第五章熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)

1、1.1第五章第五章 熱處理電阻爐設(shè)計(jì)熱處理電阻爐設(shè)計(jì) 1.2教學(xué)提示教學(xué)提示教 學(xué) 要 求教 學(xué) 要 求 ：了解熱處理爐設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，掌握熱處了解熱處理爐設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，掌握熱處理電阻爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電阻爐功率計(jì)算方法。了理電阻爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電阻爐功率計(jì)算方法。了解電阻爐功率分配和電熱元件的接線。掌握電熱解電阻爐功率分配和電熱元件的接線。掌握電熱元件材料特點(diǎn)，以及電熱元件計(jì)算思路。了解電元件材料特點(diǎn)，以及電熱元件計(jì)算思路。了解電熱元件的安裝。熱元件的安裝。 第五章第五章 熱處理電阻爐設(shè)計(jì)熱處理電阻爐設(shè)計(jì) ：熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的：熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作。一臺(tái)好的熱處理電

2、阻爐應(yīng)能充分滿技術(shù)工作。一臺(tái)好的熱處理電阻爐應(yīng)能充分滿足熱處理工藝的質(zhì)量要求。足熱處理工藝的質(zhì)量要求。1.35 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定5 52 2 電阻爐功率的計(jì)算電阻爐功率的計(jì)算5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線5 54 4 電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇5 55 5 電熱元件的計(jì)算電熱元件的計(jì)算5 56 6 電熱元件的安裝電熱元件的安裝5 57 7 電阻爐的性能試驗(yàn)及技術(shù)規(guī)范電阻爐的性能試驗(yàn)及技術(shù)規(guī)范小結(jié)小結(jié)第五章第五章 熱處理電阻爐設(shè)計(jì)熱處理電阻爐設(shè)計(jì)1.4第五章第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)

3、1.55 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定一、爐型的選擇一、爐型的選擇爐型選擇的原則：爐型選擇的原則：（1 1）工藝技術(shù)要求）工藝技術(shù)要求（2 2）工件的特點(diǎn)）工件的特點(diǎn)（3 3）生產(chǎn)量的大小）生產(chǎn)量的大?。? 4）經(jīng)濟(jì)效益）經(jīng)濟(jì)效益（5 5）勞動(dòng)條件）勞動(dòng)條件1.65 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定（1 1）工藝技術(shù)要求）工藝技術(shù)要求例：例：無(wú)氧化加熱無(wú)氧化加熱可選用真空爐或可控氣氛熱處理爐；可選用真空爐或可控氣氛熱處理爐；化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理可選用滲碳爐、滲氮爐等?？蛇x用滲碳爐、滲氮爐等。表面淬火表面淬火可選用表面淬火設(shè)備，如表

4、面感應(yīng)加熱可選用表面淬火設(shè)備，如表面感應(yīng)加熱設(shè)備、表面火焰淬火設(shè)備等。設(shè)備、表面火焰淬火設(shè)備等。局部淬火局部淬火鹽浴爐。鹽浴爐。1.75 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定技術(shù)要求：技術(shù)要求：表面硬度表面硬度:HRC59:HRC59滲碳層深度滲碳層深度:1.3-1.7mm:1.3-1.7mm需要滲碳設(shè)備需要滲碳設(shè)備技術(shù)要求：技術(shù)要求：表面硬度表面硬度:HRC58-62:HRC58-62淬硬層深度淬硬層深度:1.5-2.5mm:1.5-2.5mm需要表面淬火設(shè)備需要表面淬火設(shè)備1.85 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定（2 2）工件的特點(diǎn)

5、）工件的特點(diǎn)例：長(zhǎng)軸類工件為減少其熱處理過(guò)程中的變形，例：長(zhǎng)軸類工件為減少其熱處理過(guò)程中的變形，常常選用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退常常選用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退火、正火、回火等處理宜選用臺(tái)車爐；小型軸承火、正火、回火等處理宜選用臺(tái)車爐；小型軸承鋼球等則選用滾筒式爐；小型工、夾、模具和工鋼球等則選用滾筒式爐；小型工、夾、模具和工件可選用鹽浴爐等。件可選用鹽浴爐等。（3 3）生產(chǎn)量的大?。┥a(chǎn)量的大小例：大批量同類工件的熱處理，如軸承類可選用例：大批量同類工件的熱處理，如軸承類可選用機(jī)械化自動(dòng)程度較高的連續(xù)作業(yè)爐；產(chǎn)量小，工機(jī)械化自動(dòng)程度較高的連續(xù)作業(yè)爐；產(chǎn)量小，工藝變化大的或

6、多類單件生產(chǎn)的零件可選用周期作藝變化大的或多類單件生產(chǎn)的零件可選用周期作業(yè)爐。業(yè)爐。1.95 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定（5 5）勞動(dòng)條件）勞動(dòng)條件 選擇設(shè)備應(yīng)盡量防止對(duì)環(huán)境的污染，減選擇設(shè)備應(yīng)盡量防止對(duì)環(huán)境的污染，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平。輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平。（4 4）經(jīng)濟(jì)效益）經(jīng)濟(jì)效益 應(yīng)選擇節(jié)能效果較好的爐型，選用造應(yīng)選擇節(jié)能效果較好的爐型，選用造價(jià)低的爐型以及生產(chǎn)效率高又能減少各種價(jià)低的爐型以及生產(chǎn)效率高又能減少各種工藝材料消耗的爐型。工藝材料消耗的爐型。1.105 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸

7、的確定二、爐膛尺寸的確定二、爐膛尺寸的確定 確定爐膛尺寸依據(jù)：確定爐膛尺寸依據(jù)：工件尺寸、工件尺寸、形狀、技術(shù)要求、生產(chǎn)率等。還形狀、技術(shù)要求、生產(chǎn)率等。還要考慮爐內(nèi)溫度均勻性、傳熱特要考慮爐內(nèi)溫度均勻性、傳熱特性以及裝出料和檢修方便。一般性以及裝出料和檢修方便。一般在保證有足夠的生產(chǎn)效率的前提在保證有足夠的生產(chǎn)效率的前提下，應(yīng)盡量減小爐膛尺寸。下，應(yīng)盡量減小爐膛尺寸。以箱式爐為例：以箱式爐為例：爐膛尺寸包括爐膛尺寸包括爐膛有效尺寸爐膛有效尺寸（指（指工件實(shí)際擺放所占的面積作為爐工件實(shí)際擺放所占的面積作為爐底板有效面積）寬度底板有效面積）寬度B B效效和長(zhǎng)度和長(zhǎng)度L L效效以及堆放工件的有效高

8、度以及堆放工件的有效高度H H效效和和爐爐膛砌磚體內(nèi)腔的尺寸膛砌磚體內(nèi)腔的尺寸B BL LH H兩個(gè)兩個(gè)部分如圖左圖部分如圖左圖。爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu)爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu)1.111 1、爐底面積、爐底面積實(shí)際排料法（爐子一次裝爐量）實(shí)際排料法（爐子一次裝爐量）：（對(duì)生產(chǎn)量不大、：（對(duì)生產(chǎn)量不大、工件尺寸較大而且形狀特殊者）工件尺寸較大而且形狀特殊者） 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定LL +(0.20.3) mBB +(0.20.3) m效效 原則：工件與電熱元件或工件與爐膛前、后壁之原則：工件與電熱元件或工件與爐膛前、后壁之間應(yīng)保持一定距離，一般為間應(yīng)保持一定距

9、離，一般為0.10.10.15m0.15m。1.12加熱能力指標(biāo)法加熱能力指標(biāo)法:(:(當(dāng)工件品種多且工藝周期不同時(shí)當(dāng)工件品種多且工藝周期不同時(shí)，爐底，爐底面積可根據(jù)爐底單位面積的生產(chǎn)能力生產(chǎn)率面積可根據(jù)爐底單位面積的生產(chǎn)能力生產(chǎn)率P0表表51計(jì)計(jì)算算) )p：爐子生產(chǎn)率；：爐子生產(chǎn)率；F1有效面積；有效面積；F爐底總面積爐底總面積。5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定110pF;FF / 70%85%pFB L1212LF/;BL2323 原則：裝料的面積原則：裝料的面積F1（有效面積）一般為總面積的（有效面積）一般為總面積的7085。爐底寬度。爐底寬度B與長(zhǎng)度

10、與長(zhǎng)度L之比一般應(yīng)保持在之比一般應(yīng)保持在2/3-1/2。1.135 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 爐膛高度與寬度之比多數(shù)在爐膛高度與寬度之比多數(shù)在0.5-0.9范圍內(nèi)變動(dòng)。范圍內(nèi)變動(dòng)。對(duì)于滲碳、退火等工藝周期長(zhǎng)的爐子，裝料多，對(duì)于滲碳、退火等工藝周期長(zhǎng)的爐子，裝料多，取上限；淬火、正火等工藝周期較短的爐子，裝取上限；淬火、正火等工藝周期較短的爐子，裝料相對(duì)少一些，取下限料相對(duì)少一些，取下限 。2 2、爐膛高度、爐膛高度1.14 爐襯一般由耐火材料和保溫材料組成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以爐襯一般由耐火材料和保溫材料組成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：下問(wèn)題：（1 1）確定砌體的厚

11、度尺寸要滿足強(qiáng)度要求，并與耐火磚、）確定砌體的厚度尺寸要滿足強(qiáng)度要求，并與耐火磚、保溫磚的尺寸相吻合，保溫磚的尺寸相吻合，（2 2）為了減少爐襯蓄熱量和縮短冷爐升溫時(shí)間，在符合耐）為了減少爐襯蓄熱量和縮短冷爐升溫時(shí)間，在符合耐火、保溫和機(jī)械強(qiáng)度的要求下，盡量采用輕質(zhì)耐火材料；火、保溫和機(jī)械強(qiáng)度的要求下，盡量采用輕質(zhì)耐火材料；（3 3）保溫材料的使用溫度不能超過(guò)允許溫度，否則將使保）保溫材料的使用溫度不能超過(guò)允許溫度，否則將使保溫性能降低；溫性能降低；（4 4）爐襯外表面溫升以保持在）爐襯外表面溫升以保持在40406060為宜，否則會(huì)增大為宜，否則會(huì)增大熱損失和使環(huán)境溫度升高。熱損失和使環(huán)境溫度

12、升高。5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定三、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 爐體包括爐墻、爐底、爐門、爐殼等。爐體包括爐墻、爐底、爐門、爐殼等。 1 1、爐襯材料的選擇、爐襯材料的選擇1.15中低溫爐爐墻砌體中低溫爐爐墻砌體：爐殼鋼板石棉板保溫層（硅藻土：爐殼鋼板石棉板保溫層（硅藻土磚或蛭石粉填充料）內(nèi)層耐火層（輕質(zhì)粘土磚）。磚或蛭石粉填充料）內(nèi)層耐火層（輕質(zhì)粘土磚）。高溫爐高溫爐爐墻爐墻：爐殼鋼板石棉板保溫層輕質(zhì)磚重質(zhì)磚或高鋁：爐殼鋼板石棉板保溫層輕質(zhì)磚重質(zhì)磚或高鋁磚。磚。 注：注：（1 1）爐墻通常采用標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，因此爐墻尺寸應(yīng)爐墻通常采用標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，因此爐墻

13、尺寸應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸（為標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸（23023011311365mm65mm）加磚縫厚度（一般為）加磚縫厚度（一般為2mm2mm）的倍數(shù)。見(jiàn)附表的倍數(shù)。見(jiàn)附表1818。（2 2）為防止?fàn)t墻反復(fù)熱脹冷縮，大型爐的粘土磚爐墻，）為防止?fàn)t墻反復(fù)熱脹冷縮，大型爐的粘土磚爐墻，每米長(zhǎng)度應(yīng)留每米長(zhǎng)度應(yīng)留5 56mm6mm膨脹縫，各層之間應(yīng)錯(cuò)開。膨脹縫，各層之間應(yīng)錯(cuò)開。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定2 2、爐墻、爐墻保溫材料保溫材料輕質(zhì)耐火磚輕質(zhì)耐火磚1.17 包括平頂、拱頂和吊頂。包括平頂、拱頂和吊頂。 爐膛寬度小于爐膛寬度小于400600mm的小型爐，可采用平頂。電的

14、小型爐，可采用平頂。電熱元件常布置在爐頂與爐底上。熱元件常布置在爐頂與爐底上。 爐膛寬度小于爐膛寬度小于3.5-4m采用拱頂。采用拱頂。 拱頂常采用輕質(zhì)楔形磚拱頂常采用輕質(zhì)楔形磚與標(biāo)準(zhǔn)直角磚混合砌筑，上部填充輕質(zhì)保溫制品，拱角（受與標(biāo)準(zhǔn)直角磚混合砌筑，上部填充輕質(zhì)保溫制品，拱角（受拱頂重量及其受熱產(chǎn)生的膨脹力拱頂重量及其受熱產(chǎn)生的膨脹力形成推力作用于拱角）采用形成推力作用于拱角）采用重質(zhì)磚。重質(zhì)磚。 跨度特別大的爐子采用吊頂?？缍忍貏e大的爐子采用吊頂。5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 3 3、 爐頂爐頂 拱角磚拱角磚支撐磚支撐磚保溫材料保溫材料錯(cuò)砌錯(cuò)砌 環(huán)砌環(huán)

15、砌 外殼鋼板（外殼鋼板（612mm）石棉板保溫材料（硅藻土磚砌成）石棉板保溫材料（硅藻土磚砌成方格子，在方格子中填充蛭石或硅藻土粉）方格子，在方格子中填充蛭石或硅藻土粉） 12層硅藻土磚輕層硅藻土磚輕質(zhì)耐火磚質(zhì)耐火磚+重質(zhì)耐火磚和電熱元件擱板磚。重質(zhì)耐火磚和電熱元件擱板磚。 4 4、 爐底爐底1.21 爐門框的大小取決于工件的尺寸大小，要保證爐門框的大小取決于工件的尺寸大小，要保證裝、出爐操作方便。爐門框的寬度與高度之比，一裝、出爐操作方便。爐門框的寬度與高度之比，一般與爐膛相同。爐門框結(jié)構(gòu)通常是在鑄造或鋼板焊般與爐膛相同。爐門框結(jié)構(gòu)通常是在鑄造或鋼板焊接框架內(nèi)重質(zhì)磚砌筑，可控氣氛爐常用耐熱鋼

16、制造。接框架內(nèi)重質(zhì)磚砌筑，可控氣氛爐常用耐熱鋼制造。5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 5 5 、爐門框、爐門框1.22 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求：爐門一般比爐門框稍大，邊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求：爐門一般比爐門框稍大，邊緣重疊緣重疊9595130mm130mm，爐門邊緣與爐門框要重疊；要有，爐門邊緣與爐門框要重疊；要有足夠厚的保溫層；爐門要壓緊爐門框；爐門下緣常足夠厚的保溫層；爐門要壓緊爐門框；爐門下緣常楔入工作臺(tái)上的砂槽內(nèi)等。楔入工作臺(tái)上的砂槽內(nèi)等。 結(jié)構(gòu)通常是在鑄鐵框架保溫磚耐火磚，爐結(jié)構(gòu)通常是在鑄鐵框架保溫磚耐火磚，爐門上應(yīng)設(shè)置窺視口。門上應(yīng)設(shè)置窺視口。5 51 1 爐型的

17、選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 6 6 、爐門、爐門1.23 (1)砌磚體尺寸應(yīng)是磚尺寸砌磚體尺寸應(yīng)是磚尺寸(230、113、65等等)的整數(shù)倍的整數(shù)倍 (還還應(yīng)計(jì)入灰縫尺寸應(yīng)計(jì)入灰縫尺寸)。在砌磚體高度方向上絕不能用砍削磚的辦。在砌磚體高度方向上絕不能用砍削磚的辦法來(lái)滿足砌磚體尺寸。法來(lái)滿足砌磚體尺寸。 (2)與鐵鉻鋁電熱元件接觸的高鋁質(zhì)擱磚、引出套管等的與鐵鉻鋁電熱元件接觸的高鋁質(zhì)擱磚、引出套管等的Al2O3不得低于不得低于60%，F(xiàn)e2O3含量應(yīng)小于含量應(yīng)小于15，表面不得有，表面不得有熔洞和渣蝕。熔洞和渣蝕。 (3)可控氣氛爐內(nèi)壁的耐火磚，必須是一級(jí)品，可控氣氛爐內(nèi)壁的

18、耐火磚，必須是一級(jí)品，F(xiàn)e2O3含含量應(yīng)不大于量應(yīng)不大于1%。 (4)耐火磚爐襯的灰縫：爐墻和爐底不大于耐火磚爐襯的灰縫：爐墻和爐底不大于2mm，爐頂不，爐頂不大于大于15mm，可控氣氛爐不大于，可控氣氛爐不大于1 mm。 5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 7 7、 對(duì)爐襯砌筑的一般要求對(duì)爐襯砌筑的一般要求1.24 (5) (5)、爐襯的磚縫必須相互交錯(cuò)，、爐襯的磚縫必須相互交錯(cuò)，錯(cuò)開量應(yīng)以磚長(zhǎng)的錯(cuò)開量應(yīng)以磚長(zhǎng)的1/2為宜。爐墻拐角處砌筑必須相互咬合。為宜。爐墻拐角處砌筑必須相互咬合。 (6)、砌磚體必須留膨脹縫。每米砌磚體的膨脹、砌磚體必須留膨脹縫。每米砌磚

19、體的膨脹統(tǒng)一般規(guī)定為：粘土磚和硅藻土磚為統(tǒng)一般規(guī)定為：粘土磚和硅藻土磚為5-6mm。高鋁磚為高鋁磚為810 mm。 (7)、隔熱層用硅藻土磚時(shí)必須干砌。磚縫空隙用干、隔熱層用硅藻土磚時(shí)必須干砌。磚縫空隙用干燥的隔熱填科填滿。燥的隔熱填科填滿。 (8)、固定在砌體內(nèi)的金屬預(yù)埋件應(yīng)在砌磚時(shí)同時(shí)安、固定在砌體內(nèi)的金屬預(yù)埋件應(yīng)在砌磚時(shí)同時(shí)安裝。裝。 (9)、除爐口等待殊情況下，不得用重質(zhì)耐火磚砌筑、除爐口等待殊情況下，不得用重質(zhì)耐火磚砌筑在與爐殼直接接觸的部位，以減少熱損失在與爐殼直接接觸的部位，以減少熱損失。5 51 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定爐型的選擇和爐膛尺寸的確定1.255 52 2 電阻

20、功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算計(jì)算電阻爐功率的方法計(jì)算電阻爐功率的方法： 熱平衡計(jì)算法熱平衡計(jì)算法：綜合考慮：綜合考慮了影響功率的各種因素，了影響功率的各種因素，結(jié)果比較準(zhǔn)確。結(jié)果比較準(zhǔn)確。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法：簡(jiǎn)單，局簡(jiǎn)單，局限性大，僅限某種類型限性大，僅限某種類型的爐子。的爐子。1.26電阻爐熱支出項(xiàng)目示意圖電阻爐熱支出項(xiàng)目示意圖一、熱平衡計(jì)算法一、熱平衡計(jì)算法 熱平衡計(jì)算法基本原理：根據(jù)爐子輸入總功率（收入項(xiàng)）應(yīng)熱平衡計(jì)算法基本原理：根據(jù)爐子輸入總功率（收入項(xiàng)）應(yīng)等于各項(xiàng)能量消耗（支出項(xiàng)）總合原則確定爐子功率方法。等于各項(xiàng)能量消耗（支出項(xiàng)）總合原則確定爐子功率方法。1 1、熱處理電阻爐的主要能

21、量支出項(xiàng)、熱處理電阻爐的主要能量支出項(xiàng)1.27（1 1）、加熱工件所需熱量）、加熱工件所需熱量Q Q件件（有效熱量）（有效熱量）P爐子的生產(chǎn)率（爐子的生產(chǎn)率（kg/h）t1、t2工件入爐前加熱的初始和終了溫度。工件入爐前加熱的初始和終了溫度。c1、c2工件在工件在t1、t2時(shí)的比熱容時(shí)的比熱容kJ/(kg. )G裝裝一次裝爐重量一次裝爐重量kg加加加熱階段時(shí)間加熱階段時(shí)間h（工件入爐后加熱到最終加（工件入爐后加熱到最終加熱溫度熱溫度t2所需加熱時(shí)間）所需加熱時(shí)間）5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算若以加熱階段作為熱平衡時(shí)間單位時(shí)：若以加熱階段作為熱平衡時(shí)間單位時(shí)：2 21 1Qp(c

22、t -c t )(kJ/h)件G/2 21 1Q(c t -c t )(kJ/h)件裝加根據(jù)爐子生產(chǎn)率計(jì)算：根據(jù)爐子生產(chǎn)率計(jì)算：1.28（2）、加熱輔助構(gòu)件（料筐、工夾具、支承架、爐底）、加熱輔助構(gòu)件（料筐、工夾具、支承架、爐底板及料盤）所需要熱量板及料盤）所需要熱量Q輔輔5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算p輔輔每小時(shí)加熱輔助構(gòu)件的重量每小時(shí)加熱輔助構(gòu)件的重量kg/h；t1、t2輔助構(gòu)件加熱的初始和終了溫度；輔助構(gòu)件加熱的初始和終了溫度；c1、c2輔助構(gòu)件在輔助構(gòu)件在t1、t2時(shí)的比熱容時(shí)的比熱容kJ/(kg. )2 21 1Qp (c t -c t )(kJ/h)輔輔1.29（3）、

23、加熱控制氣體所需熱量）、加熱控制氣體所需熱量Q控控 V控控控制氣體的用量控制氣體的用量m3/ht1、t2控制氣體入爐前溫度和工作溫度。控制氣體入爐前溫度和工作溫度。C控控控制氣體在在控制氣體在在t1t2的平均比熱容的平均比熱容kJ/(kg. )5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算V21Qc (t -t )(kJ/h)控控控1.30（4）、通過(guò)爐襯的散熱損失）、通過(guò)爐襯的散熱損失Q散散 此項(xiàng)熱損失是指爐膛內(nèi)熱量通過(guò)爐墻、爐頂、爐底散發(fā)到此項(xiàng)熱損失是指爐膛內(nèi)熱量通過(guò)爐墻、爐頂、爐底散發(fā)到大氣中的熱損失。大氣中的熱損失。 爐墻加熱階段：砌體蓄熱量近似代表加熱階段的熱損失。爐墻加熱階段：砌體蓄熱

24、量近似代表加熱階段的熱損失。 爐體處于穩(wěn)定態(tài)傳熱時(shí)，通過(guò)雙層爐襯的散熱損失：爐體處于穩(wěn)定態(tài)傳熱時(shí)，通過(guò)雙層爐襯的散熱損失：5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算gam12m1m 223.6F(kJ / h)1attQss散散tg、ta爐氣和爐外氣體溫度；爐氣和爐外氣體溫度；s1、s2 第一、二層爐襯厚度；第一、二層爐襯厚度；12 第一、二層爐襯的平均導(dǎo)熱率；第一、二層爐襯的平均導(dǎo)熱率；a2 爐體外殼對(duì)其周圍空氣的綜合導(dǎo)熱系數(shù)；爐體外殼對(duì)其周圍空氣的綜合導(dǎo)熱系數(shù)；F散散爐體平均散熱面積；爐體平均散熱面積；3.6 時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)1.31（5）、通過(guò)開啟爐門或爐壁縫隙的輻射熱損失）、通過(guò)開啟爐

25、門或爐壁縫隙的輻射熱損失Q輻輻 3.6時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)F爐門開啟面積爐門開啟面積(正常工作時(shí)，爐門開啟高度為爐膛正常工作時(shí)，爐門開啟高度為爐膛高度的一半高度的一半)或縫隙面積；或縫隙面積；t爐門開啟率（即平均爐門開啟率（即平均1小時(shí)內(nèi)開啟的時(shí)間），對(duì)小時(shí)內(nèi)開啟的時(shí)間），對(duì)常開爐門或爐壁縫隙而言常開爐門或爐壁縫隙而言t=1；若每小時(shí)開啟；若每小時(shí)開啟6分鐘，分鐘， t6/60=0.1C0 黑體輻射系數(shù)黑體輻射系數(shù) 爐口遮蔽系數(shù)爐口遮蔽系數(shù)5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算gat3.6(kJ/h)44TTQ =C F-1001000輻1.32（6）、通過(guò)開啟爐門或爐壁縫隙的溢氣或吸氣熱損失

26、）、通過(guò)開啟爐門或爐壁縫隙的溢氣或吸氣熱損失Q溢溢或或Q吸吸 對(duì)于一般箱式電阻爐，開啟爐門時(shí)，通常以加熱吸對(duì)于一般箱式電阻爐，開啟爐門時(shí)，通常以加熱吸入的冷空氣所需要的熱量作為該項(xiàng)熱損失，即入的冷空氣所需要的熱量作為該項(xiàng)熱損失，即5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算Vaaagat 3Va3aaaggaqqmhkg mtkJkg CtQc (t -t )(kJ/h)ctt吸。吸入爐內(nèi)的空氣流量（/ ）；空氣的密度（/）；空氣在溫度內(nèi)的平均比熱容（/(. )）；溢出熱空氣溫度，隨爐門開啟時(shí)間的增長(zhǎng)而降低， 若開啟時(shí)間很短，可取爐子工作溫度；爐外冷空氣的溫度。223agvaagHqBH一般電阻

27、爐：一般電阻爐：3Vaq1997BH H(m /h)（7）、砌體蓄熱量）、砌體蓄熱量Q蓄蓄 砌體蓄熱量是指爐子從室溫加熱至工作溫度并且達(dá)到穩(wěn)定砌體蓄熱量是指爐子從室溫加熱至工作溫度并且達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)爐襯本身所吸收的熱量。對(duì)雙層砌體可按下式計(jì)算狀態(tài)時(shí)爐襯本身所吸收的熱量。對(duì)雙層砌體可按下式計(jì)算： 注：爐子并非在每一生產(chǎn)周期都從室溫開始加注：爐子并非在每一生產(chǎn)周期都從室溫開始加 熱，熱，Q蓄蓄應(yīng)視具體情況而定。應(yīng)視具體情況而定。11111 022222 03123121201212120Q =Vc t c tVc t c tKJVVmKg/mt t tc c t t kJ/ kg.Ccct蓄。（）

28、、耐火層和保溫層的體積（）；、耐火和保溫材料的密度（）；、耐熱層和保溫層在溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的平均溫度。室溫溫度；、在時(shí)的比熱容；和在 時(shí)的比熱容。1.34（8）、其它熱損失）、其它熱損失Q它它 包括：未考慮到的各種熱損失及一些不易精確計(jì)算包括：未考慮到的各種熱損失及一些不易精確計(jì)算的熱損失，如爐襯磚縫不嚴(yán)、爐子長(zhǎng)期使用后保溫材料的熱損失，如爐襯磚縫不嚴(yán)、爐子長(zhǎng)期使用后保溫材料隔熱性能和爐子密封性能降低以及熱電偶、電熱元件引隔熱性能和爐子密封性能降低以及熱電偶、電熱元件引出桿熱短路等造成熱損失。出桿熱短路等造成熱損失。此項(xiàng)熱損失可取上述各項(xiàng)熱此項(xiàng)熱損失可取上述各項(xiàng)熱損失總和的某一近似百分?jǐn)?shù)。損

29、失總和的某一近似百分?jǐn)?shù)。密封箱式爐為密封箱式爐為15-20%機(jī)械化爐為機(jī)械化爐為25%敞開式鹽浴爐為敞開式鹽浴爐為30-50%5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算2、爐子所需功率、爐子所需功率(1)連續(xù)作業(yè)爐或長(zhǎng)時(shí)間在恒溫下工作的周期作業(yè)爐（如淬連續(xù)作業(yè)爐或長(zhǎng)時(shí)間在恒溫下工作的周期作業(yè)爐（如淬火用箱式爐），可不考慮砌體的蓄熱損失?；鹩孟涫綘t），可不考慮砌體的蓄熱損失。 總的熱量支出為：Q總=Q件+Q輔+Q控+Q散+Q輻+Q吸+Q它 爐子的功率應(yīng)有一定儲(chǔ)備，安裝功率為：K功率儲(chǔ)備系數(shù)爐子的熱效率為：KQPKW3600總安Q100%Q件總1.36周期作業(yè)爐空爐升溫時(shí)間周期作業(yè)爐空爐升溫時(shí)間：

30、5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算 一般周期作業(yè)式電阻爐空爐從室溫升到額定溫一般周期作業(yè)式電阻爐空爐從室溫升到額定溫度需要度需要3 38 8小時(shí)，若升溫時(shí)間太長(zhǎng)，則說(shuō)明功率不小時(shí)，若升溫時(shí)間太長(zhǎng)，則說(shuō)明功率不夠，需將夠，需將P P安加到滿足空爐升溫時(shí)間數(shù)值安加到滿足空爐升溫時(shí)間數(shù)值。Q3600P蓄安(2)周期作業(yè)爐周期作業(yè)爐1.37二、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法二、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法1 1、類比法、類比法 與同類爐子相比較，當(dāng)爐膛尺寸和爐體結(jié)與同類爐子相比較，當(dāng)爐膛尺寸和爐體結(jié)構(gòu)確定后，依據(jù)生產(chǎn)率、升溫時(shí)間等方面的具構(gòu)確定后，依據(jù)生產(chǎn)率、升溫時(shí)間等方面的具體要求，與性能較好的同類爐子相比較，而確體要求，與性能

31、較好的同類爐子相比較，而確定新設(shè)計(jì)爐子的功率。如果所設(shè)計(jì)的爐子與參定新設(shè)計(jì)爐子的功率。如果所設(shè)計(jì)的爐子與參考爐子在尺寸、爐襯材料的選擇以及技術(shù)指標(biāo)考爐子在尺寸、爐襯材料的選擇以及技術(shù)指標(biāo)等方面有所不同，可依據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增減。等方面有所不同，可依據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增減。5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算類比法、經(jīng)驗(yàn)公式法類比法、經(jīng)驗(yàn)公式法1.382 2、經(jīng)驗(yàn)公式法：適用于周期作業(yè)封閉式電阻爐、經(jīng)驗(yàn)公式法：適用于周期作業(yè)封閉式電阻爐5 52 2 電阻功率的計(jì)算電阻功率的計(jì)算 1.550.50.920.51.81.55tPCFKW1000h ;Fm ;tCC=30-35 C=20-25KW.h

32、/ m . C升安升?？諣t的升溫時(shí)間（ ）爐膛內(nèi)壁面積()爐溫；系數(shù)，熱損失大的爐子，；熱損失小的爐子， 1.395 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 一、電阻爐的功率分配（保證爐內(nèi)溫度均勻、按工藝一、電阻爐的功率分配（保證爐內(nèi)溫度均勻、按工藝要求分區(qū)分布爐溫）要求分區(qū)分布爐溫） 箱式電阻爐：箱式電阻爐：（1）小箱式爐，電熱元件一般布置在爐側(cè)壁和爐底，）小箱式爐，電熱元件一般布置在爐側(cè)壁和爐底，有的也安在爐頂。有的也安在爐頂。（2）較大的箱式爐，爐門口端約）較大的箱式爐，爐門口端約1/4-1/3的部位應(yīng)適的部位應(yīng)適當(dāng)加大功率，或在爐門上另裝一組電熱元件。當(dāng)加大功率

33、，或在爐門上另裝一組電熱元件。（3）電熱元件引出桿常從爐后壁引出，后壁不便布）電熱元件引出桿常從爐后壁引出，后壁不便布置元件。置元件。（4）一般熱處理爐，單位爐壁上的功率負(fù)荷控制在）一般熱處理爐，單位爐壁上的功率負(fù)荷控制在1535kw/m2。 1.405 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 井式電阻爐井式電阻爐：深度較大的井式爐爐膛上下各部常分：深度較大的井式爐爐膛上下各部常分區(qū)配給不同的功率并分區(qū)控溫。區(qū)配給不同的功率并分區(qū)控溫。1.415 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 連續(xù)作業(yè)電阻爐連續(xù)作業(yè)電阻爐 加熱區(qū)的功率應(yīng)當(dāng)是最大，均熱區(qū)

34、的功率降加熱區(qū)的功率應(yīng)當(dāng)是最大，均熱區(qū)的功率降低，保溫區(qū)的功率最小。低，保溫區(qū)的功率最小。1.42二、電阻爐的電壓選擇二、電阻爐的電壓選擇 1 1、一般電阻爐均采用車間電網(wǎng)電壓，即、一般電阻爐均采用車間電網(wǎng)電壓，即380V380V供電，供電，只有部分小型爐采用只有部分小型爐采用220V220V。 2 2、當(dāng)電熱元件表面功率負(fù)荷相同時(shí)，采用較高的電、當(dāng)電熱元件表面功率負(fù)荷相同時(shí)，采用較高的電壓，可降低電熱元件的總重量，但此時(shí)電熱元件較細(xì)長(zhǎng)，壓，可降低電熱元件的總重量，但此時(shí)電熱元件較細(xì)長(zhǎng)，在爐膛內(nèi)較難于布置。在爐膛內(nèi)較難于布置。 5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線

35、 1.43 3 3、電阻爐在以下幾種情況下需要調(diào)壓、降壓供電：電阻爐在以下幾種情況下需要調(diào)壓、降壓供電：（1）采用）采用SiC棒作電熱元件棒作電熱元件，需調(diào)壓供電，適應(yīng)電熱，需調(diào)壓供電，適應(yīng)電熱元件使用中不斷老化。元件使用中不斷老化。（2 2）吸熱型可控氣氛爐：此氣氛下，爐壁會(huì)沉積碳黑，）吸熱型可控氣氛爐：此氣氛下，爐壁會(huì)沉積碳黑，電壓較高時(shí)，靠近壁面的電熱元件易透過(guò)碳黑沉積層發(fā)電壓較高時(shí)，靠近壁面的電熱元件易透過(guò)碳黑沉積層發(fā)生短路。生短路。（3 3）電阻溫度系數(shù)較大的電熱元件，需配調(diào)壓器。）電阻溫度系數(shù)較大的電熱元件，需配調(diào)壓器。（4 4）真空爐內(nèi)采用電阻較小的碳質(zhì)電熱元件，且為防）真空爐內(nèi)

36、采用電阻較小的碳質(zhì)電熱元件，且為防止發(fā)生真空放電，采用低壓（止發(fā)生真空放電，采用低壓（小于小于100V）。5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.44三、電阻爐接線形式的選擇三、電阻爐接線形式的選擇電阻爐接線形式的選擇一般原則：電阻爐接線形式的選擇一般原則：1 1、盡量保持三相平衡；、盡量保持三相平衡；2 2、每組元件的功率要適中；、每組元件的功率要適中；3 3、保護(hù)電熱元件；、保護(hù)電熱元件；4 4、使用中改變接法。、使用中改變接法。5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.451 1、盡量保持三相平衡、盡量保持三相平衡 除功率較小

37、的爐子外（小于除功率較小的爐子外（小于25KW25KW），可采用），可采用單相供電，皆宜三相供電。單相供電，皆宜三相供電。 爐子功率爐子功率252575KW75KW，采用星形接法；，采用星形接法； 爐子功率大于爐子功率大于75KW75KW，分兩組或多組的星形和，分兩組或多組的星形和三角形接法。三角形接法。5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 2 2、每組元件的功率要適中、每組元件的功率要適中 通常每組功率為通常每組功率為303075KW75KW。1.465 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 兩組星形兩組星形 三角形三角形1.473 3

38、、保護(hù)電熱元件、保護(hù)電熱元件 碳化硅棒在使用過(guò)程中會(huì)逐漸老化，電阻增碳化硅棒在使用過(guò)程中會(huì)逐漸老化，電阻增大。若把老化的碳化棒與電阻較小的碳化棒串聯(lián)大。若把老化的碳化棒與電阻較小的碳化棒串聯(lián)使用，則在電阻較大的碳化棒上產(chǎn)生較大的功率，使用，則在電阻較大的碳化棒上產(chǎn)生較大的功率，愈趨老化；若并聯(lián)使用，小電阻的碳化硅棒上功愈趨老化；若并聯(lián)使用，小電阻的碳化硅棒上功率較大，會(huì)使并聯(lián)的元件壽命趨于一致。率較大，會(huì)使并聯(lián)的元件壽命趨于一致。5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分配及電熱元件的接線 1.484 4、使用中改變接法。、使用中改變接法。5 53 3 功率的分配及電熱元件的接線功率的分

39、配及電熱元件的接線 1.49一、電熱元件材料的基本性能要求一、電熱元件材料的基本性能要求1 1、較高的熔點(diǎn)和高溫強(qiáng)度；、較高的熔點(diǎn)和高溫強(qiáng)度；2 2、良好的高溫抗氧化性，能長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定工作；、良好的高溫抗氧化性，能長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定工作；3 3、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)；、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)；4 4、較小的膨脹系數(shù)；、較小的膨脹系數(shù)；5 5、較好的塑性；、較好的塑性；6 6、良好的抗蝕性。、良好的抗蝕性。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.501 1、較高的熔點(diǎn)和高溫強(qiáng)度、較高的熔點(diǎn)和高溫強(qiáng)度 電熱元件在工作溫度中，應(yīng)能保持不熔化，電熱元件在工作溫度中，應(yīng)能保持不

40、熔化，不揮發(fā)，不發(fā)生明顯的蠕變和坍塌。不揮發(fā)，不發(fā)生明顯的蠕變和坍塌。2 2、良好的高溫抗氧化性、良好的高溫抗氧化性 要求電熱元件具有較高的耐氧化界限溫度。要求電熱元件具有較高的耐氧化界限溫度。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.513 3、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.524 4、較小的膨脹系數(shù)、較小的膨脹系數(shù)電熱元件在開爐、停爐和爐溫波動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生熱脹冷縮。電熱元件在開爐、停爐和爐溫波動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生熱脹冷縮。對(duì)熱膨脹系數(shù)較大的元件，應(yīng)留有充分的膨脹余地。對(duì)熱膨脹系數(shù)較大的元件，

41、應(yīng)留有充分的膨脹余地。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 0(1)CtLLt。電熱元件的熱膨脹系數(shù)（1/）1.535 5、較好的塑性、較好的塑性以便于加工成形和維修；以便于加工成形和維修；6 6、良好的抗蝕性。、良好的抗蝕性。在選擇電熱元件時(shí)，應(yīng)注意對(duì)各種氣體介質(zhì)的抗蝕在選擇電熱元件時(shí)，應(yīng)注意對(duì)各種氣體介質(zhì)的抗蝕能力，在腐蝕性氣氛中工作時(shí)，應(yīng)降低其使用溫度。能力，在腐蝕性氣氛中工作時(shí)，應(yīng)降低其使用溫度。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.54二、二、 采用電熱元件材料及特性采用電熱元件材料及特性1 1、金屬電熱元件材料、金屬電熱元件材料 鎳鉻系材料鎳鉻系

42、材料 鐵鉻鋁系材料鐵鉻鋁系材料 純金屬純金屬5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.55純金屬純金屬 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鉬最常用。熔點(diǎn)高：鉬最常用。熔點(diǎn)高，可作成線狀，可作成線狀、帶狀和圓筒狀的電熱元件帶狀和圓筒狀的電熱元件。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：高溫易氧化，晶粒變粗，性質(zhì)變脆，：高溫易氧化，晶粒變粗，性質(zhì)變脆，需在氫氣、氨分解氣或在真空中使用。電阻溫需在氫氣、氨分解氣或在真空中使用。電阻溫度系數(shù)大。價(jià)格昂貴，熱處理爐中使用較少度系數(shù)大。價(jià)格昂貴，熱處理爐中使用較少。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.56鎳鉻系材料鎳鉻系材料 牌號(hào)牌號(hào)：Cr20Ni80Cr20Ni80

43、、Cr15Ni60Cr15Ni60、Cr20Ni80Ti3Cr20Ni80Ti3、Cr23Ni18Cr23Ni18 組織為組織為：奧氏體奧氏體 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：抗高溫氧化性強(qiáng)抗高溫氧化性強(qiáng)、具有、具有較高的高溫強(qiáng)度較高的高溫強(qiáng)度，且經(jīng)高，且經(jīng)高溫加熱后其機(jī)械性能不發(fā)生很大變化，具有溫加熱后其機(jī)械性能不發(fā)生很大變化，具有良好的塑性和焊良好的塑性和焊接性接性等。等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電阻率小，電阻溫度系數(shù)大，不抗硫蝕，不抗電阻率小，電阻溫度系數(shù)大，不抗硫蝕，不抗?jié)B碳，價(jià)格昂貴。滲碳，價(jià)格昂貴。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.575 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇

44、 鐵鉻鋁系材料鐵鉻鋁系材料 牌號(hào)牌號(hào)：1Cr13Al141Cr13Al14、0Cr13Al6Mo20Cr13Al6Mo2、0Cr25Al50Cr25Al5、0Cr27Al7Mo20Cr27Al7Mo2 組織為組織為：鐵素體鐵素體 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高溫抗氧化性強(qiáng)高溫抗氧化性強(qiáng)?？沽蛭g抗硫蝕，電阻率較大電阻率較大，電阻溫度系電阻溫度系數(shù)較低數(shù)較低。價(jià)格較便宜價(jià)格較便宜，常使用，常使用。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：塑性較差，經(jīng)高溫加熱，晶粒粗大，性脆，難于維修；塑性較差，經(jīng)高溫加熱，晶粒粗大，性脆，難于維修；高溫強(qiáng)度低，易塌陷高溫強(qiáng)度低，易塌陷。1.582 2、非金屬電熱材料：、非金屬電熱材料：碳化硅電熱元件碳化硅電

45、熱元件二硅化鉬電熱元件二硅化鉬電熱元件碳系電熱元件碳系電熱元件5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.59碳化硅電熱元件碳化硅電熱元件主要成分主要成分: :SiCSiC（97979898）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：氧化介質(zhì)下長(zhǎng)期工作（氧化介質(zhì)下長(zhǎng)期工作（13501350）、電阻率、電阻率大。大。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易老化（調(diào)壓）；易于氫氣和水蒸汽發(fā)生易老化（調(diào)壓）；易于氫氣和水蒸汽發(fā)生作用，縮短壽命；材質(zhì)脆、強(qiáng)度低。作用，縮短壽命；材質(zhì)脆、強(qiáng)度低。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.60 二硅化鉬電熱元件二硅化鉬電熱元件 主要成分：二硅化鉬主要成分：二硅化鉬 特點(diǎn)：耐高溫、不

46、易老化；最高使用溫度特點(diǎn)：耐高溫、不易老化；最高使用溫度1 170070018001800；電阻溫度系數(shù)大；電阻溫度系數(shù)大；13501350會(huì)軟會(huì)軟化，失去剛性；在空氣、氧化，二氧化碳?xì)夥栈?，失去剛性；在空氣、氧化，二氧化碳?xì)夥罩杏休^長(zhǎng)的壽命；含硫和氫的氣氛中會(huì)破壞表中有較長(zhǎng)的壽命；含硫和氫的氣氛中會(huì)破壞表面氧化膜，宜將使用溫度降低到面氧化膜，宜將使用溫度降低到1350 1350 。5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.61碳系電熱元件碳系電熱元件 碳系電熱元件包括石墨、碳粒和各種碳碳系電熱元件包括石墨、碳粒和各種碳質(zhì)制品。（石墨電熱元件）質(zhì)制品。（石墨電熱元件） 石墨使用

47、最多；石墨使用最多；常在中性氣氛或真空中常在中性氣氛或真空中使用；使用；1400140025002500的爐子，最高達(dá)的爐子，最高達(dá)36003600；熱膨脹系數(shù)??；熱導(dǎo)率大；易加工；耐急冷熱膨脹系數(shù)??；熱導(dǎo)率大；易加工；耐急冷急熱性好，價(jià)格低廉；急熱性好，價(jià)格低廉；5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.62溫度溫度（加熱元件溫度爐膛溫度（加熱元件溫度爐膛溫度100200）一般爐溫小于一般爐溫小于1000，選用，選用NiCr系，系，F(xiàn)eCrAl系系爐溫在爐溫在10001200，選用，選用FeCrAl系系爐溫大于爐溫大于1200，選用純金屬或非金屬，選用純金屬或非金屬。5 54

48、 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.63三、電熱元件的表面負(fù)荷率三、電熱元件的表面負(fù)荷率 1 1、定義：電熱元件的表面負(fù)荷率、定義：電熱元件的表面負(fù)荷率W W指元件單指元件單位表面積上所發(fā)出的電功率（位表面積上所發(fā)出的電功率（W/cmW/cm2 2）。）。 2 2、允許表面負(fù)荷率：、允許表面負(fù)荷率：W W越高，發(fā)出熱量越多，越高，發(fā)出熱量越多，元件溫度越高，元件材料用量減少元件溫度越高，元件材料用量減少, ,元件使用壽命元件使用壽命降低。降低。 表面負(fù)荷率有一個(gè)允許的數(shù)值（允許表面負(fù)表面負(fù)荷率有一個(gè)允許的數(shù)值（允許表面負(fù)荷率）。荷率）。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材

49、料及其選擇 1.64 影響影響W W允允因素：因素：1 1、元件材料的特性元件材料的特性 2 2、散熱條件、散熱條件 散熱條件越好，電熱元件越不易超溫，允許的散熱條件越好，電熱元件越不易超溫，允許的表面負(fù)荷率也越大。表面負(fù)荷率也越大。（1 1）爐膛溫度低的，散熱條件好；）爐膛溫度低的，散熱條件好；（2 2）敞露型的元件散熱條件優(yōu)于封閉型的；）敞露型的元件散熱條件優(yōu)于封閉型的；（3 3）爐側(cè)壁的元件散熱條件優(yōu)于爐底板下的；）爐側(cè)壁的元件散熱條件優(yōu)于爐底板下的；（4 4）螺旋型的電熱元件的螺距越大，散熱條件越好。）螺旋型的電熱元件的螺距越大，散熱條件越好。3 3、腐蝕作用、腐蝕作用 爐內(nèi)有控制氣體

50、或腐蝕氣體時(shí)，爐內(nèi)有控制氣體或腐蝕氣體時(shí)，W W允允應(yīng)取低值。應(yīng)取低值。 5 54 4電熱元件材料及其選擇電熱元件材料及其選擇 1.665 55 5 電熱元件的電熱元件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 電熱元件的計(jì)算電熱元件的計(jì)算（1 1）電熱元件的尺寸）電熱元件的尺寸（2 2）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸（3 3）碳化硅：確定其數(shù)目和端電壓）碳化硅：確定其數(shù)目和端電壓1.675 55 5 電熱元件的電熱元件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一、金屬電熱元件的計(jì)算一、金屬電熱元件的計(jì)算1 1、電熱元件的尺寸、電熱元件的尺寸 （1 1）、基本要求）、基本要求電熱元件應(yīng)具有一定電阻值，保證爐子所需電熱元件應(yīng)具有一定電阻值，保證爐子所需功率；

51、功率；滿足不超過(guò)允許表面負(fù)荷率，保證電熱元件滿足不超過(guò)允許表面負(fù)荷率，保證電熱元件使用壽命。使用壽命。（2 2）、元件的電阻和長(zhǎng)度）、元件的電阻和長(zhǎng)度()kW安爐子有n個(gè)電熱元件，每個(gè)電熱元件的功率為：PP=n23R10 ( )ttttURPLRf每個(gè)電熱元件的電阻為：2310tfULP1.695 55 5 電熱元件的電熱元件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（3 3）、電熱元件的允許表面負(fù)荷率和長(zhǎng)度）、電熱元件的允許表面負(fù)荷率和長(zhǎng)度-3-2P=WF10 =WS L 10允允元件的功率：210( )pLmWS允（4 4）、線狀和帶狀電熱元件尺寸）、線狀和帶狀電熱元件尺寸a a、直徑為直徑為d的線狀的線狀電熱元件：電熱

52、元件：直徑、長(zhǎng)度，質(zhì)量直徑、長(zhǎng)度，質(zhì)量52210tpSfW U允2310tfULP210( )pLmWS允223()()44Sd mmfdmmSfd；32234.3tpdmmU W允元件的直徑：元件的直徑：1.71每個(gè)元件的重量為每個(gè)元件的重量為：5 55 5 電熱元件的計(jì)算電熱元件的計(jì)算232104tttttR fLRLfURPfd2223230.7850.785 10( )L0.92ttttRdU dLmPPUW允元件的長(zhǎng)度：元件的長(zhǎng)度：23M5324GL10 ()40.85tMdkgPGU W允（4 4）、影響電熱元件尺寸和重量的因素）、影響電熱元件尺寸和重量的因素 每個(gè)電熱元件的直徑，

53、長(zhǎng)度和質(zhì)量都是元件功率每個(gè)電熱元件的直徑，長(zhǎng)度和質(zhì)量都是元件功率p、端電壓端電壓U、表面負(fù)荷率、表面負(fù)荷率W允允和工作溫度下材料的電阻率和工作溫度下材料的電阻率t等參數(shù)的函數(shù)。等參數(shù)的函數(shù)。變化參數(shù)元件直徑d元件長(zhǎng)度L元件質(zhì)量G增大P增大增長(zhǎng)增加增大U減小增長(zhǎng)減小增大W允減小減短減小改用t較大的材料增大減短增加32234.3tpdmmU W允23L0.92tPUW允53240.85tMPGU W允b、帶狀電熱元件、帶狀電熱元件寬和厚、長(zhǎng)度、質(zhì)量寬和厚、長(zhǎng)度、質(zhì)量 2()(1)fabmaSk abk mak電熱元件的橫截面積：截面周長(zhǎng)：周長(zhǎng)減少系數(shù)。52210tpSfW U允bma5210mm1

54、tk mmU W23允Pa=（）每個(gè)電熱元件的長(zhǎng)度為：每個(gè)電熱元件的長(zhǎng)度為：電熱元件寬為電熱元件寬為b，厚為，厚為a( )ttttttR fabRLRLLmf每段電熱元件的質(zhì)量為：每段電熱元件的質(zhì)量為：310 ()MGabLkg4 4、電熱元件的結(jié)構(gòu)尺寸（線狀和帶狀）、電熱元件的結(jié)構(gòu)尺寸（線狀和帶狀）D：高溫下，螺旋圈易倒伏，造成短路，：高溫下，螺旋圈易倒伏，造成短路，使元件過(guò)早損壞，應(yīng)增加剛度，使元件過(guò)早損壞，應(yīng)增加剛度，D應(yīng)選應(yīng)選小一些；小一些；h：節(jié)距愈大，散熱條件越好，可以降：節(jié)距愈大，散熱條件越好，可以降低電熱元件溫度，提高壽命，但過(guò)大，低電熱元件溫度，提高壽命，但過(guò)大，L大，不易安

55、裝大，不易安裝。所以。所以h(24)d 線狀電熱元件通常繞制成螺旋狀，結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)：線狀電熱元件通常繞制成螺旋狀，結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)： （1）、螺旋拄尺寸：螺旋柱長(zhǎng)度（）、螺旋拄尺寸：螺旋柱長(zhǎng)度（L柱柱）、螺旋節(jié)徑）、螺旋節(jié)徑（D) 、螺旋節(jié)距（、螺旋節(jié)距（h）（2）、設(shè)計(jì)步驟：爐膛尺寸）、設(shè)計(jì)步驟：爐膛尺寸 選定選定L柱柱 選定選定D 計(jì)計(jì)算算hLhLD柱h(24)d ？LD螺旋體的圈數(shù)N線狀電熱元件也可繞成波紋狀：線狀電熱元件也可繞成波紋狀：對(duì)對(duì)FeCrAl元件：深度元件：深度H150250mm；CrNi元件元件H200300mm；波紋間；波紋間距距h3d、1020長(zhǎng)度長(zhǎng)度L（1/4-1/6

56、）H1.76帶狀元件皆制成波紋型帶狀元件皆制成波紋型 波紋高度：波紋高度：H10b波紋間距：波紋間距：h（1030）a曲率半徑：曲率半徑：r（48）a波紋體長(zhǎng)度：波紋體長(zhǎng)度：5 55 5 電熱元件的計(jì)算電熱元件的計(jì)算1.775 55 5 電熱元件的計(jì)算電熱元件的計(jì)算 線狀電熱元件的波紋式、螺旋式及帶狀電熱元件的線狀電熱元件的波紋式、螺旋式及帶狀電熱元件的波紋式三種方式中，從使用壽命來(lái)說(shuō)，以線狀波紋式為波紋式三種方式中，從使用壽命來(lái)說(shuō)，以線狀波紋式為最好，帶狀波紋式次之，而線狀螺旋式最差。但最好，帶狀波紋式次之，而線狀螺旋式最差。但線狀螺線狀螺旋形電熱元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易繞制，應(yīng)用廣泛；線狀旋形

57、電熱元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易繞制，應(yīng)用廣泛；線狀波紋形元件，制作困難，成本較高。波紋形元件，制作困難，成本較高。1.78二、碳化硅電熱元件的計(jì)算（數(shù)目和端電壓）二、碳化硅電熱元件的計(jì)算（數(shù)目和端電壓）1 1、根據(jù)爐膛尺寸確定、根據(jù)爐膛尺寸確定SiCSiC棒的規(guī)格，并計(jì)算每根的功率棒的規(guī)格，并計(jì)算每根的功率2、根據(jù)爐子安裝功率和每根、根據(jù)爐子安裝功率和每根SiC棒功率確定根數(shù)棒功率確定根數(shù)3、計(jì)算端電壓、計(jì)算端電壓4、確定電壓調(diào)節(jié)范圍、確定電壓調(diào)節(jié)范圍5 55 5 電熱元件的計(jì)算電熱元件的計(jì)算210PdLW棒允PnP安棒310tUP R棒U調(diào)（調(diào)（0.35-2）U1.795 56 6電熱元件的安裝電

58、熱元件的安裝一、電熱元件在爐內(nèi)的安裝方式一、電熱元件在爐內(nèi)的安裝方式安裝原則安裝原則: :(1)(1)保證元件固定可靠；保證元件固定可靠；(2)(2)保證爐膛溫度分布均勻；保證爐膛溫度分布均勻；(3)(3)盡可能減少元件之間及其爐壁、支撐磚之間的輻射盡可能減少元件之間及其爐壁、支撐磚之間的輻射遮蔽，以防止元件過(guò)熱損壞；遮蔽，以防止元件過(guò)熱損壞；(4)(4)滿足爐壁表面功率負(fù)荷的要求；滿足爐壁表面功率負(fù)荷的要求；(5)(5)可控氣氛爐中要注意防止?fàn)t氣對(duì)元件的侵蝕可控氣氛爐中要注意防止?fàn)t氣對(duì)元件的侵蝕; ;(6)(6)便于電熱元件的維修和更換；便于電熱元件的維修和更換； 1.805 56 6電熱元件的安裝電熱元件的安裝 安裝電熱元件的支撐物：支托（擱磚、異形磚、陶瓷套管安裝電熱元件的支撐物：支托（擱磚、異形磚、陶瓷套管等）和掛鉤（金屬掛鉤和陶瓷掛鉤）等）和掛鉤（金屬掛鉤和陶瓷掛鉤） 1 1、安裝在爐側(cè)壁、安裝在爐側(cè)壁 2 2、安裝于爐頂、安裝于爐頂 3 3、安裝于爐底、安裝于爐底 4 4、安裝在輻射管內(nèi)、安裝在輻射管內(nèi) 5 5、