熱處理爐課程設(shè)計說明書

13目錄— 設(shè)計任務(wù) 2二 爐型的選擇 2三 爐膛尺寸確實定 2～3四 爐體構(gòu)造設(shè)計與材料選擇 3～5五 電阻爐功率的計算 5～9六 電熱元件的設(shè)計 9～13七 參考資料 14一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計要求：1、低合金鋼正火用爐；110Kg/h；3、畫出總裝圖〔手工；4、畫出爐襯圖、爐殼圖(計算機)、電熱元件圖二、爐型的選擇由于工件材料為低合金鋼，熱處理工藝為正火，對于912+(30~50)】℃，選擇中溫爐〔上限950℃〕即可，同時工件沒有特別規(guī)定也不是長軸類，則選擇箱式爐，并且無需大批量生產(chǎn)、工藝多變，則三、爐膛尺寸確實定1、用爐底強度指標(biāo)法計算爐底有效面積：2-2Gh=100Kg/〔m2·h〕

爐gF =

=1.1〔m2〕效 G 100h爐膛有效尺寸：效L 效效L = 1.11.6=1.33〔m〕=1330mm效爐膛有效寬度：B 效B = 1.13效

效5=0.66(m)=660mm52-2選擇1390mm×650mm×45mm/12mmB效=0.65mL效=1.39－0.2－0.1=1.09〔m〕2、爐膛內(nèi)腔砌墻尺寸爐膛寬度：B=B +2×〔0.1～0.15〕砌 效B=0.65+2×0.125=0.90(m)砌爐膛長度：L=L砌

+0.16=1.25〔m〕效爐膛內(nèi)高度：H=〔0.5～0.9〕B砌 砌H=0.8×0.9=0.720(m)砌Bn=砌

0.81030.067 =10.710H砌=10×67+42+39=0.751(m)四、爐體構(gòu)造設(shè)計與材料選擇〔一、選擇爐襯材料局部爐體包括爐壁、爐底、爐底、爐門、爐殼架幾局部。爐體通常用耐火層和保溫層構(gòu)成，尺寸與爐膛砌筑尺寸有關(guān)。設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求：確定砌體的厚度尺寸要滿足強度要求，并應(yīng)與耐火磚、隔熱保溫磚的尺寸相吻合；為了削減熱損失和縮短升溫時間，在滿足強度要求的前提下，應(yīng)盡量選用輕質(zhì)耐火材料；50℃，否則會增大熱損失，使環(huán)境溫度上升，導(dǎo)致勞動條件惡化?！捕?、爐體構(gòu)造設(shè)計和尺寸本爐設(shè)計為兩層爐壁〔如圖〕RNG-0.6型輕質(zhì)粘土磚，其厚度S=115mm；1λ=105Kg/m3厚度2S2RNG-0.6ρ=600【Kg/m3】1λ=0.165+0.194×10-3t【w/(m·℃)】1 均C=0.836+0.263×10-3t1耐火纖維

KJ/〔Kg·℃】均〖2〗查得α3

∑∴q=12.17×〔50-20〕=486.8〔W/㎡〕將上述各數(shù)據(jù)代入公式得：t2t

1

1616221913519139521695488115=782〔℃〕代入數(shù)據(jù)解得：纖維層厚度：S2〔mm〕S=230mm2〔三、爐頂?shù)脑O(shè)計

1 486.8900mm，承受拱頂，拱角60°的標(biāo)準(zhǔn)拱頂，拱頂式爐子最簡潔損壞的部位，受熱時耐火磚發(fā)生膨脹，造成砌筑拱頂時，為了削減拱頂向兩側(cè)的壓力，〔230,113,65,4230mm體積密度為10Kg/m3的硅酸鋁耐火纖維和輕質(zhì)直形磚〔230,113,65〕.〔四、爐底的設(shè)計113mm65mmQN-0.6230mm重質(zhì)高鋁磚支持爐底板+4Cr-Mn-N12mm?！参?、爐門框的設(shè)計爐門框的壁爐膛稍小取其寬度為：B×H框

=850mm×700mm230mm113mmRN-0.6〔六、爐門的設(shè)計113mmRNG-1.0230mmBB

×H=950mm×820mm。門 門〔七、爐體框架與爐殼的設(shè)計爐體外廓尺寸：L=L+〔115+230〕+230=1900〔mm〕外 砌B=B外

+2×〔115+230〕=1590〔mm〕砌H=B弧

-BCos30°=122〔mm〕砌 砌H=H外

+〔115+20+230〕+H砌

+〔115+67+230〕弧H=1642〔mm〕外五、電阻爐功率的計算本爐承受理論設(shè)計法，通過爐子的熱平衡來確定爐子的功率。其原理是爐子的總功率即熱量的收入，應(yīng)能滿足爐子熱量支出的總和。具體計算如下：1、加熱工件的有效熱量Q件Q=g〔Ct-Ct〕件 件 22 11=110×〔0.6789×950-0.4939×20〕=69858.5〔KJ/h〕〔CC4-3〕2、12、通過爐襯的散熱損失Q散tQ 1

t0 散 S S1 2

S3

1F1 m1

F2

F F3 m3 3λ=0.165+0.194×10-3×〔950+782〕÷2=0.331λ=0.1072F=2×〔0.9×1.25+0.9×0.72+0.72×1.25〕1=5.35〔㎡〕F=2×〔1.48×1.13+1.48×0.95+1.13×0.95〕2=8.44〔㎡〕F=2×〔1.94×1.59+1.94×1.41+1.59×1.41〕3=16.12〔㎡〕F 8.44 F 16.12∵2 ﹤2 3 ﹤2F 5.35 F 8.441 2∴F=〔FF〕÷2=6.9〔㎡〕m1 1 2F=〔FF〕÷2=12.3〔㎡〕m2 3 2F、=F=16.12〔㎡〕2 31Q=14556.5〔KJ/h〕3Q蓄總輕質(zhì)粘土磚、硅酸鋁耐火纖維、在1㎡面積上所占的量分別為：G=0.115×600=69〔Kg〕1G=0.230×105=24.15〔Kg〕2它們的平均比熱容分別為：C=0.836+0.263×10-3×0.5×〔950+782〕1=1.06【KJ/〔Kg·℃】C=1.07【KJ/〔Kg·℃】2各層的蓄熱量:Q=69×1.06[〔950+782〕÷2-20]=61876〔KJ〕12∑Q F

=554398(KJ)蓄總 1m1 2m24Q輻T

4 T

4Q 1 23.6F×φ×δ輻 100t爐口開啟尺寸850mm×460mma/b=460/850=0.54 L/a=230/460=0.52-16φ=0.5F=0.46×0.85=0.391〔㎡〕δ=3/60=0.05tQ

=6442〔KJ/h〕輻5Q溢TT Q VC1 2 KJ/h溢 2 tV=2200BHH C=1.4KJ/〔㎡·K〕Q=652×1.4〔950+6×0.50.05=2304〔KJ/〕溢6Q它Q=〔0.5～1.0〕Q它 散Q=0.8×14556.5=11645.2〔KJ/h它7、Q=Q+Q總 件

+Q+Q控

+Q+Q溢 它=69858.5+14556.5+6442+23048+11645.2=125550.2〔KJ/h〕P=Q總

/3600=34.8〔KW〕P=1.3P=44.84〔KW〕安P=45KW安8、電阻爐熱效率η=Q

/Q×100%=55.6%件 總9、空爐升溫時間τ=Q/〔3600P

〕=3.4〔h〕符合要求空 蓄 安10P空P=〔Q空

Q〕/3600=7.28〔KW〕為爐子總功率效 它16%，符合要求。六、電熱元件的設(shè)計〔一、電阻功率的安排45KW380V15KW〔二、電阻元件材料的選擇0Cr25Al5〔三、電熱元件的設(shè)計1、供電電壓和接線380V1：1P=P

/3n=45/3=15〔KW〕安U=380/3=220〔V〕2、確定電熱元件的單位外表功率因爐膛最高溫度不超過950℃0Cr2Al57-4W

=1.6～2.0W/cm3允3dd= P2p 1521.534.33 t 34.3 5.8522021.6取 d=6.0mm式中p pt 0

1t1.41410511001.5mm2mW=1.6w/cm2U2f 22023.1462L 103 60.8p 1.51510004t總L =nL= 360.8182.4m總M= 0.20160.812.221kg4、求電熱元件的總質(zhì)量M=312.22136.663kggφ6mmg=0.201Kg/m3-17102P 10015 W= = =1.31W/cm3﹤1.6 dl 3.14 6.0 60.8符合要求〔五〕電熱元件的繞制和布置電熱元件繞制成螺旋狀，均勻布置于兩側(cè)墻及爐10每排電熱元件的開放長度：60.8L、=10

=6.08〔m〕每排電熱元件的擱磚長度L=1090-50=1040〔mm〕1D=6d=4×6=36〔mm〕每排電熱元件的圈數(shù)：L、n=

6080

53.8圈 取n=54πD 3.1436電熱元件螺旋節(jié)距：Lh=1

1040

n 54h=〔2～4〕dh 20.18校核：d

3.36 符合要求〔四、電熱元件引出棒及其套管的設(shè)計與選擇、引出棒的設(shè)計引出幫必需用耐熱鋼或者不銹鋼制造，以防止氧1Cr18Ni9Ti，φ=14mm，L=400mm，絲狀電熱元件與引出棒之間的連接，承受接頭銑槽后焊接。引出棒長度：L=115+230+100=445〔mm〕引、保護套管的選擇依據(jù)設(shè)計說明中爐膛以及電熱元件的設(shè)計，所以

=115+230=34〔mm，引出棒的直徑側(cè)墻d=φ14mm，因此選用SND·724·0160.5Kg，d

=φ16mm引D=φ36mm，300mm。引〔五、熱電偶及其保護套管的設(shè)計與選擇、熱電偶的選擇由于爐內(nèi)最高的溫度為950℃.長期使用的溫度在1000℃