中温井式炉课程设计

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20100m kg p = 故可求得炉底有效面积 20192.0100

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

2108.185

.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 3m 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2503m 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2503m kg 的普通硅酸铝纤维毡+182mmB 级硅藻土砖和蛭石粉复合炉衬。

炉壳用5mm 钢板制作。 四.砌体平均表面积计算

mm mm mm D D 17906201170)11580115(2=+=++⨯+=外 拱角底外h C f H H +++= mm mm C 36618250267=++⨯=底

mm D R f 157)30cos 1(1170)30cos 1()30cos 1(=︒-⨯=︒-=︒-= mm mm h 3412)2135()265(=⨯+++=拱角 mm mm H 18553413661481000=+++=外 ① 炉顶平均面积

2243.117.1614

.3262m D R F =⨯⨯=•=π顶内222287.217.114.346

1

461m m R F =⨯⨯⨯=•=π顶外

2

2

07.243.187

.2ln 43.187.2ln m m F F F F F =-=-=

内

外内外顶均

② 炉墙平均面积

2245.300.155.014.322m m H r F =⨯⨯⨯=⨯=内内墙内π 2246.7855.164.014.322m m H r F =⨯⨯⨯=⨯=外外墙外π 22

20.545.346

.7ln 45.346.7ln m m F F F F F =-=-=内

外

内外墙均

③ 炉底平均面积

2222

95.055.014.3m m r F =⨯==内底内π

2222

29.164.014.3m m r F =⨯==外底外π 2211.195.029

.1ln 95.029.1ln m m F F F F F =-=-=内

外

内外底均

五、计算炉子功率 根据热平衡计算炉子功率 （1）加热工件所需的热量Q 件

由附表6得，工件在950℃及20℃时比容分别为c 件

2

=0.636kJ/(kg ·℃),c 件1=0.486kJ(kg ·℃),根据式（5-1）

Q 件=p （c 2t 2-c 1t 1）= 91.67×(0.636×950-0.486×20)=54495.98kJ/h （2）Q 辅 = 0 （3）Q 控 = 0

（4）通过炉衬的散热损失Q 散

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。 根据式（1-15）

Q 散 = ∑=+-n i s i

i i

n F s t 1

1

1t λ

对于炉墙散热，如旁边图所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t ’2墙=850℃，t ’3墙=450℃，t ’4墙 =60℃，则耐火层s 1的平均温度

t s1均=2720

900+=900℃，硅酸铝纤维层s 2的平均温度t s2均=2

450

850+=650℃,

硅土砖s 3的平均温度t s3均=

2

60

465+=255℃， s 1、s 3层炉衬的热导率由附表3得