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1、一、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+(3050)】，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，那么选择箱式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，那么选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温箱式电阻炉。二、炉膛尺寸确实定1、用炉底强度指标法计算炉底有效面积：查表得炉底强度Gh=100Kg/m2hF效=g件Gh=60=0.6m2100炉膛有效尺寸：L效=（2 1.5）F效L效=1.60.6=0.96m=960mm炉膛有效宽度：B效=（1/2 2/3)F效B效=0.63=(m)=600mm5选择 1000mm600mm45mm/
2、12mm 的炉底板，取 B效=0.6m2、炉膛内腔砌墙尺寸炉膛宽度：B砌=B效+20.10.15 B砌=0.6+20.125=0.85(m)炉膛长度：L砌=L效+0.16=1.12m炉膛内高度：H砌=0.50.9B砌H砌=0.80.85=0.68(m)层数 n=B砌0.81030.067=10.1 选择 10 层炉膛高度 H砌=1067+42+39=0.751(m)三、炉体结构设计与材料选择一、选择炉衬材料局部炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几局部。炉体通常用耐火层和保温层构成，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足以下要求：1确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺
3、寸相吻合；2为了减少热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料；3要保证炉壳外表温升小于50，否那么会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。二、炉体结构设计和尺寸本炉设计为两层炉壁内层选用 RNG-0.6 型轻质粘土砖，其厚度 S1=115mm；3外层选用硅酸铝耐火纤维，体积密度2=105Kg/m 厚度 S2待计算；RNG-0.6 型轻质粘土砖：31=600【Kg/m】-31=0.165+0.19410 t均【w/(m)】-3 C1=0.836+0.26310 t均【KJ/Kg】耐火纤维当 t3=60时，由表查得=12.17【W/()】q=12.1750-20
4、=486.8W/将上述各数据代入公式得：t20.16510.1941030.165220.1941030.50.19410395020.165950486.80.115=782代入数据解得：纤维层厚度：S21782600.107=228mm486.8取 S2=230mm三、炉顶的设计炉膛宽度为 850mm，采用拱顶，拱角60的标准拱顶，拱顶式炉子最容易损坏的部位，受热时耐火砖发生膨胀，造成砌筑拱顶时，为了减少拱顶向两侧的压力，应采用轻质的楔形砖与标准直角砖混合砌筑。应选用侧厚楔形砖230,113,65,45、厚230mm 体积密度为 105Kg/m3的硅酸铝耐火纤维和轻质直形砖230,113,
5、65.四、炉底的设计炉底采用一层 113mm 硅藻土砖填充蛭石粉，再平铺一层65mm 的 QN-0.6 轻质粘土砖，最上层采用 230mm 的重质高铝砖支持炉底板+4 块加热元件搁砖，炉底板采用Cr-Mn-N 耐热钢厚度为 12mm。五、炉门框的设计炉门框的壁 炉膛稍小取其宽度为：B框H框=800mm650mm采用 230mm 硅藻土砖和 113mmRN-0.6 轻质粘土砖。六、炉门的设计炉门采用 113mmRNG-1.0 轻质粘土砖和 230mmB 级硅藻土砖，炉门尺寸为 B门H门=900mm780mm。七、炉体框架与炉壳的设计炉体外廓尺寸：L外=L砌+115+230+230=1695mmB
6、外=B砌+2115+230=1540mm H弧=B砌-B砌Cos30=114mm H外=H砌+115+20+230+H弧+115+67+230 H外=1571mm四、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 Q件=g件C2t2-C1t1=600.6789950-0.493920=38104.6KJ/h其中 C2、C1查表可得2、通过炉衬的散热损失 Q散t1 t0 Q散=F均式 1S1S2S31123总1=0.165+0.19410-3950+7822=0.332
7、=0.107F均=F1F2F3F1=2(0.851.120.850.681.120.68)=4.5832mF2=2(1.081.351.080.911.350.91)=7.3386 F3=2(1.311.581.311.141.581.14)=10.7288 将以上数据代入式 1 解得 Q散=14556.5KJ/h23、炉衬材料的总蓄热量 Q蓄总轻质粘土砖、硅酸铝耐火纤维、在 1 面积上所占的量分别为：G1=0.115600=69KgG2=0.230105=24.15Kg它们的平均比热容分别为：C1=0.836+0.26310 0.5950+782=1.06【KJ/Kg】C2=1.07【KJ/
8、Kg】各层的蓄热量:Q1=691.06950+7822-20=61876KJQ2=24.151.07782+602-20=10362KJQ蓄总=Q1Fm1+Q2Fm2=554398(KJ)4、开启炉子的辐射热损失 Q辐 T14 T24Q辐 3.6 Ft100100-3炉口开启尺寸 850mm460mma/b=460/850=0.54 L/a=230/460=0.5查表 2-16 得=0.5炉口面积 F=0.460.85=0.391t=3/60=0.05将上述数据代入公式得 Q辐=6442KJ/h5、开启炉门的溢气热损失 Q溢T T2Q溢VC1tKJ/h2V=2200BHH=22000.950.
9、460.46=652 m/h3C=1.4KJ/KQ溢=6521.4950+600.50.05=23048KJ/h6、其他热损失 Q它Q它=0.51.0Q散Q它=0.814556.5=11645.2KJ/h7、Q总=Q件+Q辐+Q控+Q散+Q溢+Q它 =38104.6+14556.5+6442+23048+11645.2 =93796.3KJ/h P=Q总/3600=26.1KW P安=1.3P=32.87KW取 P安=33KW8、电阻炉热效率=Q件/Q总100%=40.62%9、空炉升温时间空=Q蓄/3600P安=3.4h符合要求10、电阻炉的空载功率 P空P空=Q效+Q它/3600=7.28
10、KW为炉子总功率的 16%，符合要求。五、电热元件的设计一、电阻功率的分配因功率为 33KW，故采用三相 380V 星形接线法，使用三组 11KW 电阻丝均匀分布单星形接法二、电阻元件材料的选择选用 0Cr25Al5 为电热元件三、电热元件的设计 1、供电电压和接线选用三相 380V、星形接法，长度比为 1：1 P=P安/3n=45/3=11KW U=380/3=220V2、确定电热元件的单位外表功率因炉膛最高温度不超过 950，结合选材0Cr2Al5 查表得 W允=1.62.0W/cm3、确定元件直径 d22P p11 1.5td=34.33234.33 4.56mm2U W220 1.63
11、取d=5mm式中ptp01t1.41410511001.5mmW允=1.6w/cm22mU2f22023.14523L 1057.57tp1.51110004L总=nL=357.57=172.71mM=0.20217.57=11.57kg4、求电热元件的总质量M总=311.57=34.71kg式中 g 为5mm 的电阻丝每米长的重量，g=0.201Kg/m 可由表 3-17 查得102P1001133W=1.22 W/cm 1.6 W/cmdl3.145.057.57符合要求五电热元件的绕制和布置电热元件绕制成螺旋状，均匀布置于两侧墙及炉底，侧墙和炉底均为 10 层。每排电热元件的展开长度：L
12、=、57.57=5.757m10每排电热元件的搁砖长度L1=960-50=910mm D=6d=56=30mm每排电热元件的圈数：L、6080 64.54圈取 n=65 n=D3.1430电热元件螺旋节距：h=L191014mmn65按 h=24d 校验校核：h14 2.8符合要求d5六、电热元件引出棒及其套管的设计与选择1、引出棒的设计引出帮必须用耐热钢或者不锈钢制造，以防止氧化烧损，固选用 1Cr18Ni9Ti，=14mm，L=400mm，丝状电热元件与引出棒之间的连接，采用接头铣槽后焊接。引出棒长度：L引=115+230+100=445mm2、保护套管的选择根据设计说明中炉膛以及电热元件
13、的设计，所以确定L侧墙=115+230=345 mm，引出棒的直径 d=14mm，因此选用 SND724016 号套管，高铝矾土，重量 0.5Kg，d引=16mmD引=36mm，长度 300mm。七、热电偶及其保护套管的设计与选择1、热电偶的选择由于炉内最高的温度为 950.长期使用的温度在 1000一些，所以选用镍铬-镍硅热电偶。由于炉膛不分区，所以选用型号 WRN-121 的镍铬-镍硅热电偶，保护套管规格选择，外径 24mm，插入长度为 500mm。保护材料为双层瓷管。2、热电偶保护套管的选择 L炉顶=230+20+230=460mm。热电偶外径=24mm，插入长度为 460mm。根据这些条件，应该选用 SND724020,高矾土，重量 0.4Kg。d套=25mm、D套=40mm，长度为 300mm。测温热电偶与控温热电偶均选用此保护套管即可。