热处理箱式电阻炉设计

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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

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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

为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积

时的单位面积生产率p

=150/120=1.25m2

F=p/p

=～，取系数上限，得到炉底实际面积：由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F

1

F=F/= =1.47m2

2．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=2.059m

L=5.0/

B=L／2=／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，大多数在左右，根据炉子工作条件，取H／B=左右，选定炉膛高度H=707mm。因此，确定炉膛尺寸如下

长 L=(230+2)×9+(230/2+2)=2205mm

宽 B=(120+2)×5+(50+2)×4+(113+2)×2=1048mm

高 H=(65+2)×10+37=707mm

为防止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，在一般情况下，要保证炉料上部有200～300mm的空间，有利于辐射与对流传热，由此确定工作室有效尺寸为

L

=2000mm

效

=950mm

B

效

H

=500mm

效

砌体结构如图1所示：

轻质粘土砖硅藻土砖重质粘土砖耐热钢

图1砌体结构示意图

4．炉衬材料及厚度的确定

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，即两层：113mmQN —轻质粘土砖和180mmB级硅藻土砖。

炉底采用耐火层314mm，材料为113mmQN—轻质粘土砖,绝热层硅藻土砖和蛭石粉厚180mm。

炉门用65mmQN—轻质粘土砖+65mmA级硅藻土砖。

炉底板材料选用Cr-Mn-Ni耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。

炉底隔砖采用重质粘土砖[2]。

三、砌体平均表面积计算

砌体外廓尺寸如图1所示。

L

外

=L+2×(113+180)=2791mm

B

外

=B+2×(113+180)=1634mm

H

外

=H+f+(115+180)+（65+2）×3+180=1523mm

式中：f—拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径尺R=B，则f可由f=R(1-cos30°)=140mm求得。

1.炉顶平均面积

F

顶内

=（2πR/6）×L=2.42m2

F

顶外=B

外

×L

外

=4.56m2

F

顶均

= =3.320m2

2.炉墙平均面积

炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算将炉门包括在前墙内。

F

墙内

=2LH+2BH=5.109m2

F

墙外=2H

外

（L

外

+B

外

）=13.479m2

F

墙均

2 3.炉底平均面积

F

底内

=B×L=2.311m2

F

底外=B

外

×L

外

=4.560m2

F

底均

2