.8 0.2 =2.0m/s则下水管道截面直径D2 =0.4 43600 2.0= 9.4 mm取 D2=10mm2 =10mm(6)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

31、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 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

32、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。600 1100c时可选用铝硅、高硅氧、石英玻璃。这里 观察孔的直径为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 设计中一般用鸨供热电偶作为热电偶丝。根据炉子使用温度， 使用耐温16

33、001700 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

34、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

35、，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c L r /c 2 q 料 G 料c LrS必= 5.7 10 n 0.57?p10 2 9VP0.16_ 5 q表f q漏10 p p= 5.7X10 2 x 50 2101.2 0.57 103600 0.13340 25.33600 0.1330.16X105 v33.516 12.05 104x0.1331.861 100.133= 50.10L/sS 必=50.10L/s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21

36、0kg;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 ;V炉衬材料的体积（dm3）,隔热屏的体积为25.3dm3q表一一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/ （cm2s）, 因为一般炉内壁均为碳钢件，查表可得q表=9.31 Xl0-6L/s cm2 =33.516 cm3/cm2 ?h ;F一炉子金属构

37、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；r处理时间（s） , p=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24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

38、泵,其主要技术指标为：抽气速率150L/S极限真空度3.67Xl0-2Pa4 .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：c1c )，S 前输 1530 L/s510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：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，

39、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，具作用是减少机械 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O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。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

40、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，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