中温箱式电阻炉设计.docx

目录

一设计任务…………………………2

二炉型的选择………………………2

三炉膛尺寸的确定……………………2

四炉体结构设计与材料选择…………4

五电阻炉功率的计算………………8

六电热元件的设计…………………14

七参考资料………………………20

试验设计及计算数据及结果一、设计任务
设计要求：1、低合金钢调质用炉；
2、最大生产率75kg/h；
3、画出总装图；
4、画出炉衬图；
5、画出炉壳图；
6、画出电热元件接线图；
7、写出设计说明书。
二、炉型的选择
热处理的工件材料：碳钢、低合金钢；
热处理工艺：调质处理。
对于碳钢和低合金钢奥氏体化最高温度为【912+(30～50)】℃，回火的最高温度为650℃，故选择中温炉即可，同时工件尺寸和形状没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，并且无需大批量生产、品种多、工艺用途多，所以选择周期式作业。
综上所述，决定选择周期式中温箱式电阻炉，不通保护气氛，炉子最高使用温度为950℃。
三、炉膛尺寸的确定
1、炉膛有效尺寸
由于无典型工件，无法按排料法确定，故采用炉底强度指标法计算，即根据炉子的生产率及生产能力来计算。
（1）炉底有效面积：
查参考文献【1】表2-1得，Gh=100kg/（m2·h）
F效===0.75m2
（2）炉膛有效尺寸：
L效=
L效==1.39m=1390mm
取L效=1390mm，
（3）炉膛有效宽度：
B效=
B效==0.541=541mm
取B效=550mm
根据参考文献【1】表2-2选择标准尺寸为1390×550×45/12mm的炉底板，炉底板材料为Cr-Mn-N
故L效=1390-100=1290mm，B效=550mm
2、炉膛内腔砌墙尺寸取直行砖
炉膛宽度：
B砌=B效+2×（0.1～0.15）
B砌=5.5+2×0.15=580mm
取B砌=120×8+40×9=1320mm
炉膛长度：
L砌=L效+0.1=1.8+0.1=1900mm
取L砌=51×36+200=2036mm
炉膛内高度：
H砌=（0.5～0.9）B砌
H砌=0.7×1320=854mm
取H砌=67×12+35+37=876mm
选择12层
四、炉体结构设计与材料选择
（一）、选择炉衬材料部分
炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分。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。设计时应满足下列要求：
（1）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；
（2）为了减少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；
（3）要保证炉壳表面温升小于50℃，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。
（二）、炉体结构设计和尺寸
本炉设计为三层炉壁（如右图所示）
内层选用RNG-0.6型轻质粘土砖，其厚度S1=115mm；
中间层选用密度为120kg/m3硅酸铝耐火纤维，其厚度为S2=40mm；
最外层选用B级硅藻土砖为骨架，膨胀蛭石粉进行填充。
查文献【2】表1-5、1-9知：
RNG-0.6型轻质粘土砖：
密度ρ1=800【kg/m3】
热导率λ1=0.165+0.194×10-3t均【w/(m·℃)】
比热容C1=0.836+0.263×10-3t均【KJ/（kg·℃）】
硅酸铝纤维：
密度ρ2=120【kg/m3】
热导率λ2=0.032+0.21﹙10-3t均﹚2【w/(m·℃)】
比热容C2=1.1【KJ/（kg·℃）】
膨胀蛭石粉：
密度ρ3=250【kg/m3】
热导率λ3=0.077+0.25×10-3t均【w/(m·℃)】
比热容C3=0.6573【KJ/（kg·℃）】
∴λ01=0.294，b1=0.21×10-3；
λ03=0.077，b3=0.25×10-3
当t4=60℃时，由文献【2】表2-12查得α∑=12.17【W/(㎡·℃)】
∴q=12.17×（60-20）=486.8（W/㎡）
将上述各数据代入公式得：

=779（℃）
为了计算的值，先假设t3=661℃，由此得硅酸铝纤维的平均热导率的近似值
==0.178【w/(m·℃)】
∴=℃
因为
故合理。
由可得保温层的厚度：
取230mm
（三）、炉顶的设计
炉顶的结构有平顶、拱顶和悬顶三种。炉膛宽度小于400到600mm的小型炉子，如振底式炉、输送带式炉常常采用平顶。当炉膛宽度为600到3000mm时，可采用拱顶，拱角可用60°和90°，其中使用最多的是60°。
因为炉膛宽度为1320mm，故采用拱顶，拱角为60°的标准拱顶。拱顶是炉子最容易损坏的部位，受热时耐火砖发生膨胀，造成砌筑拱顶时，为了减少拱顶向两侧的压力，应采用轻质的楔形砖和标准直角砖混合砌筑。故选用厚楔形砖T-37，供