中温盐浴炉的设计

1、精品文档攀枝花学院本科毕业设计（论文）中温盐浴炉的设计学生姓名：学生学号：院（系）：材料工程学院年级专业：2010级材料成型及控制工程指导教师：助理指导教师：随意发物精品文档二0一四年五月摘要盐浴炉是一种重要的热处理设备。本设计综合插入式和埋入式电极盐浴炉的优缺 点，设计中温盐浴炉。该盐浴炉用单相电极。电极被分布在珀堰两侧，电极 的长、宽、高 为 650mm、65mm、113mm。珀期的长、宽、高分别为 650mm、515mm、 450mm o盐浴炉的功率为41kwo排气装置采用单侧抽风，排气装置 的抽风口的长、宽 确定为 273mm、91mm。该盐浴炉结构简单，节电作用比较明显，和炉膛的利用

2、率高。珀烟与炉子砌 层间 留约20mm的间隙，以便更换用烟。关键词 盐浴炉，热处理，珀烟，电极陶意垢辑ABS TRACTThe salt bath furnace is one of the important equipment for heat treatment. This design integrated into type and buried type electrode salt bath furnace, the advantages and disadvantages of Medium temperature salt bath furnace in the design

3、. The salt bat -h furnace adopts single phase electrode. Electrode is distributed on both sides of cru -cible, and electrode of length, width and height is 650 mm, 65 mm and 113mm. Leng -th, width and height of the crucible is 650 mm, 515 mm and 450 mm. Air exhausting device adopts unilateral convul

4、sions, and the exhaust port of length, width is 273 mm and 91 mm.The salt bath furnace has simple structure, power saving effect is obvious, and the chamber of a stove or furnace utilization rate is high. Crucible and build by laying bricks or stones left about 20 mm space between the layers, in ord

5、er to replace the crucible.Key words Salt bath furnace , heat treatment , crucible , electrode目录摘要ABSTRACT 1绪论01.1 盐浴炉的发展概况0.1.2 盐浴炉分类1.1.2.1 插入式盐浴炉1.1.2.2 埋入式盐浴炉1.1.3 盐浴炉的应用2.1.4 本课题研究的目的及意义2.2盐浴炉的设计32.1 盐浴炉设计的基本步骤 3.2.2 炉型选择 3.2.3 用烟的尺寸确定 4.2.3.1 塔烟尺寸确定的方法 4.2.3.2 根据生产率要求确定以烟的尺寸 4.2.4 炉体结构的设计7.2.4

6、.1 炉体的基本组成7.2.4.2 炉体材料的选择和结构设计 7.2.5 盐浴炉功率的确定 9.2.5.1 盐浴炉功率的计算方法 9.2.5.2 热平衡法计算盐浴炉功率 9.2.5.3 热效率法计算盐浴炉功率1.0,2.5.4 塔烟容积法计算盐浴炉功率 1.1,2.6 电极材料选择和电极设计1.22.6.1 电极材料的确定 1.22.6.2 电极的参数确定及功率核算1.2,2.7 变压器的选择1.32.8 抽风装置设计1.42.9 电极盐浴炉的起动电阻1.73盐浴炉设计的计算 0.3.1 用烟尺寸计算0.3.2 盐浴炉功率和电极的计算0.3.3 排气装置的计算2.3.4 启动电阻的计算3.4盐

7、浴炉的基本结构图4.结论0.参考文献1.致谢2.1绪论1.1 盐浴炉的发展概况浴炉主要用于热处理，浴炉的种类很多，按熔体介质分为铅浴炉、盐浴炉。盐浴炉工作温度范围较宽600sl350 C,可完成多种工艺，如淬火、正火、回火、局部加热、化学热处理、等温淬火、分级淬火等。只有退火不能进行；加热速度快，温度 均匀。不易氧化、脱碳；炉体结构简单，高温下使用寿命较长；能满足特殊工艺要求，对尺寸 不大、形状复杂、表面质量要求高的工件，如刃具、模具、量具及一些精密零件特别适用；炉 口敞开，便于吊挂、工件变形小。盐浴炉与其他加热设备相比有自身的特点，曾作为许多工件的加热设备，但随着科学技 术的发展，新的加热设

8、备出现，从而大量替代了盐浴炉。但是由于盐 浴炉能耗过大，因而 有人提出要全部替换盐浴炉。但就目前的生产状况，盐浴炉仍有其它设备不可替代的优点， 特别是对那些产品种类较多或单品种但数量较少，且有不同技术要求的非批量化生产的零件， 盐浴炉的存在意义就更加的明显。但与新型加热设备相比，盐浴炉确实存在着严重的污染和 能源浪费问题，需要我们努力予以解决口。盐浴炉有加热快、温度均匀控制准确；能防止氧化脱碳；可以迸行局部加热、分级等温淬 火；以及炉型结构简单维修方便投资少等优点。近年来，盐炉加热虽因人造气氛炉的应用 而有所减少，但我国目前热处理相当分散，大多属于中小批 生产，普遍应用人造气氛炉还有 很多问题

9、。因此，盐浴炉仍然是很重要的加热设 备。盐浴炉已有很长的历史，近二十年来 盐浴炉结构有不少的发展与创新。我国解放50年代所用的盐浴炉基本上都是仿苏插入式电 极盐浴炉和苏（B型）电加热 珀烟盐浴炉，以及其它燃料加热的省烟盐浴炉，60年代我国 研制成功了埋入式 金属电极盐浴炉、插埋式金属电极盐浴炉和用管状电热元件加热的低温盐浴 炉，70年代在全国普遍推广了埋入式金属电极盐浴炉，还研制了埋入式可调石墨电极盐浴炉 和交错“十字通道”盐浴炉。国外除上述盐浴炉外还有加中性板的插 入式电极盐浴，具有保 护电极盖板的插入式电极盐浴炉等型式。上述盐浴炉都有各自的特点及局限，因此正确选择炉型就十分重要。盐浴炉的寿

10、命较短，经常需要改造，因此研究探讨炉的炉型结构和适用范围具有普遍意义网。1.2 盐浴炉分类盐浴炉分内热式和外热式两大类。内热式盐浴炉又分为电极盐浴炉和电热元 件盐浴炉两 种。其中电极盐浴炉分为插入式和埋入式两种。1.2.1 插入式盐浴炉插入式电极盐浴炉。插入式电极盐浴炉电极从珀烟上方垂直插入熔盐、熔盐中插入的一 对电极，通入低电压（617.5伏）大电流（几千安培）的交流电，由熔 盐电阻热效应，将熔 盐加热到工作温度。插入式存在许多缺点：炉口只有2/3的面积能使用，其它被电极占据，效率低，耗电量 大；由于电极自上方插入，与盐面交界处易氧化，寿命短，电极损 耗大；电极在一例，远离电 极侧温度低；工

11、件易接触电极，而产生过热或过烧。因此，人们研究制造了埋入式电极盐浴炉 4 O1.2.2 埋入式盐浴炉埋入式电极盐浴炉。埋入式电极盐浴炉将电极埋入浴槽砌体，只让电极工作 面接触熔 盐，在浴面之上无电极。埋入式盐浴炉的特点：扩大了炉膛体积，提高了生产效率和改进了产品质量。埋入式电极盐浴炉，电极安装 在炉壁上，距离炉底约40mm处，炉膛体积可全部使用，每次热处理 零件可增加40s 50% ,因此生产效率大大增加，同时丁 电极主要集中于炉膛下部，盐由下向上翻腾，炉温较 均匀，从而提高了产品质量。 起动速度快，升温快，耗电少。从开炉至工作，插入式电极盐浴炉需4s5小时；埋入式电极盐浴炉只需2小时。这样减

12、少了用电时间2s3小时。插入 式电极浴盐炉 起动时的最大电流值达120sl40安；工作稳定后的最大电流120sl30安。埋入式电极盐浴炉起动时的最大电流80s95安，工作稳定后的最大电流值为 80s90安，耗电量降低约30%左右。 炉底平整、捞渣方便。埋入式电极盐浴炉电极均匀分布在接近炉膛底的四面炉壁 内，因此炉底温度比较均匀，盐全部溶化，炉底平整，捞渣方便。插入式盐浴炉的电极使用 时，电极引体易发红氧化，增大了电阻值，使工件急剧产生缩头现象，导致早期报废，对 节电、省料都不利，埋入式电极盐浴炉可克服上述缺 点。材料来源容易、造价低廉。插入式电极盐浴炉需要较多的标准高铝耐火砖，现埋入式 电极盐

13、浴炉利用废的耐火砖和石英砂或当地河沙和耐火泥粉等材 料，造价低廉，资源易取，使 用效果比插入式好。但是，目前埋入式电极盐浴炉也还存在着一些问题。电极结构比较复杂，焊 接工作量大，今后应加以研究改进。以便简化电极的结构，减少焊接的工作量，便于打制炉胆；埋入式电极盐浴炉的打制过程中和操作时，劳动强度较大；炉膛下的温度略高，盐浴翻腾剧烈，细长零件放置不当时变形稍大，直径在8mm以下的细长零件加热应离炉膛边25mm外放置，防止零件变形5o1.3 盐浴炉的应用盐浴炉在热处理设备中占有很重要的位置，它是利用熔盐作为电阻发热 体，利用电极将电流引入熔盐中，当电流流过盐浴时，电能便转变为热能，使盐浴温度升 高

14、，控制电流的通断或大小，就可使盐浴保持一定的温度。盐浴炉具有加热速度快、温度均 匀，被加热的工件不与空气接触，可防止工件产生氧化与脱碳 等优点。特别适用于对尺寸较 小、形状复杂，热处理要求较高的工件进行淬火等 处理。1.4 本课题研究的目的及意义盐浴炉近十多年来有了很大的改进，但不管是插入式盐浴 炉还是埋入式盐浴 炉都存在很多的缺点，例如存在能耗浪费大、炉体寿命短、控制精度差、故 障频 繁、维护费用高等问题口。本设计综合插入式和埋入式电极盐浴炉的优缺点，设 计中温 盐浴炉，该盐浴炉是结合插入式和埋入式盐浴炉电极的一种电极布置方 式，这种设计兼顾两 者的优点，既能使盐浴炉的结构简单，电极装卸方便

15、，又能有效地利用炉膛的面积，节电作用 比较明显，珀烟与炉子砌层间留约20mm的间隙，以便更换珀期。2盐浴炉的设计2.1 盐浴炉设计的基本步骤炉型的选择；用烟的尺寸确定；炉体结构设计；盐浴炉功率的确定；电极材料选择和电极设计；浴炉供电变压器选择；抽风装置设计；电极盐浴炉的起动电阻。2.2 炉型选择盐浴炉一般可分为内热式和和外热式两种。在选择时主要根据生产单位的具 体条件和生 产工艺来确定的。外热式适宜低温热处理工艺的生产设备和一些特殊情况下的中温加热。内 热式盐浴炉主要适用于中温和高温的生产工艺热处理。本设计的中温盐浴炉的加热温度范围 为600s950 C,因此选择内热式盐浴炉。电极盐浴炉的炉型

16、选择主要在于确定盐浴炉用烟的形状和电极在生纲内的位置和安装方 法。目前常用的盐浴炉的坦烟形状有圆形、正方形、长方形、五角 形和六角形等几种。但是圆 形和六角形电极之间的距离比较大，需要较高的电压，安全性较差，只限于珀期尺寸较小的炉 子。另外因为金属的电阻比熔盐的小，电流容易通过工件，可能引起过热，甚至局部熔化， 特别对具有锐利边缘或尖角的工件更易产这种情况。因而应用最广泛的是长方形。另外确定浴 炉生烟形状时，还应考虑到所用电极的形状、数目和安装方法及安装位置。目前板状和棒状 是两种最常用的常用电极形状，其中棒状的断面又分为圆形和方形电极。安装方法一般可分 为垂入式和埋入式两种。由于埋入式电极盐

17、浴炉的结构比较复杂，炉膛不宜作为圆形或多角形，一般 为方形或长方 形。因而本设计选用浴炉用烟的断面形状为长方形，需要两根棒状的电极，在形长方形地期内 布置两根电极，通入单相电源如图2.1 o这种布置方 法的电极电流都是流过炉膛面积的大部分, 所以炉子加热温度均匀，炉膛利用率 也比较好。并且单相电源的电极单位表面电负荷比三相 电流小，因此其电极寿命 较长。另外在电极上装有石墨套筒，从而增加了电极的灵活调节和防 止电极漏盐，电极经氧化损耗后可通过炉壁推进，直到引导至正常电流为止。以上的布置方式可以提高炉膛利用率，起到节能、节电、环保和提高盐浴炉的使用寿命。图2.1用烟的形状2.3 t甘竭的尺寸确定

18、2.3.1 塔塔尺寸确定的方法盐浴地烟的尺寸，通常采用生产上的经验数据来决定。主要决定于盐浴炉炉子的生产率 和一次性最大装炉量。珀烟内能装盐量的多少决定了盐浴中蓄热量的大小，如果其内盐量过少，当装入工件后会使炉子内温度过度下降，但是如果盐量过多又增加炉子热能损失和提高炉子的热惰性，这样就会使炉子的升温时间变长和增加电能 消耗。因而确定珀烟的尺寸常用的方法有两种。一种是按工件形状尺寸及一次装炉工件所占炉膛的尺寸范围来确定堵堪的尺寸；另一种根据盐浴炉的生产率要求确定用烟的尺寸。2.3.2 根据生产率要求确定塔谒的尺寸确定珀期的尺寸就要确定省烟内装的熔盐的体积，确定熔盐的体积就要确定 熔盐的重 量。

19、对于分批装料的周期作业盐浴炉，熔盐所具有的热量，一般需保证 工件装炉后熔盐下降 的温度不超过1020C。熔盐的重量与每小时处理的工件 重量成正比：G = Kd (kg)式(2.1 )上式中G一熔盐总重量(kg)；d一盐浴炉的生产率(kg/h )；K一系数。高温盐浴炉：K=1.0-1.5 (工件需要预热)。中温盐浴炉：K=2.0s3.0 (室温条件下)。由于本设计为中温盐浴炉，因此 K=2.0s3.0。根据熔盐的总重量，可以算 出在工作温度下的熔盐体积：式(2.2)上式中V工作温度下的熔盐的体积(L)；r一工作温度下的熔盐的密度(kg/L) r见表2.1出】。表2.1 常用熔盐的物理性质工作潟声

20、物理性质熔 点 又固体比热容(干 液体比热容(干 溶解热(千(C) 密 度 卡/千克？度)卡/千克？度)卡/千克)kg/m 3碱金属亚硝1451700.320.3730.5酸盐+硝酸盐碱金属硝酸1700.320.36551800盐碱金属氯化5901900物+碳酸盐碱金属氯化6701600物碱金属+碱土5502280金属氯化物碱土金属氯96029700.230.200.140.090.34880.2616082.50.180.1243.5化物设炉膛的尺寸为长X宽X高=L X BX H熔盐的体积为VLB （HC）（2.3）式中L为长方形断面均期的长度；B一为长方形断面用烟的宽度；C一熔盐表面到炉膛

21、口的距离，约为50-100mm。选择装料方法和确定料筐尺寸应先依工件的形状尺寸和性能要求选择向炉中装料的方法。 根据一次装料量和装料方法就可以确定出装料筐（或炉子装料范围）的尺寸（参考图2.2）。通常都考虑装料筐截面为正方形（长方形地蜗）或圆形（圆筒形 生烟）o本设计载料筐截面选择为长方形。50旦100七50Bj 11 -1 1L 8Ihi IJ图2.2电极盐浴炉的用烟尺寸为了装料方便，避免碰撞川期内壁和保证加热均匀，珀烟与装料筐之间应保 持一定距离。通常此距离可取50mm左右，即B=b+2 x 50mm式(2.(4)式中b一装料筐(或装料范围)宽度mm。埋入式电极盐浴炉珀烟长度通常指地期横截

22、面电极一边向前到对边的距离。垣期的长度除了要和宽度一样保证顺利装料外，还要留出安放电极的位置，电极与载料筐之间也要保持一定距离，常常取50mm,因此L=a+2 xsOmm式(2.(5)式中L一珀期长度，mm ； a装料筐长度。mm珀烟深度可依下面的公式进行计算：H HyC(2.(6)式中H地期深度(mm)；Hy 一盐浴面以下深度(mm)；C一浴面至珀期上口距离，一般C=50-100mm,有强烈磁流循环时，C = 100 s 150mm。上公式中的Hy可通过下式进行计算：Vy Vjl/Hy D1式(2.7)dL式中Vy熔盐体积(mm )；Vj一工件和料筐(或夹具)体积(m，Vd 电极浸入熔盐部分

23、的体积，对埋入式电极Vd =0o通过以上的方法可以计算出所设计盐浴炉的用烟的基本尺寸。2.4 炉体结构的设计2.4.1 炉体的基本组成电极盐浴炉的炉体基本结构与普通电阻炉特别是立式电阻炉基本上一致，它们都是有炉架、炉胆、炉壳、保温层和炉盖等部分组成。其区别是在盐浴炉的炉 体中另加了盛 装盐液的珀烟，或加上电极装置。2.4.2 炉体的材料选择和结构设计盐浴炉的炉体各个组成部分材料的选择非常重要，直接影响到盐浴炉的性能的好坏。下面来介绍下炉体各部分所需的材料。炉体的炉架主要由角钢焊接而成，是炉子的骨架。在上面焊接炉壳，并常作为某些附属机 械设备、电极和仪表的支架。炉胆可用6s8mm厚钢板连续焊接而

24、成。对于大型高温盐浴炉炉胆四周，最好再包焊角 钢，以免胀裂漏盐。侧埋式盐浴炉的电极从后面引出，炉胆后侧面 应开孔。孔的尺寸每边应 较电极大10mm,以防电极与炉胆相碰短路。炉壳由炉架与钢板组成。先根据要求，用角钢焊成炉架。炉架的内侧应为一平面，在炉架的底部及四周焊上钢板即得到炉壳。炉底钢板承受的负荷较大，一般用5s 8mm厚的钢板，四周钢板的厚度为3s4 mm。侧埋式盐浴炉的后侧 面钢板较厚，并做成可拆 式的。为保持炉面整洁，有的盐浴炉用厚度为5s6 mm的钢板作炉面板。并利用螺钉与炉架连 接，做成可拆式连接。炉壳底部焊有两段 工字钢或槽钢，高度为50s80mm,它起到支承炉体 作用和防止炉体

25、直接对地 面传热。炉体的保温层内层为耐火砖，外层为隔热砖。炉壳与隔热砖之间常留有约10-12mm的空隙，填以石棉绒或其他隔热材料，底部填一层厚约3s5mm的石棉板。这样 不但有利于隔热保温，也可以对炉体的膨胀起缓冲作用。珀烟在用钢板焊接成的炉胆内用耐火材料砌成或用钢和铸铁铸造或焊接而成。烟有金属地烟和耐火材料用烟两大类。电极盐浴炉所用的金属省烟通常是有低碳钢、合 金钢或铸铁铸造或焊接而成。铸造均烟通常成圆筒形，焊接珀期通常用钢板焊成长方形或正 方形。金属省烟的壁厚应均匀一致，形状应平滑成流线形，不存在尖锐边缘和棱角，焊缝应尽 量减少，并采取双面焊接，以保持严密，防止 漏盐。由于金属珀烟使用寿命

26、较短，只用于工作 温度较低的炉子或采用氟盐、碳酸盐或苛性碱等作加热介质的炉子，因而现在很少使用。耐火材料增烟的材料主要有耐火砖和耐火混凝土两种。砖砌用期一般采用标准重质耐火粘土徜或重质高铝砖。连续使用的盐浴炉及高温盐浴炉，采用高铝砖 砌珀烟，使 用寿命较长。在砌筑时必须错开砖缝，同时砖缝要小，一般要求不大 于1mm,最好采用专门 的耐火泥浆作为粘结剂。目前，大量使用的有磷酸盐耐 火混凝土和矶土水泥耐火混凝土两种。 两种混凝土相比磷酸盐耐火混凝土具有高强度、高耐火度、良好的高温韧性和热稳定性9】。 因而本设计珀烟的材料选用耐 火砖。珀烟的厚度与炉子的工作温度和所用耐火材料的种类有 关，具体可参考

27、下表 2 2ri01 0工作温度（C）绝热层厚度（mm ）表2.2用烟的材料选择150-650150-180180s-200100-150650 s1000160-230180-230120-16010007 350180-250220 s-270140-200耐火层厚度（mm ）耐火混凝土耐火破2.5 盐浴炉功率的确定2.5.1 盐浴炉功率的计算方法盐浴炉功率大小是关系到炉子能否正常工？作的一个重要技术指标，但是目前尚无一种简易准确的计算方法来确定电极式盐浴炉的功率。盐浴炉与电阻炉一样，它的功率通 常都用经验方法确定。常用的计算方法有以下三种：热平衡法；热效率法；珀烟容积 法。2.5.2 热

28、平衡法计算盐浴炉功率盐液炉所需的总功率为各项热量支出所消耗功率之和。炉子的功率消耗主要包括以下几 项：加热工件热能消耗；加热工夹具的能量消耗；炉墙和炉底的热损失；盐液表面的 辐射热损失；炉子砌体和熔盐蓄热；其他热损失。其中第项热损失主要影响到炉子的升 温时间，通常不计算在内，第热损失也常常合并到第一项内一同计算。因而盐浴炉的总功率为，式(2.8)式中P盐浴炉的总功率(kw)；R一工件与夹具吸收热量消耗的功率(kw)；P2盐浴表面辐射热损失消耗的功率(kw),此值可从表2.3中先查得单位盐液表面 积上损失的功率，然后乘上盐液总表面积而得到；P3一炉壁和炉底的导热损失的功率(kw),此值也可从表2

29、.3中先查出单位壁面上的 损失功率，然后乘以总壁面面积而求得；P4其他热损失所需的功率(kw),如电极柄、熔盐蒸发等损失的功率，此 项功率损 失通常估计为前三项之和的10%20%,即巳(Pi F2P3) (10%20%) o用热平衡方法计算浴炉的功率过于麻烦而且不准确，计算结果与实际出入很 大。根据熔盐 的容积来估计浴炉的功率还是一种简便可行的方法，在一般情况下还有一定参考价值的表2.3电极盐液的盐液面和炉壁表面的散热损失炉子工作温度(C)散热损失(kw/m2)盐液表面炉壁表面5953021673553.82.0487097.52.5810101633.011502363.651290332.

30、57.932.5.3 热效率法计算盐浴炉功率热效率计算法首先要算出加热工件所需的有效功率R ,然后按下式计算炉子的总功率P。P 心心仆 4 ?p （kW）式（2.9）式中K辅助操作和修理炉子的热损失系数：t 炉V850C 时，Ki=1.05 -1.15 ；t 炉=850 1000 C 时、Ki=1.15 -1.25 ；K2一加热夹具的热损失系数：用夹具时*2=1.157.4 ；不用夹具时:K2=1 ；K3补充新盐和盐液蒸发的热损失系数：周期作业时:K3=1.05 ；连续作业时：K3=1.15 ；K 4一转换炉子中的热损失系数：转换一次时:K4=1.05 :不转换时：K4=1 ；一炉子的热效率，

31、与炉温有关，具体数值见表 2.4。表2.4 炉子的热效率炉子温度t炉（C）炉子热效率50300 -600-65%45600 -800-55%40800-1000-50%1000 -130035 -45%这种经验计算法，虽然考虑了各种主要因素，并规定了有关系数的范围，但 没有考虑到炉 子结构特点对于各种因素的影响。实际上炉子的结构形状特别是堵烟横截面积对炉子热损失的 影响是极其大的。例如对于工作温度为850 c的盐浴 炉，珀烟截面积每增大0.1 ml炉子功率 常需要加大8s9kW。采用这种方法确 定炉子功率时，除应根据实际情况适当选取各个系数之 值外，必要时并对计算结果适当加以修正，或利用其他方

32、法加以核算。根据与现在标准炉子的数据进行比较，用这种方 法确定的炉子功率一般都偏大一些。2.5.4 :t甘娟容积法计算盐浴炉功率用烟容积法比热平衡法计算简便，比热效率法更准确，因而它是一种比较有 效的计算功率 方法。这种方法所依据的原理是，盐浴炉地烟的容积(实际上是熔盐体积)与炉子功率有密切关系。在一定工作温度下，盐浴炉的功率与珀期的容积保持一定的 关系，珀烟容积不同，炉子单位容积所需的功率也随着变化，容积愈大时，单位容积所需功率值愈小。其关系式为：PKoV式(2.10 )式中P一盐浴炉的总功率(kW)；V一用烟的容积(熔盐的体积)(r)；K。一容积功率系数，即单位体积熔盐所需之功率(kW/m

33、 3 ),具体见表2.50210本设计运用地烟容积法计算盐浴炉的功率。表2.5电极盐浴炉单位体积熔盐所需功率值K o熔盐体积(dm 3)在以下温度所需的功率(kW/dm 3)950 s 1300150 s-650650 s -9500-100 6 -0.81.0s-1.21.6-2.010 -200.5 人 s -0.60.8s-1.01.2-1.620 -500.35 门会-0.500.5s-0.81.0-1.250 -1000.20 c ”-0.350.140.35 s0.500.7-1.0100 -300s-0.200.20 s0.350.5-7.7300 5000.10 -0.140.

34、14 -0.200 4s-0.5500 s 10000 08 -0.100.1 -0.120.3-0.41000 -20002000 -3000s-04 -0.080.02-0.040.08 -0.102.6 电极材料选择和电极设计2.6.1 电极材料的确定作为电极盐浴炉电极的材料必须具有较高的电导率，耐高温氧化，耐熔盐腐蚀，使用寿命长，成本较低。常用的电极材料有低碳钢、不锈钢、耐热钢、石墨 等。由于低碳 钢价格较低，且性能较好，故实际上大多用低碳钢电极，只是硝盐炉需要耐腐蚀，因而常用不 锈钢，高温埋入式电极盐浴炉有时用耐热钢或石墨电极。本设计为了减少成本且不影响性能， 故选用低碳钢作为电极材

35、料。2.6.2 电极的参数确定及功率核算埋入式浴炉结构型式很多，现以单相二极侧埋式浴炉为例，来说明电极尺寸确定原则及其 功率核算。根据生产需要及变压器容量，埋入式浴炉的炉膛尺寸已确定为L （长）XB （宽） X） H （那么电极的长度（与熔盐接触部分的长度）应选用L,电极间距离为Bo电极的高度 应尽量和耐火砖某一边具有相同的尺寸，即通常可选用40、65、113、230mm,以便于用标准耐火砖砌筑。电极尺寸确定后，在一定的温度下，电极间参与导电的熔盐电阻可按下式计算：RU 匚 h式（2.11 ）式中R电极间参与导电的熔盐电阻（欧）；N电阻折合系数，一般取0.71-0.73,由实验确定；一在某一温

36、度范围熔盐的电阻率（欧171八米）；B电极间距离（米）；L一与熔盐接触部分的电极长度（mm）；h一与熔盐接触部分的电极高度（mm）；BaCl2和NaCI在不同温度下的电阻率见表26 各种比例的BaCk NaCI在900 C时的 电阻率见表2.7i3o表2.6不同温度下BaCl2和Na不的电阻率 （p）温度（C）8009001000110012001300p/?m NaCIBaCl2300026604870433039403650表2.7混合盐(BaCI 2 和NaCI) 900C时的电阻率(P)BaCI2 (%)035.052.565.474.588.295.0P/?m 26603210365

37、63860432045205150因此，在不同的电压下（变压器二次电压），盐浴炉能获得的功率，可按下式计算:ImN B 103(2.12)式中P在某一电压下盐浴炉能获得的功率（千瓦）；U电极的端电压，及变压器二次电压（伏）。当变压器分接开关接在最高档时: 浴炉能获得的最大功率为变压器额定容量的1.41.6倍，即：P最大=（1.4-1.6） S额定式中P最大一盐浴炉能获得的最大功率（千瓦）；S额定一变压器的额定容量（千伏.安）。因为P最大一般仅在升温或特殊情况才短期使用，盐浴炉变压器每八个小时 可超载1.46 1.6倍使用1.5小时。若P最大不符合要求，应调整炉膛尺寸或电极 尺寸。电极的厚度应以

38、砌 砖和安装方便为原则。当电极尺寸确定后，还应核算：电极横截面积电流密度和电极表面电 流密度，一般可按下列经验数据来核算：电圾横截面积电流密度w安/厘米2:电极表面电流密度w405安/厘米2o2.7 变压器的选择电极浴炉要采用专用的盐浴炉变压器。 考虑到工作安全，这种变压器都是输 出电压箱别低的降压变压器。输出电压一般在 5s30伏范围内。常用的可分为 5s20伏和1025伏两种类型。变压器的输入电压可用380或220伏。变压器容量应为炉子功率（不是根据电极尺寸所获得的最大功率Pmax） P的 倍，变压器初级电压为380伏，次级电压为5.5-17.5V （插入式），埋 入式电极炉的次级电 压为

39、14s35伏，变压器相数应与炉子相数相同。可以依据 这些选择变压器。目前我国各厂生产的盐炉变压器主要是ZUDG （单相）和ZUSG （三相）型的空气变 压器。功率由25到150千瓦，输出电压在5.517.6范围内，分5s7级 控制，输入电压都 是380伏，有的工厂自制有35和55危的油浸式变压器，最 近某厂还生产了新型的磁性调压式变压器。盐浴炉变压器均采用无载换档，但是当断电时，会使炉温产生较大的波动，如果不断电换档，会使在分接开关的接触点处产生电弧，烧坏设备。在高速钢刃 具热处理用 电极式盐浴炉中为了减少炉温波动，维持连续生产，最好采用带负荷 连续无级功率调节器， 在这方面通常采用磁性调压器

40、和可控硅调压器，它与盐浴 炉组成自动控温的闭环控制系统， 控温精度高、运行可靠。下面是介绍一些常用的变压器具体见表2.8【14。2.8 抽风装置设计为减少和防止熔盐蒸汽对环境的污染，维护生产人员的身体健康，盐浴炉通 常装设排气 装置，不仅是盐浴炉、各种浴炉都应装设排气装置。盐浴炉的排气装 置一般有两种形式：一 是在炉体上部装设排气罩；二是在炉口侧面装设计排气口。最常用的排气装置有上部排气罩 及侧面排气罩。具体见图2.3O目前各电炉厂生产的标准电极盐浴炉的通风罩，其下部成圆柱形或角柱体的垂直部分，高度一般在550s600mm范围内。上部为角锥体形，高度约300s 500mm。若 采用强力通风时，

41、风量可依出料口处的风速等于0.761.5米/秒计 算。罩顶排风管直径通常 在140s200mm范围内。通风罩与排风管之间应活动 联接，以便拆卸修炉。为了使盐浴炉便于采用吊车进行装料出料，还普遍在电极盐浴炉上采用边缘 抽风装置。 就是在盐浴炉上口边缘安装横向开口的排风罩，排风罩与排风管道相 连接，由强抽风机将盐 浴蒸汽抽入排风管道内。表2.8电极盐浴炉供电变压器型号容量（千相电压（伏）总重外形尺寸瓦）数高压低压（公斤）(mm )ZUDG 2513806.38 -7 17.6385720 X 710 X 1250253ZUSG 3533806.38 -17.275001020 X 755 X 11

42、13530ZUDG 5013805.4s.17.3500850X600X 10503ZUSG 7533805.6s-17.610601300 X 850 X 1277530ZUSG1003ZUSG60ZUSG140ZUSG150100601401503803803803805.6 -17.66.48 /7 17.46.5-17.45.8-17.41200920150016501300146016701485X850X850X958X925X140X122X 142X 156边缘抽风罩的设计应根据所需要的排风量进行计算，排气量按下式计算。qv3600SV式(2.13)式中qv一排气量(m2/h)

43、；S一操作口截面积(m2)；一操作口吸入气体流速(m/s),见表2.9。表2.9操作口吸入气体流速 炉子类型有害挥发物质吸入气体流速1300 C盐浴炉盐蒸汽1.2650s950 c盐浴炉小于等于650 C盐浴炉排气罩出口直径按下式计算:盐蒸汽盐蒸汽1.00.7d 00 V2式14）式中d一排气罩出口直径（m）；V2一排气口气体流速，V2=68 （m/s ） o图2.3盐浴炉排气装置（左）上部抽风装置；（右）侧部抽风装置若采用排气口装置排气时，排气口的宽度等于地烟上口的宽度，高度为100mm左右，也可按下述公式进行计算。首先按公式计算排气量：Bqv 3V3LB （） ?式（2.15）2L式中中一

44、估算排气量（m3/ s）；V3盐液面蒸汽流动速度，通常取0.40.5m/s；L堪期上口的长度（m）；B一用期上口的宽度（m）。排气口的面积为：Sk虫式（2.16）V4式中Sk一排气口的面积（m2）；一排气口气体流动速度，常在5s15m/s范围内。排气口通长为长方形，宽长比为14。长形排气口可分成几段，小型盐浴 炉常采用单侧 排气；大型盐浴炉用双侧排气。本设计采用排气口装置排气，采用单侧抽风。2.9 电极盐浴炉的起动电阻盐类在固体状态时的电阻很大，所以各种电极盐炉不能利用固体盐进行起 动。起动电阻就 是一个电阻加热体，所以它的计算方法也是确定加热体的断面尺寸和长度，而后确定螺旋柱体 或波纹体的尺

45、寸。起动电阻通常用低碳钢制作。可用圆钢、方钢或扁钢。前两种常绕螺旋体，扁钢常弯曲成波纹体。波纹之间的距 离可取25mm 左右。起动电阻至电极的安装距离可取30mm左右，但最好有几圈能伸入两电极中间的间隙 中。起动炉子时，不必要把全部盐都加热到炉子工作温度，只要将电极之间的那 部分盐加热到 盐的熔点以上100。200 c使盐熔化即可。通常可以1 /3的盐量 计算。熔化1/3的盐所需的热量可分为三部分：从常温将盐加热到熔点所需热 量Qi；盐熔 化时所吸收的热量Q2：将盐从熔点加热到高于熔点200 c所需热量Q3。从常温将盐加热到熔点所需热量Q 1：1Qi GC固d熔七）千卡式（2.17 ）3 式中

46、G珀烟装盛盐的总重量，公斤，C固一固体盐比热，干卡/公斤度，见表2.1 ；t熔一盐的熔点，见表2.1 ；to常温，可取20C。盐熔化时所吸收的热量Q2 :Q2 3Gg解千卡式18)式中g解一盐的熔解热，千卡/公斤，见表2.1 0将盐从熔点加热到高于熔点200所需热量Q3：1Qa GC液200千卡(2.19)式中C液一熔盐比热，千卡/公斤度，其值见表2.1总能量为：Q总千卡c(QiQ2Q3)千瓦 /时。式(2.20)860Q总要求P总式(2.21)式中t一选定的起动时间。起动电阻的直径和长度可以如电阻炉加热体的计算方法计算。但实际上都选一定截面积的电阻体，再根据表面负荷计算电阻体的长度I ,即P

47、100P-1000毫米米式dd(2.22)式中d 一电阻体直径，mm ；一电阻体允许表面负荷，当温度为900sl200 c时可以采用=34瓦/厘米2 当温度为650s850 c时、可取4s6瓦/厘米2。要求起动电压V 1000PR,1式中R 一起动电阻体的电阻值，R 欧姆；A式中一电阻体电阻系数，对耐热合金可取欧姆？ mm/米对低碳钢可取0.110.12欧姆m/米。精品文档随意编辑精品文档3盐浴炉设计的计算本设计指导老师给出的初始条件：加热料筐最大尺寸一550 X415X 200炉子生产率一 75kg/h ；最高工作温度一900 C；盐浴的成分35%BaCI 2+65%NaCL3.1 塔塔尺寸

48、计算根据最大料筐的尺寸为550 X415X 200mm,盐浴炉炉膛长度L=550+2 X 50=650mm,炉膛宽度B=415+2 X50 = 515mm ,炉膛高度H=200+100+50+100=450mm,炉膛内装熔盐的容积为V= 6.50 X5.15X 3.5=117 .升 6b3.2 盐浴炉功率和电极的计算根据熔盐重量与炉子的生产率之比，校核炉膛容积是否适当，G=Kd=3X75=225公斤。由表2.1查得熔盐在900 C时的密度r=2.28公斤/公升，实际熔盐的体积 为5 笺 98.68 升 02.28且 V VtO故炉膛尺寸符合，可以暂时定为650 X 515 X 450mmo根据

49、炉膛尺寸为650 X515X 450mm；熔盐容积应V= 6.50 X 5.15X3.5=117 升。查表 2.5 得 Ko=O.35,贝 UP炉 KA/=0.35X117.16s41 千瓦。变压器容量S=1. 2 P炉1.2X41 =492千伏安，参考表2.8可知选ZUDG- 503型变压器（变压器容量为50千伏安）。为了便于砌砖，电极高度暂定113mm,电极长度（与熔盐接触部分）为650mm,厚65mm；两电极 间距离515mm ；变压器次级最大绕组由并联改为串联，使二次最高电压为35伏；由表2.7查得35% BaCl2+30 % NaCI 的电阻率P=3210?m=0.72o 则J U2

50、|_h352 113 650R N B 1030.72 3210 0.515 1 0375.6 千、陶意垢辑为75.6千瓦，故最大二次电流为:i p最大12u最大75-6 103 2160 安。35电极横截面积电流密度为:比声横11.3 6.529.4安/厘米100安/厘米2。昔294安/厘米2电极表面积电流密度为:I表40安/厘米2通过上述计算可知，盐浴炉的电极尺寸，相对位置与炉子所需功率及变压器 容量的匹配是适当的，电极横截面积及表面积也符合要求，故确定炉膛尺寸为650X515x 450mm,电极高度为113mm,电极长度(与熔盐接触部分)为650mm,变压器容量为50千伏安。3.3 排气

51、装置的计算排气装置的设计。排气量：qv3VaLB (2L)2=3 0.4 0.65 0.515(0 515 02)36002 0.65 800m3/h 。可以取排气量为900m 3/h,抽风方式采用单侧抽风，排气口蒸汽流动速度取10m/s,则排气口面积为:S1 qv= 900 n not- 2 sk 0.025 m2oV4 10 3600排气口的宽长比为3,设宽度为B排，长度L排则S.0253B 排 B 排0.025, B 排 V30.091m 91 mmL 排=3X 9 仁 273mm3.4 启动电阻的计算选用直径15mm的低碳钢条制作起动电阻，预计在2小时内将浴盐的1 /3熔化并加 热到熔

52、点以上200 C。由表2.1查得盐的固体比热为0.14,液体比热为0.18千卡/公斤度，熔解 热为3.5 千卡/公斤；取起动电阻表面负荷为4瓦/厘米2,低碳钢的电阻系数为0.11欧姆 m/米。贝u；Ql GC 固(t 熔-10) = X225XX (550)565 千卡11Q2 Gg 解二-X 225 X 82.5=6187.5f QQ11Q3 -GC 液 200= X 225X 0.18X200=27 千卡 QQQ Qi Q2 Q3 干卡 /860Q1 Q2Q3)=(5565+6187.5+2700) /860 168千瓦？时100Pdp 牛= 16.8/2=8.4 千瓦100 8.4,64.46米154R1X4.460.0028欧姆1524V 1000PR= 1000 8.4 0.0027 -4.72 伏。考虑到电极盐浴炉供电变压器的最低输出电压通常为5s6伏，故计算出来 的起动 电阻体的阻值仍嫌稍低，因此应将电阻体长度适当加大或采用较小的直径。但实际上启动 电阻在使用过程中要受腐蚀而变细，因此开始使用时尺寸要略大一些。4盐浴炉的基本结构图本设计决定炉壁耐火层厚度为115mm,用耐火粘土砖砌造，保温厚度 115mm,用硅藻土砖砌造。炉壳内空隙20mm用石棉粉充填。珀烟用特制异 型粘土砖砌造，厚