中温井式电阻炉设计

目录

一、设计任务

1、专业课程设计题目··1

2、专业课程设计任务及设计技术要求··1

二、炉型的选择··1

三、炉膛尺寸的确定··1

1、炉膛有效尺寸（排料法）··1

1.1确定炉膛径D · 1

1.2确定炉膛有效高度H · 2

1.3炉口直径的确定··2

1.4炉口高度的确定· 3

四、炉体结构设计· 3

1、炉壁设计·3

2、炉底的设计··5

3、炉盖的设计··6

4、炉壳的设计··7

五、电阻炉功率的确定··7

1、炉衬材料蓄热量Q蓄7 ·8

2、加热工件的有效热量Q件·9

3、工件夹具吸热量Q夹·10

4、通过炉衬的散热损失Q散·10

5、开启炉门的辐射热损失Q辐·12

6、炉子开启时溢气的热损失Q溢·12

7、其它散热Q它·13

8、电阻炉热损失总和Q总·13

9、计算功率及安装功率··13

六、技术经济指标计算··13

1、电阻炉热效率··13

2、电阻炉的空载功率··14

3、空炉升温时间··14

七、功率分配与接线方法··14

1、功率分配··14

2、供电电压与接线方法··14

八、电热元件的设计··15

1、I区··15

2、II区··16

3.电热元件引出棒及其套管的设计与选择··18

4.热电偶及其保护套管的设计与选择··18

参考书目··19

一、设计任务

1、专业课程设计题目：

《中温井式电阻炉设计》

2、专业课程设计任务及设计技术要求：

1、φ90×1000中碳钢调质用炉.

2、每炉装16根

3、画出总装图

4、画出炉衬图

5、画出炉壳图（手工）

6、画出电热元件图

7、写出设计说明书

二、炉型的选择

因为工件材料为φ90×1000中碳钢调质用炉对于中碳钢调质最高温度为[870+(30~50)]℃，所以选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉，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，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度950℃。

三、炉膛尺寸的确定

1、炉膛有效尺寸（排料法）

1.1确定炉膛径D

工件尺寸为φ90×1000,装炉量为16根，对长轴类工件，工件间隙要大于或等于工件直径；工件与料筐的间隙取100~200mm。炉膛的有效高度150~250mm排料法如图所示

则：根据几何关系，每根工件最小距离取90mm，则可以计算出

D=2×90×d=890mm

（4）要保证炉壳表面温升小于60℃，否则会增大热损失，使环境温度升

高，导致劳动条件恶化。

1、炉壁设计

炉壁厚度可采用计算方法确定，下图为井式炉炉壁二层结构，

第Ⅰ层为耐火层，其厚度一般为90mm，采用轻质粘土砖RNG-0.6；

第Ⅱ层为B级硅藻土砖+耐火纤维，其厚度取标准砖115 mm，

第Ⅲ层为保温层，采用B级硅藻土砖架构中间填充矿渣棉，其厚度设计为x

mm。

在稳定传热时，对各炉衬热流密度相同。根据课本的公式结合查表，可得：

两层炉寸

q=(t3-t0)，由设计参考书温升50℃，则炉壁温度60℃，室温20℃是

αƩ=12.17W/(m2*0C)所以q=12.17×40=486.8W/(m2*0C)

RNG-0.6型轻质粘土砖：

1

λ

密度3

1

600kg m

ρ=；

热导率()

3

1

0.1650.1910t w m C

λ-

=+⨯o g

均

；

1

90

S mm

=

S2=115

t=20℃

比热容 ()31C 0.8360.26310t g KJ K C -=+⨯o g 均。 硅酸铝纤维

密度ρ2=120 kg/m 3；

热导率λ2=0.032+0.21×（10—3t 均 ）*2W/(m*0

C)； 比热容C 2=1.1KJ/（kg*0

C ）。 由222111111111

1

[2(0.5)t b b t t qS b λλλ=

-+++-代入数据得： ⎥⎦

⎤

⎢

⎣⎡⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯++

-=

--)50.64109.0950165.0194.05.0(194.02165.00.001×0.2319501010

165.02

3

3

22

t

=820℃

λm=0.032+0.21×{（820+50）／2×1000}*2=0.0727w ／m.℃ S2=1／486.6×0.0727×(820-60)=113.5mm 取S2=115mm 2、炉底的设计

炉底结构通常是在炉底壳部的钢板上用珍珠岩砖或硅藻土砖砌成方格子，各格子中填充蛭石粉。然后，在平铺二层重质粘土砖。

炉底砖的厚度尺寸可参照炉壁的厚度尺寸，一般为230~690mm 。由于要承受炉 t3=60℃

1t =950℃

2t =820℃