《热处理设备》复习题共28页文档

第一单元热处理设备基础模块一筑炉材料主要的筑炉材料有砌筑炉衬所用的耐火材料、隔热材料（或称绝热材料、保温材料）、制作炉底板和炉罐的耐热钢。

耐火材料凡能够抵抗高温，并能承受高温物理和化学作用的材料，称为耐火材料。

热处理炉对耐火材料的性能要求：1有足够的耐火度。

指耐火材料受热后软化到一定程度时的温度，但并不是它的熔点。

根据耐火度的高低，耐火材料可分为普通耐火材料（耐火度为1580~1700℃）、高级耐火材料（耐火度为1770~2000℃）和特级耐火材料（耐火度大于2000℃）。

2有一定的高温结构强度。

高温结构强度用荷重软化点来评定，荷重软化点是指式样（尺寸为φ36*50mm）在一定压力（0.2MPa）条件下，以一定的升温速度加热，测出试样开始变形（变形量为原试样的0.6%）的温度，此温度叫改耐火材料的荷重软化点开始点。

3高温化学稳定性好。

4有良好的耐急冷急热性。

5高温下的体积稳定性。

热处理炉常用的耐火材料及应用：1粘土质耐火材料（重质砖）2轻质（轻质砖）与超轻质耐火材料3高铝质耐火材料4刚玉制品5硅酸铝耐火纤维6耐火混凝土，与耐火砖相比，耐火混凝土的优点是：可在现场直接制造，取消了复杂的烧结工序：具有可塑性和整体性，忧虑与复杂制品的成型；较耐火砖砌炉及修炉的速度快，加强了炉体的整体性，寿命长。

热处理炉常用的耐火混凝土有以下几种：（1）铝酸盐耐火混凝土（2）磷酸盐耐火混凝土（3）水玻璃耐火混凝土隔热材料工程上把导热率小于0.23W/( m*℃)的材料成为隔热材料。

隔热材料的主要性能特点是热导率低、体积密度小、比热小等。

硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉、珍珠岩、其他筑炉材料耐火泥、普通粘土砖、炉用耐热金属材料模块二传热学基础传热是通过微观粒子的振动并通过彼此的接触和相互的碰撞来传递热能的。

传热的基本方式或单纯的传热有三种：传导、对流、辐射。

1电极盐浴炉：传导+对流传热，传热介质密度大，故其加热及冷却速度快；2电阻浴炉：以传导为主，传热介质密度大，传热速度较快；3电阻炉：传导+辐射+对流，传热介质为气体，因密度小，故传热速度及传热系数低于电阻浴炉。

绪论热处理设备，根据其在热处理生产过程中所完成的任务不同，通常分为加热设备、冷却设备、辅助设备和温度控制设备。

周期作业加热设备主要炉型有箱式电阻炉、井式电阻炉、周期式控制气氛炉、盐浴炉、感应加热装置等。

连续作业炉有推杆炉、输送带炉、滚动底式炉等。

热处理冷却设备主要包括各种淬火设备、缓冷设备和冷处理设备。

热处理车间常用的辅助设备由喷砂或喷丸机、机械滚筒、抛丸机、清洗机，各种酸洗槽、手动及机动校正机、起重运输设备等。

第一章传热理论热处理炉的主要任务是加热金属工件，完成热处理工艺过程、使工件能达到使用的技术要求，保证生产率，并且在热处理过程中具有低的散热损失、加热速度快、降低生产成本的能力。

热量传递有三种基本形式，即传导、对流和辐射。

热量直接由物体的一部分传至另一部分，或由一个物体传向另一个与它直接接触的物体，而无需宏观的质点移动的传热现象，叫做传导传热。

当流体（气体和液体）中存在温度差时，流体的各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式，称为对流。

具有一定温度的任意物体都会通过电磁波向外传递能量，这种能量传递的方式称之为辐射。

在传热过程中，物体或传热体系内温度在空间和时间上的分布情况称之为温度场。

如果物体各点温度不随时间变化，此时的温度场称为稳定态温度场。

热流密度（q）表示单位时间内通过单位面积所传递的热量、其单位为W/m2。

热流（Q）表示单位时间内通过一定传热面积A所传递的热量，其单位为W。

热流（q）表示单位时间内（时）通过单位面积（米2）所传递的热量，其单位为千卡/米2 •时。

热量（Q ）表示单位时间内通过传热面积为F米2所传递的热量，其单位为千卡/时。

傅里叶定律：在导热过程中，单位时间内通过单位面积截面所传导的热量（即热流密度），与该截面法线方向上的温度梯度成正比。

其数学表达式为：q二-入三，式中人一一热导率，W/（m・K）。

…1/17热导率也叫做导热系数，它代表物体导热能力的大小。

16米新型燃气热处理炉16米新型燃气热处理炉的用途：16米新型燃气热处理炉是我公司承制的新型燃气、燃气工业炉采用了全硅酸铝耐火纤维炉墙、高速调温自控烧咀、先进的计算机自控系统、余热回收装置、炉体全密封等多项先进技术。

16米新型燃气热处理炉拥有的结构特点：1.全硅酸铝纤维炉墙：将耐火纤维应用在工业炉上并成功地解决了硅酸铝纤维的固定和纤维的热收缩问题。

硅酸铝纤维与普通的耐火砖相比，具有重量轻、隔热保温性能好（与普通耐火砖相比可节能28～30％）和使用寿命长的特点。

同时，由于重量轻，与普通砖体炉相比，可大大减少钢材的用量。

2.余热回收和全密封技术：通过余热回收装置，使预热空气温度～300°C，提高了炉子热效率。

采用了全密封技术，消除了炉子漏火现象，节约燃料。

综上所述，天然气热处理炉(16米)具有以下卓越性能：1)卓越的节能效果。

炉子热效率可达35～40%。

2)控温精度高。

3)优良的环保性能。

S02、NOx排放量远低于国家允许排放标准。

燥声指标低于国家标准。

4)高度的自动化性能。

操作工可以在仪表间完成所有操作。

3.先进的燃烧系统：我公司开发研制的高速调温自控烧嘴、烧嘴控制器和各种自控阀，组成了自控燃烧系统。

这种新型燃烧系统，具有出口速度高（70～100m/s)、燃烧充分、节能效果显著、NOx产物低的特点。

由于火焰出口速度高，强化了炉内气体的循环和对流，提高了炉温的均匀性和热效率，从而提高了加热质量，缩短了加热时间。

高速调温自控烧嘴系统，可实现点火、燃烧能力调节、熄火报警、自动保护及再点火等全过程的自动控制。

为高精度炉温自动控制提供了技术保证。

4.先进的自控系统：(1)可靠的安全保护系统：在仪表柜上设有温度、炉压、各烧嘴、各管路参数的操作值显示和异常情况报警及紧急保护措施。

确保操作安全。

(2)炉内压力自控系统：可设定和自动调节炉内压力，使炉压控制在最佳值，保证炉内工况稳定并充分利用炉气热量。

(3)管路参数自控系统：燃烧系统所需的助燃空气管路和燃料管路，其压力可设定和自动调节，使助燃空气和燃料量控制在最佳比值，保证了极高的燃烧效率，消除了黑烟。

发电厂热力设备（高起专）-学习指南一、填空题1、人类已开发利用了各种能源，如燃料的化学能，原子核能，能，能，能等；有机燃料是指后可以放出大量的物质，目前世界上所用的燃料可分为两大类，燃料和燃料2、按照燃用燃料的不同，可以将锅炉分为：燃炉，燃炉和燃炉；按照工质在蒸发受热面内流动的主要动力来源不同，一般可将锅炉分为：循环锅炉，循环锅炉和锅炉3、汽轮机是以为工质，将其能转变为能的回转式动机，汽水分离装置的任务是将中的水分尽可能地分离出来，以提高蒸汽的品质，蒸汽的品质是指蒸汽的程度，蒸汽中的杂质为各种类，类和物，其中绝大部分为类4、过热器的作用是将蒸汽成具有一定温度的蒸汽5、按照工作原理不同，可将汽轮机分为：式汽轮机，蒸汽主要在中膨胀和式汽轮机，蒸汽在和中膨胀，动叶栅是由叶型按一定和一定安装在叶轮上形成的，汽轮机的转子的作用是汇聚各所得到的能传递给发电，汽轮机每一个运行周期都包括：，运行和三个阶段，汽轮机的服务年限一般为年，根据统计资料表明机组终生态启动次数通常不超过120~ 次6、凝汽设备主要由：器，泵，泵和抽气器等组成，电厂中冷却水的供水方式有：供水和供水两种方式7、暖管是指锅炉点火后，利用其产生的蒸汽对管道等进行的过程，其目的是减小启动时因温差产生的应力以及避免启动中蒸汽凝结成水对管道的和对汽轮机的二、简答题1、何为电厂热力设备，并指出热力电厂中三大主机设备的名称？2、简要指出电厂锅炉的主要工作内容，及何为“锅”，何为“炉”？3、何为自然水循环锅炉，强制循环锅炉和直流锅炉？4、何为汽轮机的“级”，何为单级汽轮机，何为多级汽轮机？5、何为汽轮机的设计工况，何为汽轮机的变工况？6、指出汽缸的作用，循环水泵的作用，给水泵的作用，盘车装置的作用，何为汽轮机的冲转？7、为何通常所指汽轮机的寿命也即是转子的寿命？8、为避免发电机与电力系统在并列时产生较大的冲击电流会烧坏发电机，要求机组在并网时必须满足哪三个条件？三、识图题1、试根据热力电厂中电能生产的流程，用线条（代表管道）将各设备连起来，并指出管中通过的工质的名称图中各数字代表设备的名称是：1—凝结水泵，2—给水泵，3—除氧器，4—锅炉，5—汽轮机，6—凝结器2、图示锅炉自然水循环工作原理及流程示意图，试指出图中各数字代表部件中的名称及各部件中的工质是什么物质26 2 1参考答案一、填空题1、风，水，太阳，燃烧，热量，核，有机2、煤，油，气，自然，强制，直流3、水蒸汽，热，机械，原，蒸汽，洁净，盐，碱，氧化，盐4、饱和，加热，过热5、冲动，喷咀（静叶栅），反动，喷咀（静叶栅），动叶栅，相同，距离，角度，动叶栅，机械，发电机，启动，带负荷，停机，30，冷，1506、凝结器，凝结水，循环水，直流（开式），循环（闭式）7、低温，预热，热，冲击，水冲击二、简答题1、答：是指在热力电厂中有关热能（蒸汽）的产生，热能的传递以及将热能转变成机械能的过程中用到的设备，如锅炉，省煤器，汽轮机等设备，三大主机设备是：锅炉，汽轮机，发电机2、答：电厂锅炉的主要工作内容是：燃料的燃烧，热量的传递，水的加热与汽化和蒸汽的过热等，“锅”即为汽水系统，“炉”即为燃烧系统3、答：水在锅炉蒸发受热面组成的循环回路中的流动是靠水和汽水混合物的重度差而建立起来的锅炉水循环称为自然循环锅炉，如是依靠水泵而建立起来的锅炉水循环称为强制循环锅炉，而直流锅炉是没有汽包，整个锅炉是由许多管子并联由联箱连接而成，在给水泵压头作用下，给水顺序一次通过加热，过热各个受热面4、答：由喷咀和动叶栅组成的从热能到机械能的转换的基本单元称为汽轮机的“级”，由一个级组成的汽轮机称为单级汽轮机，由二个以上的级组成的汽轮机称为多级汽轮机5、答：汽轮机设计所依据的各种参数值称为设计值，汽机运行时，如果各种参数值都保持设计值，这种工况称为汽轮机的设计工况，而如果各种参数值都偏离设计值的运行工况称为汽轮机的变工况6、答：汽缸的作用是：一、使进入汽轮机工质与外界隔绝，二、起定位与支承作用，三、使进汽、排汽与抽汽都有规律的流动与分配循环水泵的作用是连续不断地供给各冷却设备需要的冷却水，给水泵的作用是连续不断地将通过除氧器的给水输送给锅炉，盘车装置的作用是当汽轮机不进汽时，能使转子保持转动状态，以避免转子热弯曲变形汽轮机的冲转是指将蒸汽进入汽轮机使汽轮机转子由静止或从盘车状态变化到高速转动的状态7、答：因汽轮机在启停和变工况运行中，转子处于一种不稳定的传热过程，转子不仅承受工作蒸汽的高压引起的应力和高温产生的蠕变损伤，而且还要承受高速旋转产生的离心力和和传递扭矩产生的剪切应力以及变工况引起的热应力等等，可见与其他部件相比，转子的工作条件最为恶劣，往往首先在转子上产生裂纹，因此通常所指汽轮机的寿命也即是转子的寿命8、答：一是发电机与电力系统的电压要相等，二是电压相位要一致，三是频率要相等三、识图题1 答：代表工质是水代表工质是水蒸气2、各数字代表各部件的名称：1—汽包，其内的工质是饱和水和蒸汽2—水冷壁（上升管）其内的工质是汽水混合物，3—下联箱，其内的工质是饱和水4—下降管，其内的工质是饱和水。

10．何谓物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）？答：物理气相沉积（PVD）是将含有形成沉积元素的气相物质输送到工件表面，在工件表面直接沉积成固态薄膜的过程。

化学气相沉积（CVD）是将含有形成沉积元素的气相物质输送到工件表面，在工件表面进行化学反应生成固态沉积膜的过程。

10. 简述涡流检测的基本原理答：涡流检测是以电磁感应理论作为基础的。

由高频交流电压发生器（或称振荡器）供给检测线圈以激励电流，从而在试件被检测区周围形成激励磁场，这磁场在试件中感应出涡流，涡流又产生自己的磁场，这个磁场包含了被检测材料和缺陷等信息，检测线圈可以把这些信息传送到涡流检测仪器。

5. 试论述热处理在制造业发展中的作用。

答：据统计，在机床、汽车和拖拉机制作中分别有60%~70%、70%~80%的零部件要进行热处理，各种工具和滚动轴承则要100%的进行热处理。

总之，凡重要零部件都必须进行恰当的热处理。

热处理是提高机器零件质量和延长使用寿命的关键工序，也是充分挖掘材料的性能潜力，节约材料的有效途径。

通过正确地选材，合理的进行热处理，不仅可以改善钢的工艺性能、提高产品的产量和质量、成倍地提高零件使用寿命，而且能给企业带来显著的经济效益。

故热处理在制作业发展中发挥着巨大的作用。

5. 阐述热处理工艺设计及热处理设备选择的原则。

答：热处理工艺设计原则：1）工艺的先进性；2）工艺要可靠、合理、可行；3）工艺的经济性；4）工艺的安全性；5）尽量采用机械化、自动化程度高的工艺装备热处理设备选择的原则：1）应满足热处理工艺要求，保证产品的热处理质量；2）根据生产批量选择设备，尽可能扩大设备的使用范围，提高生产率；3）热处理设备能源的选择应从生产成本、能源供应情况、操作与控制的可靠性、环境保护等因地制宜地综合考虑选择。

5．“合理的热处理工艺应视工件的特点而异”的观点你是怎样理解的？请结合生产实践谈谈你的体会？答：“合理的热处理工艺应视工件的特点而异”这一观点我是赞同的。

热处理工试卷（出自热处理工考工题解）一、填空题：1、认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针，做到先安全后生产，不安全不生产。

工作前必须穿戴好劳动保护品。

2、工件出炉后，油冷件必须观察油温是否上升，以便确定工件是否搬出。

3、机组程序进出炉过程中，必须要有操作人员在操作室内，同时手要放在急停按钮附近，如有紧急情况可以迅速急停。

4、热处理“四把火”是指正火、淬火、退火、回火。

5、热处理回火根据温度不同分为低温回火、中温回火、高温回火。

6、热处理操作人员应注意防火、防爆、防毒、防烫、防触电，并了解有关的救护知识。

工作场地应配备消防器材。

7、液氨瓶、丙烷瓶、甲醇桶必须放在阴暗处，不得靠近热源，经常检查钢瓶阀门是否泄漏现象，气温高时要注意冷却。

使用完毕必须妥善保管，防止碰撞，存放时严禁混放。

8、高频操作人员应具备一定的电气知识，并穿戴好绝缘靴、绝缘手套合其它防护用品。

操作台及地面必须铺设绝缘橡胶板。

屏蔽合防护罩栏应完好。

9、高频操作须两人以上方可操作设备，并指定一人负责。

更换感应器时，必须切断高压电。

10、高频操作结束，首先切断高压电，再切断灯丝电源。

设备停止工作后，应继续供水5～10分钟，待电子管充分冷却后，再停水泵。

11、箱式电炉送电时，先合总开关，后合控制开关；停电时，先切断控制开关。

高温箱式炉换挡时，应切断电源，禁止带电换挡。

12、热处理机组加热过程中，当温度超过700℃时，将防危险温度计下限指针指在700℃；机组停炉时，确认炉温不大于850℃，油温小于80℃。

13、热处理工艺规程中，必须包括三个主要工艺参数，分别是加热温度、加热时间、冷却速度。

14、按照钢的含碳量不同，可分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢。

15、厚薄不均匀的工件淬火时，先将厚的部分淬入介质中，以防止开裂。

有凹形孔的工件，凹面向上淬入冷却介质，不能凹面向下。

16、我厂工件常用冷却方式有空冷、水冷、油冷。

其中空冷冷却方式最慢。

17、减速机齿轮材质一般采用20CrMnTi，由于该材质含碳量低，为了提高其耐磨性及强度，经常采用渗碳工艺进行热处理。

热处理设备复习题第一单元综合训练题答案一、填空题1．常用耐火材料有（粘土砖、高铝砖、耐火混凝土制品及各种耐火纤维），它们的最高使用温度分别为（1350℃、1500℃、600~1460℃、1100~1600℃）。

2．荷重软化开始点是指在一定压力条件下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形量为 0.6% 的温度。

3．抗渗碳砖是Fe2O3含量 a 的耐火材砖。

a. ＜1% b.＞1% c.＞2%4．常用隔热材料有（硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉以及珍珠岩制品），其中最低使用温度及材料是石棉、 500℃。

5．传热的基本方式有传导、对流、辐射，综合传热为同时具有两种或两种以上的单一传热。

6．电阻丝对炉墙的传热是 b ，炉墙对车间的传热是 b ，电阻丝对炉墙对车间的传热包括了e ，通过炉墙的传热是 a ，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）的是 h 、热阻较大的是 k ；燃气对工件的传热是 b 。

a.传导b.对流+辐射c.辐射+传导d.辐射e.辐射+传导+对流 g.传导+对流 h.电阻丝对炉墙的传热 i.炉墙对车间的传热 k.通过炉墙的传热7．影响“黑度”的因素有 b 、d、e、g、f 。

a.时间b.表面粗糙度c.传热面积d.温度e.物体的材料f.物体的形状g.物体的颜色h.角度系数8．增强传热（含炉温均匀性）有 a、s、d、g、h、k、n、o，削弱传热有d、e、f、i、j、l、m、p 。

a.加大温差b.增加传热面积c.增加风扇d.加大气孔率e.减小热导率f.增加隔板g.增加导风系统h.箱式炉膛改圆形炉膛 i.圆形炉膛改箱式炉膛 j.炉壳外刷银粉比砖墙或一般金属外壳 k.增加黑度（如工件或炉壁表面涂覆高黑度磷化处理层或CO2红外涂料）l.降低黑度 m.工件表面不氧化（真空、可控、保护、中性气氛加热）比工件表面氧化 n.高速燃气烧嘴比低速燃气烧嘴 o.燃气炉比空气炉 p.空气炉比燃气炉三、简答题1．比较重质砖、轻质砖以及硅酸铝耐火纤维的主要性能，说明它们在热处理炉中的应用及应注意的问题。

热能０２级《工厂热工设备》期末考试参考答案一、解释下列概念和术语（每题２分，共２０分）１．火焰炉内热过程火焰炉内气体流动、燃料燃烧和传热、传质过程的综合，是以传热为中心的物理和物理化学过程，以物理过程为主。

２．火焰具有一定的外形和长度、明亮轮廓的炽热的正在燃烧的气流股。

３．炉温炉子测温热电偶所反映的温度，是某种意义上的综合温度。

４．定向辐射传热炉气对炉衬、炉料的的辐射换热量不同的炉内辐射传热现象，分直接定向辐射传热和间接定向辐射传热两种。

５．炉子热平衡根据热力学第一定律建立起来的、表示在一定时间内炉子热量收入和热量支出在数量上的平衡关系。

６．热量有效利用系数有效热／总供热量７．热量利用系数留在炉膛的热量／总供热量８．炉底强度，有效炉底强度（钢压炉底强度）单位炉底面积单位时间内的产量叫做炉底强度；如果只考虑钢坯覆盖的那部分炉底面积，就叫做有效炉底强度（钢压炉底强度）。

９． 钢的加热速度金属表面升温速度；加热单位厚度金属所需要的时间；单位时间加热金属厚度。

１０． 钢的加热温度，钢的加热均匀性加热完后钢的表面温度，钢的外部和中心温度的一致程度。

二、填空（每题２分，共３０分）１．火焰炉内的气体运动大致可以分为（气体射流运动）〔１分〕及（主要由它引起的气体回流运动）〔１分〕两大部分。

２．炉内气体再循环率r 的定义式为（ ），再循环倍率的定义式为（ ）。

ao r m m m r h kg h kg h kg ＋＝）／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／流率（从喷嘴流出气体的质量）／再循环气体流率（再循环率＝ ra o r m m m m r h kg h kg h kg h kg ＋＋＝｝）／再循环气体流率（）＋／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）／／再循环气体流率（再循环率＝‘（１分）a o ra o m m m m m R h kg h kg h kg h kg h kg ＋＋＋＝｝）／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）｝／／）＋再循环气体流率（／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）／量流率（｛从喷嘴流出气体的质再循环倍率＝（１分）３．火焰的基本特征包括（几何特征）〔１分〕、（析热规律）〔１分〕和（辐射特性）。

《热处理设备》期末复习资料第一章//0 热处理设备的分类主要设备【完成热处理工艺操作的设备】热处理炉、加热装置、表面改性装置、表面氧化装置、表面机械强化装置淬火冷却设备、冷处理设备、工艺参数检测、控制仪表辅助设备【与主要设备配套的和维持生产所需的设备】清洗、清理设备、炉气氛、加热介质、渗剂制备设备、淬火介质循环冷却装置、起重运输机械、质量检测设备、动力输送管路及辅助设备、防火除尘等生产安全设备、工夹具//0.1 热处理主要设备分类原则：炉型热处理炉：有炉膛的:箱式炉、井式、台车、真空炉等加热装置：直接对工件加热的:高、中频、火焰加热表面改性：装置气相沉积多弧镀膜机、离子注入机表面氧化：装置发蓝、发黑槽表面强化装置：抛(喷)丸机、辊压机淬火冷却设备：冷却水、油槽、缓冷罐、喷器、压力淬火机冷处理设备：冷冻机、液、干冷却装置工艺参数测控仪表：测控温度、碳氮势、压力、流量//0.2热处理加热设备分类分类原则：炉型热源：电阻炉、燃料炉、煤气炉、油炉、煤炉工作温度：高、中、低温炉炉膛形式：箱、井、置、管、贯通、转底式炉工艺用途：退、淬、回火炉、渗碳、氮炉、实验炉作业方式：间歇、连续、脉动式炉使用介质：空气、火焰、可控气氛、盐、油、铅浴炉、真空炉机械形式：台车、推杆、输送带、滚、振、升降底、步进式炉//0.3热处理辅助设备分类分类原则：设备明细清洗、清理装置：对热处理前后工件进行清洗的冷热水槽、喷砂机、超声清洗机、脱脂炉、酸洗槽、滚筒炉气氛制备装置：吸、放热式发生器，氨分解器、制氮机淬火介质循环装置：储液槽、过滤器、输送泵、冷却器、冷水机起重运输设备：天车、起重机、运输车、传送链动力输送管路及设备：管路、风机泵、储气(液)罐防火、除尘等安全设备：防火喷雾器、抽风机、废气反应槽另外：校正设备、各种工具、夹具第三章//电阻炉主要设计过程炉体结构：1、炉型选择2、炉膛尺寸3、炉衬4、炉外形。

功率计算设计: 1、经验法;2、热平衡法。