热处理炉课程设计说明书

1、江西理工大学课程设计专用纸热处理炉课程设计说明书班 级： 材料物理111班 学生姓名： 张昊天 学 号： 1320111964 指导教师： 王 操 江西理工大学材料科学与工程学院2015 年 01 月 06 日14 目录一、序言.3二、设计任务书.4三、炉型选择.5四、确定炉体结构和尺寸. .5五、计算砌体平均表面积.6六、炉子功率的计算.7七、炉子热效率计算.10 八、炉子空载是的功率计算.10九、空炉升温时间计算.10 十、功率的分配与接线.12十一、炉子技术指标（标牌）.13 十二、设计小结.14 一、序言热处理炉课程设计是在我们学完了大学的这门专业课、以及大部分专业课之后进行的。这是我

2、们在进行课程设计对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年大学生活中占有重要的地位，本次课程设计旨在培养我们实际设计热处理炉及相关设备的能力，通过这次设计我将使我们获得综合运用过去所学知识，为将来搞好毕业设计、走上工作岗位打下坚实基础。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次锻炼。此次课程设计对给定的生产率分析并进行技术指标设计，其中考察了炉体材料选择，不同结构部位尺寸的选择，能量与实际结构的院系及实际要求，热力学，电学相关知识，历时两个星期的设计加深了对所学知识的理解， 有助于今后能够熟练地运用于工作中。设计过程中遇到一

3、些疑问经过老师的悉心指导都得以解决，在此对老师表示忠心地感谢。适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。 二、设计任务书江西理工大学材料学院2011级材料物理专业热处理炉课程设计任务书、 课程设计名称：热处理炉设计、课题名称：箱式电阻炉的设计、课程设计使用的原始资料（数据）及设计技术要求： 设计题目：为某厂实际一台热处理炉，其技术条件如下。（1）用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及退火处理，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；（2）生产率：；（3）工作温度：最高使用温度

4、；（4）生产特点：周期是成批装料，长时间连续生产； 参考资料：课本热处理炉（哈尔滨工程大学出版社）； 材料学院材料物理专业 111 班 学生（签名）：张昊天 评分：_三、炉型的选择根据设计任务书给出的要求，拟选用箱式热处理炉，不同保护气氛。四、确定炉体结构和尺寸1.确定炉底面积由于没有定型产品，炉底面积无法根据实际排料法确定，故在此采用生产力指标法。生产率为，查表得到，箱式炉用于淬火和正火时，单位面积生产率，故可以求得炉底有效面积为有效面积与炉底种面积存在关系式，这里取0.8，计算得炉底实际面积2.确定炉底的长度和宽度为了方便装料、出料，热处理箱式电阻炉的底部尺寸有一定的要求，在这里，取，有故

5、 为了方便砌砖，这里根据标准砖尺寸，取，如图1所示。3.确定炉膛高度由统计资料的，炉膛的高度和宽度之比，即，一般在之间，考虑到炉子的实际工作条件，取左右，再由标准砖尺寸可以选定炉膛的高度。具体的炉膛尺寸为长 宽 高 在设计中，应当避免工件与炉子的内壁或者电器元件发生碰撞，因此，工件和炉膛壁之间应当有一定的空间，进一步确定炉子工作室的有效尺寸 重质耐火砖 轻质耐火砖 硅藻土砖 耐热钢 耐火纤维 膨胀珍珠岩图1 砌体结构示意图4.确定炉衬材料、厚度前墙、后墙和侧墙有相似的工作条件，因此，采用相同的炉衬结构，即轻质粘土砖密度的普通硅酸铝纤维毡级硅藻土砖。炉门采用轻质黏质土砖密度为的普通硅酸铝纤维毡级

6、硅藻土砖。炉顶采用轻质黏质土砖密度为的普通硅酸铝纤维毡膨胀珍珠岩。炉底采用三层轻质粘土砖密度为的普通硅酸铝纤维毡级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。炉底板的材料选用耐热钢，根据实际炉底的尺寸，分三块或四块，厚度为。炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。五、计算砌体平均表面积砌体外廓尺寸为 其中 拱顶高度，此炉子采用标准拱顶，取拱弧半径，则可以根据求出。1.炉顶平均面积2.炉墙平均面积这里，为了简化计算，将炉门计入前炉墙，即炉墙面积包括侧墙及后墙、炉门。3.炉底平均面积六、炉子功率的计算1.有经验公式进行计算取其中的系数，假定空炉子的升温时间是，炉温，炉膛内面积因此即有经验公式法计算得

7、到2.由热平衡法计算炉子功率（1）加工热工件所需的热量查表得，在时，工件的比热容为，加热工件所需的热量为（2）通过炉衬的散热损失同样为了简化计算，将炉门包括在炉前墙内，而前后墙和炉子侧壁的结构是相似的，这里做统一数据处理。对于各层导热面积不同的n层平壁炉墙，则应用下述公式计算热流量。上式中，为第层的平均传热面积。对于炉墙散热，先假定界面上的温度和炉壳温度，则耐火层的平均温度，硅酸铝纤维层的平均温度，硅藻土砖层的平均温度，层炉衬的热导率为在于给定温度相差较小的范围内，可以认为普通硅酸铝纤维的热导率与温度成直线关系，其数值可以查表得到。由，得查表得，在炉壳温度为时，炉墙外表面对车间的综合传热系数为

8、热流的计算检验交界面上的温度，符合设计要求，不需要重新计算。，符合设计要求，不需要重新计算。验算炉壳温度满足一般热处理炉表面温升的要求。计算炉墙散热损失同理可得炉顶通过炉衬散热炉底通过炉衬散热整个炉体散热损失（3）开启炉门的热辐射损失设装出料所需时间为每小时6分钟，则有这里，在正常情况下，炉门开启的高度为炉膛高度一半，故炉门开启面积，炉门开启率为。之比为，炉门的开启高度与炉墙厚的度之比为，查图得，。(4)开启炉门溢气热损失溢气热损失的计算公式为其中，计算方式为冷空气密度，查表得为溢气温度，近似认为（5）其他热损失其他热损失约为上述热损失之和的，故（6）热量总支出其中，故（7）炉子安装功率由式子

9、其中，K为功率储备系数，在这里取为1.4，则与标准炉子相比较，取炉子功率为。七、炉子热效率计算1.正常工作时候的效率2.在保温阶段，关闭炉门时候的热效率八、炉子空载是的功率计算九、空炉升温时间计算为了简化计算，将炉子的侧墙、前后墙及炉顶按照相同的数据计算，这是由于炉子的耐火层结构相似，并且保温层蓄热较少。炉底的砌砖方法不同，需要单独计算，并且升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。1.炉墙及炉顶的蓄热另外因为查表得再查表得炉顶珍珠岩按硅藻土砖近似计算，炉顶温度均按照侧墙近似计算，所以得2.炉底蓄热炉底高铝质电热元件搁砖，近似看成重质粘土砖。炉底的复合炉衬按照硅藻土计算。由于近似将重质砖和轻质砖平

10、均温度看成相等的。查表计算得到所以得3.炉底板蓄热查表得，是高合金钢的比热容分别为和。经过计算，炉底板质量约为，故由此可得空炉升温时间对于一般周期的作业炉，其空炉升温时间约在3到8个小时左右，因此符合设计要求。因为计算蓄热时是按照稳态计算的，误差大、时间长，实际空炉升温时间还应当更小一些，约6小时左右。十、功率的分配与接线75kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y、或者YY、接线。供电电压为车间动力电网380V。核算炉膛布置电热元件内壁表面负电荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在之间。表面负荷在范围，故符合设计要求。十一、炉子技术指标（标牌）额定功率：75kW 额定电压：380V最高使用温度： 生产率：160kg/h相数：3 接线方法：YY工作室有效尺寸：外形尺寸： 出厂日期：十二、设计小结 本次设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。它在我们大学四年的大学生活中占有重要的地位，因此，我对本次课程设计非常重视。 我们这次的设计、学习是分阶段进行的，还不能做到全局把握，面面俱到，因而不可避免地会出现一些问题和缺点。通过对本次课