立式真空淬火炉设计说明书

课程设计立式真空淬火炉设计说明书（PFTH700/1600型）第一章前言目录第一章前言············································3第二章设计任务说明 ···································4第三章确定炉体结构和尺寸·······························53.1炉膛尺寸的确定 ······································53.2炉衬隔热材料的选择 ································53.3各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度 ····················63.3.1隔热屏 ············································63.3.2炉壳内壁 ·········································7第四章炉子热平衡计算 ································94.1有效热的计算 ······································94.2无热功的计算 ······································94.3结构的蓄热量 ······································124.4炉子功率的验证 ······································14第五章电热元件的选择及布置·····························15第六章工件进出料传送装置设计 ··························18第七章其他部件的设计计算 ·····························197.1淬火油槽的设计·······································197.2冷却系统设计 ·······································207.2.1冷却水消耗计算 ····································207.2.2确定水在水壳内的经济流速和当量直径 ···············217.2.3球对流热换系数 ··································217.2.4验算水冷炉壁得温度(℃) ·························217.2.5冷却水的管道设计 ·······························217.2.6水冷系统的安全保护 ·······························227.3水冷电极 ···········································227.4观察窗 ···········································227.5热电偶测温装置 ·····································227.6风扇 ··············································237.7真空放气阀、真空安全阀 ····························237.8法兰设计 ···········································23第八章真空热处理炉真空系统的设计 ···················248.1根据设计技术条件,确定真空系统方案 ················248.2真空炉必要抽速计算 ·······························248.3根据炉子必要抽气速率选择主泵 ······················258.4选配前级真空泵 ·····································258.5确定真空系统管及配件尺寸 ·························26第九章真空热处理的优点 ·······························27第十章真空热处理炉特点 ·······························28第十一章参考文献 ·····································29第一章前言真空热处理技术是随着国防尖端工业、精密机械制造业等的发展而发展起来的新型热处理技术。尤其是近年来，零件性能及精度要求的提高，使得真空热处理技术日益受到重视，不仅用于活泼及难熔金属的热处理，还逐渐推广到钢铁材料的退火、淬火、回火、渗碳、渗氮、渗金属等各领域。真空热处理工件通常具有一系列突出优点：不氧化、不脱碳，处理后仍保持表面光亮和原有光泽，表面通常可不加工，工件无变形，较高的耐磨性和使用寿命，对工件有脱脂、脱气作用，无污染、无公害，自动化程度高等。而真空热处理设备是完成真空热处理工艺的重要保证，能够设计或者选用先进合理的真空热处理设备，充分满足热处理工艺参数的要求，是提高产品质量的关键。我国在真空热处理设备的开发方面已经与世界接轨，生产的主要产品有真空退火炉、真空油气淬火炉、真空高压气淬炉、真空高压高流率气淬炉、真空负压高流率气淬炉、真空回火炉、真空渗碳炉、真空离子渗碳炉、真空烧结炉、真空钎焊炉以及真空离子渗氮炉、真空渗金属炉、真空镀膜炉及溅射设备等多种类型。在炉型上包括单室、双室、三室、半连续及连续式真空热处理设备，初步形成了国产真空热处理炉系列。本次课程设计设计的是PFTH700/1600型真空淬火炉，旨在通过一次标准的设计过程，熟悉和掌握真空淬火炉的设计过程及其工作方式，为以后进一步、深入的学习打好坚实的基础。 第二章设计任务说明第二章设计任务说明完成PFT700/1600型真空淬火炉技术设计，要求设计书和真空淬火炉的结构图（主视图、侧视图）。给定技术参数如下表：项目单位指标炉子有效尺寸mmΦ700×1600最大装炉量Kg900最高温度℃1300压升率Pa/h0.67额定功率kW300第三章确定炉体结构和尺寸第三章确定炉体结构和尺寸3.1炉膛尺寸的确定由炉体设计给定的参数可知，真空加热炉的有效加热尺寸为Φ700mm×1600mm。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。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＝1600＋2×(150～300)＝1900～2200mmD1＝700＋2×(50～150)＋2×(50～100)＝900～1200mmD2＝D1＋2×50＝1000～1300mm选定：L=2200mmD1=1200mmD2=1300mm由于没有待处理的钢件，没有规定的温度，但通过电功率P和炉子的体积V可以估算出炉子的加热温度（经验公式）：P其中体积V=п×(1.2/2)2×2.2=2.49m3由于额定功率为300kW，代入上述公式既得k=163，通过查表，可得炉子的加热温度大约有1200℃。据此来确定炉墙材料和电热元件，电热元件的温度应该按照高于炉子工作温度100-160℃左右计算，取1360℃。·因此该真空炉的工作条件为：室温20℃，工作加热温度为1200℃，工作真空度0.133Pa,极限真空度为1.33×10-3Pa,压升率0.67Pa/h。主要用途为处理不锈钢。综上所述，取L=2200mm；D1=1200mm；D2=1300mm。3.2炉衬隔热材料的选择真空热处理炉衬材料包括有金属辐射屏、石墨毡、耐火纤维制品及耐火砖等。由于耐火砖炉衬的保温隔热性能差，蓄热量大，易污染炉膛和泵，因此尽量避免采用。由于炉子四周具有相似的工作，一般选用相同的材料。为简单起见，炉门及出炉口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℃时可选用不锈钢薄板，由于加热炉的工作温度为1200℃，电热元件的温度为1300℃。隔热屏的层数一般根据炉温确定，最高温度为1300℃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250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。则按上述设计，各层的设计温度为： 第一层：1200℃；第二层：1200-250=950℃；第三层：950-250=700℃；第四层：700-150=550℃；第五层：550-150=400℃；第六层：400-150=250℃水冷夹层内壁：100℃最后水冷加层内壁的温度为100℃<150℃，符合要求。3.3各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度3.3.1隔热屏由于隔热层屏与屏之间的间距约8～15mm，取10mm。钼层厚度为0.2mm—0.5mm，取0.4mm，不锈钢层厚度0.5mm—1.0mm，取0.6mm。屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。第一层面积：＝πD1×L1+2π(D1/2)3=π×1200×2200+2π(1200/2)第二层面积：F2＝πD2×L2+2π(D2/2)3=π×1220×2220+2π(1220/2)2第三层面积：F3＝πD3×L3+2π(D3/2)3=π×1240×2240+2π(1240/2)2第四层面积：F4＝πD4×L4+2π(D4/2)3=π×1260×2260+2π(1260/2)第五层面积：F5＝πD5×L5+2π(D5/2)3=π×1280×2280+2π(1280/2第六层面积：F6＝πD6×L6+2π(D6/2)3=π×1300×2300+2π(1300/2)2=πD7×L7+2π(D7/2)3=π×1320×2320+2π(1320/2)3.3.2炉壳内壁A.炉壳材料的选择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，应该选用良好的焊接性能的轧制钢材，而且PFTH700/1600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45#钢板作为炉体材料。B.炉壳尺寸的确定炉壳钢板的厚度通过计算获得，并参考现有真空炉壳进行校验。在设计时不仅仅考虑一个大气压力的作用，也要考虑到冷却水套内水压的影响。一般的安全水压为200-300kPa。圆筒状完体只承受外压时，可按稳定条件计算。有受外压1×10Pa，水压实验按P＝2×10Pa计。由于设计炉壳为圆筒型，其壳体厚度的计算公式为：So=1.25D(式中S0-圆筒壳体的计算壁厚D-圆筒内径P-圆筒所受外圧力Et-温度为t时的弹性模量L-圆筒的计算长度由前面的计算数据可得：So=1.25×1320×(圆筒壁厚还要考虑一个附加量C:它包括板材厚度公差、介质腐蚀和加工减薄量等，即C=C1+C2+C3：C——壁厚的附加量（mm）。C1——钢板的最大负公差附加量（mm），一般取0.5-1mm，这里取0.8mm;C2——腐蚀裕度（mm）,这里取1.2mm;C3——风头冲压的拉伸减薄量（mm）,取计算值的10%，但不大于4mm。表：碳钢及低合金钢板得知得知得知最大负公差附加量钢板最大厚度/mm2.5344.5568-2526-3032-3436-40最大负公差/mm1.1由C可得C3=10%S0=0.1×6.2885=0.62885mm，我们取为0.63mm。因此C=C1+C2+C3=1.2+0.8+0.63=2.63mm。所以圆筒的实际壁厚为：S=S0+C=6.2885+2.63=8.9185(mm)C.设计验证：=1\*GB3①上述公式适用于筒体壁厚与炉径之比小于获等于4%，代入数据：S/D=8.9185/1320=0.0067，满足条件=2\*GB3②L/D须要在1-8之间，代入数据：

L/D=2320/1320=1.758，满足条件=3\*GB3③(PEt×L(0.11.96×105D．圆筒炉壳的水压试验圆筒炉壳的水压试验时，应校核壁上应力。进行水套水压试验。一般水套内通入2×105的压力。此外还要加上1×105Pa抽空压力。σ代入数据：σ综上所述：本次试验满足以上全部条件，则所需壁厚符合要求，即S=8.9185mm第四章炉子热平衡计算第四章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——加热器发出的总热量(kJ/h)；Q有效——有效热消耗，即加热工件及工夹具所消耗的热量Q损失——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。4.1有效热消耗的计算Q有效＝Q工＋Q夹Q工＝GC(t1-t0),Q夹等同；式中：Q——有效热消耗(kJ/h)；Q——工件加热消耗热量(kJ/h)；Q——夹具加热消耗热量(kJ/h)；G——炉子生产率(kg/h)，在本次设计中取炉子的最大装炉量为900kg/h；t1——工件的最终温度(℃)，—般取炉温，本次设计中我们取为1200℃；t0——工件的起始温度，(℃)，一股取室温，本次设计中我们取为20℃；C——工件在温度t1和t0时的平均比热容[kJ／(kg·K)查表可以得到工件的C1=0.5041KJ/(kg•℃),夹具的C2=0.5852KJ/(kg•℃)代入数据：Q工＝GC1(t1-t0)=900×0.5041×（1200-20）=535354.2KJ/hQ夹＝GC2(t1-t0)=80×0.5852×（1200-20）=55242.9KJ/hQ有效＝Q工＋Q夹=535354.2＋55242.9=590597KJ/h4.2无功热热消耗的计算Q损失=Q1+Q2+Q3+Q4式中：Q1--通过隔热层辐射给水冷壁的热损失KJ/hQ2--水冷电极传导的热损失KJ/hQ3--热短路造成的热损失KJ/hQ4--其它热损失KJ/h=1\*GB3①通过隔热屏热损失Q的计算：电热元件、隔热屏的黑度为：＝0.95；＝0.133；＝0.096；＝0.096；＝＝＝0.5；＝0.56。则导热辐射系数：C=＝2.478KJ/(㎡·h·K)其中F由前面算得，F为加热元件的表面积。同样计算得：C＝＝0.297KJ/(㎡·h·K)C＝＝0.2532KJ/(㎡·h·K)C＝＝0.4355KJ/(㎡·h·K)C＝＝1.6678KJ/(㎡·h·K)C＝＝1.6678KJ/(㎡·h·K)C＝＝1.7932KJ/(㎡·h·K)则Q＝＝46873.6KJ/h式中：T——电热元件得绝对温度，按高于炉子工作温度按100℃计算，即T＝1573K;T——炉内壁的绝对温度，即按设计计算得T＝373K。各辐射屏的温度的验算：第一层：＝－Q把各项数据代入上述公式，计算得T=1487K，即t=1214℃第二层：＝－Q把各项数据代入上述公式，计算得T=1221K，即t=948℃第三层：把各项数据代入上述公式，计算得T3=974K，即t3=701℃类似计算，得：t=556℃；t=401℃；t=253℃;t=101℃ 验算结果与前面设计的各隔热层温度基本相近，符合要求。=2\*GB3②水冷电极传导的热损失Q计算根据公式：式中：Q2——水冷电极传导热损失，(kJ／h)；n——水冷电极数，n=12；ρ——水的密度(kg/m3),ρ＝1.0×10KJ/m;C——水的比热容[kJ／(kg·℃)]d——水管直径(m)，一般取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一1．2m/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/st1——冷却水出口温度(℃)．一般取30-35℃；这里t＝30℃t2——冷却水出口温度(℃)，一般取20-25℃，这里t＝20℃；一个水冷电极消耗的功率约0．5—1kw。将数据带入公式得：＝12×1.0×10××2×3600×4.2×（30－20）＝182311KJ/h=3\*GB3③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Q1的5％一10％左右，这里我们取：Q＝7％*Q＝7％×46873.6＝3281.152KJ/h=4\*GB3④其他热损失Q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Q1的3％一5％左右,取Q4＝(3％一5％)这里我们取：Q＝5％*Q＝5％×46873.6＝2343.7KJ/h则：Q＝Q＋Q＋Q＋Q=46873.6＋182311＋3281.1＋2343.7＝234809KJ/h4.3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：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·℃)]——结构件增加的温度(℃)；——炉子的升温时间(h)。=1\*GB3①隔热层的蓄热量第一层：G＝＝10.2×10×10.55×0.3×10＝32.283㎏q＝＝32.283×0.259×（1214－20）＝9983KJ第二层：G＝＝10.2×10×10.841×0.3×10=33.173㎏q＝＝33.173×0.259×（948－20）=7973KJ第三层：G＝＝10.2×10×11.136×0.3×10=34.076㎏q＝＝34.076×0.259×（701－20）=6010KJ第四层：G＝＝7.9×10×11.434×0.6×10=54.197㎏q＝＝54.197×0.5041×（556－20）=14643KJ第五层：G＝＝7.9×10×11.736×0.6×10=55.628㎏q＝＝55.628×0.5041×（401－20）＝10684KJ第六层：G＝＝7.9×10×12.042×0.6×10＝57㎏q＝＝57×0.5041×（253－20）＝6695KJ=2\*GB3②炉壳内壁的蓄热量G冷＝＝7.9×10×12.351×8.9185×10＝870.2㎏由于内壁温度由内到外以此降低，内部温度为100℃，外部温度为20℃。则：q＝1/2＝1/2×870.2×0.4682×（100－20）＝16297KJ于是：Q＝=＝72285KJ/h4.4炉子功率的确定炉子应供给的总热量：Q＝Q＋Q＋Q＝590597＋234809+72285=897691KJ/h则炉子总负载功率N：N＝K＝1.2×＝299kw与炉子所要求的设计功率300kw相近，则取N＝300kw。空载升温功率：N＝＝＝85.66kw空载升温时间：＝＝0.107h第七章其他部件的设计计算第五章电热元件的选择及计算电加热器是真空热处理炉的重要部件，其作用是将电能转化为炉内的热能，使炉子达到工作温度。电加热器是由电热元件组成的。炉子的最高温度，炉温均匀性。升温速度，都与电热元件的材料选择，几何尺寸计算，和结构等有关。5.1电热元件的选择在本热处理炉的设计中，我们设计的炉子的最高温度为1360℃，大于1200℃，而且由于有些被处理的工件在高温下不允许有碳存在，此时电热元件和隔热屏的材料就不能选用石墨和碳质毡。因此我们选用钼作为电热元件。5.2电热元件的计算5.2.1电热元件在长期工作温度下的电阻当炉温为1000℃时，此时电热元件的温度我们取为1200℃，选用钼作为电热元件，保护气体选用氮气。查表可得，所用电压为200V。采用Y-Y型接法，即三相双星形接法，查表可知，相应的电热元件的数目n=6；已知炉子的额定功率为300kW，所以每一个加热元件的功率为N=300/6=50kW,由总电阻公式：Rt=U2/(N×1000)代入数据得：Rt=U2/(N/1000)=2002/(300×1000)=0.133Ω5.2.2电热元件在长期使用工作温度下的电阻率在本炉子的设计当中，我们选择炉子的长期使用温度为1000℃。由公式：ρt=ρ20（1+αt）查表可得钼在20℃的电阻率为0.054Ω·mm2／m，电阻温度系数为4.71×10-3，加热炉的工作温度为1000℃时，代入数据得ρt=0.054×（1+4.71×10-3×1000）=0.30834Ω·mm2／m5.2.3电热元件尺寸的计算A.电热元件直径的确定由于采用的是电阻丝加热体，直接代入公式即可：d=34.4×(B.电热元件长度的确定由于采用的是电阻丝加热体，直接代入公式即可：电阻丝的长度l=0.785×10-3C.校核电热元件的表面负荷查表可得该电热元件的表面允许功率W许=20W/cm2。因此W实=P组πdL=(1000×300)小于允许的表面功率，所以满足设计要求。4.2.4电热元件尺寸的表面积4.2.5电热元件根数的确定由于纯金属电热丝加工性能不好，经常使用数根直径为1-3mm的丝并联扎起以代替单根较粗的电热丝。同时也要保证电阻不变。因此π所以n=4.2.6电热元件寿命的计算电热元件的寿命，在理想情况下取决于电热元件的蒸发速度。由于电热元件的蒸发，造成了它的质量减少，当质量减少导致电热元件的电阻增长15%-20%的时间，称为电热元件的寿命。电热元件在一定温度下，元素的蒸发速度v按下式计算：v=775.4由于钼的相对分子质量为95.94g，查表可得它的饱和蒸汽压为1×10-6Pa，工作温度1000℃，代入数据：

v=775.4×1×10-6对于圆形截面的电热元件，使用寿命t可以用下面的公式计算：t=1.48×t=1.48×第六章工件进出料传送装置设计立式油(气)淬火真空炉的工件传输机构一般仅有垂直升降机构。工件传送机构其淬火转移时间，即工件从加热室取出至降落到油槽中的时间，约在15s，立式油(气)淬火真空炉最快可在5-7秒钟。工件的传送机构具有动作迅速，并且全部动作均在密闭的真空室中进行，所以设计时应做到：动作协调、安全可靠、便于实现自动化操作装出料时应保证传送平稳、对工件、炉床等不产生冲击、震动、等不良现象、防止工件损伤变形。结构简单、操作维修调整方便、并保证工件淬火移动时间最短。工件传送机构的传动方式有机械传动、液压传动、气压传动、混合传动。其中液压传动得到了越来越广泛的应用。第七章其他部件的设计计算7.1淬火油槽的设计7.1.1淬火油质量的计算一般我们选择经验估算的方法来确定淬火油的需求量。通常，置换冷却的淬火槽，淬火介质的重量等于同时淬火工作重量的3-7倍。本次设计的淬火槽属于置换冷却的淬火槽。取同时淬火的工件重量为900kg,则所需要的淬火油的质量：，取为4500kg，应该指出，这样确定的淬火介质为有效需要量，对于油类，由于流动性较差，有效质量通常取为80%-90%，所以实际需求量为：7.1.2淬火油槽尺寸的计算=1\*GB3①淬火槽的深度h的确定关于淬火槽的深度，有：h-淬火槽的深度，mH-工件的高度，m-淬火时，工件的上端距离液面的距离。一般取0.1-0.5，本次设计取0.4m；-淬火时，工件的下端距离液面的距离。一般取0.1-0.4，本次设计取0.3m；-淬火时，工件上下移动的距离，短件取为0.2-0.5，厂件取为0.5-1m，，本次设计取1.5m，属于长件，我们这里取为0.6m；代入以上数据：=2\*GB3②淬火槽的横截面形状与尺寸的确定本次设计当中淬火油槽采用圆形截面。淬火油的密度ρ=900kg/m3，则可以得到淬火油的体积为：淬火油槽横截面面积：淬火油槽横截面直径：m综上，淬火油槽的横截面为圆形，直径D为1.59m。7.2冷却系统设计7.2.1冷却水消耗计算真空炉冷却水的总消耗量等于炉壳，炉盖，水冷电极，热交换器，及真空系统等冷却水消耗量之和：式中：——炉壳冷却水消耗量(kg/h)；——通过炉壳总的热损失(kJ/h);——通过沪壳散人周围空气的热损失(kJ/h)，这里取为770KJ/（m2h）C——水的比热t1——出水口水的温度(℃)；t2——进水口水的温度(℃)。＝＝46873＋182311＋2343＝231527KJ/h外壁的参数由内壁参数加上壁厚S与水冷区厚度而得，由于前面的F冷=12.351m2,＝770×12.351＝9510.2KJ/h＝＝2.64㎏/h7.2.2确定水在水壳内的经济流速和当量直径器管内为软水，水的容积流量为则水流管得当量直径为：d＝＝取d=25mm；式中：d——当量直径(m)；——水的经济流速(m／s)；V——水的容积流量(m3／s)7.2.3求对流换热系数＝0.113＝0.113×＝32.17KJ/(㎡·h·℃)7.2.4验算水冷炉壁的温度(℃)＝＋＝＋20＝51.96℃<100℃符合要求N——冷却水带走的热量，N＝＝＝61.75kw7.2.5冷却水的管道设计进水管径的确定：进水管直径d＝25㎜，出水管径稍大些为D1＝28㎜。回水管直径的确定：下水管道的流速＝＝＝2.0m/s0.0216m因此取为22mm。经软化后循环水可提高其出水温度，一般出水温度为50—60T7.2.6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7.3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，在设计上主要注意以下几点：（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。7.4观察窗观察窗是真空电炉的常用装置，用来观察工件受热情况，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，以减少通过它造成的热量损失。观察窗上的玻璃要求耐温并有一定的强度。600－1100℃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8mm7.5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。目前，铠装热电偶保护管为不锈钢材料，因此一般使用温度限制为1000℃左右。当炉子使用温度为1000摄氏度以上时，可采用高纯氧化铝或氧化镁做热电偶的保护材料。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1600~1700℃的高纯氧化铝作为保护管材料。7.6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/s。7.7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—膜片结构。7.8法兰设计遵照国标选取真空法兰。第八章真空热处理炉真空系统的设计第八章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。(4)真空检漏仪器、真空控制仪器、充气装置等。8.1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-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——机械真空泵机组。8.2真空炉必要抽速计算＝5.7×10×0.16×10×＝55.426L/s式中S——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——炉料重量(kg)，为900kg；q——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(/100g)，通过查表可知钢在标准状态下的放气量在1060-1200℃之间为0.07～0.52L/kg，取1060℃下的为52/100g；q——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(/)，取40/L；V——炉衬材料的体积()q——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〔/（·s)），因为一般炉内壁均为碳钢件，查表可得q=9.31×10-6[L/s·]＝33.516；F——炉子金属构件和炉壁的表面积（），F＝12.351㎡P——真空度，即工作压强(Pa)，为0.133Pa；τ——处理时间(s)，τ＝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——系统的漏气率，根据设计要求为0.67Pa/h＝1.861×10Pa／s。8.3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=3S=166.278L/s按S选取ZJ—300机械增压泵为主泵,选取ZJ—300机械增压泵为主泵其主要技术指标为:抽气速率300L/s，极限真空度6.7×Pa；8.4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:L/s为了缩短抽气时间，前级泵的抽气速度可根据上式所技算出的范围选择尽量大一些的速度。按S选取ZH—30旋片式真空泵为前级泵,ZH—30旋片式真技术指标为:抽气速率30L/s，极限真空度Pa8.5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。(3)密封圈结构密封图形式有几种,O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。(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，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。第九章真空热处理的优点第九章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，因而加热缓慢，工件表面和心部温差小，膨胀收缩较均匀，造成的热应力较小，从而减少工件的最终变形。7.真空热处理后的产品可直接用于电镀或做为最终产品，免除了清洗、表面加工等辅助工序，大大降低生产成本。8.提高工件塑性、强度:固态金属在真空下进行热处理，表面有脱气作用，从而提高它的塑性和强度。9.对环境无污染，自动化程度高，操作简单。第十一章参考文献第十章真空热处理炉特点真空淬火炉是真空热处理炉的主要类型，品种多、数量大、结构复杂、发展迅速。本次设计的WZC-60真空淬火炉是真空双室淬火炉的一种这种炉子加热室与冷却室由真空间阀隔开，工件在冷却室进行冷却时，加热室不受影响，可以防止工件油淬时产生油蒸气对加热宣的侵入和污染，提高加热元件的使用寿命和绝缘件的绝线性能。因此，工件冷却速度较单室真空气淬炉快，由于双室炉冷却气体只充入冷却室，加热室保持真空，因而缩短工件时间(抽真空，加热等)，生产效率较单室真空炉提高25％-30％左右，连续式真空热处理炉生产效率高，节约能源，降低成本，适于连线生产和大生产运行，是今后真空热处理炉的发展方向。同时，双室油淬真空炉比单室油淬真空炉生产效率高，节约能源，缺点是结构较复杂，制造加工要求较高，造价较高。目前，真空热处理炉广泛用于合金钢、工具钢、高速钢、模具钢、轴承钢、弹簧钢、不锈钢、耐热合金、各种磁性材料、有色金属等的热处理。第十一章参考文献《工程设备设计基础》申勇峰冶金工业出版社2014《热处理设备及其使用与维修》马伯龙机械工业出版社2011.07《热处理设备》王淑花哈尔滨工业大学出版社2011.02《热处理设备》王书田中南大学出版社2011.03基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet