真空热处理炉_课程设计
课程设计_pfth型油淬真空炉设计
课程设计说明书设计说明书目录一:设计任务书---------------------------2 二: 加热部分设计------------------------2 1: 炉膛尺寸--------------------------22: 炉墙------------------------------23:炉用耐热钢------------------------34:加热元件设计----------------------3三: 淬火槽设计--------------------------5四:真空系统介绍------------------------6五:绘制炉型图--------------------------8一、设计任务书1）设计题目：pfth型油淬真空炉设计二、加热部分设计1炉膛尺寸炉子有效尺寸为500×1200，由于在摆放工件时需要考虑装料、出料方便和炉气流动，在工件之间要留有一定空间,工件与电热元件也要留出一定的空间’通常为100～150mm，靠近炉门初温度偏低，工件到炉门应留出100～200mm。
因此：炉膛长度：L=L1+0.2～0.3m炉膛宽度：B=B1+0.2～0.4m其中L1和 B1分别为炉子有效长度和宽度，这里炉子为柱状的，所以：炉膛直径R=500+300=800mm高度：H=1200+300=1500mm由于没有待处理的钢件，没有规定的温度，但通过电动率P和炉子的体积我们可以估算炉子的加热温度（经验公式）：我们设计的淬火炉的功率为150KW，那么可以估计一下炉子的加热温度大约有1200℃。
据此来确定炉墙材料和加热元件。
2 炉墙1000℃～1200℃的高温炉需要三层炉衬，即高铝砖、轻质耐火砖和保温材料，外加石棉板和钢板外壳。
查询《热处理炉》（西北工业大学出版）的炉墙组成表可知1200℃的炉墙组成为：3 炉用耐热钢热处理炉的炉内构件如炉底板、炉罐、导轨、料盘、炉辊、内罩等都是在高温下工作的，承受一定的载荷，并受到高温化学介质的腐蚀，因此这些构件必须用耐热钢制造。
真空热处理炉设计
1 T热 T1 100 C F 100 热 ＝ －Q 1 热1 把各项数据代入上述公式，计算得 T1=1599.6K，即 T1=1326.6℃；
4
4
2 第二层： ○
原理同第一层计算，可计算得 T2=1473.7K，即 T1=1200.7℃；
1 1 ≤ ○ ≤ 8；此处D =1.349 D
B B
L
L
2 ○
P Et
×D
L
B
0.4
≤ 0.523；此处
P Et
×D
L
B
0.4
= 0.01268
条件均满足，则此公式成立，S0 =13.6mm b．壁厚的附加量： C=C1+C2+C3=0.8+1+1.4=3.2 式中： C——壁厚附加量（mm） ； C1——钢板的最大负公差附加量（mm） ，查表取 0.8mm； C2——腐蚀裕度（mm） ，单面腐蚀取 1mm； C3——封头冲压时的拉伸减薄量 （mm） ， 一般取计算厚度的 10%， 此处取 1.4mm。 c．壳体圆筒实际壁厚： S=S0+C=13.6+3.2=16.8≈17mm （4）炉壳外壁： F 外壁=2×(L 外×B 外＋L 外×H 外＋B 外×H 外)=2(1194×894＋1194×794＋894× 794)=5.4510m2 各层隔热屏，炉壳内壁，炉壳外壁的面积计算结果见下表： 项目 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 第六层 水冷夹 水冷夹 层内壁 层外壁 面 积 4.4200 4.5246 4.6304 4.7374 4.8456 4.9550 5.0656 5.4510 （m2）
2．无功热损失的计算
热处理炉课程设计产量60
热处理炉课程设计产量60一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解热处理炉的基本工作原理和结构组成；2. 学生能够掌握热处理炉在工业生产中的应用及其对产量影响的关键因素；3. 学生能够描述热处理炉操作中的安全规程和节能措施。
技能目标：1. 学生能够运用数学和物理知识分析热处理炉的热效率，并优化操作参数以提高产量；2. 学生能够设计简单的热处理炉加热方案，通过实验或模拟验证方案的有效性；3. 学生能够运用团队合作和沟通技巧，完成热处理炉操作相关的模拟生产任务。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对材料科学和制造业的探究兴趣，认识到热处理技术在现代工业中的重要性；2. 学生能够在学习和操作过程中形成安全意识和环保意识，理解遵守操作规程的必要性；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神，增强解决复杂工程问题的自信心。
本课程针对高年级学生，旨在通过热处理炉的相关知识学习，结合实际操作和模拟生产案例，提高学生理论联系实际的能力。
课程强调知识的应用性和操作的规范性，注重培养学生科学探究和问题解决的能力，以及在工程实践中所必需的团队合作和责任意识。
通过具体的学习成果的分解，课程旨在使学生在理解工业生产实际的同时，激发他们对科学研究的兴趣和对工程技术职业的向往。
二、教学内容1. 热处理炉的基本原理：- 热处理工艺的分类及作用；- 热处理炉的热传递方式和热效率；- 热处理炉的燃烧与控制原理。
2. 热处理炉的结构与操作：- 热处理炉的主要结构部件及其功能；- 热处理炉的操作流程与维护保养；- 热处理炉的安全生产规程。
3. 热处理炉在工业生产中的应用：- 热处理炉在不同工业领域的应用案例；- 热处理炉对产量影响的关键因素分析；- 提高热处理炉产量的措施和方法。
4. 热处理炉加热方案设计与优化：- 加热方案设计的基本原则；- 加热参数的优化方法；- 实验或模拟验证加热方案的有效性。
5. 热处理炉的节能与环保：- 热处理炉的节能措施；- 环保要求与排放标准；- 热处理炉操作中的环保意识培养。
热处理炉课程设计教材
热处理电阻炉设计一、 设计任务（见教材80页）二、 炉型选择根据设计任务给出的生产特点，选用中温（650~1000℃）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 60=，按教材表5-1选择适用于淬火、正火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(12020h 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：2015.012060m 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。
炉子小取小值；炉子大取大值。
本设计取中值0.8，则炉底总面积F 为， 21625.080.05.080.0m F F === （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比B L 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 559.02118.12;118.15.0625.05.0====== （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 391.0559.07.07.0=⨯== 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。
依据理论计算的炉膛长度、宽度和高度，进一步确定炉膛尺寸如下：m mm L 16.111605)2230(==⨯+=；m mm B 539.053924031152572)238(3)2113(2)255(==⨯+⨯+⨯=⨯++⨯++⨯+= m mm H 402.04026)265(==⨯+=注意：实际确定的炉膛尺寸和理论计算的炉膛尺寸不要差别太大。
真空热处理炉设计
真空热处理炉设计
1.设备结构和材料选择：
真空热处理炉的基本结构应该包括炉壳、绝热层、加热元件、冷却系统、真空系统和控制系统。
炉壳通常使用不锈钢材料制成，确保耐高温和抗腐蚀性能。
绝热层可以使用陶瓷纤维或耐火砖等材料，以保持炉体内高温环境的稳定性。
2.控制系统：
真空热处理炉的控制系统应具备温度、真空度和时间等参数的监测和调控功能。
温度控制通常采用热电偶或红外线传感器，并通过PID控制算法进行调节。
真空度的监测可以使用离子计、热阴极计或负荷阀等真空测量设备进行。
3.加热元件：
加热元件是实现炉体加热的关键组成部分，常用的加热元件包括电阻丝、石墨和电磁加热器。
这些加热元件应能够快速且均匀地提供热量，并具备较高的耐热性能。
4.真空系统：
真空系统主要包括真空泵和真空度控制装置。
真空泵的选择应根据炉体的尺寸和所需真空度进行，常用的真空泵有机械泵、扩散泵和栅极离子泵。
真空度控制装置可以通过电磁阀和流量计实现对真空度的调节。
5.安全保护：
6.能量消耗优化：
为了提高真空热处理炉的能效，可以考虑采用能量回收设备，如烟气热交换器和余热利用装置，以最大程度地回收炉体散发的热能。
最后需要指出，真空热处理炉的设计除了以上所述的几个方面外，还需要根据具体工艺要求和使用环境进行细致的设计和优化。
设计师应根据材料性质、工艺要求和经济可行性等因素综合考虑，以确保真空热处理炉能够满足客户需求，并在长期运行中保持高效、可靠和安全。
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（2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比 L 在 3/2～2 之间选择。考虑到炉子使用时装、出料
B 的方便，本设计取 L 2 ，则炉子炉底长度和宽度分别为:
B
L F 0.625 1.118m; 0.5 0.5
B L 1.118 0.559m 22
（3） 确定炉膛高度 炉膛高度和宽度之比 H 在 0.5～0.9 之间选择，大炉子取小值，小炉子取
B1Leabharlann int level(BinTreeNodlesevt}r*Beutsl,icnBt(rtrTuiontrcaoTetgtert,_eyapNnpetg)oy;oeN_pddinoeeodtd;fde*esreafc*ttrphsB*au{l)ti;cilrn/duh/tT;ciB/lr/tdo1eiTt;u1ea//NcnrNgoto_loiu(fdn(dtnbe*oetpivdlt{(roe(e}TbidpEititrcfrl(ero!-pbmu>tintrTvritgaey-l(>hlpbulteeie,rtrf=xdt)e,=apr{xkextta,)rt;ru{;k,kr)sd+n;tra+;u1t;ac}0txyBpieTNxv},ooidi{ndet&m*lkac)hi}nil(de)}l;s/e/ js+tr}+uj;cBf+BtoB.+Bid.r.L(;+adikTe+taanN=;t[agojB]e[tdkh=l.se+L+eA1e*+]nr.i;dfc=g(d.-[d;{aiB]1a/it;f/a.;t(dkaA[}ia[]>.kBtdB<}=a];aii.T[BLjt+;aNke.+d[Loni;-]aed-g>t)netahg,B[jt*]+h.)wBd+]{avhi;T=otilareiAedi[n(Be.i{dtm;.<Laive=etAoarngi.0[dLgie],e;jt2Ch=n(o{Sg-0ut9q1h,n/kAL])/t)/iL/[;2s1/e1AtA…aABBmf"…,.S(h+Bq"mniLT6m+irsnet8]e&mhBTen),amidn+dtn&a2Ot*acx(7o10u)n+t)0x{11*ixf=0( nT+o1)d*{ex2i_1f c(+(o!uT2/xn/-*10>tx+l2+cxh=1il;+dnx)o&2/d/h&e=tt_(pn!c:To0o//-duw>1enrw*_c2t/wchx-oi0.1ldu;xon)/)1c*t;cinx6o42.1ucleonfmtt+d/+5ap;t-a5//r7iLg9Cihs4ot8lNuet5nmof9ttdreLp4iegme.=h*ap3tMfAmBol(a[aTrTlit]ex(-;(><i2)nAlccetl[ha0i]}ise=l=ds1,0}A…Tc;[yoine2pu<-nT6ein=-yH>12tp)(]Te;v;enn[Co1-A-ti1o3m1d[u]nA)pHin-[/;in(tv-kL21]ene;]1reyais=A+)nef=[+(t-nm(k1Ta])eAT-p){y>nyA;r-p%c2eh…1iAld3e[2,1]3c,2e1oi20Vn0(u3e=bt×n4i{)n3t1a5)B0);,5b20A}{7,B(2ce[2a150,(l0)ds0cn(a20e,a)]×ie[13j1)1cnr2,a17Af2e0A4,i58g2jtB]b1u(B03}(a5r4,21[En)]06a1B;=07A51([}{0]b937S<A/3)56/HaL([06C0c,sT1b3)]uo[A.>81A0c5u,493]cBn<B0.]=taC5H[L8(0,A1De(4g]k/,Aa5>2EBef0,[)Fy,<]*4C[G)G]b[=2B1,,DHk)g+[]e>,I1AEJy,/[<(,81%C1c]-[8,a5bD1)]C>3C]B,D1<[D1]2Bd62,GFc3E>=41A,V5</1I5EdH475,Gf1231>01+0*J5,91<420G4+0e*30G241,7W1d+*787>13P031,4*9<1L74=41f=0+,515a24953>**/546,17<5+15=0g37413,2*0c5572>/4+517,5<6451*g524,0d+3>956,*5<0315f9+2,3e5W12>14P,12*<3L157g+=56,52f13053>105*693}64*1,{73+80217+9596510*77046873+1*71249264+*9503182+79012*176208590=*2092+8123169831731237*793}W2+531P352L5*0313173+s3T3125158*,21T2052=5,2…915W063…303P5,LTS Tini k1i(2i={a1b,2c,d…e…fg}S0)1,1k10in1i011k11k10n+1kk1Pn21>r+0ikm…00…11+1k0s1=0n11+n21K…ru…snkas1l ns,s=nk,nk a11a121a02K1)aru2s2kaa=2l203*:9(a1i+03/1jA2-03aB(3a131+Aa12=3B+42[…0+]3A…+a3aij1+n3inn149-+iH10-41au+jnfi84+fnm4+16a5B8n+58F1544):52=5706305306.986,2T76:0150,D811:00148110683171,F10ST6:06D413S024H515,1H12:007412101402H*1291u60+22f{f7m4*63a2+n58307*71836+21102*72306+722774*0674128+493}*()4+86*312=513219 5:13/5671(130+7822+6261+p03a1+341352+401143,41)p0=83,21a.8425,913,,p66331:121,0A1a24B13G,,CP4pJ9AD3KG21EHD12AFDaJ3GBH,EPaDHKBApGIBM3J2HEKIF1AJMCKCAEFCMFIIM
热处理炉课程设计说明书.
热处理炉课程设计说明书班级：材料物理111班学生姓名：张昊天学号：1320111964指导教师：王操江西理工大学材料科学与工程学院2015 年01 月06 日目录一、序言 (3)二、设计任务书 (4)三、炉型选择 (5)四、确定炉体结构和尺寸.................................. (5)五、计算砌体平均表面积 (6)六、炉子功率的计算 (7)七、炉子热效率计算 (10)八、炉子空载是的功率计算 (10)九、空炉升温时间计算 (10)十、功率的分配与接线 (12)十一、炉子技术指标（标牌） (13)十二、设计小结 (14)一、序言热处理炉课程设计是在我们学完了大学的这门专业课、以及大部分专业课之后进行的。
这是我们在进行课程设计对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年大学生活中占有重要的地位，本次课程设计旨在培养我们实际设计热处理炉及相关设备的能力，通过这次设计我将使我们获得综合运用过去所学知识，为将来搞好毕业设计、走上工作岗位打下坚实基础。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次锻炼。
此次课程设计对给定的生产率分析并进行技术指标设计，其中考察了炉体材料选择，不同结构部位尺寸的选择，能量与实际结构的院系及实际要求，热力学，电学相关知识，历时两个星期的设计加深了对所学知识的理解，有助于今后能够熟练地运用于工作中。
设计过程中遇到一些疑问经过老师的悉心指导都得以解决，在此对老师表示忠心地感谢。
适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。
二、设计任务书江西理工大学材料学院2011级材料物理专业热处理炉课程设计任务书І、课程设计名称：热处理炉设计П、课题名称：箱式电阻炉的设计Ш、课程设计使用的原始资料（数据）及设计技术要求：设计题目：为某厂实际一台热处理炉，其技术条件如下。
第七章-真空热处理炉教学文稿
6.1 真空热处理炉基本类型
按照真空度分类
➢ 低真空（ ～ 10-1） ➢ 高真空（10-2 ～ 10-4） ➢ 超高真空（10-4 ～）
按照工作温度分类
➢ 低温炉（ ～ 650℃ ） ➢ 中温炉（650℃～1000℃） ➢ 高温炉（1000℃～）
按照作业性质分类
➢ 间歇式真空炉 ➢ 半连续真空炉 ➢ 连续真空炉
三室油淬、高压气淬真空炉
6.2 真空热处理炉的结构与设计
6.2.1 加热装置
P总
P计算
P总 ——炉子的总功率 P计算——理论计算值 η——效率
也可以采用经验 计算法，利用 有效加热区容 积与加热功率 的关系曲线， 确定功率。
➢ 主要依靠辐射传热，工作条件较好，但高 温下易挥发，防止真空放电（低于100V ）
真空系统一般由真空泵、真空阀门、真空测量 仪表、冷阱、管道等部分组成
真空系统的选用根据炉子所要求的真空度选择 合适的真空泵，选配相应的真空阀门、管道等
采用油扩散泵(或增压泵)的真空系统，工作时先 开动旋转泵预抽真空，当达到扩散泵或增压泵 最大反压强时。油扩散泵才能投入工作。
采用旋转泵、油扩散泵和增压泵组成的真空系 统时，工作时先用旋转泵预抽真空，再用增压 泵抽中真空，当大部分气体去除后．扩散泵再 投人工作
二、 内热式真空热处理炉
发热体、快速加热和 冷却，使用温度高，可大型化，生产效率高，相比 较而言内热式真空热处理炉的应用范围更广。
➢ 气淬真空炉； ➢ 油淬真空炉； ➢ 退火、回火，渗碳，渗氮等炉型；
双室油淬、气冷真空炉
The End
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➢ 油冷必须采用专门的低蒸汽压真空淬火油； ➢ 水冷情况下，冷却室与加热室间用真空阀门分隔。
第八章-真空热处理炉教程文件
“Twin-Screw式”机械增和掌握真空热处理炉的种 类、结构特点、真空热处理所用材 料等，对真空热处理炉有初步的了 解。
8.1真空系统
对工件进行热处理时热处理炉腔实现真空的目 的是什么？
真空热处理使工件具有不氧化、不脱碳， 处理后可保持表明光亮和原有光泽，提高了耐 磨性和使用寿命，并对工件有脱脂、脱气作用 等优点。 为什么淬火后能够提高钢件的耐磨性？
一 般 只 用 于 1000℃ 以 下 ， 真 空 度 不 超 过 1.33×10-1～1.33×10-2Pa范围。 2.钼、钨、钽纯金属
使用温度受合金挥发的限制，长期加热时， 会使晶粒粗化、变脆。
8.3真空热处理炉所用材料
3.石墨电热元件 石墨具有膨胀系
数小，耐冲击性能好， 高温机械性能好，易 于加工，价格便宜等 优点。
8.2.2内热式真空热处理炉
3.三室真空淬火炉 由加热室、气冷
室、油冷室三大部分 组成，即既可以实现 气淬又可实现油淬。
工件先在中间的 加热室加热，再根据 工件性能要求选择适 油淬或气淬
8.2.2内热式真空热处理炉
油淬过程中须注意的问题
1）为防止或减轻油蒸气对加热室的污染,一般依靠向
淬火室充以高纯度中性或惰性气体的办法解决。淬火 油液面压强的变化将对淬火油的冷却能力造成影响,进 而影响到钢的淬硬性与淬透性。为此,必须严格控制充 气量,以使油面压强保持一定数值,满足不同钢材淬火效 果的不同要求。
变型的工件是不可能的，因为夹具本身都或多
或少存在着变形。
8.1真空系统
低于一个大气压力的空间称为真空，国际
单位用压力表示，单位为（Pa）
8.2.2内热式真空热处理炉
2.负压油冷炉（油淬 炉）
工程设备模板
真空热处理炉设计说明书（课程设计）姓名：黄承飞学号：20101547班级：材料1001班指导教师：申老师目录1.设计任务说明 (1)2.真空热处理炉的发展概况及用途 (1)2.1在马弗中加热淬火 (3)2.2气冷式真空淬火炉 (3)2.3油冷式真空淬火炉 (4)3.具体计算过程 (5)3.1确定炉体结构和尺寸 (5)3.2炉子热平衡计算 (9)3.3电热元件的选择及布置 (16)3.4其他部件的设计计算 (17)3.5真空热处理炉真空系统的设计 (19)3.6真空热处理的优点 (24)参考文献 (26)1、设计任务说明：WZC-60型真空淬火炉技术参数：2、真空热处理炉的发展概况及用途真空技术在四十年代才开始应用于热处理。
真空热处理的兴起，有两个直接原因，一是要寻找适合于活性金属(钦、错等)和高熔点金属(钥、钨等)的退火气氛。
这些金属在普通气氛(大气压、空气)中加热退火，不但表面氧化，还会因吸气而变脆。
也曾采用氢、氦等惰性气体代替普通气氛进行退火，但终因其纯度不够和成本过高而被淘汰，所以急需找到一种合适的加热环境;二是受到真空熔炼和真空脱气的启发。
金属经此种处理，由于接触的空气非常稀薄，炉气压力又很低，所以能够较彻底地脱除金属中的气体，避免非金属夹杂物和白点的形成，还可以减轻偏析。
实践表明，将真空技术应用于退火热处理后，确实能防止金属的脆化和表面氧化，使金属表面变得光亮。
到五十年代初期，真空退火就比较盛行起来，但仅限于处理精密零件和某些材料，如钟表发条、仪表小轴、不锈钢带以及硅钢片等的退火。
所采用的炉子，均为真空热壁炉，即使用热惰性很大的耐火材料作炉衬的真空热处理炉，其缺点是冷却速度小，限制了它的使用范围。
其后，人们致力于提高在真空条件下的冷却速度，以实现真空淬火。
大致可以分为三个发展阶段：2.1.在马弗中加热淬火工件装入不锈钢制成的容器中，封固，抽成真空后置于普通的热壁炉中加热，待淬火冷却后拆封，取出工件。
真空热处理炉 课程设计.
真空热处理炉设计说明书（课程设计）一、设计任务说明说：WZC-60型真空淬火炉技术参数：项目单位指标炉子有效尺寸mm 900×600×450最大装炉量Kg 210最大温度℃1300压升率Pa/h 0.67额定功率Kw 100二、确定炉体结构和尺寸：1、炉膛尺寸的确定由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸为900mm×600mm×450mm ，隔热屏内部结构尺寸主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定，并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装出料操作的方便。
一般隔热屏的内表面与加热器之间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、料筐之间的距离为50一150mm。
隔热屏两端通常不布置加热器，温度偏低。
因此，隔热屏每端应大于有效加热区约150—300mm，或更长一些。
从传热学的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。
则：L＝900＋2×(150～300＝1100～1400mmB＝600＋2×(50～150＋2×(50～100＝800～1100mmH＝450＋2×(50～150＋2×(50～100 L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。
H=850㎜2、炉衬隔热材料的选择由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。
为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。
这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层为不锈钢层。
按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。
则按上述设计，各层的设计温度为：第一层：1300℃；第二层：1050℃；第三层：800℃；第四层：550℃；第五层：400℃；第六层：250℃；水冷夹层内壁：100℃最后水冷加层内壁的温度为100℃<150℃，符合要求。
第八章-真空热处理炉
一次性投资大。 应用： 真空退火、真空油气淬火、真空高压气体淬火、真空负压高流率
气体淬火、真空渗碳(渗氮．渗金属)、真空清洗、真空喷涂等。
§8－1 真空系统
一、真空概念 1、真空：在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。 2、真空度：真空状态下气体的稀薄程度，用压力表示；
5、罗茨真空泵
罗茨真空泵是一种旋转式容积真空泵，在 10 ～ 1000Pa 压力范围内具 有大抽速。
分为直排大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵 ( 机械增压泵 ) 和高真 空多级罗茨泵。国内用量最多的为中真空罗茨泵 ( 以下简称罗茨泵 )。
罗茨泵与其它油封式机械泵相比有以下特点： (1)在较宽的压力范围内有较大的抽速； (2)转子具有良好的几何对称性，振动小，运转平稳。转子间及转子和壳体
分子真空泵：利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获
得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵。
1)牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量，被驱
送到泵的出口。
2)涡轮分子泵： 靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来
实现抽气的。这种泵通常在分子流状态下工作。
3)复合分子泵它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联组合起来的一种
泵无损坏起动并有抽气作用的压力。 4）前级压力
排气压力低于一个大气压力的真空泵的出口压力。 5）最大前级压力
超过了能使泵损坏的前级压力。 6）最大工作压力
对应最大抽气量的入口压力。在此压力下，泵能连续工作而不恶化或损坏。 7）抽气量（Q单位：Pa·m3·S-1；Pa·L·S-1）
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。
真空热处理炉的电热材料及设计.
金属材料与热处理
（ 4 ）炉壳内壁设计温度一般低于 150℃ ，保证焊缝的 气密性和强度。
金属材料与热处理
•职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
4）冷却系统 真空热处理炉的冷却方式可分为气体冷却、油冷却和水冷却。 （1）气体冷却两种，一种加热冷却在同一室进行，另一种是 加热式和冷却室分开。
（2 ）气冷介质有氢、氦和氩等，常用的是 99.999% 以上的高
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理课程
真空热处理炉的电热材料及设 计
主讲教师：马晶 西安航空职业技术学院
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真空热处理炉的电热材料及设计
电热材料
（1）电热元件材料 镍铬及铁铬铝合金、高熔点纯金属（钼、钨、钽）、非金
属电热元件（石墨）
（2）隔热屏 金属反射隔热屏、夹层式隔热料成型与控制技术专业教学资源库
（3）炉体结构 炉体基本就是一个薄壳受压容器，工作中受大载荷， 要求具有足够的强度和稳定性。 （1）尽可能采用圆筒结构，强度和稳定性好，焊缝少； （ 2 ）炉壳设有水冷装置，吸收热量，防止高温变形 （水冷管或冷却夹层）；
（3）炉壳上尽量少开孔或不开孔，减少泄漏的机会；
热处理炉课程设计摘要模板
热处理炉课程设计摘要模板一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解热处理炉的基本原理，掌握热处理工艺对材料性能的影响。
2. 学生能够描述不同类型的热处理炉结构及其特点，了解热处理炉的运行维护要点。
3. 学生能够解释热处理过程中温度控制、时间控制的重要性，并掌握相关计算方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的热处理工艺方案，并进行初步的参数计算。
2. 学生能够分析热处理过程中可能出现的问题，并提出合理的解决方案。
3. 学生能够运用热处理炉进行实验操作，熟练使用相关仪器设备，具备初步的实验能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到热处理技术在工业生产中的重要性，激发对材料学科的兴趣。
2. 学生通过学习热处理炉相关知识，培养严谨的科学态度和良好的团队合作精神。
3. 学生能够关注热处理行业的最新发展动态，树立创新意识和环保意识。
本课程旨在帮助学生掌握热处理炉的基础知识，提高实践操作能力，培养严谨的科学态度和创新精神。
结合学生年级特点，课程内容深入浅出，注重理论与实践相结合，使学生在学习过程中充分体验热处理技术的魅力。
在教学过程中，教师需关注学生个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，学生将具备一定的热处理工艺设计、操作和问题解决能力，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 热处理基本原理- 热处理的概念与分类- 热处理对材料组织性能的影响- 热处理工艺参数的确定2. 热处理炉概述- 热处理炉的类型及特点- 热处理炉的构造与工作原理- 热处理炉的选型与使用3. 热处理工艺及操作- 常见热处理工艺及其应用- 热处理工艺参数的设定与计算- 热处理过程中的质量控制与问题解决4. 热处理炉的运行与维护- 热处理炉的启动、运行与停止- 热处理炉的维护与保养- 热处理炉的故障分析与处理5. 热处理实验操作- 实验室安全与环保知识- 常用热处理实验设备的使用方法- 实验操作步骤及注意事项教学内容按照教学大纲安排，结合教材相关章节进行组织。
热处理炉课程设计说明书
二炉型的选择……………………………2
三炉膛尺寸的确定…………………………2～3
四炉体结构设计与材料选择………………3～5
五电阻炉功率的计算……………………5～9
六电热元件的设计………………………9～13
七 参考资料……………………………14
一、设计任务
设计要求：1、低合金钢正火用炉；
=1.06【KJ/（Kg·℃）】
C2=1.07【KJ/（Kg·℃）】
各层的蓄热量:
Q1=69×1.06[（950+782）÷2-20]=61876（KJ）
Q2=24.15×1.07[（782+60）÷2-20]=10362（KJ）
∑Q蓄总=Q1Fm1+ Q2Fm2=554398(KJ)
4、开启炉子的辐射热损失Q辐
2、最大生产率110Kg/h；
3、画出总装图（手工）；
4、画出炉衬图、炉壳图(计算机)、电热元件图
二、炉型的选择
因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为正火，对于低合金钢正火最高温度为【912+(30~50)】℃，选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，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，选择周期式中温箱式电阻炉。
H外=H砌+（115+20+230）+ H弧+（115+67+230）
H外=1642（mm）
五、电阻炉功率的计算
本炉采用理论设计法，通过炉子的热平衡来确定炉子的功率。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。
具体计算如下：
1、加热工件的有效热量Q件
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真空热处理炉设计说明书（课程设计）一、设计任务说明说：WZC-60型真空淬火炉技术参数：二、确定炉体结构和尺寸：1、炉膛尺寸的确定由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸为900mm×600mm×450mm ，隔热屏内部结构尺寸主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定，并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装出料操作的方便。
一般隔热屏的内表面与加热器之间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、料筐)之间的距离为50一150mm。
隔热屏两端通常不布置加热器，温度偏低。
因此，隔热屏每端应大于有效加热区约150—300mm，或更长一些。
从传热学的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。
则：L＝900＋2×(150～300)＝1100～1400mmB＝600＋2×(50～150)＋2×(50～100)＝800～1100mmH＝450＋2×(50～150)＋2×(50～100) L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。
H=850㎜2、炉衬隔热材料的选择由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。
为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。
这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层为不锈钢层。
按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。
则按上述设计，各层的设计温度为：第一层：1300℃；第二层：1050℃；第三层：800℃；第四层：550℃；第五层：400℃；第六层：250℃；水冷夹层内壁：100℃最后水冷加层内壁的温度为100℃<150℃，符合要求。
3、各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度（1）、隔热屏由于隔热层屏与屏之间的间距约8～15mm，这里我们取10mm。
钼层厚度0.3mm，不锈钢层厚度0.6mm。
屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。
第一层面积：1F ＝2×()111111H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×(1300×900＋1300×850＋900×850)＝㎡ 1F =㎡ 第二层面积：2F ＝2×()222222H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×（1310×910＋1310×860＋910×860） ＝㎡ 2F =㎡ 第三层面积：3F ＝2×()333333H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×（1320×920＋1320×870＋920×870） ＝㎡ 3F =㎡ 第四层面积：4F ＝2×()444444H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×（1330×930＋1330×880＋930×880） ＝㎡ 4F ＝㎡第五层面积：5F ＝2×()555555H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×（1340×940＋1340×890＋940×890） ＝㎡ 5F ＝㎡ 第六层面积：6F ＝2×()666666H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×（1350×950＋1350×900＋950×900） ＝㎡ 6F ＝㎡ （2）、炉壳内壁炉壳采用双层冷冷却水结构，选用45号优质 碳素钢。
炉壳内壁面积：冷F ＝2×()冷冷冷冷冷冷H B H L B L ⨯+⨯+⨯＝2×（1360×960＋1360×910＋960×910）＝㎡ 冷F ＝㎡ 壁厚按矩形平板计算，板周边固定，受外压 1×105Pa ，水压实验按P 水＝2×105Pa 计。
S 0＝×B/[]弯σ ＝×90/610360⨯＝㎝式中：B ——矩形板窄边长度，B ＝90㎝; []弯σ——45号优质碳素钢的弯曲许用应力 为360Mpa 。
实际壁厚：S ＝S 0＋C ＝17＋3＝20㎜ 式中：C ——壁厚附加量； C ＝C 1＋C 2＋C 3＝1＋1＋1＝3。
水压试验时，其应力为 σ＝()225.0C S P B -水＝()2523.00.2102905.0-⨯⨯⨯＝≤s σ＝324Mpa σ＝则所需壁厚符合要求，即S ＝20㎜ ≤s σ＝324Mpa 三、炉子热平衡计算 S ＝18㎜ 1、有效热消耗的计算工件和夹具在1300℃和20℃的比热容分别为 C 1＝0.636Kg/(kg •℃)和C 0＝0.486Kg/(kg •℃)， 它们的质量分别为G 工=160kg,G 夹=10kg 则Q 有效＝Q 工＋Q 夹＝（G 工＋G 夹）×(C 1t 1－C 0t 0) ＝(120＋10)××1300－×20)＝h Q 有效＝h 2、无功热损失的计算（1）、通过隔热屏热损失Q 1的计算 电热元件、隔热屏的黑度为：热ε＝；1ε＝；2ε＝；3ε＝；4ε＝5ε＝6ε＝；冷ε＝。
则导来辐射系数： C 1热＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+1133.0108.645216.095.0196.411196.411εεF F 热热 ＝(㎡·h ·K 4)其中F 1由前面算得，F 热为加热元件的表面积。
同样计算得：C 12＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+1096.012026.608.6133.0196.411196.42211εεF F ＝(㎡·h ·K 4)C 23＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+1096.013264.62026.6096.0196.411196.43322εεF F ＝(㎡·h ·K 4)C 34＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+15.014514.63264.6096.0196.411196.44433εεF F ＝(㎡·h ·K 4)C 45＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+15.015776.64514.65.0196.411196.45544εεF F ＝(㎡·h ·K 4)C 56＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+15.017050.65776.65.0196.411196.46655εεF F ＝(㎡·h ·K 4)C 冷6＝⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+156.018336.6705.65.0196.411196.466冷冷εεF F ＝(㎡·h ·K 4)则Q 1＝61144111100100F C F C F C T T •+⋅⋅⋅+•+•⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛冷热热冷热＝705.679.1108.62961.0145216.0226.31100373100167344⨯+⋅⋅⋅+⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛ ＝h Q 1＝h 式中：T 热——电热元件得绝对温度，按高于炉子工作 温度的100℃计算，即T 热＝1673K; T 冷——炉内壁的绝对温度，即按设计计算 得T 冷＝373K 。
各辐射屏的温度的验算：第一层：41100⎪⎭⎫ ⎝⎛T ＝4100⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛热T －Q 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛•热热F C 11 把各项数据代入上述公式，计算得T 1=1545K 即t 1=1272℃ t 1=1272℃第二层：42100⎪⎭⎫⎝⎛T ＝4100⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛热T －Q 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛•+•112111F C F C 热热 把各项数据代入上述公式，计算得T 2=1412K 即t 2=1139℃ t 2=1139℃ 类似计算，得： t 3=914℃ t 3=914℃;t 4=688℃;t 5=593℃; t 4=688℃ t 6=453℃;t 冷=99℃ t 5=593℃ 验算结果与前面设计的各隔热层温度基本相 t 6=453℃ 近，符合要求。
t 冷=99℃ （2）、水冷电极传导的热损失Q 2Q2＝()2124ttdn-νπγ＝3××103×()4008.02⨯π×2××103×（30－20）＝h Q2＝h式中：n——水冷电极， n＝3;γ——水的密度，γ＝×103KJ/m3;d——水管直径，取d＝0.008m；ν——水的流速，对于中等硬度水取ν＝2m/s；t1——冷却水出口温度t1＝30℃；t2——冷却水出口温度t2＝20℃；（3）、热短路损失Q3该项热损失,包括隔热层支撑件与炉壁联接热传导损失，炉床或工件支承架短路传导损失，以及其它热短路损失等。
这部分热损失很难精确计算，权据经验，这部分热损失大约为Q1的5％一10％左右，这里我们取：Q3＝8％Q1＝8％×＝ KJ/h Q3＝ KJ/h（4）、其他热损失Q4其它热损失，加热电偶导出装置，真空管道、观察孔、风扇装置等的热损失。
这部分的热损失也很难精确计算，根据经验，这部分热损失大约为Q1的3％一5％左右,取Q4＝(3％一5％) Q1这里我们取：Q4＝5％Q1＝5％×＝ KJ/h Q4＝h则：Q损失＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＝+++＝ KJ/h Q损失＝3、结构的蓄热量 KJ/h炉子结构蓄热消耗是指炉子从室温加热至工作温度，并达到稳定状态即热平衡时炉子结构件所吸收的热量，对于连续式炉，这部分销耗可不计算。
对于周期式炉，此项消耗是相当大的，它直接影响炉子的升温时间，对确定炉子功率有很重要的意义。
炉子结蔷热量是隔热层、炉床、炉壳内壁等热消耗之总和。
（1）、隔热层的蓄热量第一层：G1＝11bF••钼ρ＝×103×××103-＝㎏ G1＝㎏q1＝()11ttCGm-＝××（1272－20）＝ q1＝第二层：G2＝22bF••钼ρ＝×103×××103-＝㎏ G2＝㎏q2＝()22ttCGm-＝××（1139－20）＝ q2＝第三层：G3＝33bF••钼ρ＝×103×××103-＝㎏ G3＝㎏q3＝()33ttCGm-＝××（914－20）＝ q3＝第四层：G4＝44bF••钢ρ＝×103×××103-＝㎏ G4＝㎏q4＝()44ttCGm-＝××（688－20）＝ q4＝第五层：G5＝55bF••钢ρ＝×103×××103-＝㎏ G5＝㎏q5＝()55ttCGm-＝××（593－20）＝ q5＝第六层：G6＝66bF••钢ρ＝×103×××103-＝㎏ G6＝㎏q6＝()66ttCGm-＝××（453－20）＝ q6＝（2）、炉壳内壁的蓄热量G内＝冷冷钢bF••ρ＝×103××18×103-＝㎏ G内＝㎏由于内壁温度由内到外以此降低，内部温度为100℃，外部温度为20℃。