热处理设备及炉温仪表课设.docx

南京航空航天大学课程设计科 目热处理设备及炉温仪表学生姓名白禹学 号060910235学 院材料科学与技术学院专 业材料科学与工程班 级0609102指导教师缪强二〇一二年十二月一、设计任务为××厂设计一台热处理电阻炉，其基本技术条件如下：(1)用途：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，最长0.8m；小批量多品种。(2) 工作温度：最高工作温度为950℃。(3) 炉外壁温度：≤60℃；(4) 生产率：60kg/h；(5) 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。三、确定炉膛结构和尺寸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。加热能力指标法：当工件加热周期和装炉量不明确时，炉底面积可根据炉底单位面积生产率p0来计算。p0指炉子在单位时间内单位炉底面积所能加热的金属重量.按表4-2(P63)选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120故可求得炉底有效面积F1有效面积与炉底总面积存在关系式,取系数上限，得炉底实际面积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，去,因此，可求得根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.045m，B=0.541m。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=0.372m。因此，确定炉膛尺寸如下长宽高为避免工件与炉内壁或电热原件搁砖相碰撞，应使工件与炉壁内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为L效=800mm，B效=400mm，H效=200mm。4.选择炉衬材料及厚度由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似、采用相同炉衬结构，即113mmQN-1.0轻质粘土砖+50mm密度为250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250的普通硅酸铝纤维毡+115mmB级硅藻土砖。炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖+50mm密度为250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。炉门采用65mmQN-1.0轻质粘土砖+180mm密度为250的普通硅酸铝纤维毡+65mmB级硅藻土砖。炉底搁砖采用重质粘土砖，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，分三块或四块，厚20mm。5.确定炉体外形尺寸=1253mm式中：f—拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径R=B，则。(1)炉顶平均面积(2)炉墙平均面积(3)炉底平均面积6.砌体图四、计算炉子功率1.根据经验公式法计算炉子功率由式式中：——空炉升温时间（h），此时假定为；F——炉膛内壁面积（m2）；t——炉温（℃），此时假定为t=950℃；C——系数，此时取炉膛内壁面积所以由经验公式法计算得2.根据热平衡计算炉子功率(1)加热工件所需的热量由附表6（P227）得，工件在950℃及20℃时比热容分别为，根据得，(2)通过炉衬的散热损失由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理在前墙内。根据式对于炉墙散热，如图所示首先假设界面上的温度及炉壳温度则：耐火层的平均温度硅酸铝纤维层的平均温度硅藻土砖层的平均温度根据公式：式中：——t℃时材料的热导率；——0℃时材料的热导率；b——材料的热导率温度系数。层炉衬的热导率由附表3（P223）得，普通硅酸铝纤维的热导率由附表4（P223）查得，在于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，得当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2（P222）经近似计算得求热流验算交界面上的温度，满足设计要求，不需重算。，满足设计要求，不需重算。验算炉壳温度计算炉墙散热损失同理可以求得炉顶通过炉衬散热炉底通过炉衬散热整个炉体散热损失(3)开启炉门的辐射热损失设装出料所需时间为每小时6分钟，根据式中：3.6——时间系数；——黑体辐射系数；——炉门开启面积或缝隙面积（）；——炉口遮蔽系数；——炉门开启率（即平均1小时内开启的时间），对常开炉门或炉壁缝隙而言。依题目条件，，由于正常工作时，炉门开启高度为炉膛高度的一半，故炉门开启面积炉门开启率由于炉门开启后，辐射口为矩形，且与B之比为，炉门开启高度与炉墙厚度之比为，由图1-15（P23）第一条线查得，故(4)开启炉门吸气热损失是开启炉门或炉壁存在缝隙时冷空气吸入炉内所造成的热损失。对于一般箱式电阻炉，开启炉门时，通常以加热吸入的冷空气所需要的热量作为该项热损失，即式中：——吸入炉内的空气流量（）；——空气的密度（）；——空气在温度内