目录
一设计任务 (1)
二炉型的选择 (1)
三炉膛尺寸的确定 (1)
四砌体平均表面积计算 (2)
五电阻炉功率的计算 (2)
六电阻炉热效率计算 (6)
七炉子空载功率计算 (6)
八空炉升温时间计算 (6)
九功率的分配与接线 (9)
十电热元件材料选择及计算 (9)
十一、炉子技术指标 (12)
十二、绘制炉型图 (12)
一、设计任务
设计种类：轴类工件，杆件和长管件的回火加热（材料为中碳钢，低合金钢） 生产能力：160 kg/h
零件最大尺寸：Φ50*1800mm 作业制度：3班制生产
二、 炉型的选择
根据技术条件要求，工件材料为中碳钢或者低合金钢，热处理工艺为回火，对于中碳钢或低合金钢回火最高温度大约为600～700℃，所以选择中温炉（上限950℃）即可。金属热处理多用箱式炉、井式炉或者连续电阻加热炉。同时工件规定是长轴类，选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温井式电阻炉。
三、炉膛尺寸的确定
1、炉底面积的确定：
用炉底强度指标法计算，炉底有效面积： 查表5.1得g s =100Kg/（m 2·h ），又G s =160Kg/h F a =
gs Gs =100
160
=1.6（m 2） 由于存在关系式Fa
F
=0.78~0.85，取系数上限，得炉底实际面积： F=
85.0Fa =85
.06
.1=1.88（m 2） 2、炉底直径的确定： 由公式F=πR 2
=
4
D 2
π
D=
π
F
4=
14
.388
.1*4=1.55m 3、炉膛高度的确定：
由于加热工件的最大长度为1800mm ，工件距炉顶和炉底各约150mm ～250mm ，
则炉深 H=1800+250+250=2300mm 4、炉衬材料及厚度的确定：
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）为了减少炉衬热损失和缩短冷炉升温时间，在满足耐火、保温和机械强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料；
（3）保温材料的使用温度不能超过允许温度，否则将使保温性能降低； （4）炉衬外表面温升以保持在40~60℃为宜，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。
对于950℃的井式炉，用一层轻质粘土砖作为耐火层，硅藻土砖及蛭石粉做保护层，在炉膛底部应干铺一层粘土砖作为炉底。
对于深度较大的炉子，在耐火层和炉口砖之间应当留15～25mm 膨胀缝，炉膛底部应留有清楚氧化皮的扒渣口，炉衬外有炉壳保护。
综上所述，炉墙采用113mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm 密度为250kg/m 3普通硅酸铝纤维毡+113mmB 级硅藻土砖。
炉顶采用113mmQN-1.0轻质粘土转+80mm 密度为250kg/m 3普通硅酸铝纤维毡+85mm 蛭石粉。
炉底采用QN-1.0轻质粘土转(67*2)mm+50mm 密度为250kg/m 3普通硅酸铝纤维毡+182mmB 级硅藻土砖和硅藻土粉复合炉衬。 炉壳用5mm 钢板制作。
四、砌体平均表面积计算
D 外=D+2*(115+80+115)=1550+620=2170(mm)
H 外=H+C 底+f+h 拱角 C 底=67*2+50+182=366mm
f=R(1-cos30°)=D(1-cos30°)=1550*(1-cos30°)=208mm h 拱角=(65+2)+(135+2)*2=341mm 、H 外=2300+366+208+341=3215(mm)
(1) 炉顶平均面积
F 顶内=622D π=
255.1*614
.3*2=2.51m 2 F 顶外=6D 42π=
255.1*614
.3*4=5.03 m 2 F 顶均=
内
外内外F F ln
F F -=51.2ln 51.2-03.5=3.63 m 2
（2） 炉墙平均面积
F 墙内=2π内R *内H =2*3.14*0.775*2.3=11.19 m 2 F 墙外=2π外R *外H =2*3.14*1.085*3.215=21.91 m 2 F 墙均=
内
外
内外F F ln F F -=19.1191
.21ln 1.191-1.912=15.95m 2
（3） 炉底平均面积
F 底内=π内2R =3.14*0.7752=1.89 m 2 F 底外=π外2R =3.14*1.0852=3.70 m 2 F 底均=
内
外
内外F F ln F F -=89.170
.3ln .89
1-.703=2.69m 2
五、电阻炉功率计算
本炉采用理论设计法，理论设计法就是采用热平衡来确定炉子功率的方法。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。电阻炉的种类和作业形式不同，热量支出的具体项目和数量也不相同。
根据热平衡计算炉子功率：
（1） 加热工件所需的热量热Q
查表可知，工件在950℃及20℃时比热容分别为t C =0.636/()kJ kg C ??，
o C =0.486/()kJ kg C ??，所以
热Q =G s (o o f t t C -t C )=160*(0.636*950-0.486*20)=95117KJ/h
（2） 加热辅助构件（料筐、工具夹、支承架、炉底板、料盘等）所需的热
量辅Q
辅Q =G 辅(o o f t t C -t C )=0 KJ/h
（3） 加热控制气体所需的热量控Q 控Q =控G C(o f t -t )=0 KJ/h （4） 通过炉衬的散热损失散Q
通过炉衬的散热损失指炉膛内的热量通过炉体散发到大气中的损失。在炉子加热阶段，通过炉衬的散热损失属于不稳定态传热。由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内
散Q =
∑=+-n
i i
i i
n F S t t 11
1λ 对于炉墙散热，如图所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，墙‘
2t =850℃，
墙’3t =450℃，墙‘
4t =60℃。则耐火层s1的平均温度2
850
9501+=
均s t =900℃，硅酸铝纤维层s2的平均温度2
450
8502+=
均s t =650℃，硅藻土砖s3的平均温度2
60
4503+=
均s t =255℃，s1,s3层炉衬的热导率由表得 1λ=0.294+0.212*310-*900= 0.485W/(m ﹒℃) 3λ=0.131+0.23*310-*255= 0.190W/(m ﹒℃)
普通硅酸铝纤维的热导率由表查得，在给定温度相差较小范围内近似认为
其热导率与温度成线性关系，由均2s t =650℃，得 2λ=0.128W/(m ﹒℃)
当室温为20℃时，由表近似计算得∑α=12.17W/(m 2﹒℃) 1）求热流
墙q =
∑+
++αλλλ1
s s s t -t 332211o f =17
.121190.0115.0128.0080.0485.0115.020
-950+++=600.2W/m 2 2）验算交界面上的温度2t 墙, t 3墙
墙2t =f t -墙
q 1
1
s λ=950-600.2*
485
.0115
.0=807.7℃ ?=
墙
‘
墙
’墙222t -t t =
850
850
7.807-*100%=4.9%
5%?<,满足设计要求，不需重算。
墙3t =墙2t -墙
q 2
2
s λ=807.7-600.2*
128
.0080
.0=432.6℃ ?=
墙
‘
墙
’墙333t -t t =
450
450
6.432-*100%=3.8%
5%?<,满足设计要求，不需重算。 3）验算炉壳温度t 4墙
墙4t =墙3t -墙
q 3
3
s λ=432.6-600.2*
190
.0115
.0=69.3℃<70℃满足要求 4）计算炉墙散热损失
墙散Q =墙均墙F q =600.2*15.95=9573.2W
同理可以求得
顶2t =808.1℃，顶3t =434.2℃，顶4t =63℃，顶q =598.3W/m 2
底2t =807.1℃，底3t =430.4℃，底4t =67℃，底q =602.8W/m 2
炉顶通过炉衬散热
顶散Q =顶均顶F q =598.3*3.63=2171.8W
炉底通过炉衬散热
底散Q =底均底F q =602.8*2.69=1621.5W 整个炉体散热损失
Q Q Q Q =++散墙散顶散底散
=9573.2+2171.8+1621.5 =13366.5W =48119.4kJ/h （5）开启炉门的辐射损失
设装出料所需时间为每小时6分钟，可得
443.6 5.675100100g a
t T T Q F δ??
????=???Φ??-?? ? ?????????
辐
因为g T =950+273=1223K, a T =20+273=293K,故 炉门开启面积 F=R *π=3.14*2775.0=1.892m
炉门开启率 6
0.160
t δ=
= 由于炉门开启后，辐射口为圆形，且H 与 R 之比为0.2/0.775=0.26，炉门开启高度与炉墙厚度之比为0.2/0.31=0.65，查表知Φ=0.7，故
443.6 5.675100100g a
t T T Q F δ??
????=???Φ??-?? ? ?????????辐
=3.6*5.675*1.89*0.7*0.1*???
?
??????? ??-??? ??441002*********
=6027kJ/h
（6）开启炉门溢气损失
溢气热损失 '
()a a a g a t Q qv c t t ρδ=-溢
其中，9.2762.0*2.0*55.1*1997**1997===H H D qv a m 3/h 冷空气密度 1.29a ρ=kg/m 3, 由表得 1.342a c =kJ/(m 3﹒℃), 20a t =℃,
'
g t 为溢气温度，近似认为g t '=a t +
()a g t t -32
=20+()209503
2-=640℃，
'
()a a a g a t Q qv c t t ρδ=-溢
=276.9*1.29*1.342*（640-20）*0.1 =29715.9kJ/h （7）其它热损失
其它热损失约为上述热损失之和的10%--20%，故
它Q =10%*(热Q +控Q +散Q +辐Q +溢Q )
=0.1*（95117+0+48119.4+6027+29715.9）
=17897.9kJ/h （8）热量总支出
总Q =热Q +控Q +散Q +辐Q +溢Q +它Q
=95117+0+48119.4+6027+29715.9+17897.9 =196877.2kJ/h
（9）炉子的安装总功率
3600
KQ P =
总
安 其中K 为功率储备系数，本炉设计中K 取1.4，则
安P =
3600
2
.196877*4.1=91.65kW 与标准炉子相比较，取炉子功率为90kW 。
六、 电阻炉热效率计算
1. 正常工作时的效率
总
热Q Q =
η=
2
.19687795117
*100%=48.3%
2. 在保温阶段，关闭炉门时的效率
()
()
9.297156027-19687795117
+=
+-=
溢辐总热
Q Q Q Q η*100%=59%
七、 炉子空载功率计算
3600
它
散空Q Q P +=
=
3600
9
.178974.48119+=18.3kW
八、 空炉升温时间计算
由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、前后墙及炉顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进
行单独计算，因升温时炉底底板也随炉升温，也要计算在内。 1. 炉墙及炉顶蓄热 侧
粘
V =2*[1.509*(34*0.067+0.135)*0.115]==0.837m 3
前后
粘
V =2*[1.509*(34*0.067+0.135)*0.115]=0.837m 3 顶
粘
V =0.97*(1.509+0.276)*0.115=0.199 m 3 侧
纤
V =2*[(1.509+0.115)*(34*0.067+0.135)*0.080]=0.627 m 3 前后
纤V =2*[(1.509+0.115)*(34*0.067+0.135)*0.080]=0.627m 3 顶
纤
V =1.071*(1.509+0.276)*0.0.080=0.153m 3 侧硅V =2*[(1.509+0.115)*(34*0.067+0.135)*0.115]=0.901 m 3 前后
硅
V =2*[(1.509+0.115)*(34*0.067+0.135)*0.115]=0.901m 3 侧
硅V =2.360*1.490*0.115=0.404m 3
所以
()()()000Q V c t t V c t t V c t t ρρρ=-+-+-硅硅硅硅蓄粘粘粘粘纤纤纤纤 因为 2
t t 21墙
粘+=
t =
2
7
.807950+=878.8℃ 查表得 =+=-8.878*10*26.084.03粘C 1.07kJ/(k g ﹒℃)
2.6202
6
.4327.8072
t t 32=+=
+=
墙
墙纤t ℃
查表得=+=-2.620*10*28.081.03纤C 0.98kJ/(k g ﹒℃)
2512
6
.4323.692
t t 34=+=
+=
墙
墙硅t ℃
查表得=+=-251*10*25.084.03硅C 0.90kJ/(k g ﹒℃) 所以得
()
()01Q V V V c t t ρ=++-侧前后顶蓄粘
粘粘粘粘粘
+()
()0V V V c t t ρ++-侧前后顶纤
纤纤纤纤纤
+ ()
()0V V V c t t ρ++-侧前后顶硅
硅硅硅硅硅
=（0.837+0.199）*0.8*310*1.07*（878.7-20） +（0.627+0.153）*0.25*310*0.98*（620.2-20） +（0.901+0.404）*0.55*310*0.90*（251-20）
=761508.9+114698.2+149220.2=1025427.3kJ
2. 炉底蓄热计算
底粘V =()[]43.1*113.0*2*042.06*113.0*067.0065.0*115.0++=0.143m 3
底
粘
V =1.601*1.079*0.05=0.086m 3
底
粘
V =1.601*1.079*0.182=0.314m 3
顶2t =808.1℃，顶3t =434.2℃，顶4t =63℃，顶q =598.3W/m 2
底2t =807.1℃，底3t =430.4℃，底4t =67℃，底q =602.8W/m 2
2
t t 21底
底粘
+=
t =
2
1
.807950+=878.6℃ 查表得 =+=-6.878*10*26.084.03粘C 1.07kJ/(k g ﹒℃)
8.6182
4
.4301.8072
t t 32=+=
+=
底
底底纤t ℃
查表得=+=-8.618*10*28.081.03底
纤C 0.98kJ/(k g ﹒℃)
7.2482
4
.430672
t t 34=+=
+=
底
底底
硅t ℃ 查表得=+=-7.248*10*25.084.03硅C 0.90kJ/(k g ﹒℃)
所以得
底
蓄
Q =0.143*1.0*310*1.07*(878.6-20) +0.176*0.25*310*0.98*(618.8-20) +0.633*0.5*310*0.90*(248.7-20)
=222339.9 kJ
3. 炉底板蓄热
查表得950℃和20℃时钢板的比热容分别为2板C =0.679/()kJ kg C ??和
1板C =0.473/()kJ kg C ??。经计算炉底板重量G=242kg ，所以有
板
蓄
Q =G(0112t -t 板板C C )=242*(0.670*950-0.473*20)=151743.6kJ 所以板
蓄
底蓄蓄蓄Q Q Q Q ++=1=1025427.3+222339.9 +151743.6=1399510.8kJ 得升温时间为
安
蓄升P Q 3600=
τ=
75
*36008
.1399510=5.18h
对于一般周期作业炉，其升温时间在2—8小时内均可，故本炉子设计符合
要求。
九、 功率的分配与接线
90kW 功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y YY ???、或、接线。供电电压为车间动力网380V 。
核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在15—25kW/m 2之间。 电底电侧电F F F +=2=2*1.714*0.64+1.714*0.869=3.74m 2
电
安F P W =
=20.05kW/m 2
表面负荷在常用的范围之内，故符合设计要求。
十、 电热元件材料选择及计算
由最高使用温度950℃，选用线状0255Cr Al 合金作电热元件，接线方式采用380V 单相接法。
1. 求950℃时电热元件的电阻率t ρ
当炉温为950℃时，电热元件温度取1100℃，查表得0Cr27Al7Mo2在20℃时电阻率 20 1.40ρ=2/mm m Ω?，电阻温度系数 51410C α--=??，则1200℃下的电热元件电阻率为
()=+=t t αρρ120 1.40*(1+4*510-*1100)=1.462/mm m Ω?
2. 确定电热元件表面功率
查表知，允W =1.7W/cm 2 3. 每组电热元件功率
由于采用三相接法，每组元件功率
组
P=10kW
4.每组电热元件端电压
由于采用三相接法，车间动力电网端电压为380V，故每组电热元件端电压即为每相电压
220
U V
==
组
5.电热元件直径
线状电热元件直径为
3
2
2
3
2
2
220
*
7.1
10
*
46
.1
*
3.
34
*
3.
34=
=
组
允
组
U
W
P
d t
ρ
=4.2mm 取5
d mm
=
6.每组电热元件长度和质量
每组电热元件长度为
t
2
2
3-
d
*
10
*
785
.0
ρ
组
组
组P
U
L==0.785*
46
.1*
10
2.4
*
220
*
10
2
2
3-=45.9m 每组电热元件质量为
2
M
4
G d L
π
ρ
=
组组
式中3
M
7.1/g cm
ρ=，所以得
M
L
Gρ
π
组
组
2
d
4
==1.7
*
9.
45
*
2.4
*
4
14
.3
2=4.52kg
7.电热元件的总长度和总重量
电热元件的总长度为
组
总
L
L3
==3*45.9=137.7m
电热元件总重量为
组
总
G
G3
==3*4.52=13.56kg
8.校核电热元件表面负荷
组
组
实L
P
W
dπ
=39
.1
9.
45
*
05
.0
*
14
.3
10
=
=W/cm2
W W
<
允
实
，结果满足设计要求。
9.电热元件在炉膛内的布置
将3组电热元件分为12折，布置在炉墙及炉底上，则有
4
9.
45
4
=
=组
折
L
L=11.5m
布置电热元件的炉壁长度
225050230050=-=-='L L mm 丝状电热元件绕成螺旋状，当元件温度低于1000℃，查表知，螺旋直径D= (4~6)d ，
取D=5d=5*5=25mm
螺旋体圈数N 和螺距h 分别为
D
L N π折
==
310*25
*14.35
.11=146圈
N L h '=
=1462250=15.4mm 5
4.15=d h =3.08 按规定，h/d 在2—4范围内，满足设计要求。 根据计算，选用YY 方式接线，采用5d mm =所用电热元件重量最小，成本最低。
电热元件节距h 在安装时适当调整，路口部分增大功率。
10、电热元件引出棒及其套管的设计与选择
（1）、引出棒的设计
引出棒用耐热钢或者不锈钢制造，以防止氧化烧损，固选用1Cr18Ni9Ti ， φ=12mm ，L=500mm ，丝状电热元件与引出棒之间的连接，采用接头铣槽后焊接。
（2）、保护套管的选择
根据设计说明中炉膛以及电热元件的设计，选用SND ·724·016号套管，
高铝矾土，重量0.5Kg ，d 引=φ16mm ，D 引=φ36mm ，长度300mm 。
（五）、热电偶及其保护套管的设计与选择 （1）、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℃一些，所以选用镍铬-镍硅热电偶。由于炉膛不分区，所以选用型号WRN-121的镍铬-镍硅热电偶，保护套管规格选择，外径24mm ，插入长度为500mm 。保护材料为双层瓷管。
（2）、热电偶保护套管的选择
这些条件，应该选用SND·724·020,高矾土，重量0.4Kg。d套=φ25mm、D套=φ40mm，长度为300mm。测温热电偶与控温热电偶均选用此保护套管即可。十一、炉子技术指标
额定功率：90kw 额定电压：380V
最高使用温度：950℃生产率：160kg/h
相数：3 接线方法：Y
工作室有效尺寸：1550*2300
《热处理设备》课程设计教学大纲 课程编码：050251005 课程英文名称：Heat-treatment Equipment Course Design 课程总学时：3周讲课：10 实验：0 上机：40 适用专业：金属材料工程 大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 本大纲根据金属材料工程专业2017版教学计划制订。 （一）适用专业 金属材料工程。 （二）课程设计性质 本课程设计是学生在修完热处理原理与工艺学等专业基础课程，并完成工艺课程设计后进行的一次综合性和实践性很强的教学实践活动，是教学中的一个重要环节。 （三）主要先修课程和后续课程 1.先修课程：工程制图、机械设计基础、热处理原理与工艺学、热处理设备等。 2.后续课程：学生进入毕业设计教学环节。 二、课程设计目的及基本要求 课程设计教学实施目的是： 1.通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用热处理设备课程和其他先修课 程的理论与生产实际知识来分析和解决炉子设计问题的能力。 2.学习热处理炉设计的一般方法，掌握炉子设计的一般规律。 3.进行常规热处理炉设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料及手册、运用标准及规范。 4.熟悉计算机Auto CAD 软件的使用操作，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 课程设计教学的基本要求： 1.能从热处理炉功能要求出发，制订或分析设计方案，合理地选择炉型结构、确定炉体基本尺寸、合理选定耐火材料、确定炉体钢结构和钢材的规格型号。 2.能应用热平衡计算法确定热处理炉的输入总功率。能够进行电阻炉电热元件的计算或根据燃料种类进行燃料燃烧计算，进而选择燃烧装置。 3.能够从使用与维护、经济性和耐用性等问题出发，对热处理工件夹具、支架等进行结构设计。 4.绘图表达设计结果，图样符合国家制图标准，尺寸及公差标注完整、正确，技术要求合理、全面。 5.初步掌握Auto CAD 软件的使用操作，使用计算机绘制炉体总图、零件图。 三、课程设计内容及安排 1. 主要内容： 课程设计题目以箱式电阻炉、台车炉、盐浴炉、井式炉的设计为主，也可选做其它设计题目，其工作量要在3周内完成。
加热设备及车间设计复习总结 第一章热处理设备常用材料及基础构件 热处理设备常用的材料有砌筑炉墙用的耐火材料、保温材料，炉内金属构件所需的耐热金属材料，电热原件所需的电热材料，炉壳所需的金属材料。 耐火材料——凡是能够抵抗高温、并能承受高温物理和化学作用的材料。 耐火材料的主要性能： 耐火度：是耐火材料抵抗高温作用的性能，指耐火材料受热后软化到一定程度时的温度。 （反映的是一种高温抗软化性能，耐火度不是材料的熔点。） 普通耐火材料1580-1770℃ 高级耐火材料1770-2000℃ 特级耐火材料≥2000℃ 荷重软化温度：是指耐火材料试样在0.2 MPa压力下，以一定的升温速度加热至开始软化变形0.6%的温度，此外也标注4%和40%的软化点。荷重软化点反应材料的高温结构强度。 热稳定性: 是指耐火制品抵抗耐急冷急热而不破坏的能力 标准测定方法：加热850 ℃，保温40 min，然后在流动的冷水中冷却3 min，重新加热冷却，直至试样破坏。 高温化学稳定性：是指在高温下抵抗炉气、熔盐、金属氧化物等侵蚀的能力。 重烧线变化（体积稳定性）：耐火制品加热至高温，制品尺寸（长度）发生的不可逆变化，以%表示，正值表示膨胀，称重烧线膨胀；负值表示收缩，称重烧线收缩。 它是将耐火制品加热到规定温度，保温一定时间，冷却至室温后其长度所产生的残余膨胀或收缩。 常用的耐火制品（定型）： 1 ）粘土质耐火砖：是以耐火粘土作原料。 特点：热稳定性好（10-15次），耐火度1580-1770℃，中性、偏弱酸，荷重软化温度不高，使用温度不超过1350 ℃。 使用范围：各种加热炉、热处理炉和干燥炉的炉体，不宜做电热元件的搁砖，不宜做高碳气氛炉的内衬。 2 ）高铝砖：是有高铝矾土、硅线石、天然或人造刚玉、工业氧化铝等经配料、混合、成形等工序最后经高温焙烧而成。 特点：耐火度、荷重软化温度都高于粘土砖，使用温度可达1400-1650℃（高于粘土砖），中性，抗渣性和热震稳定性较好。重烧收缩较大，价格较贵。 使用范围：高温炉的（1000 ℃以上）内衬，电热元件的搁砖。 4 ）石墨制品: 普通石墨制品：是用天然石墨做原料，添加耐火粘土做结合剂制成的产品 优质石墨、高强石墨、高纯石墨等可制作电热元件，使用温度可达2200-3000℃。 特点：高的耐火度和荷重软化温度；机加工性能好，强度随着温度的升高而加强， 1700 ℃时，强度超过所有氧化物和金属材料；大气中加热易氧化。 使用范围：具有保护气氛或真空系统的高温炉。 5）抗渗碳砖：用于砌筑渗碳砖，可以为粘土质也可以为高铝质，严格控制氧化铁含量（Fe 2 O 3 低于1%，H 2 和CO使Fe 2 O 3 还原产生Fe、Fe 2 C、C等产物，使体积膨胀） 用途：可控气氛炉内衬材料。 重质抗渗碳砖：炉膛内表面和负荷大、易磨损部位 轻质抗渗碳砖：隔热层
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 -
试验设计及计算数据及结果 一、设计任务 设计要求： 1、50800 Φ?碳钢淬火用炉中温淬火炉； 2、最高使用温度900℃，生产率70g h K； 3、画出总装图、画出炉衬图、炉壳图、电热元件图。 二、炉型的选择 因为工件材料为碳钢，热处理工艺为淬火，对于碳钢最高温度为 900℃，选择中温炉（上限900℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件， 因而选择井式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。 综上所述，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度900℃。 三、炉膛尺寸的确定 1、炉膛有效尺寸（炉底强度指标法） 1.1确定炉膛有效高度H 由经验公式可以得知，井式炉炉膛有效高度H应为所加热元件（或 者料筐）的长度的基础上加0.1~0.3m。 H效=800+300=1100mm 由于电阻炉采用三相供电，放置电热元件的搁砖应为3n层， H砌=3n×(65+2)+67,取整后取n=5，得H砌=1072mm 1.2确定炉膛内径D 工件尺寸为Φ120×1700，装炉量每炉9根,生产率245.3㎏/h,对 长轴类工件，工件间隙要大于等于工件直径；工件与料框的间隙取 100~200。 D料=4×120×+120+2×（100~200） =999~1199，取D料=1000 D 砌比D效大100mm至300mm，取D 砌 =1350mm。 查表[1]得可用砌墙砖为8S L·427·446(A,B,R,r)=(168,190.8,765, 675)型轻质粘土扇形砖。 由该砖围成的炉体的弧长为 S=πD砌=3.14×1350=4239mm H 砌 =1072mm D 砌 =900mm
文件编号：RHD-QB-K4071 （操作规程范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 井式电阻炉安全操作规 程标准版本
井式电阻炉安全操作规程标准版本操作指导：该操作规程文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时必须遵循的程序或步骤。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 1操作规程 1.1设备检查：开炉前应对设备各部分是否正常作一次全面检查。 1.1.1检查液压站油位及管路应正常，然后启动液压泵起、闭炉盖，检查液压升降机构动作是否正常、坩埚应无烧裂或严重变形。 1.1.2电热元件的接线柱、安全防护罩、设备接地装置是否正确有效。 1.1.3风扇运转是否正常、炉子起、闭联锁开关是否安全可靠。 1.1.4测控温装置是否完好、准确。
1.2炉子启动： 1.2.1经全面检查设备确认无任何隐患和问题后，打开控温仪表和启动加热和风扇开关并按工艺卡所规定的工艺参数设定炉温。 1.2.2操作人员要坚持做好升温过程检查，防止仪表跑温或其它事故。1.3装炉： 1.3.1按轴承套圈的大小和工艺文件的规定，将工件摆平、摞直、放稳在专用的工装、吊具上。然后使用行车稳、准地将工件吊入井式炉炉膛中的支承平座架上。 1.3.2若两人装吊，应密切配合，专心操作，防止装炉不稳、防止发生碰坏设备事故。 1.3.3为了防止工件在加热时产生严重氧化脱碳，工件装架入炉前，可浸涂硼酸酒精饱和溶液。或在工件装炉后，待炉温达到800℃时，通入适量比例
的甲醇与丙酮作为保护气氛，以防止工件产生氧化脱碳。 1.3.4注意装入工件高度或吊具、料筐高度不得触及风扇挡板，如必要时先用手旋动风扇，风叶不得碰到工件，同时保证有气流的循环空间。 1.3.5运行中： 1.3.5.1若风扇振动过大，可适当调整炉盖拉杆、顶杆来减少振动。 1.3.5.2发生气氛滴注管路阻塞，应及时排除。 1.3.6出炉：若炉子有通入保护气氛，在开炉盖前，应关闭通入井式炉的保护气氛开关。待排气管明火燃烧渐小后，才可开启炉盖。 1.3.6.1关闭加热元件电源并停止风扇运转。 1.3.6.2打开炉盖，使用行车将淬火支架稳、准地吊出移入淬火油槽中进行冷却。
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。
长春理工大学 热工课程设计说明书题目箱式电阻炉的设计 学院材料科学与工程学院 专业无机非金属材料（建筑材料）班级0706121 姓名向仕君学号18
2009 年7 月5 日 设计任务书 一、题目：箱式电阻炉的设计 二、原始数据： 电路形势：箱式电阻炉 炉膛尺寸：120 ?mm 170 260? 使用温度：1000℃ 表面温度：60℃ 电源电压：220V 三、设计要求： 1、设计认真，积极思考，独立完成，有所创新。 2、设计说明书：一份 思路清晰，论述充分；设计参数选择合理，设计计算步骤完整，结果准确；著名参考文献。 3、设计图纸：2＃图纸1—3张 图画布置合理，比例适当，图画清洁；绘图线
条类型正确，位置准确；尺寸标注正确、齐全。 摘要 本说明书重点阐述箱式电阻炉的具体设计过程。设计过程包括高温炉的简介，炉膛尺寸的确定，材料选择，电阻炉尺寸和结构设计，功率计算，供电电路的选择，电热提的尺寸确定及安装，以及热电偶使用，涉及到热量计算，功率计算，电热元件规格计算。 本设计说明书可供实验电阻和工业电阻炉的维修和设计提供理论参考导和指导。
引言 陶瓷工业在社会主义建设，国防科学和人民生活都占重要的地位，它不仅与人类的日常生活存在密切的关系，而且随着科学技术的发展，已经超越了日用，建筑及一般的工业用途的范围，而应用与电子，原子能等尖端材料中。 生产陶瓷中一个重要的过程就是烧结，烧成时在热工设备中进行的，这里的热工设备指的是窑炉及其附属设备。 窑炉从生产方式上分为间歇式和连续式，按电能转化为热能形式分为：电阻炉，感应炉，电弧炉，等离子炉等，在使用热源上又分为火焰式和电热式。目前，电子陶瓷，高温陶瓷及其他特种陶瓷的生产和科研处于火热期。 在实验中，使用较多的是间歇式的电阻炉。
质量管理课程设计 质量控制 目录第一部分课程设计的背景 一、课程设计的性质、目的和任务 二、课程设计的要求 第二部分课程设计的内容 一、设计题目 二、设计要求 三、设计结果 四、因果分析 五、制定对策计划表 六、效果预测 第三部分课程设计心得体会 附参考文献 评分表
一、课程设计的性质、目的和任务 《质量管理》课程是工业工程专业的主干课程之一，通过本课程的学习，学生不仅要求掌握基本的质量理论、质量管理的基本内容和基本方法，还必须具有较强的质量管理理论水平和较高的质量意识，能够参与企业开展质量宣传、贯彻GB／T9000-ISO9000:2000标准以及参与企业质量认证的工作能力。因此，《质量管理》课设的目的就在于使学生在学习了《质量管理》课程的基础理论之后，能把该课程的一些基本知识应用到实践中去，使理论和实践紧密的结合起来，培养和锻炼学生深入企业调查研究的实际工作能力、分析问题的能力、解决问题的能力，为培养应用性人才作出努力。 二、课程设计的要求 1、重点联系排列图、因果图、对策表、直方图、控制图、工序能力分析等在质量控制中的应用方法，培养学生能够合理运用质量控制方法解决设计工程问题的能力。 2、在质量控制方面：根据给出的课题能够采用排列图、直方图控制图和工序能力分析等质量控制手段来显示质量数据的统计规律预报工序质量漏洞，反映工序满足技术规格要求的水平能力。 3、课程设计前要作好充分的准备工作，最好先找好实习单位，因为课程设计时间较短，课程开始之后，可以有目的地切入正题。 4、认真阅读《工业工程专业课程设计指导书》按照指导书上的例题，根据给定的课题做好相应的图表，并仔细分析产生质量问题的原因找出改进的措施。
目录 一、设计任务 1、专业课程设计题目 (1) 2、专业课程设计任务及设计技术要求 (1) 二、炉型的选择 (1) 三、炉膛尺寸的确定 (1) 1、炉膛有效尺寸（排料法） (1) 1.1确定炉膛内径D (1) 1.2确定炉膛有效高度H (2) 1.3炉口直径的确定 (2) 1.4炉口高度的确定 (3) 四、炉体结构设计 (3) 1、炉壁设计 (3) 2、炉底的设计 (5) 3、炉盖的设计 (6) 4、炉壳的设计 (7) 五、电阻炉功率的确定 (7) 1、炉衬材料蓄热量Q 7 (8) 蓄 (9) 2、加热工件的有效热量Q 件 3、工件夹具吸热量Q (10) 夹 (10) 4、通过炉衬的散热损失Q 散 5、开启炉门的辐射热损失Q (12) 辐 (12) 6、炉子开启时溢气的热损失Q 溢 7、其它散热Q (13) 它 8、电阻炉热损失总和Q (13) 总 9、计算功率及安装功率 (13) 六、技术经济指标计算 (13) 1、电阻炉热效率 (13)
2、电阻炉的空载功率 (14) 3、空炉升温时间 (14) 七、功率分配与接线方法 (14) 1、功率分配 (14) 2、供电电压与接线方法 (14) 八、电热元件的设计 (15) 1、I区 (15) 2、II区 (16) 3.电热元件引出棒及其套管的设计与选择 (18) 4.热电偶及其保护套管的设计与选择 (18) 参考书目 (19)
一、设计任务 1、专业课程设计题目： 《中温井式电阻炉设计》 2、专业课程设计任务及设计技术要求： 1、φ90×1000中碳钢调质用炉. 2、每炉装16根 3、画出总装图 4、画出炉衬图 5、画出炉壳图（手工） 6、画出电热元件图 7、写出设计说明书 二、炉型的选择 因为工件材料为φ90×1000中碳钢调质用炉对于中碳钢调质最高温度为[870+(30~50)]℃，所以选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度950℃。 三、炉膛尺寸的确定 1、炉膛有效尺寸（排料法） 1.1确定炉膛内径D 工件尺寸为φ90×1000,装炉量为16根，对长轴类工件，工件间隙要大于或等于工件直径；工件与料筐的间隙取100~200mm。炉膛的有效高度150~250mm排料法如图所示 则：根据几何关系，每根工件最小距离取90mm，则可以计算出 D=2×90×d=890mm
3）工件有效厚度的确定： 下表为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数表，有此可计算出工件的有效厚度为： D=直径×形状系数=25×1.0=25mm。 3.2.3所选热处理工艺的目的 （1）锻造W18Cr4V属于莱氏体钢，铸态组织中含有大量呈鱼骨状分布的粗大共晶碳化物M6C，大大降低钢的力学性能，特别是韧度。这些碳化物不能用热处理来消除，只能依靠锻打击碎，并使其均匀分布。因此W18Cr4V作为高速钢，它的锻造具有成形和改善碳化物的两重作用，是非常重要的加工过程。为了得到小块均匀的碳化物，高速钢需经反复多次镦拔。高速钢的塑性、导热性较差，锻后必须缓冷。（2）球化退火球化退火的目的是获得满意的可加工性，为淬火作好组织准备，即球化退火可降低硬度，改善切削加工性能和获得均匀的组织，改善热处理工艺性能。W18Cr4V毛坯成批球化退火采用往复球化退火的工艺，这是一种周期退火，目的是加速球化过程。加热温度取860℃，保温温度取740℃，加热温度+保温时间是2～4h，因为冷挤压杆有效厚度为25mm，较小，故取球化退火时间为3h。退火后随炉冷却到550℃后出炉空冷，以减少残余应力，提高切削加工性能。球化退火后的组织为索氏体基体和均匀分布的细小粒状碳化物。
（3）去应力退火去应力退火的目的是消除模具淬火或精加工前的残余应力，避免高速钢在加工过程中出现裂纹。对于精度要求的模具在粗加工之前，常进行600-700℃的去应力退火，时间为2-4h。因为冷挤压杆工作条件苛刻，精度要求高，故采用650℃去应力退火4h的工艺。冷却过程采用随炉冷却到500℃后出炉空冷，减少残余应力。 （4）淬火淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而赋予工件以需要的综合机械性能。 二次预热保温目的：高合金的高速钢导热性差，为防止工件加热时变形、开裂和缩短加热的保温时间以减少脱碳。预热温度分别为550℃（介质为31BaCl2+48CaCl2+21NaCl）和820℃（介质为50BaCl2+30KCl+20NaCl），根据公式可计算加热时间，预热时间为加热时间的2倍。 奥实体化加热温度选择为1260℃。W18Cr4V钢的奥氏体化温度很高，是因为M23C6：900℃开始溶解，1090℃全部溶解；M6C：1037℃开始溶解；MC：1100℃开始溶解，为使奥氏体中合金度含量较高，应尽可能提高淬火温度至晶界熔化温度偏下，淬火后获得高合金的M 组织，具有很高抗回火稳定性；在高温回火时析出弥散的合金碳化物产生二次硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。但是高速钢奥实体化温度过高易使晶粒粗大，冷却过程中易变形开裂。 在淬火冷却过程中采用分级淬火。分级淬火是把加热好的工件先投入温度稍高于Ms点的盐浴或碱中快速冷却停留一段时间，待其表面与心部达到介质温度后取出空冷，使之发生马氏体转变。它比双液淬火进一步减少了应力和变形，操作较易。但由于盐浴、碱浴的冷却能力较小，故只适用于形状较简单、尺寸较小的工作。 （5）回火高速钢对热硬性的要求较高，在淬火后，材料里还有大量的残余奥氏体存在，其硬度较低（40～50HRC),后经560℃回火3次，由于回火时残余奥氏体分解及碳化物弥散硬化，硬度可升高到
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
The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 井式电阻炉安全操作规程(新版)
井式电阻炉安全操作规程(新版)导语：建立和健全我们的现代企业制度，是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提，是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档（使用前请详细阅读条款）。 1操作规程 1.1设备检查：开炉前应对设备各部分是否正常作一次全面检查。 1.1.1检查液压站油位及管路应正常，然后启动液压泵起、闭炉盖，检查液压升降机构动作是否正常、坩埚应无烧裂或严重变形。 1.1.2电热元件的接线柱、安全防护罩、设备接地装置是否正确有效。 1.1.3风扇运转是否正常、炉子起、闭联锁开关是否安全可靠。 1.1.4测控温装置是否完好、准确。 1.2炉子启动： 1.2.1经全面检查设备确认无任何隐患和问题后，打开控温仪表和启动加热和风扇开关并按工艺卡所规定的工艺参数设定炉温。 1.2.2操作人员要坚持做好升温过程检查，防止仪表跑温或其它事故。1.3装炉： 1.3.1按轴承套圈的大小和工艺文件的规定，将工件摆平、摞直、
放稳在专用的工装、吊具上。然后使用行车稳、准地将工件吊入井式炉炉膛中的支承平座架上。 1.3.2若两人装吊，应密切配合，专心操作，防止装炉不稳、防止发生碰坏设备事故。 1.3.3为了防止工件在加热时产生严重氧化脱碳，工件装架入炉前，可浸涂硼酸酒精饱和溶液。或在工件装炉后，待炉温达到800℃时，通入适量比例的甲醇与丙酮作为保护气氛，以防止工件产生氧化脱碳。 1.3.4注意装入工件高度或吊具、料筐高度不得触及风扇挡板，如必要时先用手旋动风扇，风叶不得碰到工件，同时保证有气流的循环空间。 1.3.5运行中： 1.3.5.1若风扇振动过大，可适当调整炉盖拉杆、顶杆来减少振动。 1.3.5.2发生气氛滴注管路阻塞，应及时排除。 1.3.6出炉：若炉子有通入保护气氛，在开炉盖前，应关闭通入井式炉的保护气氛开关。待排气管明火燃烧渐小后，才可开启炉盖。 1.3.6.1关闭加热元件电源并停止风扇运转。 1.3.6.2打开炉盖，使用行车将淬火支架稳、准地吊出移入淬火油槽中进行冷却。
目录 1.摘要 (1) 1.设计任务 (1) 2.炉型的选择 (1) 3.确定炉体结构和尺寸 (1) 4.砌体平均表面积计算 (2) 5.计算炉子功率 (3) 6.炉子热效率计算 (8) 7.炉子空载功率计算 (8) 8.空炉升温时间计算 (8) 9.功率的分配与接线 (11) 10.电热元件材料选择及计算 (11) 11.炉子构架、炉门启闭机构和仪表图 (13) 12.炉子总图，主要零部件图及外部接线图，砌体图 (13) 13.炉子技术指标 (13) 14.编制使用说明书 (13)
一 设计任务 设计一台年生产220吨的井式热处理电阻炉 炉子用途：碳钢、低合金钢等的淬火、退火及正火。 热处理工件：中小型零件，小批量多品种，零件最大长度小于0.5m 。 热处理炉最高工作温度：950℃ 炉外壁最高温度：60℃ 二 炉型的选择 根据设计任务给出的生产特点，拟选用中温井式电阻炉 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 由已知年生产400吨，作业制度为二班制生产则生产率: h kg h kg P 67.91300 8102203 =??= 按表5-1选择井式炉用于淬火时的单位面积生产率2 0100m kg p = 故可求得炉底有效面积 2 192.0100 67.91m P P F === 由于有效面积与炉底总面积存在关系式 85 .0~75.01=F F 取系数上限 得炉底实际面积
2 108.185 .092.085 .0m F F == = 2.炉底直径的确定 由公式m F D D r F 17.114 .308.1444 2 2 =?= = ?= =π ππ 3.炉膛高度的确定 由于加热式工件的最大长度小于500mm ，工件距炉顶和炉底各约150mm~250mm 则炉深m mm H 0.11000250250500==++= 则炉膛高度： mm mm H 0.110423715)265(≈=+?+= 4.炉衬材料及厚度的确定 炉衬由耐火层和保温层组成，对于950℃的井式炉，用一层轻质粘土砖作为耐火层，硅藻土砖及蛭石粉作保温层，在炉膛底部应干铺一层粘土砖作为炉底。 对于深度较大的炉子，在耐火层与炉口砖之间应当留15~25mm 膨胀缝，炉膛底部应留有清除氧化皮的扒渣口，炉衬外有炉壳保护。 综上所述，炉墙采用113 mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm 密度为250mm 3 m kg 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2503 m kg 的普通硅酸铝纤维毡+230mm 蛭石粉。 炉底采用QN-1.0轻质粘土砖(267?)mm+50mm 密度为2503 m kg 的普通硅酸铝纤维毡+182mmB 级硅藻土砖和蛭石粉复合炉 衬。
?1*2m全纤维井式电阻炉 技 术 方 案
二、用途及工作条件 本型炉系周期作业式电阻炉，是金属制品在自然气氛中进行正火、淬火、退火、加热、保温及随炉冷却的专用设备。 本型炉并与电炉温度控制柜配合使用，可实现自动或手动控制电炉的工作温度和机械动作。 设备工作条件 室内使用 380V±10%；50HZ，三相交流电源。 环境温度：5～50℃，相对湿度＜80%。 设备所有周围没有导电尘埃、爆炸性气体及严重破坏金属及绝 缘的腐蚀性气体。 没有振动和颠簸。
三、设备主要技术参数 1、额定功率： 130Kw 2、额定电压： 380V 3、相数： 3相 4、额定频率： 50HZ 5、额定温度： 950℃ 6、控温区数： 2区 7、有效炉膛尺寸：Φ1000×2000mm 8、加热元件接法： Y 9、炉温均匀性：±10℃（保温终了） 10、炉体表面温升：≤40℃ 11、温控精度：≤±1℃ 12、空炉升温时间：≤2.5h 13、加热方式：电阻带0Cr25Al5 14、控温方式：智能可控硅，国龙TCW-32B智能 数显温控仪表，中圆图记录仪 15、保温方式：炉墙全纤维炉衬，底部耐火砖结构 16、保温层厚度： 310mm 17、炉盖升降方式：电动丝杆升降机升降 18、炉内热风循环： 3kw水冷风机强制循环
四、设备结构简介 井式炉主要由炉壳、炉衬、加热元件、炉盖及升降机构、控制系统组成。 4.1炉壳 炉体外壳采用4mm钢板钢板制成圆筒形，圆筒型炉体外壳以国标6.3#角钢对其进行焊接加固。炉底采用10#槽钢纵横焊接为炉体底座，在其上铺焊5mm厚国标钢板以充分保证炉子较高的整体强度及结构性能。为保证炉子整体的保温性能，防止热量的散失，在炉壳与炉盖之间设置砂密封装置。为保证炉子使用的安全性，在炉壳的侧面安装有保护接线棒及热电偶的金属保护罩。 炉壳焊接检验后，再进行防锈处理，先除氧化皮，再刷二次红丹底漆，然后进炉筑炉、安装完成后再制作二次面漆。面漆颜色炉盖及面板为银粉漆，其余部位果绿色。 4.2炉衬 为了保证炉衬既有良好的保温性能达到节能并降低成本又能有一定的结构强度满足使用条件，所以炉衬采用新型节能高铝型预压缩陶瓷纤维折叠块配合高铝纤维毯，兵列式排布在四周及顶部，并用耐高温1300℃的锚固件固定在炉膛的四周，在陶瓷纤维折叠块的上面插上高铝陶瓷螺钉，以备悬挂电热元件之用，此炉衬采用的全纤维结构具有低导热、耐高温、抗热震、耐腐蚀等特性，保温性能优良。 将瓷螺钉均匀分布在预压缩陶瓷纤维折叠块的上面，将绕制好的电阻带悬挂在瓷螺钉上，并将瓷螺钉对其进行压紧，以保证电热元件的固定强度。 炉内底部不仅要承受工件重量，并且还要有良好的耐火保温性能。所以，底部砌筑采用硅酸钙板、硅藻土砖、轻质标砖及重质耐火
操作规程编号：YTO-FS-PD975 中温井式电阻炉安全操作规程通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
中温井式电阻炉安全操作规程通用 版 使用提示：本操作规程文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 1 目的 本规程用于指导操作者正确操作和使用设备。 2 适用范围 本规程适用于指导本公司中温井式电阻炉的操作与安全操作。 3 管理内容 3.1 操作规程 3.1.1 设备检查：开炉前应对设备各部分是否正常作一次全面检查。 3.1.1.1 检查液压站油位及管路应正常，然后启动液压泵起、闭炉盖，检查液压升降机构动作是否正常、坩埚
应无烧裂或严重变形。 3.1.1.2 电热元件的接线柱、安全防护罩、设备接地装置是否正确有效。 3.1.1.3 风扇运转是否正常、炉子起、闭联锁开关是否安全可靠。 3.1.1.4 测控温装置是否完好、准确。 3.1.2 炉子启动： 3.1.2.1 经全面检查设备确认无任何隐患和问题后，打开控温仪表和启动加热和风扇开关并按工艺卡所规定的工艺参数设定炉温。 3.1.2.2 操作人员要坚持做好升温过程检查，防止仪表跑温或其它事故。 3.1.3 装炉： 3.1.3.1 按轴承套圈的大小和工艺文件的规定，将工件摆平、摞直、放稳在专用的工装、吊具上。然后使用行车稳、准地将工件吊入井式炉炉膛中的支承平座架上。 3.1.3.2 若两人装吊，应密切配合，专心操作，防止装炉不稳、防止发生碰坏设备事故。 3.1.3.3 为了防止工件在加热时产生严重氧化脱碳，工件装架入炉前，可浸涂硼酸酒精饱和溶液。或在工件装炉后，待炉温达到800℃时，通入适量比例的甲醇与丙酮作为保护气氛，以防止工件产生氧化脱碳。
、 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
目录 第一章 热处理工设计目的 (1) 第二章 课程设计任务 (1) 第三章 热处理工艺设计方法 (1) 3.1 设计任务 (1) 3.2 设计方案 (2) 3.2.1 12CrNi3叶片泵轴的设计的分析 (2) 3.2.2 钢种材料 (2) 3.3设计说明 (3) 3.3.1 加工工艺流程 (3)
3.3.2 具体热处理工艺 (4) 3.4分析讨论 (11) 第四章 结束语 (13) 参考文献 (14)
12CrNi3叶片泵轴的热处理工艺设计 一. 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 二. 课程设计的任务 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 三. 热处理工艺设计的方法 1. 设计任务 12CrNi3叶片泵轴零件图如图3.1
图3.1 12CrNi3叶片泵轴 2、设计方案 2.1.工作条件 叶片泵是由转子、定子、叶片和配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油和压油。叶片泵的结构紧凑，零件加工精度要求高。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳，在花键和颈轴处收磨损。因此，要求轴有高的强度，良好的韧性及耐磨性。 2.1.1失效形式 叶片泵轴的主要失效形式是疲劳断裂，在花键和轴颈处可能发生工作面的磨损、咬伤，甚至是咬裂。 2.1.2性能要求 根据泵轴的受力情况和失效分析可知 ,叶片泵轴主要是要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性，以保证轴在良好的服役条件下长时间的工作。 2.2钢种材料 12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，比12CrNi2A钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比12CrNi2A钢截面稍大的零件。该钢淬火低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性能，钢的低温韧性好，缺口敏感性小，切削加工性能良好，当硬度为HB260～320时，相对切削加工性为60%～70%。另外，钢退火后硬度低、塑性好，因此，既可以采用切削加工方法制造模具，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。为提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性，该钢适宜制造大、中型塑料模具。12CrNi3高级渗碳钢的淬透性较高 ,退火困难。由于不渗碳表面未经镀铜防渗 ,因此渗碳后进行低温回火 , 降低硬度 , 便于切去不渗碳表