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第6-10 次课授课学时10 教案完成时间：09.1
第三章热处理电阻炉设计
§3.1电阻炉的基本特点
热处理电阻炉是以电为能源，通过炉内电热元件将电能转化为热能而加热工件的炉子。
按照电阻炉结构特点可分为箱式电阻炉、井式电阻炉、台车式炉等。这里我们主要介绍一般企业均有的箱式电阻炉和井式电子炉的类型和特点。
一.箱式电阻炉
1.箱式电阻炉的分类和命名
按工作温度不同，箱式电阻炉可分为高温箱式电阻炉（>1000℃）、中温箱式电阻炉（650-1000℃）和低温箱式电阻炉三类。一般企业的箱式电阻炉通常均是中温箱式电阻炉。因而这里仅介绍中温箱式电阻炉。
箱式电阻炉型号和命名方式为：RX+设计序号+功率（KW）+最高工作温度/100，如RX2-45-9中，R表示是电阻炉，X表示是箱式，2为设计序号，45表示箱式电阻炉的额定功率为45KW，9表示箱式电阻炉的最高工作温度为950℃。
2.中温箱式电阻炉用途及结构
中温箱式电阻炉在企业主要用于工件的退火、正火、淬火（一般主要用于调质处理的淬火）、回火和固体渗碳（目前固体渗碳已很少用，只在一些特殊情况下使用，如油嘴的渗碳）等。
中温箱式电阻炉炉体主要由炉壳、炉衬、加热元件等组成。 炉壳一般由角钢和钢板焊接而成。
炉衬：标准炉一般均是由耐火层和保温层两层结构。耐火层一般用体积密度大于1.0g/cm 3的轻质耐火粘土砖砌筑，保温层则用保温砖砌筑骨架，然后填充蛭石粉、膨胀珍珠岩粉等组成。
非标准炉当炉温较低时如750-800℃使用的炉子，也有采用轻质粘土砖
+普通硅酸铝纤维毡组成。
加热元件：通常是铁铬铝或镍铬合金丝绕成的螺旋体，布置在炉膛两侧和炉底搁砖上。
炉底通常覆盖耐热钢板，也有使用普通钢板的。 **************************** 二.井式电阻炉： 1.特点和分类
特点：1）外形为圆型；2）一般置于地坑中；3）炉温通常分区控制；4）适用于细长工件热处理。
井式回火炉
分类：按工作温度和工作性质分为高、中、低温井式电阻炉和井式气体渗碳炉、井式气体C-N 共渗炉、井式气体N-C 共渗炉、气体氮化炉等。其中井式气体渗碳炉应用最多，故这里仅介绍井式气体渗碳炉。 2.井式气体渗碳炉
用途：广泛用于机械零件的表面渗碳处理。
构成：主要由炉壳、炉衬、炉盖、提升机构、风扇、炉罐、滴注器、温度控制及碳势控制装置等组成。
炉壳由钢板焊接而成。
炉衬一般是耐火层+保温层两层结构。
炉罐过去用铬锰氮钢铸造而成，现在一般用耐热钢板焊接而成。炉盖上有电机、风扇、滴液管、排气管、试样孔等组成。
§3.2筑炉材料
筑炉材料主要包括耐火材料、保温材料、炉用金属材料等。
一.耐火材料
耐火材料是能抵抗高温并承受高温下产生的物理、化学作用的材料的统称。
耐火材料性能包括物理性能如体积密度、气孔率、热膨胀性、导热性等和工作性能如耐火度、高温结构强度、耐急冷急热性能等。
1.耐火材料工作性能
1）耐火度：
耐火度指耐火材料抵抗高温作用的性能，用耐火材料受热后软化到一定程度时的温度表征。
耐火度测定：将一定尺寸的三角形锥体，在规定的加热条件下加热，当试锥顶部因受温度及本身重量影响弯到刚接触底平面时的温度称为该材料的耐火度。
按耐火度不同，耐火材料分为：普通耐火材料：耐火度在1580-1770℃；高级耐火材料：耐火度在1770-2000℃；特级耐火材料：耐火度在2000℃以上。
2）高温结构强度：
高温结构强度用荷重软化点评价，即在一定压力（196KPa，轻质材料为98KPa）条件下，以一定速度加热，测出试样开始变形（0.6%）时的温度和试样变形达4%、40%的温度，前者叫荷重软化开始点，后者叫荷重软化4%或40%软化点。
耐火材料的高温结构强度主要取决于化学成分和体积密度。
耐火材料的使用温度必须低于其荷重软化点。
3）高温化学稳定性：
高温化学稳定性指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、金属氧化物及
炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能。
高温化学稳定性常用抗渣性来评定，它取决于组成物的化学性质及其物理结构，目前多数仅以定性指标表示。例如无罐气体渗碳炉耐火砖用三氧化二铁含量小于1%的抗渗碳砖。
4）耐急冷急热性能（热震稳定性）：
耐急冷急热性能指材料抵抗温度急剧变化而不发生破坏的性能。
测定方法：将耐火制品加热到850℃，然后放入流动冷却水中冷却，反复进行该过程，直到其破碎或剥落重量损失达到20%时的次数。
耐急冷急热性能与制品的物理性能、形状和大小等因素有关。
5）高温体积稳定性：
高温体积稳定性：指高温下长期使用时，化学成分发生变化，产生再结晶和进一步烧结，从而使耐火材料的体积发生收缩或膨胀。
通常用膨胀系数或重烧线收缩来表示。
2.常用耐火材料
1）耐火粘土砖：
最常用的耐火材料，主要用于炉顶、炉底、炉侧墙等耐火层。
2）高铝砖：
主要用于高温热处理炉耐火层、电阻丝或电阻带搁砖、热电偶导管、马弗炉炉芯等。
3）轻质砖与超轻质砖：
主要用于炉墙和炉顶。
4）耐火纤维：
主要用于低温炉的保温材料。分晶质和非晶质耐火纤维两种。
非晶质耐火纤维：分普通硅酸铝纤维、高纯硅酸铝纤维、含铬硅酸铝
纤维和高铝纤维四种。其中普通硅酸铝纤维是应用最广泛的耐火纤维，常制成各种厚度的纤维毡。
晶质耐火纤维：主要有多晶莫来石纤维和多晶氧化铝纤维两种。
二.保温材料
1.保温材料特点：
体积密度小；气孔率高；热容量小；热导率小等。
2.常用保温材料：
硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉、高温轻质珍珠岩等。
三.炉用金属材料
1.炉外用金属材料：
主要用于炉子外壳和构架，如Q235A钢板、角钢、槽钢、工字钢等。
2.炉用耐火钢：
用作炉底板、炉罐、坩埚、辐射管、导轨、料框、炉辊、传送带、夹具、紧固件、电热元件及其引出棒等。我国早期均采用3Cr18Ni25Si2和1Cr25Ni20Si2。60年代后期采用铬锰氮和铬锰氮硅钢。近年来开始使用含镍少的3Cr24Ni7SiN和3Cr24Ni7SiNRe。
§3.3电阻炉结构设计
一.收集设计原始资料和确定炉型
包括：1）炉子的生产任务（公斤或件/小时或年）及作业制度（一版、二班还是连续生产）；2）加热工件的材料、形状、尺寸和重量；3）工件的热处理规程和质量要求；4）电源及车间厂房等条件；5）炉子的制造维修能力及投资金额等。
根据收集的资料，首先进行初步设计，确定炉型，最好能有几套方案，广泛征求有关人员意见，反复进行技术、经济性比较论证，确定最佳炉型。
炉型确定以后，接下来的工作就是炉膛和炉体的结构设计。
***********************************
二.炉膛设计
炉膛尺寸主要根据工件形状、尺寸、技术要求、装卸料方式、操作方法和生产率等来确定。
对于箱式电阻炉，炉膛尺寸包括炉膛有效尺寸（指装载工件的炉底板宽度B效和长度L效以及堆放工件的有效高度H效）和炉膛砌砖体内腔尺寸B×L×H两部分。
1.炉底面积
炉底面积确定有两种方法：
方法一：对于生产批量不大、工件尺寸较大且形状特殊者常采用实际排料法，此时有：L=L效+(0.2-0.3）m；B=B效+(0.2-0.3）m
方法二：对于工件加热周期和装炉量不明确情况如通用炉设计，此时常采用加热能力指标法进行设计。
假设：1）炉底单位面积生产率为p0（单位时间内单位炉底面积所能加热金属重量）；2）炉底有效面积为F1，总面积为F，且F1=（0.7-0.85）F；3）炉子生产率为p，F1=p/p0；
则：，B=（1/2～2/3）L。求出B、L后，与标准系列炉尺寸进行比较后确定实际炉底尺寸，以便选用标准尺寸炉底板。
2.炉膛高度：
炉膛高度指炉底面至炉顶拱角距离。
炉膛高度常决定于装料高度和电热元件安装位置，一般装料上方应保持200-300mm的空间。
根据统计资料，炉膛高度与宽度之比多数在0.5-0.9之间，一般取0.8左右。中高温炉以辐射为主，炉膛应高些，而低温炉以对流为主，炉膛应低些。
在决定炉膛砌砖体内腔高度时，必须考虑炉内侧壁安装搁砖层数，标准搁砖每层高度67mm（包括灰缝）。
三.炉体结构设计
炉体包括炉墙、炉底、炉顶和炉门。
1.炉底
炉底起保持炉内热量和承载工件的作用，通常箱式电阻炉炉底结构是在炉底外壳钢板上用保温砖砌成方格子状，在格子内填充保温材料散料，再在上面平铺1-2层保温砖，接着铺一层轻质粘土砖，上面安置支撑炉底板或导轨的重质粘土砖和电热元件搁砖。
2.炉墙
炉墙主要为砌体，外部包炉壳钢板。
中低温炉炉墙一般分两层，内层耐火层常用轻质粘土砖砌筑，外层为保温层，由保温材料构成。高温炉炉墙常采用三层，内层用重质砖或高铝砖砌成，中间为过渡层，一般用轻质砖砌筑，外层为保温层。有的低温炉采用双层钢板内填保温材料的结构。
因为炉墙通常采用标准砖砌筑，因此炉膛尺寸应为标准砖尺寸（230×113×65mm）加砖缝尺寸（一般2mm）的倍数，最常见的炉墙由内向外各层厚度：中温炉是113mm轻质粘土砖+230mm保温砖，高温炉是113mm轻质高铝砖+113mm轻质粘土砖+230mm保温砖。
为防止炉墙反复热胀冷缩发生开裂，在大型炉的炉墙粘土砖层，每米长度应留5-6mm的膨胀缝，各层间的膨胀缝应错开，缝内填入马粪纸或掺
有25-30%石棉的灰浆。
3.炉顶
炉顶结构有平顶和拱顶两种，热处理炉大都采用拱顶，小型炉也可采用预制耐火材料平板炉顶，大型炉大都采用吊装式平顶。拱顶的圆心角称为拱角，标准拱角为60度，拱顶质量及其受热时产生的膨胀力形成的侧推力作用在拱角上。因此，拱角常用轻质楔（xie）形砖砌筑，上砌筑轻质保温制品，而拱角则用重质砖砌筑，以承受较大的侧推力。较大的炉子为减轻重量，还常另有钢架结构支撑拱角。
4.炉门
炉门部分包括炉门洞口、炉门框和炉门。炉门洞口截面尺寸要保证装出料方便和炉子安装电热元件和维修的需要，通常应小于炉膛截面尺寸，以减少热损失和保护电热元件。高温炉的炉门洞口长度应较大，以减少炉门洞口的辐射热损失。炉门洞口的砌体常受工件摩擦碰撞，应采用重质砖或其它较坚固的耐火砖砌筑。
炉门应保证炉子操作方便，炉口密封好（特别是可控气氛）和减少热损失。其基本结构特点是：要有足够厚的保温层，炉门边缘与炉门框要重叠65-130mm，炉门要压紧炉门框，炉门下缘常楔入工作台上的砂槽内，炉门与炉门框间加密封垫圈，并考虑减轻炉门重量等。
最常用的炉门压紧方法是在炉门侧面设置楔铁或滚轮，当炉门落下时，楔铁或滚轮滑入炉门框上的楔形滑槽或滑道内，炉门越向下，炉门将越压紧炉门框。一般靠自重使楔铁滑入楔形槽内，有时在炉门下设一气缸，靠气缸的活塞杆作用把炉门拉下，使滚轮或楔铁与滑道或楔形槽配合更紧密，将炉门紧压在炉门框上。此外，还有倾斜炉门自动压紧、偏心轮或丝杠压紧等方法。
炉门框可用铸造或钢板焊接制造，后者质量轻，便于启闭，但容易变形，影响密封性。对可控气氛炉要用耐热钢制造，或利用水套冷却炉门框。对高温炉处在炉口上缘的炉门框板还常开出条形切口，作为热膨胀缝。
§3.4电阻炉功率计算
一.热平衡计算法
1.热处理炉主要能量支出项
一般炉子的能量消耗项包括加热工件吸收的能量Q件（有效热）、通过炉壁的散热损失Q散（空载时主要能量消耗项，无效热损失）、砌体畜热量Q畜（周期作业炉主要能量消耗项，无效热损失）、炉内气体外溢和对外辐射热损失Q溢和Q辐（与炉子温度和操作状态有关，对高温炉应特别注意该两项能量损失，对敞开炉门的炉子，此项热损失有时成为能量消耗的重要项目）、可控气体的热损失Q控（决定于气体消耗量，采用密封式自动装卸料的炉子，其气体消耗量和热能损失可大为降低）、炉内金属构件直接伸出炉外的短路损失Q短（在机械化作业炉子上较为严重，对于一般炉子应尽量避免）、料盘和夹具等反复加热和冷却带来的辅助构件热损失Q辅（有时也占较大比例，在可能的情况下应尽可能减少辅助构件或不使辅助构件反复拉出炉外）、供电设备和导线引起的电能消耗Q供（对直接从电网供电的炉子一般较小，仅占总损失的1％，但对经变压器降压、低压大电流供电的炉子，此项电能消耗也很可观），此外，炉子能量消耗还有许多项目难于计算，设计时归入其它热损失Q它项目中。
1）Q件计算
Q件＝P件（c2t2-c1t1），式中P件为炉子的生产率（kg/h），t1和t2为工件加热的初始和终了温度（℃），c1和c2为工件在t1和t2时的比热容（KJ/kg℃）。
如以加热阶段作为热平衡计算时间单位，则：Q件＝G装（c2t2-c1t1）/τ加，式中G装为一次装炉料重量（kg），τ加为加热阶段时间（h）。
2）Q辅（包括料筐、工夹具、支承架、炉底板及料盘等）
Q辅＝P辅（c2t2-c1t1），式中P辅为每小时加热辅助构件的重量(kg/h)，t1和t2为辅助构件加热的初始和终了温度（℃），c1和c2为辅助构件在t1和t2时的比热容（KJ/kg℃）。
3）Q控（加热控制气体所需热量）
Q控＝V控c(t2-t1)，式中V控为控制气体的用量（m3/h），t2和t1为控制气体入炉前的温度和工作温度（℃），c为控制气体在t2－t1温度范围内的平均比热容（KJ/m3℃）。
4）Q散（通过炉衬的散热损失）
在炉体处于稳态传热时，通过双层炉衬的散热损失为
：
t g和t a为炉气和炉外空气的温度（℃），对
电阻炉可近似认为t g等于炉内壁温度或炉温；δ1和δ2为第一层和第二层炉衬的厚度（m）；λ1和λ2为第一层和第二层炉衬的平均热导率（KW/m℃）；αΣ1为炉气对炉体内衬表面的综合换热系数（KW/m2℃），其值一般较大，故
1/α
Σ1近似为零，可忽略不计；αΣ2为炉体外壳对其周围空气的综合换热系数（KW/m2℃）；A av为炉体的平均散热面积（m2）；3600为时间系数。
当炉顶、炉壁、炉底和炉门的炉衬材料和厚度不同时，应分别计算各自的散热损失。
5）Q辐（开启炉门或炉壁缝隙的辐射热损失）
Q辐＝3.6σ0AΦδi(T g4-T a4)，式中A为炉门开启面积或缝隙面积（m2）；3.6
为时间系数；Φ为炉口遮蔽辐射系数（见图）；δi为炉门开启率，对常开炉门和炉壁缝隙而言，δi＝1。
6）通过开启炉门或炉壁缝隙的溢气或吸气热损失Q溢和Q吸
当炉压为正值时（如可控气氛炉），开启炉门时将引起炉气外溢；当炉压为负值时（一般对燃料炉而言）将吸入冷空气。对于一般箱式电阻炉，开启炉门时，零压面以上为炉气外溢，零压面以下将吸入冷空气，通常将加热吸入的冷空气所需的热量作为该项热损失，即：Q吸=q vaρa c a(t g’-t a)δ，式中t a为炉外冷空气温度（℃）；t g’为吸入冷空气在炉内被加热的温度（℃），其值随炉门开启时间的延长而降低，若炉门开启时间很短，则可近似为炉子工作温度；ρa为空气的密度（kg/m3）；c a为空气在t g’-t a温度范围内的平均比热容（kJ/kg℃）；q va为吸入炉内的空气流量（m3/h）。
q va850℃热处理电阻炉，假设空气温度为20℃，相对零压面在开启炉门高度的中分线，
式中B为炉门或缝隙的宽度（m），H为炉门开启高度或缝隙高度（m），1997为系数，单位为m0.5/h。
7）Q畜（砌体畜热量）
气体畜热量指炉子从室温加热到工作温度并且达到稳定状态时炉衬本身所吸收的热量，对双层壁砌体可按下式计算：Q＝V1ρ1(c1’t1’-c1t0)+V2ρ2(c2’t2’-c2t0)，式中V1和V2为耐火层和保温层的体积（m3）；ρ1和ρ2为耐火、保温材料的密度（kg/m3）；t1’和t2’为耐火层和保温层达到稳定状态时的平均温度（℃）；t0为室温（℃）；c1’和c2’为耐火、保温材料在和时的比热容（kJ/kg℃）；c1和c2为耐火和保温材料在t0时的比热容（kJ/kg℃）。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
实际生出中，炉子并非在每一生产周期都从室温开始加热，炉砌体常保持远高于室温的温度，其温度值与生产中冷却阶段和装料阶段的热损失有关，特别是炉子重新开炉前的空闲（停炉）时间有关，因此，此项热损失的真正值应视具体情况进行修正。
8）Q它
此项热损失包括未考虑到的各种热损失及一些不易精确计算的热损失，如炉衬砖缝不严、炉子长期使用后保温材料隔热性能和炉子密封性能降低以及热电偶、电热元件引出杆的热短路等所造成的热损失。通常，对于密封箱式炉取上述各项热损失和的15-20％，对机械化炉取25％，对敞开式盐浴炉取30－50％。
2.炉子所需功率
1）连续作业的炉子功率
连续作业炉工作时，可认为炉体已处于热稳定状态，不再吸热，因此，其总的热支出为：Q总=Q件+Q辅+Q控+Q散+Q辐+Q吸+Q它。实际生产中考虑到炉子长期使用后炉衬局部损坏引起热损失增加、电压波动、电热元件老化等引起炉子功率下降、工艺制度变更要求提高功率等因素，因此，炉子功率应有一定的储备，即实际炉子功率应在Q总的基础上乘以功率储备系数K （对于连续作业炉，K＝1.2－1.3，对于周期作业炉，K＝1.4－1.5），因此，炉子的安装功率P安＝KQ总/3600。
2）周期作业的炉子功率
对周期作业炉，按上式计算出功率后，还需按下式计算空炉升温时间：
间要求。
二.经验计算法
炉子功率经验计算法以统计数据为基础，下式为计算周期作业封闭式
热处理电阻炉功率的经验公式：
55
.1
9.0
5.0
1000
?
?
?
?
?
=-
t
A
C
Pτ，式中τ为空炉升温时
间（h），A为炉膛内壁面积（m2），t为炉温（℃），C为系数，热损失较大的炉子，C＝30-35，热损失较小的炉子，C＝20-25，单位为kWh0.5/m1.8℃1.55。
§3.5电阻炉的功率分配和电热元件接线
一.电阻炉的功率分配
由于炉膛内各部分散热条件和炉气运动状态存在差异，炉内温度常存在不均匀，为实现热处理工艺的准确性和提高炉膛利用率以及安装方便，常须对炉子各部分输入不同的功率，分区布置电热元件，必要时还应分区
控制。
对于小型箱式炉，电热元件一般都均匀布置在炉侧壁和炉底，有的也安装在炉顶。
对尺寸较大的箱式炉，在炉门口端约占1/4-1/3的部位应适当加大功率，加大量为平均功率的15-20%，或在炉门上安装一组电热元件，以提高炉前区的温度，补偿炉口处的热损失。由于电热元件引出杆常从炉后壁引出，故后壁不便布置电热元件。对于一般热处理炉，单位炉壁上的功率负荷一般控制在15-30KW/m2。
井式炉由于炉口散热量较大和热气流上浮的作用，炉口和炉底处的温度易偏低，而中部温度较高。因此，深度较大的井式炉，炉膛上下各部分分区配给不同的功率并分区控制（见下表）。
二.电阻炉的电压选择
一般电阻炉均采用车间电网电压即380V，只有部分小型炉采用220V。当电热元件表面功率负荷相同时，采用较高的电压，可降低电热元件的总重量，但此时电热元件较细较长，在炉膛内较难布置。
电阻炉在以下几种情况下需降压供电：1）采用碳硅棒等非金属电热元
件时，由于电热元件电阻较小，且在使用中电阻不断增大，因而需降压和调压供电。2）吸热型可控气氛炉也常降压供电，因为在该气氛中，炉壁上为沉积碳黑，当电压较高时，靠近壁面的电热元件容易透过碳黑沉积层发生短路。3）采用电阻温度系数大的电热元件如钼丝钨丝等，为稳定炉子在不同温度下的功率，需配备调压器。4）为保证人身安全，某些炉子如电极盐浴炉，也应低压供电，一般应低于36V。5）在真空炉内常采用电阻较小的碳质电热元件，且为防止真空放电，也应采用低压（<100V）供电。三.电阻炉接线形式的选择
电热元件的接线方式很多，可根据炉子功率的大小等因素考虑选用何种接线方式。一般而言，当炉子功率小于25KW时，采用220V或380V单相接线法；当炉子功率为25-75KW时，采用三相380V星形接线法，个别的也有采用三相380V三角形接线法；当炉子功率大于75KW时，可将电热元件分成两组或两组以上的三相380V的星形或三角形接法。每组功率以30-75KW 为宜，即每相功率在10-25KW之间，这样，可使每一组电热元件的功率不致过大，便于布置安装，而且电热元件的尺寸也比较合适。
电热元件接线方法和功率计算见下表：
§3.6电热元件的计算及材料选用
一.电热元件基本性能要求
作为理想的电热元件，应具备以下基本性能要求：
1）较高的熔点和高温强度：以确保电热元件在工作中不发生熔化、挥发、无明显的蠕变和塌陷。
2）良好的高温抗氧化性，能长期稳定的工作：
3）较大的电阻率和较小的电阻温度系数：因为电阻率越大，电热元件长度越短，电阻温度系数越小，炉子功率随温度变化而发生的波动越小。电阻率和电阻温度系数α间的关系可用下式表示：ρt=ρ0(1+αt)。
4）较小的膨胀系数：因为在开炉、停炉或炉温波动时，电热元件将发生热胀冷缩，过大的膨胀系数将导致电热元件发生过度的伸长和收缩，产生将较大的应力，使电热元件表面的氧化膜破坏，致使氧化加速和电热元件过早失效。此外，安装电热元件时应注意留有充分的膨胀余地。
5）较好的塑性：以便于加工和维修。
6）良好的抗蚀性：电热元件在不同的气氛中工作时会受到不同程度的
侵蚀，降低其使用寿命。选择电热元件时，应注意其对各种气体介质的抗蚀能力，在腐蚀性气氛中工作时，应降低其使用温度。
二.常用电热元件材料及特性
电热元件分金属和非金属两大类。
1.金属电热元件
1）镍铬系材料
这类材料主要有Cr20Ni80、Cr15Ni60、Cr20Ni80Ti3、Cr23Ni18等牌号。
特点：①铬能在电热元件表面形成致密的Cr2O3氧化膜，保护基体不受氧化；②具有较高的高温强度，且经过高温加热后机械性能变化较小；③具有良好的塑性和焊接性能，易拉丝和绕制，便于返修；④由于Ni和N的亲和力小于Fe，该材料在氮化性气氛中比较稳定；⑤在含S气氛中容易形成硫化物、在含CO气氛中长期加热氧化膜会发生破坏，导致渗碳，使表面的熔点降低，导致裂纹形成甚至熔断；⑥价格高，电阻率小，电阻温度系数大；⑦金相组织为奥氏体。
2）铁铬铝系材料
牌号：主要有1Cr13Al14、0Cr13Al6Mo2、0Cr25Al5、0Cr27Al7Mo2、0Cr25Al6Re和Cr23Al6CoZr等。
特点：①Al、Cr可在电热元件表面形成Cr2O3和Al2O3致密膜，Cr、Al含量越高，材料耐氧化能力和电阻率越大；②与镍铬系相比，这类材料具有较高的抗氧化能力和抗硫蚀能力，电阻率较大，电阻温度系数较低，可用于较高的温度；③主要缺点是塑性较差，经高温加热后晶粒十分粗大，性脆，难于维修；高温强度较低，易塌陷；在渗碳气氛中长期工作，氧化膜会发生破坏而发生渗碳，使使用寿命降低；价格较便宜，在热处理炉中
辽宁工业大学 热工过程与设备课程设计（说明书） 题目：热处理箱式电阻炉的设计 （生产率110kg/h，功率30kw，温度≤600℃） 院（系）：材料科学与工程学院 专业班级：材料083 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2011-12-26~2011-1-8
课程设计任务及评语
目录 一、炉型的选择.................................................................................................. - 4 - 二、确定炉体结构和尺寸.................................................................................. - 4 - 三、砌体平均表面积计算.................................................................................. - 5 - 四、计算炉子功率.............................................................................................. - 6 - 五、炉子热效率计算.......................................................................................... - 8 - 六、炉子空载功率计算...................................................................................... - 8 - 七、空炉升温时间计算...................................................................................... - 8 - 八、功率的分配与接线...................................................................................... - 9 - 九、电热元件材料选择及计算.......................................................................... - 9 - 十、电热体元件图............................................................................................ - 10 - 十一、电阻炉装配图........................................................................................ - 10 - 十二、电阻炉技术指标（标牌）.................................................................... - 10 - 参考文献............................................................................................................. - 11 -
电阻炉设计方案 1.1课题背景和意义 从20世纪20年代开始，电阻炉就在工业上得到使用。随着科学技术的发展，电阻炉被广泛的应用在冶金、机械、石油化工、电力等工业生产中，在很多生产过程中，温度的测量和控制与生产安全、生产效率、产品质量、能源节约等重大技术经济指标紧紧相连。因此各个领域对电阻炉温度控制的精度、稳定性、可靠性等要求也越来越高，温度测控制技术也成为现代科技发展中的一项重要技术。 温度控制技术发展经历了三个阶段：l、定值开关控制；2、PID控制；3、智能控制。定值开关控制方法的原理是若所测温度比设定温度低，则开启控制开关加热，反之则关断控制开关。其控温方法简单，没有考虑温度变化的滞后性、惯性，导致系统控制精度低、超调量大、震荡明显。PID控制温度的效果主要取决于P、I、D三个参数。PID控制对于确定的温度系统，控制效果良好，但对于控制大滞后、大惯性、时变性温度系统，控制品质难以保证。电阻炉是由电阻丝加热升温，靠自然冷却降温，当电阻炉温度超调时无法靠控制手段降温，因而电阻炉温度控制具有非线性、滞后性、惯性、不确定性等特点。目前国成熟的电阻炉温度测控系统以PID控制器为主，PID控制对于小型实验用电阻炉控制效果良好，但对于大型工业电阻炉就难以保证电阻炉控制系统的精度、稳定性等。智能控制是一类无需人的干预就能独立驱动智能机械而实现其目标的自动控制，随着科学技术和控制理论的发展，国外的温度测控系统发展迅速，实现对温度的智能控制。应用广泛的温度智能控制的方法有模糊控制、神经网络控制、专家系统等，具有自适应、自学习、自协调等能力，保证了控制系统的控制精度、抗干扰能力、稳定性等性能。比较而言，国外温度控制系统的性能要明显优于国，其根本原因就是控制算法的不同。
电炉温度控制系统设计
摘要 热处理是提高金属材料及其制品质量的重要技术手段。近年来随工业的发展， 对金属材料的性能提出了更多更高的要求，因而热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。电阻炉是热处理生产中应用最广泛的加热设备，加热时恒温过程的测量与控制成为了关键技术，促使人们更加积极地研制热加工工业过程的温度控制器。 此设计针对处理电阻炉炉温控制系统，设计了温度检测和恒温控制系统，实现了基本控制、数据采样、实时显示温度控制器运行状态。控制器采用51 单片机作为处理器，该温度控制器具有自动检测、数据实时采集处理及控制结果显示等功能，控制的稳定性和精度上均能达到要求。满足了本次设计的技术要求。 关键词：电阻炉，温度测量与控制，单片机
目录 一、绪论 ....................................................................................................... - 1 - 1.1 选题背景........................................................................................ - 1 - 1.2 电阻炉国发展动态........................................................................... - 1 - 1.3 设计主要容 .................................................................................... - 2 - 二、温度测量系统的设计要求........................................................................... - 3 - 2.1 设计任务......................................................................................... - 3 - 2.2 系统的技术参数................................................................................ - 3 - 2.3 操作功能设计................................................................................... - 4 - 三、系统硬件设计........................................................................................... - 5 - 3.1 CPU选型........................................................................................ - 5 - 3.2 温度检测电路设计.............................................................................. - 6 - 3.2.1 温度传感器的选择..................................................................... - 6 - 3.2.1.1热电偶的测温原理 ......................................................... - 7 - 3.2.1.2 热电偶的温度补偿......................................................... - 7 - 3.2.2 炉温数据采集电路的设计.......................................................... - 8 - 3.2.2.1 MAX6675芯片.......................................................... - 8 - 3.2.2.2 MAX6675的测温原理................................................. - 9 - 3.2.2.3 MAX6675 与单片机的连接.......................................... - 10 - 3.3 输入/输出接口设计......................................................................... - 10 - 3.4 保温定时电路设计 .......................................................................... - 13 - 3.4.1 DS1302 与单片机的连接....................................................... - 13 - 3.5 温度控制电路设计............................................................................ - 14 - 系统硬件电路图...................................................................................... - 17 - 四、系统软件设计......................................................................................... - 19 - 4.1 软件总体设计 .................................................................................. - 19 - 4.2 主程序设计 ..................................................................................... - 19 - 4.3 温度检测及处理程序设计................................................................... - 20 - 4.4 按键检测程序设计............................................................................ - 23 - 4.5 显示程序设计 .................................................................................. - 25 - 4.6 输出程序设计 .................................................................................. - 27 - 4.7中值滤波 ......................................................................................... - 28 - 五、结论 ..................................................................................................... - 30 - 参考文献 ..................................................................................................... - 31 -
一、设计任务书 题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉； 生产能力：160 kg/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650℃，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160 kg/h ，按照教材表5-1选择箱式炉用于退火和回火时的单位面积生产率p 0为 100 kg/(m 2﹒h )，故可求得炉底有效面积： F 1=P P 0=160100 =1.6m 2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F 1F ?=0.60~0.85，取系数上限，得炉底实际面积： F = F 10.85=1.6 0.85 =1.88m 2 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L B ?=2，因此，可求得： L =√F 0.5?=√1.880.5?=1.94m B =L 2?=1.942?=0.97 m 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L =1.970 m ，B =0.978 m ，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H B ?通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H B ?=0.654m 。 因此，确定炉膛尺寸如下： 长 L =(230+2)×8+(230×1 2+2)=1970 m 宽 B =(120+2)×4+(65+2)×2+(40+2)×3+(113+2)×2=978mm 高 H =(65+2)×9+37=640 mm 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=1700 mm B 效=700 mm H 效=500 mm 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113mm QN ?0.8轻质粘土砖，+80 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝纤维毡，+113mm B 级硅藻土砖。 炉顶采用113 mmQN ?1.0轻质粘土砖，+80 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝纤维毡，+115 mm 膨胀珍珠岩 。 炉底采用三层QN ?1.0轻质粘土砖(67×3)mm ，+50 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝
箱式电阻炉热处理安全操作规程示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
箱式电阻炉热处理安全操作规程示范文 本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1.遵守一般热处理工安全操作规程,检查测温仪表、热 电偶、电气设备接地线是否完好。 2.检查炉膛内是否有其它工件,炉底板,电阻丝是否完 好。 3.工件进出炉时应断电操作,并注意工件或工具不得与 电阻丝碰撞和接触。 4.箱式电阻炉使用温度不得超过额定值。
5.电炉通电前应先合闸,再开控制柜电钮,停炉时,应先关控制柜电钮再拉闸。 6.每月定期清理设备各部位(包括炉底板下部)的氧化物和脏物,发现问题应及时修理。 7.热处理干燥箱、保温炉、电溶炉不得超过额定温度,其余均按本规程执行。 8.工作完毕整理工作场地,并填写交接班记录。(铁粉联动线操作工安全操作规程。 请在此位置输入品牌名/标语/slogan Please Enter The Brand Name / Slogan / Slogan In This Position, Such As Foonsion
根据集团公司的要求，北京北方节能环保有限公司从2010年至2013年先后对47家企业进行了51次能源审计。在能源审计过程中采取了现场测试、现状核查、调阅资料等方式，获取了详实的资料和数据。为推动各单位能效提升，我们对各企业的普遍存在的节能潜力和可以采取的措施进行了整理，将陆续刊登工业炉、工业锅炉、电机、热力系统等方面的内容供各企业参考。 集团公司工业炉现状及节能潜力分析 陈操史建东 摘要：工业炉窑是对物料进行加热，并使其发生物理和化学变化的工业加热 设备，工业炉窑常统称为“工业炉”。本文对集团公司工业炉情况进行了统 计整理和评价，列示了国家的相关政策和要求，分析了燃气炉、电加热炉使 用中存在的问题，计算了节能潜力和采取节能技术产生的节能量与节能效 益。 主题词：工业炉节能潜力节能效益 1. 集团公司工业炉现状 1.1 数量及分布情况 通过数据核查，47家共有各类工业炉窑2082台，按照供热方式分为燃气工业炉和电阻工业炉两大类，其中40m3/h以上燃气工业炉454台，30kW以上电阻工业炉1628台，广泛分布于装甲车辆、火炮、机械加工、箭弹等多种生产领域，少量分布于火炸药、火工药剂、光电等生产领域。 按炉型结构分：台车炉、室（箱）式炉、井式炉、推杆炉、步进炉、
悬挂炉、辊底炉、环形炉、干燥炉、烘干室等十多个种类，按用途主要分为：热处理、锻造加热、熔炼、喷涂烘干四大类。其中热处理炉和加热炉是工业炉的主要组成部分，分别占行业工业炉总比例的55.10%和18.13%。 1.2 能源消耗情况 集团公司工业炉的能源结构主要是以天然气和电为主。根据企业上报数据进行统计分析，454台燃气工业炉2012年累计消耗天然气8312.14万立方米，折10.09万吨标煤；1628台电阻工业炉合计加热功率30.32万千瓦，负荷率约70%，理论年消耗电量63672万千瓦时，折7.83万吨标煤。工业炉窑年能源消耗合计17.92万吨标煤，是集团公司各企业消耗能源的主要设备。 1.3 整体性评价 目前，集团公司针对工业炉窑展开的节能工作已经起步，部分企业能够引进新技术、新材料，积极进行炉窑节能改造，通过技术升级实现了节能降耗的效果。如：北重集团、哈尔滨第一机械集团、辽沈集团、江麓集团等一批企业成功的在大批燃气工业炉上应用了蓄热式燃烧和全温段换向技术，烟气排放温度低于150℃，烟气余热得到了高效回收，节能效果显著。以辽沈集团为例，采用EPC模式对3台天然气锻造加热炉进行了蓄热式燃烧改造，锻件平均单耗下降了60%以上。 但多数企业目前对工业炉窑的节能仍缺乏足够的认识，对国内炉窑的技术发展状况和新技术缺乏前瞻性研究和长远规划，缺少相应技术储备，工业炉窑整体结构老旧，普遍存在两低一高现象（余热回收率低、热效率低、能耗高），节能状况不容乐观。
辽宁x x 大学 热工过程与设备课程设计 题目：热处理箱式电阻炉的设计 （生产率150kg/h，功率39kw，工作温度≤600℃） 院（系）：X X 专业班级：X X 学号：X X 学生姓名：X X 指导教师：X X 起止时间：X X
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：材料科学与工程学院教研室：材料教研室
目录 一、炉型的选择 (2) 二、确定炉体结构和尺寸 (2) 三、砌体平均表面积设计 (4) 四、计算炉子功率 (5) 五、炉子热效率计算 (7) 六、炉子空载功率计算 (7) 七、空炉升温时间计算 (7) 八、功率分配与接线 (9) 九、电热元件材料选择与计算 (9) 十、电热体元件图 (11) 十一、电阻炉装配图 (11) 十二、炉子技术指标 (11) 参考文献 (12)
设计任务： 为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为： (1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，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：150kg/ h； (3)工作温度：最高使用温度≤600℃； (4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 一、炉型的选择 根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。 二、确定炉体结构和尺寸 1．炉底面积的确定 炉底面积的计算方法有两种。一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火 为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积 时的单位面积生产率p =150/120=1.25m2 F=p/p =～，取系数上限，得到炉底实际面积：由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F 1 F=F/= =1.47m2 2．炉底长度和宽度的确定 对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度 F=2.059m L=5.0/ B=L／2=／2=1.030m 为方便砌砖L=2205mm B=1048mm
、 辽宁x x 大学 热工过程与设备课程设计# 题目：热处理箱式电阻炉的设计 （生产率150kg/h，功率39kw，工作温度≤600℃） 院（系）：） X X 专业班级：X X 学号：X X 学生姓名：X X 指导教师：· X X 起止时间：X X
课程设计（论文）任务及评语 &
目录 一、炉型的选择 (2) 二、确定炉体结构和尺寸 (2) 三、砌体平均表面积设计 (4) 四、计算炉子功率 (5) 五、炉子热效率计算 (7) 六、炉子空载功率计算 (7) 七、空炉升温时间计算 (7) 八、功率分配与接线 (9) 九、电热元件材料选择与计算 (9) 十、电热体元件图 (11) 十一、电阻炉装配图 (11) 十二、炉子技术指标 (11) 参考文献 (12)
设计任务： 为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为： (1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，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：150kg/ h； (3)工作温度：最高使用温度≤600℃； (4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 一、炉型的选择 根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。 二、确定炉体结构和尺寸 1．炉底面积的确定 炉底面积的计算方法有两种。一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火 为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积 时的单位面积生产率p =150/120=1.25m2 F=p/p =～，取系数上限，得到炉底实际面积：由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F 1 F=F/= =1.47m2 2．炉底长度和宽度的确定 对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度 F=2.059m L=5.0/ B=L／2=／2=1.030m 为方便砌砖L=2205mm B=1048mm 3．炉膛高度的确定 根据统计的资料，炉膛高度（H）对炉底宽度（B）之比H／B通常在0．52～0．9之间，大多数在左右，根据炉子工作条件，取H／B=左右，选定炉膛高度H=707mm。因此，确定炉膛尺寸如下 长 L=(230+2)×9+(230/2+2)=2205mm
热处理电阻炉安全操作规程 1、箱式电阻炉 1、1作业前检查： 1、1、1测温仪表、热电偶、电气设备接地线等是否完好； 1、1、2炉膛内是否有遗留工件，炉底板电阻是否完好。 1、2工件进出炉时应断电操作，不允许工件或工具与电阻丝相碰撞或接触。 1、3箱式电阻护使用温度不允许超过额定值。 1、4电炉通电前应首先合闸，再开控制柜电钮。停炉时应先关控制柜电钮，再拉闸。 1、5每日清理设备各部位（包括炉底板下部）的氧化物和杂物。 1、6工作完毕应整理工作场地，并向下一班次操作负责人交待设备情况。 2、井式电阻炉 2、1管理者应指定炉前操作负责人。 2、2使用前检查设备及炉盖提升装置、工件吊具是否缺损，设备接地、风扇是否良好。 2、3装、出炉工件时应切断电源，不允许带电操作。吊装工件时应注意不应碰撞或接触电阻丝，工件重量不允许超过吊具规定负荷。 2、4开炉过程中，温度不允许超过额定值。 2、5吊装工件时，炉子平台上、下不允许站人。 3、气体渗碳炉 3、1 指定炉前操作负责人。 3、2工作前准备： 3、2、1检查设备的接地情况，并将测量仪表按工艺规范调整正确； 3、2、2 检查炉盖的升降机构是否正常； 3、2、3风扇转动平稳、无噪音，风扇的冷却水管应完好无堵塞，工作中的冷却出水温度不允许大于60℃；
3、2、4输油管道应完好畅通无渗漏，排气管、滴油器应畅通； 3、2、5炉罐内应无碳黑之类杂物，炉子应密封良好； 3、2、6检查吊车的吊放工具是否良好，工件起吊后吊钩下不允许站人。 3、3先给风扇轴迷宫装置通冷却水，然后给设备通电。 3、4温度在3600℃以上时不允许关掉风扇。 3、5温度在750℃以下时不允许向炉内滴注煤油，以防爆炸。 3、6 RJJ 系列气体渗碳炉最高工作温度不允许超过950℃。各设备装置量及最大工件尺寸应符合设备的技术要求。 3、7工件进出炉时设备应断电；吊车的升降速度应缓慢，起吊工件时应将吊钩对中。 3、8在渗碳过程中应点燃从炉内排出的废气。 3、9渗碳工作完毕应立即用辅助炉盖将渗碳炉罐盖好。 3、10液体渗碳剂、甲醇等均属易燃易爆物品，应严格保管，注意防火防爆。 3、11定期检查设备，清洁环境卫生。 4、气体氮化炉 4、1指定炉前操作负责人。 4、2氨瓶应放置在阴凉通风的地方，距离工作场地5m 以上，不允许靠近热、电源，或受日光曝晒，以防气体受热膨胀爆炸。 4、3氨瓶应在指定地点立放，不准用吊车运送，不准摔碰、涂油脂和卧放。 4、4冬季存放氨瓶，环境气温应保持在20℃左右。如液氨冻结，只能用水冲淋化冻，不允许用火或电炉烘烤。 4、5液氨用完后，应在瓶上标注“已用完”，并集中堆放。 4、6氮化炉装好料后，应仔细检查氨气管道、炉盖是否有泄漏，以免污染环境，氨气中毒；严防氨分解出来的氢气遇火自燃，引至氮化包内引起爆炸。
电阻炉设计计算举例 一 设计任务 为某厂设计一台热处理电阻炉，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、正火及调质处理，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：160kg/h ； （3） 工作温度：最高使用温度≤950℃； （4） 生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 二 炉型的选择 根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。 三 确定炉体结构和尺寸 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。一直生率P 为160kg/h ，按表1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率P 0为120kg/(m 2.h)。 表1 故可求得炉底有效面积 210160 1.33m 120 P F P = == 由于有效面积与炉底总面积存在关系式1 0.75~0.85F F =,取系数上限，得炉底实际面积 21 1.33 1.57m 0.850.85 F F = == 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装出料方便，取L/B=2，因此，可求得 1.772L m === B=L/2=1.772/2=0.886m 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m ，B=0.869m ，如图5-8所示。 3. 炉膛高度的确定 按统计资料，炉膛高度H 与宽度B 之比H/B 通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H/B=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640m 。 因此，确定炉膛尺寸如下 长 L=（230+2）×7+（230×1/2+2）=1741mm 宽 B=（120+2）×4+（65+2）+（40+2）×2+）（113+2）×2=869mm 高 H=（65+2）×9+37=640mm
热处理箱式电阻炉课程设计 一、设计任务 1、炉型：箱式炉 2、设计要求：（1）生产率或一次装炉量：100kg/h （2）零件尺寸：长、宽、高尺寸最大不超过150mm （3）零件材料：中、低碳钢、低合金钢及工具钢 （4）零件热处理工艺：淬火加热 3、任务分析： （1）生产率或一次装炉量为100kg/h ，属小型炉； （2）生产长、宽、高尺寸最大不超过150mm 的零件，选择箱式炉合理； （3）淬火加热工艺表明所设计的箱式炉属于中温范畴。 二、电阻炉的炉体结构设计 1、炉型选择：由于所生产的零件尺寸较小，都不大于150mm ，且品种较多，热处理 工艺为淬火加热，具体品种的淬透性不同，工艺有所差别，故采用周期作业中温箱式热处理炉进行设计。（额定温度为950℃） 2、炉膛设计 （1）典型零件的选定 参照设计任务的要求，选用40Cr 钢齿轮模拟设计 ①齿轮参数：分度圆mm d 128= 齿顶圆mm d a 136= 齿数32=z 模数 4=m 齿宽mm b 70= 全齿高mm h 9= 齿根圆mm d f 118= 齿轮孔径mm d 40=孔 ②设定工艺曲线： 加热时间 t=a ×k ×D （a ：加热系数，k ：工件装炉条件修正系数，D ：工件 《热处理手册》第四版第二卷，机械工业出版p55 工艺周期为5h 《热处理设备》p117表5-4
有效厚度） 查表得：a 为1.2-1.5min/mm 取1.3 min/mm k 取1.8 故时间 t=1.3×1.8×70=163.8min 取加热时间3h ，保温时间2h 工艺周期为5h （2）确定炉膛尺寸 一次装炉量=生产率×周期=100kg/h ×5h=500kg 单位重量 kg kg d d 337.6108.7b ])2 ( )2[(m 322 =???-=孔π 零件个数 809.78337 .6500 ≈== n 个 查表可知，炉底单位面积生产率 h m kg P ?=20100 有效面积 22 01100 100m m P P F === 有效 由于工件之间距离为工件高度的0.3-0.5，故取工件之间距离为30mm 设计每次装炉80个零件，分两层分布，每层40个,纵向8个,横向5个 实际炉底面积 224.125.18 .01 m m K F F ≈== = 有效实 （K 为炉底利用系数，通常为0.8-0.85） 取 长 L=1.4m ， 宽 B=1.0m 炉子高度一般为（0.52-0.90）B ，取0.6B ，故H=0.6m 3、炉体各部分结构 （1）炉衬：分为内层耐火层和外层保温层 内层：用QN —1.0的轻质耐火粘土砖 外层：B 级硅藻土砖，热导率为t 1023.0131.03 -?+，最高使用温度为900℃ （2）炉墙： 耐火层：QN —1.0轻质耐火粘土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 3110256.029.0-?+=λ，厚度 mm 1131=δ 保温层：B 级硅藻土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 1023.0131.03 -2?+=λ，厚度 mm 2302=δ 炉膛尺寸： L=1.4m B=1.0m H=0.6m 《热处理设备课程设计指导书》附表2
高温箱式电阻炉详解 一、概述 炉膛采用特种陶瓷纤维材料和专利技术设计，具有双炉膛结构。既有升温速度快的特征，又有长期不塌陷，高温不掉粉，超温不裂缝的独有特征。 控制系统采用模块化结构，关键部件长寿命设计，控温精度高，稳定可靠。 可编程满足50个时段连续恒温及控温要求，实现自动升温和恒温，具有PID自整定功能，具有手动/自动切换无干扰和超温报警功能，具有温度补偿和温度校正功能。 节能50%以上。 温度稳定性±1℃ 二、注意事项： 1．使用时炉膛温度不得超过最高炉温，也不要长时间工作在额定温度以上。 2．工作环境条件为：温度0～50℃，相对湿度<80%,无导电尘埃，无易燃易爆物品和腐蚀性气体。 3．使用时炉门要轻开轻关，以防损坏机件。 4．在炉膛内取放样品时，应先关断电源，并轻拿轻放，以保证安全和避免损坏炉膛。 5．为延长产品使用寿命和保证安全，在设备使用结束之后要及时从炉膛内取出样品，退出加热并关掉电源。 6、设备环境大气压力：86.0～106.0Kpa 三、安全技术操作规程 1.使用时切勿超过电阻炉的最高温度。 2.装取试样时一定要切断电源，以防触电。 3.装取试样时宏达炉门开启时间应尽量短，以延长电炉使用寿命。 4.禁止向炉膛内灌注任何液体。 5.不得将沾有水和油的试样放入炉膛；不得用沾有水和油的夹子装取试样。 6.装取试样时要戴专用手套，以防烫伤。 7.试样应放在炉膛中间，整齐放好，切勿乱放。 8.不得随便触摸电炉及周围的试样。 9.使用完毕后应切断电源、水源。 10.未经管理人员许可，不得操作电阻炉，严格按照设备的操作规程进行操作。 四、使用注意事项 1.当电炉在第一次使用或长期停用后再次使用时，必须进行一次烘炉干燥，烘炉时间为： 室温――200℃1小时， 200℃――500℃2小时， 500℃――800℃3小时， 800℃――1200℃2小时，
目录 一、电弧炉简介及其发展趋势 (2) 二、电弧炉炉型算及变压器功率确定 (3) 1、电弧炉设计要求 (3) 2、电弧炉炉型计算 (4) 3、炉子的变压器功率及电极参数确定 (8) 三、电弧炉耐火材料的损毁机理及选择 (11) 1、炉衬损毁机理 (11) 2、炉顶用耐火材料 (12) 3、炉墙用耐火材料 (13) 4、炉底和出钢槽用耐火材料 (14) 附录 (16)
40吨电弧炉炉体设计说明书 一、电弧炉简介及其发展趋势 电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。电弧炉炼钢技术已有100年的历史，第二次世界大战后电炉炼钢才有较大发展，在最近的20年，电弧炉炼钢技术发展尤为迅速，电弧炉的应用带来了炼钢技术的革命。尽管全球粗钢年产总量的增长速度很缓慢，但以废钢为主要原料的电弧炉炼钢的产量所占的比重却在逐年上升。2001年，电弧炉炼钢占世界钢产量的40％，成为最重要的炼钢方法之一。与高炉铁水炼钢相比，其竞争优势在于投资费用和运行成本。自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出现现了多种新型式的电弧炉。在发展大型电弧炉的过程中，美国曾用六支电极，由两台变压器供电，电弧炉为椭圆形。 发展大容量电炉和提高电炉自动化水平，采用大功率静止式动态补偿技术，用水冷构件代替耐火材料，炉盖第四孔直接排烟与电炉周围密封罩相连接的烟尘净化系统，炉盖第五孔机械化自动化加料系统，电炉使用还原铁比例逐渐扩大，炉外废钢预热，炉内燃料助燃，强化熔池用氧，开发底气搅拌系统和泡沫渣覆盖下的冶炼工艺，从冷却水和废气中回收热能，采用全连铸，发展纤维石墨电极和采用优质高效碱性镁碳炉衬等。 电弧炉炼钢得到迅速发展的主要原因： (1)废钢日益增多 (2)钢铁工业迅速增长。由于发电设备大型化和技术不断改进，可利煤用部分劣质粉发电，电的供应和价格比较稳定，使电炉炼钢有了比较可靠的基础。此外，电炉用废钢比高炉——转炉炼钢的能耗低。 (3)电炉趋向大型化、超高功率化，冶炼工艺化。 (4)投资少，基建速度快，基金回收速度。 (5)钢液温度、成份容易控制，品种适应性大，可冶炼多种牌号的钢，同时还能间断性生产。 电炉炼钢是世界各国生产特殊钢的主要方法，它具有一系列的优点： (1)电炉炼钢的设备投资少、基建速度快； (2)炼钢的热源来自于电弧，温度高达4000～6000℃，并直接作用于炉料，
操作规程编号：LX-FS-A67093 电阻炉热处理工(普通热处理)安全 操作规程范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
电阻炉热处理工(普通热处理)安全操 作规程范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1、开炉前先检查炉内是否有遗留的工件杂物，并清除氧化皮。 2、长期停歇的炉子，送电前先用500V摇表检查绝缘（应不低于0．5兆欧）。送电升温不能太快，按升温曲线升温。 3、检查仪表，必须完好齐全，发热元件与引出棒接头，接触器触点等必须接触良好。 4、检查转动部份是否灵活，各部元件、部件是否良好可靠，有无徒震和不均匀现象。 5、工件入炉、装炉时，不得碰坏炉膛砌砖体，
热处理炉设计 一、 设计任务 设计一箱式电阻炉，计算和确定主要项目，并绘出草图。 基本技术条件： （1）用途：低合金钢等的回火； （2）工件：中小型零件，小批量多品种，最长0.8m ； （3）最高工作温度为550℃； （4）炉外壁温度小于60℃； （5）生产率：120kg/h 。 设计计算的主要项目： （1） 确定炉膛尺寸； （2） 选择炉衬材料及厚度，确定炉体外形尺寸； （3） 计算炉子功率，进行热平衡计算，并与经验计算法比较； （4） 计算炉子主要经济技术指标（热效率，空载功率，空炉升温时间）； （5） 选择和计算电热元件，确定其布置方法； （6） 写出技术规范。 二、 炉型选择 根据设计任务给出的生产特点，选用低温（≦550℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。 三、 确定炉膛尺寸 1. 理论确定炉膛尺寸 （1） 确定炉底总面积 炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。已知炉子生产率h kg P 120=，按教材表5-1选择适用于回火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(00120h m kg p ?=。因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算： 201 1.2100 120m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。本设计取值0.85，则炉底总面积F 为： 2 1 1.41285 .01.285.0m F F ≈== （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比B L 在3/2～2之间选择。考虑到炉子使用时装、出料的 方便，本设计取2=B L ，则炉子炉底长度和宽度分别为:
箱式电阻炉热处理工安全操作规程示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
箱式电阻炉热处理工安全操作规程示范 文本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1．遵守一般热处理工安全操作规程。检查测温仪表、 热电偶、电气设备接地线等是否完好。 2．检查炉膛内是否有异工件，炉底板、电阻丝是否完 好。 3．工件进出炉时应断电操作，并注意工件或工具不得 与电阻丝相碰撞和接触。 4．箱式电阻炉使用温度不得超过额定值。 5．电炉通电前应先合闸，再开控制柜电钮。停炉时， 应先关控制柜电钮再拉闸。 6．每月定期清理设备各部位(包括炉底板下部)的氧化 物和脏物，发现问题应及时清理好。
7．热处理干燥箱、保温炉、电熔炉不得超过额定温度，其余均按本规程执行。 8．工作完毕应整理工作场地，并填写交接班记录。 ——摘自《机械工人安全技术操作规程》 请在此位置输入品牌名/标语/slogan Please Enter The Brand Name / Slogan / Slogan In This Position, Such As Foonsion