电阻炉设计与计算例题

电阻炉设计计算举例 一 设计任务

为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件如下：

（1） 用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及调质处理，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：160kg/h ；

（3） 工作温度：最高使用温度≤950℃；

（4） 生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。

二 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炉，不通保护气氛。

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。一直生率P 为160kg/h ，按表1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率P 0为120kg/(m

2.h)。 表1

故可求得炉底有效面积

210160 1.33m 120

P F P =

== 由于有效面积与炉底总面积存在关系式1

0.75~0.85F F

=,取系数上限，得炉底实际面积

21 1.33

1.57m 0.850.85

F F =

== 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，因此，可求得

1.772L m ===

B=L/2=1.772/2=0.886m

根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m ，B=0.869m ，如图5-8所示。 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H=0.640m 。 因此，确定炉膛尺寸如下

长 L=（230+2）×7+（230×1/2+2）=1741mm 宽 B=（120+2）×4+（65+2）+（40+2）×2+）（113+2）×2=869mm 高 H=（65+2）×9+37=640mm

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，确定工作室有效尺寸为

L效=1500mm

B效=700mm

H效=500mm

.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，即113mmQN-1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mmB级硅藻土砖。

炉顶采用113mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+115mm膨胀珍珠岩。

炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖（67×3）mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。

炉门用65mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+65mmA及硅藻土砖。

炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。

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

四砌体平均表面积计算

砌体外廓尺寸如图5-8所示。

L外=L+2×（115+50+115）=2300mm

B外=B+2×（115+50+115）=1430mm

H外=H+f+（115+80+115）+67×4+50+182=640+116+310+268+50+182=1566mm 式中：f——拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径R=B，则f可由f=R（1-cos30°）求得。

1.炉顶平均面积

222 3.140.869

1.741 1.585m 66

R F L π⨯⨯=

⨯=⨯=顶内

22.29m F ===顶均

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=2H(L+B)=2×0.640×（1.741+0.869）=3.341m 2 F 墙外=2H 外 (L 外+B 外)=2×1.566×（2.300+1.430）=11.68m 2

26.25m F ===墙均 3.炉底平均面积

F 底内=B ×L=0.869×1.741=1.51m 2 F 底外=B 外×L 外=1.430×2.300=3.36m 2

22.23m F ==底均

五、计算炉子功率

1. 根据经验公式法计算炉子功率 由式

0.50.9

1.55t 1000

P C F τ-=升安（）

取式中系数()()]0.5 1.8 1.55

30h /m C KW C ⎡=⋅⋅⎣

，空炉升温时间假定为τ

升

=4h ，炉

温t=950℃，炉膛内壁面积

F 壁=2×（1.741×0.640）+2×（0.869×0.64）+1.741×0.869+2×3.14×0.869×

60

360

×1.741=6.44m2 所以

1.55

0.50.9 1.550.50.9t 950304 6.4474.110001000P C F KW τ--⎛⎫==⨯⨯⨯- ⎪⎝⎭

升安

（）

由经验公式法计算得P 安≈75（KW ）

2.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℃时比热容分别为C 件2=0.636kj/（kg.℃），c 件1=0.486 kj/（kg.℃），根据式（5-1）

102p c t c t kj h Q =⨯⨯⨯件件件1（-）=160（0.636950-0.48620）=95117/

（2）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。