热处理炉课程设计说明书

13目录— 设计任务 2二 炉型的选择 2三 炉膛尺寸确实定 2～3四 炉体构造设计与材料选择 3～5五 电阻炉功率的计算 5～9六 电热元件的设计 9～13七 参考资料 14一、设计任务设计要求：1、低合金钢正火用炉；110Kg/h；3、画出总装图〔手工；4、画出炉衬图、炉壳图(计算机)、电热元件图二、炉型的选择由于工件材料为低合金钢，热处理工艺为正火，对于912+(30~50)】℃，选择中温炉〔上限950℃〕即可，同时工件没有特别规定也不是长轴类，则选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则三、炉膛尺寸确实定1、用炉底强度指标法计算炉底有效面积：2-2Gh=100Kg/〔m2·h〕

炉gF =

=1.1〔m2〕效 G 100h炉膛有效尺寸：效L 效效L = 1.11.6=1.33〔m〕=1330mm效炉膛有效宽度：B 效B = 1.13效

效5=0.66(m)=660mm52-2选择1390mm×650mm×45mm/12mmB效=0.65mL效=1.39－0.2－0.1=1.09〔m〕2、炉膛内腔砌墙尺寸炉膛宽度：B=B +2×〔0.1～0.15〕砌 效B=0.65+2×0.125=0.90(m)砌炉膛长度：L=L砌

+0.16=1.25〔m〕效炉膛内高度：H=〔0.5～0.9〕B砌 砌H=0.8×0.9=0.720(m)砌Bn=砌

0.81030.067 =10.710H砌=10×67+42+39=0.751(m)四、炉体构造设计与材料选择〔一、选择炉衬材料局部炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几局部。炉体通常用耐火层和保温层构成，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足以下要求：确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺寸相吻合；为了削减热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料；50℃，否则会增大热损失，使环境温度上升，导致劳动条件恶化。〔二、炉体构造设计和尺寸本炉设计为两层炉壁〔如图〕RNG-0.6型轻质粘土砖，其厚度S=115mm；1λ=105Kg/m3厚度2S2RNG-0.6ρ=600【Kg/m3】1λ=0.165+0.194×10-3t【w/(m·℃)】1 均C=0.836+0.263×10-3t1耐火纤维

KJ/〔Kg·℃】均〖2〗查得α3

∑∴q=12.17×〔50-20〕=486.8〔W/㎡〕将上述各数据代入公式得：t2t

1

1616221913519139521695488115=782〔℃〕代入数据解得：纤维层厚度：S2〔mm〕S=230mm2〔三、炉顶的设计

1 486.8900mm，承受拱顶，拱角60°的标准拱顶，拱顶式炉子最简洁损坏的部位，受热时耐火砖发生膨胀，造成砌筑拱顶时，为了削减拱顶向两侧的压力，〔230,113,65,4230mm体积密度为10Kg/m3的硅酸铝耐火纤维和轻质直形砖〔230,113,65〕.〔四、炉底的设计113mm65mmQN-0.6230mm重质高铝砖支持炉底板+4Cr-Mn-N12mm。〔五、炉门框的设计炉门框的壁炉膛稍小取其宽度为：B×H框

=850mm×700mm230mm113mmRN-0.6〔六、炉门的设计113mmRNG-1.0230mmBB

×H=950mm×820mm。门 门〔七、炉体框架与炉壳的设计炉体外廓尺寸：L=L+〔115+230〕+230=1900〔mm〕外 砌B=B外

+2×〔115+230〕=1590〔mm〕砌H=B弧

-BCos30°=122〔mm〕砌 砌H=H外

+〔115+20+230〕+H砌

+〔115+67+230〕弧H=1642〔mm〕外五、电阻炉功率的计算本炉承受理论设计法，通过炉子的热平衡来确定炉子的功率。其原理是炉子的总功率即热量的收入，应能满足炉子热量支出的总和。具体计算如下：1、加热工件的有效热量Q件Q=g〔Ct-Ct〕件 件 22 11=110×〔0.6789×950-0.4939×20〕=69858.5〔KJ/h〕〔CC4-3〕2、12、通过炉衬的散热损失Q散tQ 1

t0 散 S S1 2

S3

1F1 m1

F2

F F3 m3 3λ=0.165+0.194×10-3×〔950+782〕÷2=0.331λ=0.1072F=2×〔0.9×1.25+0.9×0.72+0.72×1.25〕1=5.35〔㎡〕F=2×〔1.48×1.13+1.48×0.95+1.13×0.95〕2=8.44〔㎡〕F=2×〔1.94×1.59+1.94×1.41+1.59×1.41〕3=16.12〔㎡〕F 8.44 F 16.12∵2 ﹤2 3 ﹤2F 5.35 F 8.441 2∴F=〔FF〕÷2=6.9〔㎡〕m1 1 2F=〔FF〕÷2=12.3〔㎡〕m2 3 2F、=F=16.12〔㎡〕2 31Q=14556.5〔KJ/h〕3Q蓄总轻质粘土砖、硅酸铝耐火纤维、在1㎡面积上所占的量分别为：G=0.115×600=69〔Kg〕1G=0.230×105=24.15〔Kg〕2它们的平均比热容分别为：C=0.836+0.263×10-3×0.5×〔950+782〕1=1.06【KJ/〔Kg·℃】C=1.07【KJ/〔Kg·℃】2各层的蓄热量:Q=69×1.06[〔950+782〕÷2-20]=61876〔KJ〕12∑Q F

=554398(KJ)蓄总 1m1 2m24Q辐T

4 T

4Q 1 23.6F×φ×δ辐 100t炉口开启尺寸850mm×460mma/b=460/850=0.54 L/a=230/460=0.52-16φ=0.5F=0.46×0.85=0.391〔㎡〕δ=3/60=0.05tQ

=6442〔KJ/h〕辐5Q溢TT Q VC1 2 KJ/h溢 2 tV=2200BHH C=1.4KJ/〔㎡·K〕Q=652×1.4〔950+6×0.50.05=2304〔KJ/〕溢6Q它Q=〔0.5～1.0〕Q它 散Q=0.8×14556.5=11645.2〔KJ/h它7、Q=Q+Q总 件

+Q+Q控

+Q+Q溢 它=69858.5+14556.5+6442+23048+11645.2=125550.2〔KJ/h〕P=Q总

/3600=34.8〔KW〕P=1.3P=44.84〔KW〕安P=45KW安8、电阻炉热效率η=Q

/Q×100%=55.6%件 总9、空炉升温时间τ=Q/〔3600P

〕=3.4〔h〕符合要求空 蓄 安10P空P=〔Q空

Q〕/3600=7.28〔KW〕为炉子总功率效 它16%，符合要求。六、电热元件的设计〔一、电阻功率的安排45KW380V15KW〔二、电阻元件材料的选择0Cr25Al5〔三、电热元件的设计1、供电电压和接线380V1：1P=P

/3n=45/3=15〔KW〕安U=380/3=220〔V〕2、确定电热元件的单位外表功率因炉膛最高温度不超过950℃0Cr2Al57-4W

=1.6～2.0W/cm3允3dd= P2p 1521.534.33 t 34.3 5.8522021.6取 d=6.0mm式中p pt 0

1t1.41410511001.5mm2mW=1.6w/cm2U2f 22023.1462L 103 60.8p 1.51510004t总L =nL= 360.8182.4m总M= 0.20160.812.221kg4、求电热元件的总质量M=312.22136.663kggφ6mmg=0.201Kg/m3-17102P 10015 W= = =1.31W/cm3﹤1.6 dl 3.14 6.0 60.8符合要求〔五〕电热元件的绕制和布置电热元件绕制成螺旋状，均匀布置于两侧墙及炉10每排电热元件的开放长度：60.8L、=10

=6.08〔m〕每排电热元件的搁砖长度L=1090-50=1040〔mm〕1D=6d=4×6=36〔mm〕每排电热元件的圈数：L、n=

6080

53.8圈 取n=54πD 3.1436电热元件螺旋节距：Lh=1

1040

n 54h=〔2～4〕dh 20.18校核：d

3.36 符合要求〔四、电热元件引出棒及其套管的设计与选择、引出棒的设计引出帮必需用耐热钢或者不锈钢制造，以防止氧1Cr18Ni9Ti，φ=14mm，L=400mm，丝状电热元件与引出棒之间的连接，承受接头铣槽后焊接。引出棒长度：L=115+230+100=445〔mm〕引、保护套管的选择依据设计说明中炉膛以及电热元件的设计，所以

=115+230=34〔mm，引出棒的直径侧墙d=φ14mm，因此选用SND·724·0160.5Kg，d

=φ16mm引D=φ36mm，300mm。引〔五、热电偶及其保护套管的设计与选择、热电偶的选择由于炉内最高的温度为950℃.长期使用的温度在1000℃