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1、 热处理车间 设备与设计 任慧平 孙昊 内蒙古科技大学 材料与冶金学院 热处理电阻炉1本章大纲的要求内容o 概述 了解电阻加热炉的一般知识o 炉型的选择和炉体尺寸的确定 掌握炉型的选择和炉体尺寸的确定办法和计算o 电阻加热炉功率的确定 掌握如何确定电阻加热炉功率o 电热体材料及其性能 了解电热体材料及其性能o 电热体的计算及其在炉内布置 了解电热体的计算及其在炉内布置 2概述定义：将电流通过金属或非金属电热元件，使其发出热 量，借助辐射或对流作用加热元件的热处理炉。优点：结构简单、操作方便、工作温度范围广、控温准 确且分布均匀、便于使用控制气氛、易实现自动 化和机械操作。分类：高温炉（1000
2、）（1）按工作温度 中温炉（1000650）低温炉（650）3概述 空气介质炉（2）按炉膛介质 控制气氛炉 液体介质炉（浴炉）（3）按炉膛形状：箱式、井式、罩式、直通式（4）按专业程度：通用和专用（5）按用途：退火、正火、淬火、回火、渗碳等（6）按作业规程：周期、连续、半连续4概述之周期作业式电阻炉一、周期作业式电阻炉特点：周期地分批处理工件，加热过程中不进行装 出料，生产能 力低.应用：小规模生产.炉型：箱式、井式、台车式.1.箱式电阻炉 5概述之周期作业式电阻炉A 结构：角钢框架、薄钢板为壳、焊接结构B 作用：适合中小件的退火、正火、淬火、回火、固体渗碳C 缺点：升温慢、温度不均、工件易氧
3、化、脱碳，操作不便6概述之周期作业式电阻炉D 产品序号：有RX、RX2、RX3系列，其中RX2RX3为可以通入保护气氛或滴入液体的炉子。E 电热元件：金属（高温铁铬铝1200）和非金属（硅碳棒碳化硅1350）F 中高温炉子的区别：高温炉子炉膛小，炉壁厚等G 箱式炉子的技术数据：7概述之周期作业式电阻炉H 碳化硅特性：电阻随着温度升高而减少，在800 850 以上电阻随着温度升高而增加.2 井式电阻炉A 结构：圆形、型钢和钢板做成炉壳、轻质粘土砖做炉衬、保温层填充保温粉.8概述之周期作业式电阻炉B 作用：适合细长工件的退火、正火、淬火、回 火、渗碳等.C 优缺点：热效率高、温度不均，要分段控温。
4、D 技术参数：9概述之周期作业式电阻炉2 台车式热处理炉10概述之连续作业式电阻炉二 连续作业式电阻炉特点：一般有两个炉门，一进一出，工件在移动 过程中被逐步加热和保温，过程连续。生产 能力高、机械化自动化程度高、节省人力、热效率高。应用：大批量生产工件炉型：传送带式、推杆式、辊底式、震底式、步 进式、牵引式、转底式等(第六节完)11概述之连续作业式电阻炉用途：中小型工件的淬火、正火、和回火特点：优点是工件在运输过程中，加热均匀，不受冲击震动，变形量小。主要问题是输送带受耐热温度的限制，承载能力较小；输送带反复加热和冷却，寿命较短；热损失也较大。分类：网带式 链板式炉型示意图：13概述之连续作
5、业式电阻炉2.振底式电阻炉振底式炉的特性与用途：这类炉子设有振动机构，使装载工件的活动底板在炉膛内往复运动，借惯性力使工件连续向前移动。由于振动炉底板一直处在炉内，无需工夹具，故炉子热效率高。依振动机构的不同，这类炉子分机械式、气动式和电磁振动式。14概述之连续作业式电阻炉振动机构的种类、特点和应用范围：15概述之连续作业式电阻炉振底式炉型示意图：用途：螺栓、垫圈等中小型工件的热处理16概述之连续作业式电阻炉3.推杆式电阻炉17概述之连续作业式电阻炉3.推杆式电阻炉用途：中、小型金属 机件的淬火、回火等热处理 加热用特点：连续自动生产 效率高，操作 方便，处理后的零件质量稳定。18炉型的选择和
6、炉体尺寸的确定 影响炉型的选择的因素：工件的特点 技术要求 产量的大小 劳动条件、机械化和自动化水平 节省能源炉膛尺寸的确定：炉膛尺寸的大小由工件的形状、尺寸、装炉量以及炉子的生产率决定的19炉型的选择和炉体尺寸的确定炉底面积的确定：第一种方法：根据炉子一次装料量计算（适用于批量 小、工件尺寸大、形状特殊者）考虑因素：一次装炉料量、有效面积、装出料的方便程度、气体流通等20炉型的选择和炉体尺寸的确定具体尺寸确定：L(炉膛的长度)=L1（有效的长度）+0.20.3（m）（预留的两空隙）B(炉膛的宽度)=B1（有效的宽度）+0.20.3（m）（预留的两空隙）21炉型的选择和炉体尺寸的确定第二种方法
7、：根据炉底强度指标计算（适合于工件加热 周期和装炉量不明确）22炉型的选择和炉体尺寸的确定对于箱式炉来说，炉底长度与宽度之比约3:2，因此炉底宽度，最后根据经验，与同类炉子对比，合适再决定。炉膛高度的确定 经验法：一般来说H/B=0.520.9之间，多在0.8左右。小炉子比值大些，大炉子比值小些。23炉型的选择和炉体尺寸的确定砌体及外形尺寸的确定应考虑的问题 砌体包括炉墙、炉顶及炉底，通常都由耐火材料和隔热材料砌筑 砌体的厚度应符合耐火砖的尺寸要求，砌体要保证一定强度 为节能和提高升温速度，在符合耐火、保温和机械强度的要求，应尽量采用轻质耐火材料 保温材料的使用温度不能超过容许温度。炉衬外表温
8、度应保持在4060 之间为宜。24炉型的选择和炉体尺寸的确定炉墙的砌筑：炉温低于300 的电阻炉，用钢板夹层作炉墙，中间填充保温材料 小于700，轻质粘土砖做砌体，外部加蛭石粉或硅藻土砖等保温材料 7001000，中小型炉子采用耐火材料与保温材料两种结构。特大型，可考虑重质粘土砖做耐火材料 10001300 高温炉，用三层炉衬，分别为高铝砖、轻质粘土砖与保温粉料。在保温层与炉壳之间还有一层厚度为510mm的石棉板。25炉型的选择和炉体尺寸的确定炉顶的砌筑分类：平顶、拱顶和悬挂顶选用原则：0.40.6m 平顶 炉宽 3.54m 拱顶 3.54m 悬挂顶拱顶：26炉型的选择和炉体尺寸的确定炉底的砌
9、筑 电阻炉炉底结构是在炉底外壳钢板上用保温砖砌成方格子状，然后在格子中填充松散的保温材料，在其上面平铺1-2 层保温砖，之后再铺一层轻质砖，其上安置支撑炉底板或导轨的重质砖和电热元件搁砖。采用辐射管电热元件的炉子，炉底常用耐火纤维预制块铺设。炉底设有导轨的炉子，炉底应考虑导轨的支撑和固定。27炉型的选择和炉体尺寸的确定炉架和炉壳 炉架的作用是承受炉衬和工件载荷以及支撑炉拱的侧推力。炉架通常用型钢焊接成框架，型钢的型号随炉子大小、炉衬材料和结构而异。轻质耐火砖和耐火纤维炉衬的应用，大大地减轻了炉架的负荷。炉壳的作用是保护炉衬，加固炉子结构和保持炉子的密封性，通常是用钢板复贴在钢架上焊接而成28电
10、阻加热功率的确定确定方法：经验计算法 类比法 理论计算法经验计算法：29电阻加热功率的确定 类比法 理论计算法(热平衡法)1.加热工件所需的有效热量 2.加热辅助工夹具所需的热量 第八次完成30电阻加热功率的确定 3.加热控制气体所需的热量 4.通过炉衬的散失的热量31电阻加热功率的确定 5.砌体的蓄热 6.通过炉门开启辐射的热损失32电阻加热功率的确定7.通过开启炉门的溢气热损失8.其他热损失33电阻加热功率的确定于是有：则有功率：实际生产中：34电热体材料及其性能一、对电热体材料的要求（1）良好的高温力学性能和化学稳定性。（2）高的电阻率。（3）较小的电阻温度系数。（4）低的热胀系数。（5
11、）良好的机械加工性能。（6）符合国家资源情况，成本低。二、电热体材料性能35电热体材料及其性能（一）金属材料（1）镍铬合金 镍铬合金分二元合金和三元合金两种，二元合金基本是镍和铬，含铁量只有 0.53%三元合金是镍铬铁合金。经常使用的镍铬合金有Cr15Ni60、0Cr23Ni13等。（2）铁铬铝合金 铁铬铝合金的熔点比镍铬合金高，在空气中加热后表面形成一层Al2O3保护膜，其熔点比合金基体高。此种合金电阻率大，电阻温度系数小，价格低廉，但质脆，加工性能较差，弯曲时需要预热；高温时强度低，元件易于变形倒塌；加热后合金晶粒胀大，脆性增加，经不起冲击和弯曲；维修时比较困难。36电热体材料及其性能(3
12、)钼 纯度在99.8%左右，呈银灰色，坚韧，耐高温；高温时力学性能好，电阻率低，电阻温度系数大。为使电热元件功率稳定，必须安装调压器。(4)钨 熔点比钼高，硬度大，高温力学性能好，电阻率小，电阻温度系数大，加热过程中必须使用调压器。(5)钽 熔点2900，最高使用温度2500，电阻率比钼、钨高，电阻温度系数大，加热过程中必须用调压器。37电热体材料及其性能(二)非金属材料 碳化硅电热元件 硅钼电热元件 石墨电热元件38小结u介绍了电阻炉u炉型选择和炉体尺寸确定u电阻加热功率的确定u电热体39思考题1、试述周期作业和连续作业电阻炉的工作特点和 应用2、试述高温、中温和低温电阻炉的炉衬结构特点3、试述如何根据热平衡计算法来确定电阻炉的额 定功率。40