箱式电阻炉课程设计.docx

一、设计任务书
题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉；
炉子用途：中小型零件的热处理；
材料及热处理工艺：中碳钢毛坯或零件的淬火、正火及调制处理；
生产率：160kg/h；
生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产；
要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一张。
二、炉型的选择
根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度950℃，不通保护气氛。
三、确定炉体结构及尺寸
1.炉底面积的确定
因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p为160kg/h，按照教材表5-1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为
120kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积：
F1=PP0=160120=1.33m2
由于有效面积与炉底总面积存在关系式F1F=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积：
F=F10.85=1.330.85=1.57m2
2.炉底长度和宽度的确定
由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取LB=2，因此，可求得：
L=F0.5=1.570.5=1.772m
B=L2=1.7722=0.886m
根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m，B=0.869m，如总图所示。
3.炉膛高度的确定
按照统计资料，炉膛高度H与宽度B之比HB通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取HB=0.64Om。
因此，确定炉膛尺寸如下：
长L=230+2×7+230×12+2=1741m
宽B=120+2×4+65+2+40+2×2+113+2×2=869mm
高H=65+2×9+37=640mm
为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为：
L效=1500mm
B效=700mm
H效=500mm
4.炉衬材料及厚度的确定
由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mmQN-0.8轻质粘土砖，+80mm密度为250kgm3的普通硅酸铝纤维毡，+113mmB级硅藻土砖。
炉顶采用113mmQN-1.0轻质粘土砖，+80mm密度为250kgm3的普通硅酸铝纤维毡，+115mm膨胀珍珠岩。
炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖67×3mm，+50mm密度为250kgm3的普通硅酸铝纤维毡，+182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。
炉门用65mmQN-1.0轻质粘土砖，+80mm密度为250kgm3的普通硅酸铝纤维毡，+65mmA级硅藻土砖。
炉底隔砖采用重质粘土砖（NZ-35），电热元件搁砖选用重质高铝砖。
炉底板材料选用Cr-Mn-N耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或者四块，厚20mm。
四、砌体平均表面积计算
砌体外廓尺寸如下：
L外=L+2×115+80+115=2360mm
B外=B+2×115+80+115=1490mm
H外=H+f+115+80+115+67×4+50+182=1566mm
试中f——拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径R=B，则f可由f=R(1-cos30°)求得。
1.炉顶平均面积
F顶内=2πR6×L=2×3.14×0.8696×1.741=1.585m2
F顶外=B外×L外=1.490×2.360=3.516m2
F顶内=F顶内×F顶外=1.585×3.516=2.360m2
2.炉墙平均面积
炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算，将炉门包括在前墙内。
F墙内=2LH+2BH=2HL+B
=2×0.640×(1.741+0.869)
=3.341m2
F墙外=2H外L外+B外
=2×1.566×2.360+1.490
=12.058m2
F墙均=F墙内×F墙外
=3.341×12.058
=6.347m2
3.炉底平均面积
F底内=B×L=0.869×1.741=1.510m2
F底外=B外×L外=1.490×2.360=3.516m2
F底均=F底内×F底外=1.510×3.516=2.304m2
五、计算炉子功率
1.根据经验公式法计算炉子功率
由教材式（5-14）

取式中系数C=30kW∙h0.5m1.8∙℃1.55，空炉升温时间假定为τ升=4h，炉温t=950℃，炉膛面积
F避=2×1.741×0.640+2×0.869×0.640+1.741×0.869+2×3.14×0.869×60°360°×1.741
=6.440m2
所以

=30×4-0.5×6.440.9×95010001.55
=74.1kW
由经验公式法计算得P安≈75kW
2.根据热平衡计算炉子功率
（1）加热工件所需的热量Q件
由教材附表6得，工件在950℃及20℃时比热容分别为c件2=0.548kJkg∙℃，c件1=0.486kJkg∙℃，根