第五章热处理电阻炉设计
热处理箱式电阻炉的设计学习资料
辽宁x x 大学热工过程与设备课程设计题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率150kg/h，功率39kw，工作温度≤600℃）院（系）：X X专业班级：X X学号：X X学生姓名：X X指导教师：X X起止时间：X X课程设计（论文）任务及评语目录一、炉型的选择 (2)二、确定炉体结构和尺寸 (2)三、砌体平均表面积设计 (4)四、计算炉子功率 (5)五、炉子热效率计算 (7)六、炉子空载功率计算 (7)七、空炉升温时间计算 (7)八、功率分配与接线 (9)九、电热元件材料选择与计算 (9)十、电热体元件图 (11)十一、电阻炉装配图 (11)十二、炉子技术指标 (11)参考文献 (12)设计任务：为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：(1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；(2)生产率：150kg/ h；(3)工作温度：最高使用温度≤600℃；(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
一、炉型的选择根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。
由于小批量生产，品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉，不通保护气氛。
二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定炉底面积的计算方法有两种。
一种是根据一次装料量计算，另一种是根据炉底强度指标计算[1]。
因工件的加热周期和装炉量不明确，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。
已知生产率为150kg/h，按表5—1[1]选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F=p/p0=150/120=1.25m2由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F1=0.75～0.85，取系数上限0.85，得到炉底实际面积：F=F/0.85= 1.25/0.85=1.47m22．炉底长度和宽度的确定对于热处理箱式电阻炉，设计时考虑装出料的方便，根据长度与宽度之比，取L/B=2:1，因此，可求得炉底宽度F=2.059mL=5.0/B=L／2=2.059／2=1.030m 为方便砌砖L=2205mm B=1048mm 3．炉膛高度的确定根据统计的资料，炉膛高度（H）对炉底宽度（B）之比H／B通常在0．52～0．9之间，大多数在0.8左右，根据炉子工作条件，取H／B=0.7左右，选定炉膛高度H=707mm。
热处理炉(箱式电阻炉)设计
热处理炉设计一、 设计任务设计一箱式电阻炉，计算和确定主要项目，并绘出草图。
基本技术条件：（1）用途：低合金钢等的回火；（2）工件：中小型零件，小批量多品种，最长0.8m ；（3）最高工作温度为550℃；（4）炉外壁温度小于60℃；（5）生产率：120kg/h 。
设计计算的主要项目：（1） 确定炉膛尺寸；（2） 选择炉衬材料及厚度，确定炉体外形尺寸；（3） 计算炉子功率，进行热平衡计算，并与经验计算法比较；（4） 计算炉子主要经济技术指标（热效率，空载功率，空炉升温时间）；（5） 选择和计算电热元件，确定其布置方法；（6） 写出技术规范。
二、 炉型选择根据设计任务给出的生产特点，选用低温（≦550℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。
三、 确定炉膛尺寸1. 理论确定炉膛尺寸（1） 确定炉底总面积炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。
本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。
已知炉子生产率h kg P 120=，按教材表5-1选择适用于回火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(00120h m kg p ⋅=。
因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算：201 1.2100120m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。
本设计取值0.85，则炉底总面积F 为： 21 1.41285.01.285.0m F F ≈== （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比BL 在3/2～2之间选择。
考虑到炉子使用时装、出料的方便，本设计取2=BL ，则炉子炉底长度和宽度分别为:m L B m F L 840.021.6802680.15.01.4125.0======（3） 确定炉膛高度 炉膛高度和宽度之比BH 在0.5～0.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。
本设计取中值0.7，则炉膛高度为：m B H 588.0840.07.07.0=⨯==2. 实际确定炉膛尺寸为方便砌筑炉子，需根据标准砖尺寸（230×113×65mm ），并考虑砌缝宽度（砌砖时两块砖之间的宽度，2mm ）、上、下砖体应互相错开以及在炉底方便布置电热元件等要求，进一步确定炉膛尺寸。
《热处理设备》课程设计指导书
热处理电阻炉课程设计指导书张永宏编材料学院金属系2010年3月目录一、热处理电阻炉设计说明 (2)（一）炉膛尺寸的确定 (2)（二）炉衬材料的选择 (3)（三）炉体结构的设计 (4)（四）炉衬厚度的确定 (5)（五）炉衬散热损失的计算 (8)（六）电热元件的设计 (9)（七）电阻炉功率的分配 (11)二、热处理电阻炉设计的步骤与内容 (12)三、热处理电阻炉设计任务书 (14)四、热处理电阻炉课程设计参考资料 (16)附录..................................................................... 1 7附表1 螺旋电热元件的电阻修正系数及允许表面负荷.. (17)附表2 热处理电阻炉常用型钢 (17)附表3 电热元件常用数据 (21)附表4 常用单位换算表 (22)、热处理电阻炉设计说明(一)炉膛尺寸的确定合理地确定炉膛尺寸是热处理炉设计的一个重要环节，炉膛尺寸包括炉膛的有效尺寸和炉膛的砌砖体尺寸两个方面。
确定炉膛尺寸最根本的依据是炉子的生产率(一般用年生产量或小时生产量g件表示)，先由生产率确定炉膛有效尺寸，再由炉膛有效尺寸确定炉膛砌砖体尺寸。
1、确定炉膛有效尺寸通常有两种方法：一种是排料法，一种是炉底强度法。
排料法适合于品种少、专业化程度较高的热处理电阻炉的设计；炉底强度法是根据现有的各类电阻炉的生产能力(用单位炉底面积的生产率p°[kg /m 2• h]表示)的统计资料来确定炉底有效面积的方法。
它实质是一种经验数据法，适合于品种多，且工艺周期各不相同的通用型热处理炉的设计。
按炉底强度法确定热处理炉炉膛尺寸的步骤是：先根据F效=g 件/p。
确定出炉底的有效面积F效；再根据L效/ B效=1.5 ~ 2 即可确定出L效和B效。
按排料法或炉底强度法所确定的炉底有效尺寸B效和L效最后尚需修正，使其与相近的标准系列的电阻炉一致，以便选用标准尺寸的炉底板。
热处理电阻炉设计
热处理电阻炉设计嘿，朋友们！今天咱来聊聊热处理电阻炉设计这档子事儿。
你说这热处理电阻炉像不像个魔法盒子呀！把东西放进去，经过一番奇妙的过程，出来就不一样啦！那要设计好这个魔法盒子可不简单哦。
咱先得想好它的大小，太小了放不下咱要处理的宝贝，那可不行；太大了又太占地方，还浪费能源呢。
这就跟咱买衣服一样，得合身才舒服嘛。
然后就是温度啦！这可是关键中的关键。
温度太高，东西可能就被烤坏了；温度太低，又达不到咱想要的效果。
这就好比做饭，火候掌握不好，做出来的菜能好吃吗？所以得精心调试，找到那个最合适的温度点。
还有那电阻丝，就像是魔法盒子的核心力量。
得选质量好的，不然用着用着断了，那不就抓瞎啦！这就像咱家里的电器，质量不好老出毛病，多烦人呐！再说说这保温材料，就像是给魔法盒子穿上了一件棉袄，能让里面的温度不轻易跑掉，这样才能节能呀！你想想，要是棉袄不保暖，那得多冷呀，得多费能源呀！设计的时候还得考虑安全性呢。
可不能让它变成一个小炸弹呀！各种保护措施都得安排上，这就跟我们出门要带好钥匙、手机一样重要，不能马虎。
你看，这热处理电阻炉设计是不是挺有讲究的？要是随随便便弄一下，那可不行。
咱得用心，就像给自己家装修一样，得弄得舒舒服服、漂漂亮亮的。
你说要是设计得不好，那会咋样？那不就跟盖房子没打好地基一样，说不定哪天就塌了。
那多吓人呀！所以呀，咱可得认真对待，不能掉以轻心。
咱中国人做事儿，不就讲究个认真负责嘛。
这热处理电阻炉设计好了，能给咱带来多大的好处呀！能让咱的产品质量更好，能让咱的工作更有效率。
这不就是我们想要的嘛！总之，热处理电阻炉设计可不是一件小事儿，得好好琢磨，好好研究。
咱得把它当成一件艺术品来打造，让它发挥出最大的作用。
大家一起加油吧！让我们的热处理电阻炉设计得越来越好，为我们的生活和工作增添更多的精彩！。
电阻炉设计
1.2尺寸：
这取决于几个因素，设计最高温度、升温速度。
如果你是个热力学工程师，可以计算出尺寸和功耗的要求，准确的热损失率，对流，辐射和传导，绝热材料吸热量、热损失率等等。
我们不需要这样做，我查阅了国外商业电窑的一些设计参数。
奥尔森窑（给爱好烧陶瓷的人用的）设计参数是这样的：0.92瓦/平方厘米2- 1.3w /厘米2的功率密度。我也计算过一些美国专业给刀匠设计的热处理炉，大多数功率密度是0.6瓦特/厘米2- 0.7瓦/厘米2，我估计是他们的保温材料保温性能比较好，结合我们国家的实际，我觉得保险起见还是参照奥尔森窑的设计参数。那么我就取一个方便计算的值1瓦/平方厘米2
大家好，我已经在本论坛注册4年，但是发帖很少，在这里也学到了很多东西。作为答谢各位刀友，今天我要给各位刀友们提供一些实质性的具有操作意义东西。
电阻炉，各位刀友们一定都熟悉吧，它相比炭火炉、气炉等有着温度控制精确、清洁、节省能源等天生的优点。网上乃至本论坛有很多人都讲了怎么做电阻炉，不过我觉的他们讲的不够详细，也没有实际操作的可行性。
2.2电阻丝的长度
现在你已经算好了你的电炉需要多少瓦，下一步计算电阻丝长度。
我们现在所知道的是：
- 3000W的功率需要
- 220伏伏供电
我们想知道的是：
多少欧姆的电阻
如果你还记得你的初中生活也许对一些基本的电公式将浮现在你的脑海中，如果想不起来了，照片可以提供帮助：
因为U2/ P = R
所以2202 / 3000 =16.1333欧姆
2.电阻丝的选择和电阻丝直径的确定
我从万能的TB那里查到了一些电阻丝的资料
牌号
1Cr13A14
箱式热处理电阻炉设计
辽宁工业大学热工过程与设备课程设计（说明书）题目：箱式热处理电阻炉设计院（系）：材料工程及其自动化131专业班级：学号：姓名：指导教师：课程设计任务及评语院(系)：教研室：材料教研室学号11111 姓名名字专业班级课程设计题目箱式热处理电阻炉的设计生产率220 kg / h，额定工作温度1200℃，炉底强度95 kg / mh·；炉底强度系数0.83；蛭石保温材料课程设计( 论文)(1) 炉型的选择(2) 确定炉体结构与尺寸(3) 计算砌体平均表面积(4) 计算加热炉功率(5) 计算炉子热效率(6) 计算炉子空载功率(7) 计算空炉升温时间(8) 功率分配与接线(9) 电热元件材料选择与计算(11) 电热体元件图(12) 电阻炉装配图(13) 炉子技术性能指标(14) 参考文献1)布置设计任务，设计方案讨论、选择炉型 1 天2)炉膛尺寸、炉体结构和尺寸、绘制炉衬示意图。
2 天3)炉子的加热功率、热效率、空炉升温时间。
2 天4)功率的分配；电热元件尺寸、布置，绘制电热元件示意图。
1 天5)绘制电热元件布置图和电阻炉装配示意图。
1 天6)撰写、编辑、排版、修改设计说明书。
4 天7)考核、答辩。
1 天成绩：指导教师签字：学生签字：年月日目录目录........................................................................ I..1 炉型的选择................................................................. 1.2 炉体结构及尺寸............................................................. 1...2.1 炉底面积的确定........................................................... 1...2.2 炉膛尺寸的确定........................................................... 1...2.3 炉衬材料及厚度的确定..................................................... 2...3 砌体平均表面积计算......................................................... 3...4. 炉子功率 .................................................................. 6.5 炉子热效率计算............................................................. 9...6 炉子空载功率计算........................................................... 9...7 空炉升温时间计算........................................................... 9...8 功率的分配与接线 (11)9 电热元件材料选择及计算.................................................... 1..2.10 电热体元件图 ............................................................ 1..4.11 电阻炉装配图 ............................................................ 1..5..12 电阻炉技术指标 .......................................................... 1..6.参考文献.................................................................... 1..7..设计任务：为某厂设计一台井式热处理电阻炉，其技术条件为：(1) 用途：碳钢、合金钢毛坯或零件的正火、淬火，处理对象为中、小型零件、非长 杆类零件，无定型产品，小批量，多品种。
热处理设备热处理电阻炉PPT演示课件
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RX2
炉膛高度的确定
经验法：一般来说H/B =0.52~0.9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
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
1000~1300℃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5~10mm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： ＜0.4~0.6m
平顶
箱式热处理电阻炉设计方案
h–炉底强度，115kg/（m·h）。
因为有效面积与炉底实际面积存在关系式K=F1/F= 0.85，得炉底实际面积
F = F1/0.85= 2.87/ 0.85=3.38m2
2.2
对于箱式热处理电阻炉，炉底长度与宽度之比约为3:2，所以由炉底长度公式
L=
可知L= =2.25m
2.炉底
炉底在高温下承受工件的压力，装出料时常受到工件的冲击或磨损，因此，要求有较高的耐压强度，砌层厚度也要求比炉墙厚一些。一般电阻炉的炉底结构是在炉底钢板上用硅藻土砌成方格子做支撑，格子内再填充蛭石粉，上面在铺几层硅藻土或轻质砖，再往上为耐火砖。
3.炉顶
由于侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即一层：耐火纤维毡厚度200mm。炉宽小于3.5 – 4.0 m的电阻炉采用拱顶。本设计炉采用拱顶60°拱角。
材料科学与工程141
课程设
计题目
箱式热处理电阻炉的设计
生产率330kg / h，额定工作温度600℃，炉底强度115kg / m·h；
炉底强度系数0.85；纤维毡保温材料
课程设计（论文）要求与任务
(1)炉型的选择
(2)确定炉体结构与尺寸
(3)计算砌体平均表面积
(4)计算加热炉功率
(5)计算炉子热效率
2.1
根据炉底强度指标计算炉底面积。因为零件产品为无定型产品，故不能用炉子一次装料量确定炉底面积，只能用炉底强度指标法。根据已知的生产率p为280 kg / h，炉底强度h为110kg/m2·h，故可求得炉底有效面积
F1=p / h=330/ 115=2.87m2
式中F1–炉底有效面积，2.87m2；
（4）功率的分配；电热元件尺寸、布置，绘制电热元件示意图。1天
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
qt2ta 702064.15 (wh)
1
1
12.83
2.30106 (J m2h)
a）当采用单层炉衬，厚度为：
(t1t2)
q
b) 当采用双层炉衬结构时，一般需选定耐火层的厚度，求出 接触面温度，然后在求出另一层的厚度。
对产量不大、品种多、工艺变化大的，则可考 虑使用箱式炉或箱式多用炉。
4、劳动条件
所选炉型应尽可能改善劳动条件及工作环境，提高机 械化和自动化水平，并防止污染。
5、炉子性能
炉温均匀性、准确性、控制精度以及升降温速度、能 耗指标等。
6、所采用的能源、气氛和淬火介质的物质条 件和操作人员的技能
7、其它
车间厂房结构、地基、炉子建造维修、维护、投资等。
（2）加热能力指标法
当工件加热周期和装炉量不明确时，炉 底面积可根据炉底单位面积生产率p0来计 算。
炉底单位面积生产率：炉子在单位时间 内单位炉底面积所能加热的金属重量。
教材p67页表4—2所示的不同工艺、不同 炉型的单位面积炉底生产率。
经验计算方法：
2、炉膛高度
炉腔高度：炉底面至炉顶拱角的距离。
炉膛砌砖体内腔尺寸B×L×H；
1、炉底面积
一般原则：
工件与电热元件或工件与炉膛前、后壁之 间应保持一定距离；
（原因：防止工件装、出料时碰撞电热元件和保证工件温度 的均匀性，一般为0.1－0.15m）
B一般为L的一半左右（L≤2m），其余维持 在1/3－1/2。
(1)实际排料法
适用于生产批量不大，形状特殊的工件。
总之，应综合考虑各方面的因素，以“优质、高 效、低耗、清洁、灵活”为目标，切实满足热处 理生产的要求。
☆几种常见的炉型选用情况： 汽车齿轮等渗碳零件
大批量：推杆式渗碳炉及其组成的生产线； 中批量：转底式炉或密封箱式炉及其组成的生产线； 小批量：井式气体渗碳炉；
轴承零件
大批量：辊底式炉及其生产线； 中批量：震底炉或网带炉及其生产线； 小批量：我国常用盐炉；
设 选 定 的 耐 火 层 厚1度 ，为 则
q
t1 tx
1
1
;
1
a1
b1(t1
tx 2
)
;(附 表10）
故 ：tx a1
a12 2b1(q1 a1t1 0.5b1t1)
b1
因
此
：2＝（ 2 txqt2)；
2＝a2
b2 (tx
t2 2
)
C）当采用三层炉衬结构时，要先假设确定两层厚度后，再求
第三层。
§5－2 电阻炉的功率计算
热处理电阻炉功率的计算方法有热平衡计算法和经验计算 法两种。
一、热平衡计算法
热平衡计算法：根据炉子的输入总功率(收入项)应等于 各项能量消耗(支出项)总和的原则确定炉子功率的方法。
1．热处理电阻护的主要能量支出项
炉膛高度常决定于装料高度和电热元件的安装位置；
装料上方一般应保持200－300mm的空间。
对长周期作业的退火炉和渗碳炉，炉膛应高一些， 对短周期作业的淬火炉和正火炉以及强制气流循环 的炉子炉膛应低一些。
依统计资料，炉膛高度与宽度之比多数在0.5－0.9 的范围内变动．近年来有降低炉膛高度的趋势，对 上述比值常取中下限。
小型轴承钢球、滚子等则选用滚简式炉等。
2、技术要求和精度
加热温度、炉腔介质、冷却速度、冷却方式、 表面状态、允许变形量等；
例如：高合金钢模具淬火需要用高温炉；
精加工零件表面要求不氧化则需要保护气 氛炉、真空炉；
有表面硬度及化学热处理要求的则需渗碳、 渗氮炉等。
3、产量大小
生产量大、品种单一、工艺稳定情况下，可考 虑使用连续炉；
井式炉的炉膛尺寸通常按工件和夹具的实际布置情 况确定。工件之间的距离一般不少于其直径或厚度， 工件至电热元件的距离应保持在0.1－0.2m，至炉 底和炉顶的距离为0.15－0.25
炉壁
炉壁
3、炉顶
拱顶
3、炉顶
平顶
四、炉衬厚度计算
以炉外壁面温度为标准进行计算，一般要求 炉顶面和炉外侧墙温升不超过50－60℃。
推杆式炉
铝合金：强风循环箱式炉
二、炉膛尺寸的确定
★炉膛尺寸确定依据
工件的形状、尺寸、技术要求、装卸料方式、 操作方法和生产率；
考虑造成炉膛内良好的热交换条件，保证炉内 温度均匀性；
减少热损失和便于电热元件、炉内构件更换以 及炉子维修等。
★以箱式炉为例
炉膛尺寸包括炉膛有效尺寸（指装载工件的 尺寸B效×L效×H效）
第五章 热处理电阻炉的设计
★热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作：
所需知识：炉子知识；热处理工艺；机械设计；电工 及温度控制等有关内容；
设计原则：密切结合生产实际，综合运用有关知识。
★设计准备：详尽收集有关原始资料：
包括：生产任务(公斤或件/小时或年)及作业制度(一、 二班或连续生产)；加热工件的材料、形状、尺寸 和重量；工件的热处理工艺规程和质量要求；电源 及车间厂房等条件；炉子的制造维修能力和投资金 额等。
滚珠，标准件：滚筒式连续炉及其生产线或间隙炉 长轴件
大批量：辊底式炉及其生产线 小批量：井式炉
大件及长板件
步进炉或台车炉
中小零件和标准件
铸链炉、网带炉、震底炉、真空炉、盐浴炉和箱式炉
钢丝
牵引式炉及其生产线
模具及刃具
真空炉、盐浴炉
钢带等退火件
罩式炉、井式炉、箱式炉
铸铁、铸钢退火、正火件
★热处理电阻炉的设计内容
(1)炉型的选择； (2)炉膛尺寸的确定； (3)炉体结构设计(包括炉衬、构架、炉门等)； (4)电阻炉功率的计算及功率分配； (5)电热元件材料的选择； (6)电热元件材料的设计计算； (7)炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用； (8)技术经济指标的核算； (9)绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和
编制电炉使用说明书等随机技术文件。
§5－1 炉型的选择与炉膛尺寸的确定
一、炉型的选择
正确地选择炉型关键是：满足工艺及产量的要求；保证 炉型在技术上是先进的；保证经济上是合理的。
1、工件的特点：形状、尺寸、质量和材质
例如：细长轴类工件，为防止变形宜用井式炉； 大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理，则 宜用台车炉；