热处理炉05热处理电阻炉的设计
中温实验箱式电阻炉设计说明书2
热处理炉课程设计炉型中温实验箱式电阻炉学院专业学号学生姓名指导教师日期目录一设计任务书二炉型的选择三确定炉体结构尺寸3.1 炉膛尺寸3.2 炉体材料及结构3.3 炉衬尺寸四砌体平均表面积计算4.1 炉顶平均面积4.2 炉墙平均面积4.3 炉底平均面积五验证炉体结构设计的合理性5.1 求热流5.2 验算界面温度5.3 验算炉壳温度六炉子热效率计算七空炉升温时间的计算8.1 体积计算8.2 蓄热量的计算八电热元件的选择及计算九参考文献十设计小结一、热处理炉设计任务书编号：05专业年级班级：学号：姓名：(一)、基本条件1.炉型：中温实验箱式电阻炉2.最高工作温度：850℃3.炉壁外壳温度≤65℃4.炉膛尺寸（L×B×H）mm：400×250×200；5.空炉升温时间：≤60分钟7.额定功率4KW8.电源：三相，380V9.加热组件接法：星形(二)、设计要求1.砌体部分2.电热组件及接线部分、炉盖、炉壳构架3.标定主要技术数据（1）额定功率（2）额定电压（3）额定温度（4）电源相数（5）电热组件接法（6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸（8）空炉升温时间（9）外形尺寸4.提交资料（1）纸质和电子版本的《设计计算说明书》，规格：A4（2）纸质和电子版本的炉子总图(AutoCAD绘制)，幅面：A1mm 240==胆外耐内H H mm344252220H H mm 394252220B B mm 49252220L L =⨯+⨯+==⨯+⨯+==+⨯+=耐内耐外耐外 保温层尺寸：尺寸比较复杂，中间有支撑材料，这里只给出其厚度。
上、下、左、右、后面，包括炉门，厚度mm 115=温H四、验证炉体结构设计的合理性由于炉子结构比较对称，故作统一数据处理。
将炉门做为前墙处理，结构与其他部分的炉墙结构一样如下图：1s =52mm,2s =115mm 根据书[1] P 24公式（1-63） ∑++⋯++-=212211a s s s t t q nnn λλλ对于炉墙散热，先假设界面上的温度及炉壳温度，℃600′2=tmm 290B =耐内 mm 240=耐内Hmm344H mm 394B mm 492L ===耐内耐外耐外mm 115=温H'2t 满足要求。
热处理箱式电阻炉的设计学习资料
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时的单位面积生产率p0为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F=p/p0=150/120=1.25m2由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F1=0.75～0.85，取系数上限0.85，得到炉底实际面积：F=F/0.85= 1.25/0.85=1.47m22．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=2.059mL=5.0/B=L／2=2.059／2=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0.8左右，根据炉子工作条件，取H／B=0.7左右，选定炉膛高度H=707mm。
热处理炉(箱式电阻炉)设计
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 1.2100120m 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： 21 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BL 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=BL ，则炉子炉底长度和宽度分别为:m L B m F L 840.021.6802680.15.01.4125.0======（3） 确定炉膛高度 炉膛高度和宽度之比BH 在0.5～0.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。
本设计取中值0.7，则炉膛高度为：m B H 588.0840.07.07.0=⨯==2. 实际确定炉膛尺寸为方便砌筑炉子，需根据标准砖尺寸（230×113×65mm ），并考虑砌缝宽度（砌砖时两块砖之间的宽度，2mm ）、上、下砖体应互相错开以及在炉底方便布置电热元件等要求，进一步确定炉膛尺寸。
箱式热处理电阻炉设计
辽宁工业大学热工过程与设备课程设计（说明书）题目：箱式热处理电阻炉设计院（系）：材料工程及其自动化131专业班级：学号：姓名：指导教师：课程设计任务及评语院(系)：教研室：材料教研室学号11111 姓名名字专业班级课程设计题目箱式热处理电阻炉的设计生产率220 kg / h，额定工作温度1200℃，炉底强度95 kg / mh·；炉底强度系数0.83；蛭石保温材料课程设计( 论文)(1) 炉型的选择(2) 确定炉体结构与尺寸(3) 计算砌体平均表面积(4) 计算加热炉功率(5) 计算炉子热效率(6) 计算炉子空载功率(7) 计算空炉升温时间(8) 功率分配与接线(9) 电热元件材料选择与计算(11) 电热体元件图(12) 电阻炉装配图(13) 炉子技术性能指标(14) 参考文献1)布置设计任务，设计方案讨论、选择炉型 1 天2)炉膛尺寸、炉体结构和尺寸、绘制炉衬示意图。
2 天3)炉子的加热功率、热效率、空炉升温时间。
2 天4)功率的分配；电热元件尺寸、布置，绘制电热元件示意图。
1 天5)绘制电热元件布置图和电阻炉装配示意图。
1 天6)撰写、编辑、排版、修改设计说明书。
4 天7)考核、答辩。
1 天成绩：指导教师签字：学生签字：年月日目录目录........................................................................ I..1 炉型的选择................................................................. 1.2 炉体结构及尺寸............................................................. 1...2.1 炉底面积的确定........................................................... 1...2.2 炉膛尺寸的确定........................................................... 1...2.3 炉衬材料及厚度的确定..................................................... 2...3 砌体平均表面积计算......................................................... 3...4. 炉子功率 .................................................................. 6.5 炉子热效率计算............................................................. 9...6 炉子空载功率计算........................................................... 9...7 空炉升温时间计算........................................................... 9...8 功率的分配与接线 (11)9 电热元件材料选择及计算.................................................... 1..2.10 电热体元件图 ............................................................ 1..4.11 电阻炉装配图 ............................................................ 1..5..12 电阻炉技术指标 .......................................................... 1..6.参考文献.................................................................... 1..7..设计任务：为某厂设计一台井式热处理电阻炉，其技术条件为：(1) 用途：碳钢、合金钢毛坯或零件的正火、淬火，处理对象为中、小型零件、非长 杆类零件，无定型产品，小批量，多品种。
电阻炉设计举例
电阻炉技术发展趋势
高效节能技术
采用先进的保温材料、优化炉膛结构 和智能控制技术，降低能耗和提高能 源利用效率。
环保技术
采用低氮氧化物燃烧器、废气处理装 置等，降低废气排放对环境的影响。
智能化技术
采用物联网、大数据和人工智能等技 术，实现电阻炉的远程监控、故障诊 断和预测性维护。
多功能化技术
开发适用于不同行业的专用电阻炉， 满足不同生产工艺的需求。
电阻炉温度均匀性改善
温度均匀性定义
电阻炉的温度均匀性是指炉内各点温度的一致性，是保证产品质 量和节能减排的重要因素。
温度均匀性改善方法
通过合理布置发热元件、优化炉膛气流组织、采用智能控制算法等 手段，提高温度均匀性。
产品质量稳定性
改善温度均匀性可以减少产品在加热过程中的变形和开裂，提高产 品合格率和稳定性。
电阻炉设计举例
目 录
• 电阻炉概述 • 电阻炉设计基础 • 电阻炉设计举例 • 电阻炉性能优化 • 电阻炉的应用与发展趋势
01 电阻炉概述
电阻炉的定义与特点
01
电阻炉是一种利用电阻加热原理 的工业炉，通过电流在导电材料 中产生的热能来加热工件或物料 。
02
电阻炉具有能源利用率高、环保 、安全可靠等特点，广泛应用于 冶金、机械、化工、陶瓷等工业 领域。
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电阻炉安全性能提升
安全性能定义
人身财产安全
电阻炉的安全性能是指炉子在使用过 程中对操作人员和设备的安全保障能 力。
提升安全性能可以减少事故发生，保 障操作人员的人身安全和企业的财产 安全。
安全性能提升方法
通过加强炉子密封、设置安全保护装 置、制定安全操作规程等措施，提高 安全性能。
电阻炉设计手册
电阻炉设计手册
电阻炉设计手册
1. 引言
电阻炉是一种将电能转化为热能的设备，广泛应用于工业、科研和日
常生活中。
本手册介绍了电阻炉的设计原理、设计步骤和相关注意事项，为电阻炉的设计提供一定的指导。
2. 设计原理
电阻炉利用电能通过导体时所产生的热量来加热物体，其基本原理是
欧姆定律，即电流经过电阻产生热量，利用热量来加热物体。
电阻炉
主要由电路系统、加热室、保护系统和控制系统四部分组成。
3. 设计步骤
电阻炉的设计步骤如下：
（1）根据加热物体的性质和加热需求确定加热室的大小和形状；
（2）根据所需的加热功率和电压确定电路系统的结构和参数；
（3）根据加热室的材料和形状来设计适合的保护系统；
（4）通过控制系统对电路系统进行控制，以达到理想的加热效果。
4. 相关注意事项
在电阻炉的设计过程中，需要注意以下事项：
（1）根据加热需求和材料的特性来选取合适的加热器材料；
（2）合理安排加热室的大小和形状，以充分利用加热器的热能；
（3）电阻炉的电路系统设计要符合安全操作规范，确保操作人员的安全；
（4）加热室和电路系统要进行有效的绝缘和隔离，防止电路漏电和人
身安全事故；
（5）定期对电阻炉进行维护和保养，确保其长期稳定运行。
以上是关于电阻炉的设计手册，详细介绍了电阻炉的设计原理、
步骤和注意事项。
在实际设计中，需要根据具体情况进行调整和改进，以达到更好的加热效果。
热处理设备热处理电阻炉PPT演示课件
应用：小规模生产. 炉型：箱式、井式、
台车式. 1.箱式电阻炉
5
概述之周期作业式电阻炉
A结构：角钢框架、薄
钢板为壳、焊接结构
B作用：适合中小件的
退火、正火、淬火、 回火、固体渗碳
C缺点：升温慢、温
度不均、工件易氧化、 脱碳，操作不便
6
概述之周期作业式电阻炉
D产品序号：有RX、RX2、RX3系列，其中RX2
炉膛高度的确定
经验法：一般来说H/B =0.52~0.9之间，多在0.8 左右。小炉子比值大些，大炉子比值小些。
23
炉型的选择和炉体尺寸的确定
砌体及外形尺寸的确定应考虑的问题
砌体包括炉墙、炉顶及炉底，通常都由耐火材料 和隔热材料砌筑
砌体的厚度应符合耐火砖的尺寸要求，砌体要保 证一定强度
为节能和提高升温速度，在符合耐火、保温和机 械强度的要求，应尽量采用轻质耐火材料
低温炉（﹤650℃）
3
概述
空气介质炉 （2）按炉膛介质 控制气氛炉
液体介质炉（浴炉） （3）按炉膛形状：箱式、井式、罩式、直通式 （4）按专业程度：通用和专用 （5）按用途：退火、正火、淬火、回火、渗碳等 （6）按作业规程：周期、连续、半连续
4
概述之周期作业式电阻炉
一、周期作业式电阻炉 特点：周期地分批处理工件，加热过程中不进行装
1000~1300℃高温炉，用三层炉衬，分别为高铝砖、 轻质粘土砖与保温粉料。
在保温层与炉壳之间还有一层厚度为5~10mm的石 棉板。
25
炉型的选择和炉体尺寸的确定
炉顶的砌筑
分类：平顶、拱顶和悬挂顶
选用原则： ＜0.4~0.6m
平顶
箱式热处理电阻炉设计方案
h–炉底强度，115kg/（m·h）。
因为有效面积与炉底实际面积存在关系式K=F1/F= 0.85，得炉底实际面积
F = F1/0.85= 2.87/ 0.85=3.38m2
2.2
对于箱式热处理电阻炉，炉底长度与宽度之比约为3:2，所以由炉底长度公式
L=
可知L= =2.25m
2.炉底
炉底在高温下承受工件的压力，装出料时常受到工件的冲击或磨损，因此，要求有较高的耐压强度，砌层厚度也要求比炉墙厚一些。一般电阻炉的炉底结构是在炉底钢板上用硅藻土砌成方格子做支撑，格子内再填充蛭石粉，上面在铺几层硅藻土或轻质砖，再往上为耐火砖。
3.炉顶
由于侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即一层：耐火纤维毡厚度200mm。炉宽小于3.5 – 4.0 m的电阻炉采用拱顶。本设计炉采用拱顶60°拱角。
材料科学与工程141
课程设
计题目
箱式热处理电阻炉的设计
生产率330kg / h，额定工作温度600℃，炉底强度115kg / m·h；
炉底强度系数0.85；纤维毡保温材料
课程设计（论文）要求与任务
(1)炉型的选择
(2)确定炉体结构与尺寸
(3)计算砌体平均表面积
(4)计算加热炉功率
(5)计算炉子热效率
2.1
根据炉底强度指标计算炉底面积。因为零件产品为无定型产品，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。根据已知的生产率p为280 kg / h，炉底强度h为110kg/m2·h，故可求得炉底有效面积
F1=p / h=330/ 115=2.87m2
式中F1–炉底有效面积，2.87m2；
（4）功率的分配；电热元件尺寸、布置，绘制电热元件示意图。1天
热处理 电阻炉
热处理电阻炉电阻炉是一种常用的热处理设备，广泛应用于金属加工、材料研究等领域。
它利用电阻加热原理，将电能转化为热能，使工件达到所需的温度，以实现材料结构和性能的调整。
电阻炉的工作原理是通过将电流通过加热元件（通常是电阻丝）产生电阻加热效应，使工件温度升高。
电阻炉的核心部件是加热元件和控制系统。
加热元件通常由高电阻合金制成，能够承受高温和电流的作用。
控制系统可以根据实际需要，精确控制加热时间、温度曲线等参数。
电阻炉的加热效果受到多种因素的影响，其中包括电压、电流、加热时间和工件的性质等。
在热处理过程中，需要根据工件的具体要求，合理选择这些参数，以确保得到理想的处理效果。
同时，还需要注意工件的装载方式和布局，以保证工件能够均匀受热。
电阻炉在热处理过程中有多种应用，其中最常见的包括退火、淬火和回火。
退火是将材料加热到一定温度后，缓慢冷却，以消除材料内部的应力和组织缺陷，提高其延展性和韧性。
淬火是将材料迅速冷却，使其快速固化，从而获得高硬度和强度。
回火是在淬火后，将材料再次加热到一定温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火带来的脆性，提高材料的韧性和强度。
除了常规的退火、淬火和回火外，电阻炉还可以用于其他特殊的热处理过程，如表面强化、固溶处理和时效处理等。
表面强化是通过加热工件表面，改变其组织结构，提高其表面硬度和耐磨性。
固溶处理是将固溶体加热到一定温度，然后快速冷却，以实现溶质在基体中的均匀分布。
时效处理是在固溶处理后，将材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以实现溶质的析出和组织的再稳定化。
电阻炉的优点之一是加热速度快，能够在短时间内将工件加热到所需温度。
此外，它还具有温度控制精度高、加热均匀、操作简便等特点。
然而，电阻炉也存在一些局限性，如加热效率低、能耗较高等。
因此，在使用电阻炉进行热处理时，需要根据具体情况综合考虑各种因素，选择合适的加热设备和工艺参数。
电阻炉是一种常用的热处理设备，能够通过电阻加热原理，将电能转化为热能，实现对工件的加热和调整材料结构性能的目的。
第五章-热处理电阻炉的设计备课讲稿
电热元件材料应便于加工成各种形状并具备良好的焊接性。
二、常用电热元件材料及特点
电热元件材料可分为金属材料和非金属材料两大类。
1．金属电热元件材料
金属电热元件材料包括合金和纯金属两种， 合金材料中又分为铁铬铝系和镍铬系。
(1)铁铬铝系
优点：熔点比镍铬合金高，耐热性好；电阻率大，电 阻温度系数小，功率稳定，，在含硫氧化性气 氛中无影响，价格便宜（应用广泛）；
编制电炉使用说明书等随机技术文件。
§5－1 炉型的选择与炉膛尺寸的确定
一、炉型的选择
正确地选择炉型关键是：满足工艺及产量的要求；保证 炉型在技术上是先进的；保证经济上是合理的。
1、工件的特点：形状、尺寸、质量和材质
例如：细长轴类工件，为防止变形宜用井式炉； 大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理，则 宜用台车炉；
6 ~10
400
P=(35~50)V 2/3
4 ~7
§5－3 功率的分配及电热元件的接线
自习，60
§5—4 常用电热元件材料及其选择
电热元件是热处理电阻炉的关键部件，电阻炉性能的好 坏和使用寿命的长短与所选用的电热元件材料密切相关。
一、电热元件材料性能要求
1、良好的耐热性及高温强度
电热元件的工作温度一般比炉温高100－200℃，所用材料 必须具有良好的耐热性和一定的高温强度，以保证电热元件 在高温下不熔化，不氧化，不挥发和不发生明显的蠕变变形 和坍塌。
优点：热膨胀系数小，电阻率大，易加工，耐急冷急热性 好，价格低廉。
(3)硅钼系（MoSi2） 优点：耐高温，不易老化，最高使用温度可达
第五章 热处理电阻炉的设计
★热处理电阻炉的设计内容
(1)炉型的选择； (2)炉膛尺寸的确定； (3)炉体结构设计(包括炉衬、构架、炉门等)； (4)电阻炉功率的计算及功率分配； (5)电热元件材料的选择； (6)电热元件材料的设计计算； (7)炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用； (8)技术经济指标的核算； (9)绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和
热处理炉课程设计指导书
热处理炉课程设计任务书设计题目：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：(2)生产率：(3)工作温度：(4)生产特点：一、热处理炉结构图1张二、设计说明书1份学生姓名：班级；指导教师：（签字）教研室主任：（签字）成绩；指导教师：（签字）教研室主任：（签字）热处理炉课程设计说明书设计题目：姓名：班级学号指导教师：热处理炉课程设计指导书一、课程设计的目的任务课程设计是培养本专业学生工艺及工装设计能力的实践性教学环节，是培养专业技术人员的基本训练之一。
按教学计划规定，学生应在两周内完成箱式电阻炉的结构及部分工装设计任务，在规定时间内完成箱式电阻炉结构图艺图一张和设计说明书各一份。
二、设计进度安排1.布置设计题目，学生准备制图工具，借阅与设计相关的专业书籍和资料。
（1天）2.设计箱式电阻炉的筑结构及材料。
（2天）3.设计电阻炉的电热元件的结构及材料。
（1天）4.绘制电阻炉结构图（3天）5.结合设计过程和参数选择和计算，书写说明书。
（2天）6.最后检查，进行设计封装，五点前交指导教师。
（1天）三、热处理炉设计的步骤（一）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加热炉，不通保护气氛。
（二）确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定可以用实际排料法确定炉底面积，或用加热能力指标法。
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=2：1，而F=L·B=0.5L2。
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。
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，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。
炉顶，炉底，炉门，炉底隔砖及电热元件搁砖、炉底板材料的选择。
（三）砌体平均表面积计算砌体外廓尺寸计算：1、炉顶平均面积2、炉墙平均面积3、炉底面积（四）计算炉子功率1．根据经验公式法计算炉子功率2.根据热平衡计算炉子功率（五）炉子热效率计算1．正常工作时的效率2.在保温阶段，关闭炉门时的效率（六）炉子空载功率计算（七）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，因升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。
热处理炉05热处理电阻炉的设计
注：炉子并非在每一生产周期都从室温开始加 热，Q蓄应视具体情况而定。
§5－2 电阻功率的计算
Q散 3.6
s1
tg ta s2
1
Fm散(kJ / h)
m1 m2 a2
1.30
§5－2 电阻功率的计算
（5）、通过开启炉门或炉壁缝隙的辐射热损失Q辐
Q辐
=
3.6C0 F t
Tg 100
4
-
Ta 100
4
(kJ
/
h)
7、 对炉衬砌筑的一般要求
(1)砌砖体尺寸应是砖尺寸(230、113、65等)的整数倍 (还 应计入灰缝尺寸)。在砌砖体高度方向上绝不能用砍削砖的办 法来满足砌砖体尺寸。
(2)与铁铬铝电热元件接触的高铝质搁砖、引出套管等的 Al2O3不得低于60%，Fe2O3含量应小于1．5％，表面不得有 熔洞和渣蚀。
3、 炉顶 包括平顶、拱顶和吊顶。 炉膛宽度小于400－600mm的小型炉，可采用平顶。电 热元件常布置在炉顶与炉底上。 炉膛宽度小于3.5-4m采用拱顶。 拱顶常采用轻质楔形砖 与标准直角砖混合砌筑，上部填充轻质保温制品，拱角（受 拱顶重量及其受热产生的膨胀力形成推力作用于拱角）采用 重质砖。 跨度特别大的炉子采用吊顶。
1.3
第五章 热处理电阻炉的设计
1.4
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
一、炉型的选择
炉型选择的原则： （1）工艺技术要求 （2）工件的特点 （3）生产量的大小 （4）经济效益 （5）劳动条件
1.5
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
（1）工艺技术要求 例： 无氧化加热—可选用真空炉或可控气氛热处理炉； 化学热处理—可选用渗碳炉、渗氮炉等。 表面淬火—可选用表面淬火设备，如表面感应加热 设备、表面火焰淬火设备等。 局部淬火—盐浴炉。
热处理电阻炉-炉体计算
t1 − t 2 q= 采用双层炉衬结构时，热流密度为： 采用双层炉衬结构时，热流密度为： δ1 λ1 t1 + t x 其中： 其中： λ1 = a1 + b1t1αv = a1 + b1 2
q
材料工程学院 金属材料系
电阻炉的结构设计
所以 因此， 因此， 式中， 式中，
2 2 − a1 + a1 − 2b1 (qδ1 − a1t1 − 0.5b1t1 ) tx = b1
200
炉外壁温度 70°C °
300 200 100
100 70 100 200 300 400
保温层厚度 /mm
耐火层厚度 /mm
材料工程学院 金属材料系
电阻炉炉衬砌筑原则
砌砖体的尺寸为砖尺寸的整数倍（包括砖逢）。 砌砖体的尺寸为砖尺寸的整数倍（包括砖逢）。 电热元件接触的高铝砖Al 含量不低于60％， ％，Fe 含量小于1.5％。 与电热元件接触的高铝砖Al2O3含量不低于60％，Fe2O3含量小于1.5％。 可控气氛内壁耐火砖必须为一级品。 可控气氛内壁耐火砖必须为一级品。 灰缝：炉墙和炉底不大于2mm，炉顶不大于1.5mm， 灰缝：炉墙和炉底不大于2mm，炉顶不大于1.5mm，可控气氛炉不大于 1mm。 1mm。 粘土砖和轻质粘土砖应用粘土火泥浆，高铝砖用高铝火泥浆砌筑。 粘土砖和轻质粘土砖应用粘土火泥浆，高铝砖用高铝火泥浆砌筑。 炉衬砖逢必须相互交错。 炉衬砖逢必须相互交错。 砌砖体必须要留有膨胀缝。 砌砖体必须要留有膨胀缝。 隔热层用硅藻土砖时必须干砌，缝隙用隔热填料填满。 隔热层用硅藻土砖时必须干砌，缝隙用隔热填料填满。 金属预埋件必须与砌砖体同时安装。 金属预埋件必须与砌砖体同时安装。 除特殊情况外重质砖不得与炉壳直接接触，以减少热损失。 除特殊情况外重质砖不得与炉壳直接接触，以减少热损失。
第三章热处理电阻炉设计
第三章热处理电阻炉设计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。
按照电阻炉的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。
箱式电阻炉的型号和命名方式为：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.中温箱式电阻炉的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/cm3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的搁砖上。
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。
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。
热处理电阻炉的设计
04 热处理电阻炉的节能与环 保设计
节材料
采用先进的保温材料，如 硅酸铝纤维毡、纳米陶瓷 纤维等，减少热量损失， 提高热效率。
智能控制系统
采用智能温度控制系统， 实现温度的精确控制，避 免过热和能源浪费。
炉膛材料
选择耐高温、耐腐蚀、保温性能好的材料。
通风设计
合理设计通风口的位置和大小，保证炉内温 度均匀和节能。
温度控制系统设计
温度传感器
选择合适的温度传感器，实现炉内温度的实 时监测。
温度控制仪表
选择高精度的温度控制仪表，实现温度的精 确控制。
控制算法
采用合适的控制算法，实现温度的快速、稳 定控制。
按照说明书逐步组装电阻炉，并确保所有电气和管道连接正确、牢固。
安装步骤与注意事项
遵守安全规定
准确测量与定位
在安装过程中，始终遵守国家和地方 的安全规定，确保人员和设备安全。
确保所有尺寸和定位准确，以免影响 正常使用和性能。
检查设备完整性
确保在运输过程中设备没有损坏，如 有损坏应及时联系供应商。
调试步骤与注意事项
热处理电阻炉的设计
目录
CONTENTS
• 热处理电阻炉概述 • 热处理电阻炉的设计要素 • 热处理电阻炉的材料选择 • 热处理电阻炉的节能与环保设计 • 热处理电阻炉的安装与调试
01 热处理电阻炉概述
定义与特点
定义
热处理电阻炉是一种利用电阻加热原 理，对金属材料进行加热处理的设备。
特点
具有加热速度快、温度均匀、节能环 保、操作简便等优点，广泛应用于金 属材料加工和制造行业。
注意观察与记录
热处理电阻炉炉体计算 ppt课件
中温炉是113mm轻质粘土砖和230mm保温砖，高温炉是 113mm轻质高铝砖、113mm轻质粘土砖和230mm保温砖
热处理电阻炉炉体计算
材料工程学院 金属材料系
电阻炉的结构设计
(三) 炉顶
炉顶结构形式主要有拱顶和平顶两种。热处理炉 大都采用拱顶。
(四) 炉门
炉门部分包括炉门洞口、炉门框和炉门。 炉门应保证炉子操作方便，炉口密封好(特别是可 控气氛炉)和减少热损失。
耐火层厚度
热处理电阻炉炉体计算
/mm
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电阻炉炉衬砌筑原则
▪ 砌砖体的尺寸为砖尺寸的整数倍（包括砖逢）。 ▪ 与电热元件接触的高铝砖Al2O3含量不低于60％，Fe2O3含量小于1.5％。 ▪ 可控气氛内壁耐火砖必须为一级品。 ▪ 灰缝：炉墙和炉底不大于2mm，炉顶不大于1.5mm，可控气氛炉不大于
热处理电阻炉炉体计算
材料工程学院 金属材料系
电阻炉的结构设计
(二) 炉底面积 工件与电热元件或工件与炉膛前、后壁之间应保持一定距离，一般为 0.1～0.15m。 常把用于布料的面积称为有效面积，它一般为炉底总面积A的70~85% 大型炉取上限。炉底宽度B与长度L之比一般应保持在2/3～l/2范围内。
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p：炉子生产率；F1－有效面积；F－炉底总面积。
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
2、炉膛高度
炉膛高度与宽度之比多数在0.5-0.9范围内变动。 对于渗碳、退火等工艺周期长的炉子，装料多， 取上限；淬火、正火等工艺周期较短的炉子，装 料相对少一些，取下限 。
1.13
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
三、炉体结构设计 炉体包括炉墙、炉底、炉门、炉壳等。
1、炉衬材料的选择 炉衬一般由耐火材料和保温材料组成，设计时应注意以 下问题： （1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并与耐火砖、 保温砖的尺寸相吻合， （2）为了减少炉衬蓄热量和缩短冷炉升温时间，在符合耐 火、保温和机械强度的要求下，尽量采用轻质耐火材料； （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 热损失和使环境温度升高。
1.15
保温材料
轻质耐火砖
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
3、 炉顶 包括平顶、拱顶和吊顶。 炉膛宽度小于400－600mm的小型炉，可采用平顶。电 热元件常布置在炉顶与炉底上。 炉膛宽度小于3.5-4m采用拱顶。 拱顶常采用轻质楔形砖 与标准直角砖混合砌筑，上部填充轻质保温制品，拱角（受 拱顶重量及其受热产生的膨胀力形成推力作用于拱角）采用 重质砖。 跨度特别大的炉子采用吊顶。
1.3
第五章 热处理电阻炉的设计
1.4
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
一、炉型的选择 炉型选择的原则： （1）工艺技术要求 （2）工件的特点 （3）生产量的大小 （4）经济效益 （5）劳动条件
1.5
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
（1）工艺技术要求 例： 无氧化加热—可选用真空炉或可控气氛热处理炉； 化学热处理—可选用渗碳炉、渗氮炉等。 表面淬火—可选用表面淬火设备，如表面感应加热 设备、表面火焰淬火设备等。 局部淬火—盐浴炉。
1.17
保温材料
支撑砖
拱角砖
错砌
环砌
4、 炉底 外壳钢板（6－12mm）＋石棉板＋保温材料（硅藻土砖砌成 方格子，在方格子中填充蛭石或硅藻土粉）＋ 1－2层硅藻土砖轻 质耐火砖+重质耐火砖和电热元件搁板砖。
1.6
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
技术要求：表面硬度:HRC58-62 淬硬层深度:1.5-2.5mm 需要表面淬火设备
技术要求：表面硬度:HRC≥59 渗碳层深度:1.3-1.7mm 需要渗碳设备
1.7
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
（2）工件的特点 例：长轴类工件为减少其热处理过程中的变形， 常常选用井式炉；加工大中型铸、锻毛坯件的退 火、正火、回火等处理宜选用台车炉；小型轴承 钢球等则选用滚筒式炉；小型工、夹、模具和工 件可选用盐浴炉等。 （3）生产量的大小 例：大批量同类工件的热处理，如轴承类可选用 机械化自动程度较高的连续作业炉；产量小，工 艺变化大的或多类单件生产的零件可选用周期作 业炉。
1.8
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
（4）经济效益 应选择节能效果较好的炉型，选用造 价低的炉型以及生产效率高又能减少各种 工艺材料消耗的炉型。
（5）劳动条件 选择设备应尽量防止对环境的污染，减 轻劳动强度，提高机械化和自动化水平。
1.9
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
二、炉膛尺寸的确定 以箱式炉为例： 炉膛尺寸包括炉膛有效尺寸（指 工件实际摆放所占的面积作为炉 底板有效面积）宽度B效和长度L效 以及堆放工件的有效高度H效和炉 膛砌砖体内腔的尺寸B×L×H两个 部分如图左图。 确定炉膛尺寸依据：工件尺寸、 形状、技术要求、生产率等。还 要考虑炉内温度均匀性、传热特 性以及装出料和检修方便。一般 在保证有足够的生产效率的前提 下，应尽量减小炉膛尺寸。
教 学 要 求 ：了解热处理炉设计计算内容，掌握热处
理电阻炉结构设计以及电阻炉功率计算方法。了 解电阻炉功率分配和电热元件的接线。掌握电热 元件材料特点，以及电热元件计算思路。了解电 热元件的安装。
1.2
第五章 热处理电阻炉的设计
§5－1 §5－2 §5－3 §5－4 §5－5 §5－6 §5－7 小结 炉型的选择和炉膛尺寸的确定 电阻炉功率的计算 功率的分配及电热元件的接线 电热元件材料及其选择 电热元件的计算 电热元件的安装 电阻炉的性能试验及技术规范
炉膛尺寸及砌体结构
1.10
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
1、炉底面积 实际排料法（炉子一次装炉量）：（对生产量不大、 工件尺寸较大而且形状特殊者） 原则：工件与电热元件或工件与炉膛前、后壁之 间应保持一定距离，一般为0.1－0.15m。
L L效 +(0.2 0.3) B B效 +(0.2 0.3)
1.14
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
2、炉墙 中低温炉炉墙砌体：炉壳钢板＋石棉板＋保温层（硅藻土 砖或蛭石粉填充料）＋内层耐火层（轻质粘土砖）。高温炉 炉墙：炉壳钢板＋石棉板＋保温层＋轻质砖＋重质砖或高铝 砖。 注：（1）炉墙通常采用标准砖砌筑，因此炉墙尺寸应 为标准砖尺寸（230×113×65mm）加砖缝厚度（一般为2mm） 的倍数。见附表18。 （2）为防止炉墙反复热胀冷缩，大型炉的粘土砖炉墙， 每米长度应留5－6mm膨胀缝，各层之间应错开。
第五章 热处理电阻炉的设计
授课人：杨晓敏
North University of China College of Materials Science and Engineering 2008.01.04
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1.1
第五章 热处理电阻炉的设计
教学提示
：热处理电阻炉的设计是一项综合性的 技术工作。一台好的热处理电阻炉应能充分满 足热处理工艺的质量要求。
m m
1.11
§5－1 炉型的选择和炉膛尺寸的确定
加热能力指标法:(当工件品种多且工艺周期不同时，炉底 面积可根据炉底单位面积的生产能力－生产率P0表5－1计 算) 原则：装料的面积F1（有效面积）一般为总面积的 70％－85％。炉底宽度B与长度L之比一般应保持在2/31/2。
F1 p ; F F1 / 70% 85% p0 2 1 ; B 3 2 2 L 3