热处理炉PPT
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热处理电炉
秦勤
概述
1 热处理炉的现状与发展
我国热处理装备水平的落后，设备大多数为50年代到70 年代的仿苏产品。工业发达国家60年代就已基本淘汰了空气 加热炉，普及了少无氧化热处理，而我国迄今空气加热炉仍 占热处理设备的70%以上，可控气氛炉和真空炉的比例不足 5%。 （1）热处理用炉的现状是： ➢周期式炉多，连续式炉少； ➢效率低．能耗大； ➢空气炉多，气氛炉少， ➢工件氧化脱碳严重，质量不易保证，自动化程度低；人为
井式炉：外形为圆形，一般置于地坑中，用于细长工件加 热，以减少加热过程中变形
台车式炉：用于大型和大批量铸件的退火、正火、回火处理
罩式炉：用于钢丝、钢管、铜带、铜线及硅钢片的退火处理
（2）连续式电阻炉 适用于：大批量生产，不宜改变工艺 。 炉子分为加热区、保温区、冷却区，且分区供电控温。
一 炉膛尺寸确定（以箱式电阻炉为例）
一般空炉升温时间38小时。在计算Q蓄时，所用的温度为
额定温度下已处于稳定态的耐火层和保温层的温度，这比炉 子升温时实际耐火层、保温层的平均温度要高得多，故计算
求得的升温时间t升比实际测得的要长。
四 功率的分配、接线方法
1 功率分配
（1）箱式电阻炉
（2）井式电阻炉
（3）连续式电阻炉 2 接线方法
2）绕制在陶瓷管上的安装
3）带状电热体的安装
4）硅碳棒电热体的安装
因素影响大，质量不稳定；
(2)热处理炉的发展趋势 ➢以电能为源的炉子增多,油和煤气为热源的热处理炉比例逐
渐减少。 ➢对产品表面质量的要求更为严格,可控气氛热处理炉仍占重
要地位。 ➢炉衬趋向使用轻质材料,在电阻炉上应用非金属炉用耐热构
件和发热元件的比例逐渐增加。 ➢ 微机和可编程序控制器的发展加速了热处理自动化, 并有
特点：
第一章 热处理电阻炉
➢ 热处理电阻炉结构简单，操作方便；
➢ 工作温度范围宽，Βιβλιοθήκη Baidu易准确控制温度；
➢ 炉膛温度均匀，便于使用可控气氛；
➢ 容易实现机械化和自动化。
热处理电阻炉的基本类型
（1）周期式热处理电阻炉
适用于： 多品种，多工艺，小批量生产。
主要有： 箱式炉、井式炉、台车式炉、罩式炉
箱式炉：用于退火、正火、淬火、回火、固体渗碳
二 炉体结构设计
（1）炉底
箱式电阻炉的炉底通常是在炉底外壳钢板上用硅藻土 砖砌成方格子状（中间填充保温材料）；然后平铺12层保 温砖，再铺1层轻质粘土砖；其上安装支撑炉底板或导轨的 重质粘土砖和电热元件搁砖。
（2）炉墙
炉墙的厚度由传热计算确定。 首先炉壳和保温层之间有一层510mm石棉板。 中低温炉墙一般为二层：
（2）炉子总功率Q总
①连续作业电阻炉的Q总
炉子在使用过程中，由于炉衬损坏，散热损失加大，电 压波动、电热元件老化等引起炉子功率下降，所以炉子功率 要有一定的储备，其安装功率为
②周期作业电阻炉Q总
周期作业炉按加热阶段作为热平衡计算时间单位时，其 热损失为
Q总=Q件+Q辅+Q散+Q蓄+Q它
空炉升温时间为
F F1 /(70% ~ 80%)
L F /( 1 ~ 2 ) ; B ( 1 ~ 2 )L
23
23
P—炉子生产率（kg/h）。
（2） 炉膛高度 装料上方一般保持200300mm。对长周期退伙炉和渗碳
炉，炉膛应高些；对淬火炉和正火炉及强制气流循环的炉 子，炉膛应低点；对井式炉，工件距电热体的距离一般为 100 200mm，工件至炉顶和炉底的距离为150 250mm。
⑤炉门开启时的散热损失Q辐
⑥溢气或吸气热损失
开启炉门或炉子有缝隙时，如果是可控气氛炉，则炉压
为正，Q溢；如果是燃料炉，则Q吸，对于一般的箱式电阻炉，
通常是开启炉门时以加热吸入的冷空气所需热量为
Q吸。
⑦砌体蓄热量Q蓄
对双层砌体可按下式计算
⑧ 不宜精确计算的热损失，如电热元件的引出端漏气、导 热，炉子缝隙的吸气等热损失。箱式炉一般为10%20%
与其它工序组成全自动热处理线的趋势。、
2 热处理炉的分类
按热能的来源分：电阻炉 燃料炉
按工作温度分： 低温炉（≤650℃） 中温炉（650℃1000℃） 高温炉（>1000℃）
按炉膛介质分：自然介质炉 浴炉 可控气氛炉 真空炉
按生产用途分：退火炉 正火炉 淬火炉 渗碳炉 回火炉 氮化炉
按电源频率分：工频炉 中频炉 高频炉
炉门包括：炉门洞、炉门框、炉门。
三 功率确定
有两种方法：热平衡法、经验法。 （1）主要的能量支出
对连续式炉子，蓄热是一次性的，设计时可以忽略。对 周期式炉子，升温阶段能量消耗最大，设计以升温阶段所需 功率为功率计算依据。
①加热工件所需要的热量Q件
②加热辅助构件所需的热量Q辅
③加热控制气体所需的热量Q控 ④通过炉衬的散热损失Q散
要求：考虑物料的形状、尺寸、装料方式、生产率。炉膛的 热交换、温度均匀性、减少热损失、电热元件的安装等。 （1）炉底面积
工件与前后左右炉墙的距离
应为100150mm；有效面积F1
（装料面积）为炉膛总面积的 70%85%，大型炉上限；炉底
宽度B与长度L之比保持在2/3
1/2范围内。
则
F1
p p0
;
第一层保温层（保温材料）； 第二层耐火层（轻质粘土砖）； 高温炉一般为三层： 第一层保温层（保温材料） 第二层过渡层（轻质砖） 第三层耐火层（重质砖或高铝转）
（3）炉顶 有平顶和拱顶两种形式，热处理炉大都采用拱顶。 拱
顶采用轻质楔形砖砌筑，上砌轻质保温制品；拱角砖采用重 质异型砖砌筑。 （4）炉门
五 电热体选择、计算
1 电热体选择 （1）金属电热体
1
（2）非金属电热体
1
2 电热体计算 （1） 电热体表面负荷
（2）电热体尺寸计算 ➢金属电热体计算
式中：
丝状电热体
1
带状电热体
为
安装尺寸及结构
➢非金属电热元件
1
六 电热体的安装
1电热元件的安装原则
2 电热体的安装 1）丝状电热体的安装
秦勤
概述
1 热处理炉的现状与发展
我国热处理装备水平的落后，设备大多数为50年代到70 年代的仿苏产品。工业发达国家60年代就已基本淘汰了空气 加热炉，普及了少无氧化热处理，而我国迄今空气加热炉仍 占热处理设备的70%以上，可控气氛炉和真空炉的比例不足 5%。 （1）热处理用炉的现状是： ➢周期式炉多，连续式炉少； ➢效率低．能耗大； ➢空气炉多，气氛炉少， ➢工件氧化脱碳严重，质量不易保证，自动化程度低；人为
井式炉：外形为圆形，一般置于地坑中，用于细长工件加 热，以减少加热过程中变形
台车式炉：用于大型和大批量铸件的退火、正火、回火处理
罩式炉：用于钢丝、钢管、铜带、铜线及硅钢片的退火处理
（2）连续式电阻炉 适用于：大批量生产，不宜改变工艺 。 炉子分为加热区、保温区、冷却区，且分区供电控温。
一 炉膛尺寸确定（以箱式电阻炉为例）
一般空炉升温时间38小时。在计算Q蓄时，所用的温度为
额定温度下已处于稳定态的耐火层和保温层的温度，这比炉 子升温时实际耐火层、保温层的平均温度要高得多，故计算
求得的升温时间t升比实际测得的要长。
四 功率的分配、接线方法
1 功率分配
（1）箱式电阻炉
（2）井式电阻炉
（3）连续式电阻炉 2 接线方法
2）绕制在陶瓷管上的安装
3）带状电热体的安装
4）硅碳棒电热体的安装
因素影响大，质量不稳定；
(2)热处理炉的发展趋势 ➢以电能为源的炉子增多,油和煤气为热源的热处理炉比例逐
渐减少。 ➢对产品表面质量的要求更为严格,可控气氛热处理炉仍占重
要地位。 ➢炉衬趋向使用轻质材料,在电阻炉上应用非金属炉用耐热构
件和发热元件的比例逐渐增加。 ➢ 微机和可编程序控制器的发展加速了热处理自动化, 并有
特点：
第一章 热处理电阻炉
➢ 热处理电阻炉结构简单，操作方便；
➢ 工作温度范围宽，Βιβλιοθήκη Baidu易准确控制温度；
➢ 炉膛温度均匀，便于使用可控气氛；
➢ 容易实现机械化和自动化。
热处理电阻炉的基本类型
（1）周期式热处理电阻炉
适用于： 多品种，多工艺，小批量生产。
主要有： 箱式炉、井式炉、台车式炉、罩式炉
箱式炉：用于退火、正火、淬火、回火、固体渗碳
二 炉体结构设计
（1）炉底
箱式电阻炉的炉底通常是在炉底外壳钢板上用硅藻土 砖砌成方格子状（中间填充保温材料）；然后平铺12层保 温砖，再铺1层轻质粘土砖；其上安装支撑炉底板或导轨的 重质粘土砖和电热元件搁砖。
（2）炉墙
炉墙的厚度由传热计算确定。 首先炉壳和保温层之间有一层510mm石棉板。 中低温炉墙一般为二层：
（2）炉子总功率Q总
①连续作业电阻炉的Q总
炉子在使用过程中，由于炉衬损坏，散热损失加大，电 压波动、电热元件老化等引起炉子功率下降，所以炉子功率 要有一定的储备，其安装功率为
②周期作业电阻炉Q总
周期作业炉按加热阶段作为热平衡计算时间单位时，其 热损失为
Q总=Q件+Q辅+Q散+Q蓄+Q它
空炉升温时间为
F F1 /(70% ~ 80%)
L F /( 1 ~ 2 ) ; B ( 1 ~ 2 )L
23
23
P—炉子生产率（kg/h）。
（2） 炉膛高度 装料上方一般保持200300mm。对长周期退伙炉和渗碳
炉，炉膛应高些；对淬火炉和正火炉及强制气流循环的炉 子，炉膛应低点；对井式炉，工件距电热体的距离一般为 100 200mm，工件至炉顶和炉底的距离为150 250mm。
⑤炉门开启时的散热损失Q辐
⑥溢气或吸气热损失
开启炉门或炉子有缝隙时，如果是可控气氛炉，则炉压
为正，Q溢；如果是燃料炉，则Q吸，对于一般的箱式电阻炉，
通常是开启炉门时以加热吸入的冷空气所需热量为
Q吸。
⑦砌体蓄热量Q蓄
对双层砌体可按下式计算
⑧ 不宜精确计算的热损失，如电热元件的引出端漏气、导 热，炉子缝隙的吸气等热损失。箱式炉一般为10%20%
与其它工序组成全自动热处理线的趋势。、
2 热处理炉的分类
按热能的来源分：电阻炉 燃料炉
按工作温度分： 低温炉（≤650℃） 中温炉（650℃1000℃） 高温炉（>1000℃）
按炉膛介质分：自然介质炉 浴炉 可控气氛炉 真空炉
按生产用途分：退火炉 正火炉 淬火炉 渗碳炉 回火炉 氮化炉
按电源频率分：工频炉 中频炉 高频炉
炉门包括：炉门洞、炉门框、炉门。
三 功率确定
有两种方法：热平衡法、经验法。 （1）主要的能量支出
对连续式炉子，蓄热是一次性的，设计时可以忽略。对 周期式炉子，升温阶段能量消耗最大，设计以升温阶段所需 功率为功率计算依据。
①加热工件所需要的热量Q件
②加热辅助构件所需的热量Q辅
③加热控制气体所需的热量Q控 ④通过炉衬的散热损失Q散
要求：考虑物料的形状、尺寸、装料方式、生产率。炉膛的 热交换、温度均匀性、减少热损失、电热元件的安装等。 （1）炉底面积
工件与前后左右炉墙的距离
应为100150mm；有效面积F1
（装料面积）为炉膛总面积的 70%85%，大型炉上限；炉底
宽度B与长度L之比保持在2/3
1/2范围内。
则
F1
p p0
;
第一层保温层（保温材料）； 第二层耐火层（轻质粘土砖）； 高温炉一般为三层： 第一层保温层（保温材料） 第二层过渡层（轻质砖） 第三层耐火层（重质砖或高铝转）
（3）炉顶 有平顶和拱顶两种形式，热处理炉大都采用拱顶。 拱
顶采用轻质楔形砖砌筑，上砌轻质保温制品；拱角砖采用重 质异型砖砌筑。 （4）炉门
五 电热体选择、计算
1 电热体选择 （1）金属电热体
1
（2）非金属电热体
1
2 电热体计算 （1） 电热体表面负荷
（2）电热体尺寸计算 ➢金属电热体计算
式中：
丝状电热体
1
带状电热体
为
安装尺寸及结构
➢非金属电热元件
1
六 电热体的安装
1电热元件的安装原则
2 电热体的安装 1）丝状电热体的安装