中温井式电阻炉设计
中温实验箱式电阻炉设计说明书2
热处理炉课程设计炉型中温实验箱式电阻炉学院专业学号学生姓名指导教师日期目录一设计任务书二炉型的选择三确定炉体结构尺寸3.1 炉膛尺寸3.2 炉体材料及结构3.3 炉衬尺寸四砌体平均表面积计算4.1 炉顶平均面积4.2 炉墙平均面积4.3 炉底平均面积五验证炉体结构设计的合理性5.1 求热流5.2 验算界面温度5.3 验算炉壳温度六炉子热效率计算七空炉升温时间的计算8.1 体积计算8.2 蓄热量的计算八电热元件的选择及计算九参考文献十设计小结一、热处理炉设计任务书编号：05专业年级班级：学号：姓名：(一)、基本条件1.炉型：中温实验箱式电阻炉2.最高工作温度：850℃3.炉壁外壳温度≤65℃4.炉膛尺寸（L×B×H）mm：400×250×200；5.空炉升温时间：≤60分钟7.额定功率4KW8.电源：三相，380V9.加热组件接法：星形(二)、设计要求1.砌体部分2.电热组件及接线部分、炉盖、炉壳构架3.标定主要技术数据（1）额定功率（2）额定电压（3）额定温度（4）电源相数（5）电热组件接法（6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸（8）空炉升温时间（9）外形尺寸4.提交资料（1）纸质和电子版本的《设计计算说明书》，规格：A4（2）纸质和电子版本的炉子总图(AutoCAD绘制)，幅面：A1mm 240==胆外耐内H H mm344252220H H mm 394252220B B mm 49252220L L =⨯+⨯+==⨯+⨯+==+⨯+=耐内耐外耐外 保温层尺寸：尺寸比较复杂，中间有支撑材料，这里只给出其厚度。
上、下、左、右、后面，包括炉门，厚度mm 115=温H四、验证炉体结构设计的合理性由于炉子结构比较对称，故作统一数据处理。
将炉门做为前墙处理，结构与其他部分的炉墙结构一样如下图：1s =52mm,2s =115mm 根据书[1] P 24公式（1-63） ∑++⋯++-=212211a s s s t t q nnn λλλ对于炉墙散热，先假设界面上的温度及炉壳温度，℃600′2=tmm 290B =耐内 mm 240=耐内Hmm344H mm 394B mm 492L ===耐内耐外耐外mm 115=温H'2t 满足要求。
电阻炉炉温控制系统设计
1绪论1.1研究的目的及意义自从发现电流的热效应（即楞次-焦耳定律）以后，电热法首先用于家用电器，后来又用于实验室小电炉⑴。
随着镍铬合金的发明，到20世纪20年代，电阻炉已在工业上得到广泛应用。
工业上用的电阻炉一般由电热元件、砌体、金属壳体、炉门、炉用机械和电气控制系统等组成。
加热功率从不足一千瓦到数千千瓦。
工作温度在650C以下的为低温炉；650C 〜1000E为中温炉；1000C以上为高温炉。
在高温和中温炉内主要以辐射方式加热。
在低温炉内则以对流传热方式加热，电热元件装在风道内，通过风机强迫炉内气体循环流动，以加强对流传热。
电阻炉有室式、井式、台车式、推杆式、步进式、马弗式和隧道式等类型。
可控气氛炉、真空炉、流动粒子炉等也都是电阻炉［2］。
电阻炉与火焰炉相比，具有结构简单、炉温均匀、便于控制、加热质量好、无烟尘、无噪声等优点，但使用费较高⑻。
电热元件具有很高的耐热性和高温强度，很低的电阻温度系数和良好的化学稳定性。
常用的材料有金属和非金属两大类。
金属电热元件材料有镍铬合金、铬铝合金、钨、钼、钽等，一般制成螺旋线、波形线、波形带和波形板。
非金属电热元件材料有碳化硅、二硅化钼、石墨和碳等，一般制成棒、管、板、带等形状。
电热元件的分布和线路接法，依炉子功率大小和炉温要求而定⑷。
在工农业生产或科学实验中，温度是极为普遍的又极为重要的热工参数之一。
为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化，也有的电炉的炉温根据工艺要求按照某个指定的升温或保温规律而变化等。
因此，在工农业生产或科学实验中常常要求不断地测量温度，同时还进行控制［5］。
电阻炉是热处理生产中应用最广的加热设备，通过布置在炉内的电热元件将电能转化为热能并借助辐射与对流的传热方式加热工件。
热处理是提高金属材料及其制品性能的工艺⑹。
井式炉课程设计说明书
数据及结果试验设计及计算一、设计任务设计要求：1、50800Φ⨯碳钢淬火用炉中温淬火炉；2、最高使用温度900℃，生产率70g hK；3、画出总装图、画出炉衬图、炉壳图、电热元件图。
二、炉型的选择因为工件材料为碳钢，热处理工艺为淬火，对于碳钢最高温度为900℃，选择中温炉（上限900℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。
综上所述，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度900℃。
三、炉膛尺寸的确定1、炉膛有效尺寸（炉底强度指标法）1.1确定炉膛有效高度H由经验公式可以得知，井式炉炉膛有效高度H应为所加热元件（或者料筐）的长度的基础上加0.1~0.3m。
H效=800+300=1100mm由于电阻炉采用三相供电，放置电热元件的搁砖应为3n层，H砌=3n×(65+2)+67,取整后取n=5，得H砌=1072mm1.2确定炉膛内径D工件尺寸为Φ120×1700，装炉量每炉9根,生产率245.3㎏/h,对长轴类工件，工件间隙要大于等于工件直径；工件与料框的间隙取100~200。
D料=4×120×+120+2×（100~200）=999~1199，取D料=1000D砌比D效大100mm至300mm，取D砌=1350mm。
查表[1]得可用砌墙砖为8S L·427·446(A,B,R,r)=(168,190.8,765,675)型轻质粘土扇形砖。
由该砖围成的炉体的弧长为S=πD砌=3.14×1350=4239mm砖的块数为：4239÷168=25.2块，取整后N=25，对D进行修正得：D砌=25×168÷3.14=1350mm，取1350mm 选用代号为SND-427-09的扇形搁砖每层搁砖数目为N=πD砌÷50=84.78，取整为84块。
中温箱式电阻炉设计说明书
热处理炉课程设计炉型：中温箱式电阻炉学院：专业班级：材料工程学号：学生姓名：指导教师：日期：中温箱式电阻炉设计任务书编号：03材料冶金学院专业年级班级：材料工程学号：姓名：一、基本条件1. 炉型：中温箱式电阻炉2.用途：中碳钢、低合金钢的中小型毛坯工件的正火、淬火及调质，无定型产品，多品种小批量。
3.最高工作温度：950℃4.炉壁外壳温度≤70℃5. 生产率：80kg/h6．空炉升温时间：≤2.5小时7.生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产8.电源：三相二、设计要求1.设计内容1) 砌体部分2）炉门及启闭机构电热元件及外部接线炉壳构架部分2.标定主要技术数据（1）额定功率（2）额定电压（3）额定温度（4）电源相数（5）电热元件接法（6）炉膛有效尺寸（7）炉膛尺寸（8）空炉升温时间（9）外形尺寸3.提交资料（1）纸质和电子版本的《设计计算说明书》，规格：A4（2）纸质和电子版本的炉子总图(AotuCAD绘制)，幅面：A1指导教师：前言随着基础工业的不断现代化，即传统的制造技术与计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、现代管理技术的紧密结合，市场竞争更趋于白热化，商家们的眼光不仅盯在如何提高产品质量，而且在如何提高效率、效益、保护环境、适应用户需要方面提出了更高的要求。
对热处理行业来说，“优质、高效、低耗、清洁、灵活”是现代热处理技术的标志，着10个字应该成为热处理工作者不断追求的总目标。
要实现热处理技术的现代化，需要靠热处理设备的现代化来保证。
现代热处理设备包括：大型连续热处理生产线、密封箱式多用炉生产线、真空热处理设备、无人化感应加热设备等。
热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作，除需炉子知识外，还包括热处理工艺、机械设计、电工及温度控制等有关内容，必须密切结合生产实际综合运用有关知识。
一般设计炉子的顺序遵循：1．炉子的生产任务；2．作业制度（一班制、两班制或连续生产）；3．加热工件的材料、形状、尺寸、重量；4．工件热处理工艺规程和质量要求；5．电源及车间的厂房条件；6．炉子建造维修能力和投资金额等当然热处理炉的课程设计所包含的内容有所不同，但是一些技术上的要求必须要在设计过程中通过运用所学的知识设计达标。
中温电阻炉设计
RX-18-9中温箱式电阻炉设计设计者：尹宏林一、箱式电阻炉的工作原理：是利用电流通过电热元件时所产生的热效应，采取热辐射和炉膛内气体对流作用的形式将热量传递到被加热的工件上，使工件加热。
结构及特点：箱式电阻炉由炉体、测温系统和电控系统组成。
二、基本技术条件：1）箱式电阻炉；2）额定功率18kw；3）最高工作温度950℃；4）炉外壁温度小于60℃；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，确定炉体外型尺寸；3）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）；4）选择和计算电热元件，确定其布置方法；5）写出技术规范三.炉体结构和尺寸确定1、炉体材料及结构炉胆材料：轻质粘土砖电阻丝是内置式，买入炉衬材料中，除了保证其有足够的耐热度外，以为要放加热工件，故还要保证其强度。
炉衬材料：耐火材料：轻质粘土砖紧贴炉衬，包裹在其周围保温材料：膨胀珍珠岩炉外壳与保温材料之间支撑材料：轻质粘土砖下方炉体材料，保温层和炉壳之间为膨胀珍珠岩。
必须江保温层支撑起来，故加支撑材料。
炉外壳材料：3mm厚的钢板表炉衬温度与炉衬厚度及结构2、炉衬尺寸因为功率及炉温一定，利用经验计算法计算出炉子的内表面积。
根据其功率以及工作温度，计算其炉膛的内表面积，公式如下：P=cτ-0.5F0.9（t／1000）1.55式中P——炉子功率kwτ——空炉升温时间hF——炉膛内壁面积m2t——炉温℃c——系数（热损失较大的炉子取30~35）要求设计的箱式电阻炉额定功率为为18kw，炉温为950℃，空炉损耗功率≤5已知p=18kw，空炉升温时间≤2h，炉温950℃，系数取30~35算得F=考虑箱式电阻炉装出料方便，同时参考RX3-15-9中温电阻炉的尺寸（热处理手册；机械工业出版社，第三卷、热处理电阻炉，表3-5），取L/B=2 H/B=0.83 得L=600mm，B=300mm，H =250mm验证炉体结构设计的合理性由于炉子结构比较对称，故作统一数据处理。
井式电阻炉
井式加热炉用途：长杆件、轴类、批量齿轮等工件的热处理温度：250℃~1200℃特点：★电炉设有大型通风机装置，提高炉内温度均匀度★电炉分多区控制，进一步提高炉温均匀性★炉盖启闭采用丝杠螺旋升降，且带有导向柱，保证炉盖启闭平稳★炉盖与炉体采用耐高温纤维棉制作，炉体保温性能好，节约能源，降低生产成本★无污染，环保效益好井式加热炉的技术参数产品型号炉膛尺寸（mm）额定功率额定温度℃空炉升温时间/ h最大装载量KgRJ2系列950℃井式加热炉RJ2-40-9 Φ600×800 40 950 2.5 350RJ2-60-9 Φ600×800 60 950 2.5 800RJ2-90-9 Φ1000×1200 90 950 2.5 1500RJ2-120-9 Φ1000×1200 120 2.5 2000RJ2-180-9 Φ1500×2000 180 950 2.5 4000RJ2-280-9 Φ2000×2200 280 950 2.5 6000RJ2系列1200℃井式加热炉RJ2-50-12 Φ600×800 50 1200 2.5 350RJ2-75-12 Φ600×1000 75 1200 2.5 700RJ2-80-12 Φ800×1000 80 1200 2.5 800RJ2-110-12 Φ800×2000 110 1200 2.5 1600RJ2-105-12 Φ1000×1200 105 1200 2.5 1500RJ2-125-12 Φ600×3000 125 1200 2.5RJ2-220-9 Φ1000×3500 220 1200 2.5RJ2-300-9 Φ800×5500 300 1200 2.5RJ2系列650℃井式回火炉RJ2-25-6 Φ400×500 25 650 2.5 150RJ2-35-6 Φ500×650 35 650 2.5 250RJ2-55-6 Φ700×900 55 650 2.5 750RJ2-75-9 Φ950×1200 75 650 3 1000RJ2-100-9 Φ1200×1500 100 650 3 1600RJ2-120-9 Φ1200×2000 120 650 3 2000RJ2-135-9 Φ1500×1500 135650 3 2500RJ2-150-9 Φ2000×1500 150650 3 3000RJ2-200-9 Φ2000×2000 200650 3 3500RJ2-260-9 Φ2000×2500 260650 3 4000RJ2-300-9 Φ2500×2500 300650 3 4500可以根据客户要求定制各种规格尺寸的非标准型设备！。
90kw中温井式炉设计说明书
热处理设备设计说明书设计题目90kW中温井式炉设计说明书学院材料科学与工程年级2009级专业金属材料工程学生学号指导教师目录1 前言 (3)1.1本设计的目的、意义 (3)1.1.1 本设计的目的 (3)1.1.2 本设计的意义 (3)1.2本设计的技术要求 (4)1.3本课题的发展现状 (4)1.4本领域存在的问题 (4)2 设计方案 (6)2.1炉型选择的原则 (6)2.2炉型选择 (6)3 设计说明 (7)3.1炉膛尺寸的确定 (7)3.1.1 炉膛有效尺寸（排料法） (7)3.1.2 炉膛高度的确定 (8)3.2炉体结构设计 (8)3.2.1 炉壁的设计 (9)3.2.2 炉底的设计 (11)3.2.3 炉盖的设计 (12)3.3炉壳的设计 (12)3.4电阻炉功率的确定 (13)3.5技术经济指标计算 (17)3.6功率分配与接线方法 (18)3.7电热元件的设计 (18)3.8电热元件引出棒及其套管的设计与选择 (20)3.9热电偶及其保护套管的设计与选择 (20)4 结论 (21)4.1炉子的技术指标 (21)4.2特色及不足 (21)致 (23)参考文献 (24)1前言1.1本设计的目的、意义课程设计是高等学校培养面向生产、建设、管理和服务第一线的高等技术应用型人才的最后一个教学环节。
是培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识的重要手段。
通过完成课题，可以进一步检验学生处理实际问题的能力；使学生掌握基本的设计（科研）方法，受到初步的工程技术训练。
并可综合衡量教学质量，以利于提高教学管理水平。
1.1.1本设计的目的通过本环节的训练，应达到以下目的：（1）使学生进一步加深对所学基础理论、基本技能和专业知识的理解与运用，迸逐步系统化、综合化；（2）努力培养学生独立工作、思考和解决实际工程技术问题的能力，进而达到培养学生独立获取新知识的能力；（3）使学生通过文献检索、数据收集与处理、工程制图、设计计算、说明书编写等基本技能的训练，掌握正确运用国家标准和技术语言撰写技术报告的能力；（4）通过设计过程的训练，培养学生严谨，刻苦钻研、勇于创新和严肃认真的科学态度。
井式电阻炉
RJ2系列井式回火电阻炉说明书丹阳市宏皓工业炉有限公司江苏省丹阳市电炉厂一、概述RJ2系列井式回火电阻炉（以下简称电炉）是周期作业式电炉，主要供一般中、小型金属或合金机件在低650℃以下的空气中进行回火热处理之用。
电炉设有通风机装置和导风系统，使炉温均匀度控制在±5℃之内，确保工件受热均匀。
温控系统可采用PID过零触发可控硅、高精度智能表控温，控温精度高，炉温稳定性好；亦可采用位式控制。
二、技术规格三、使用条件1、室内使用；2、环境温度在-5至40℃的范围内；3、使用地区月平均最大相对湿度不大于85%，同时该月的月平均温度不高于30℃；4、周围没有导电导尘埃、爆炸性气体以及能严重破坏金属和绝缘的腐蚀性气体；5、无明显震动和颠簸。
四、结构简介本系列电炉由炉体、炉盖、炉盖启闭机构、热风循环装置、保护筐及温控系统等组成。
炉体外壳用钢材焊接成形，内用0.6g/cm3超轻质节能耐火砖砌筑成竖井式炉膛，承重部位和易碰撞部位用重质耐火砖砌筑（砌筑时泥浆中加入适量高温粘结剂），增强炉衬结构强度。
保温层采用硅酸铝耐火纤维、石棉板等保温材料，提高炉体保温性能，降低炉侧表面温升。
加热元件采用0Cr25Al5合金丝，绕制成螺旋状，搁置在炉膛四周的炉丝搁砖上，并用定制插口搁砖固定，防止脱出。
RJ2-25-6型、RJ2-35-6型和RJ2-55-6型电炉的炉膛较浅，加热元件为一区布置；RJ2-75-6型电炉因炉膛较深，所以加热元件分两区布置。
炉盖外壳亦用钢材焊接成型，内壁用1Cr18Ni9Ti耐热钢制作，使用寿命长。
炉盖内衬采用硅酸铝耐火纤维作隔热和保温，既可提高炉盖保温性能，又可降低炉盖重量。
炉盖与炉体的密封采用插入式结构，密封材料为硅酸铝耐火纤维或清洁干河砂，防止热量散发。
炉盖的启闭根据不同型号的电炉采用两种结构：1、RJ2-25-6型和RJ2-35-6型电炉，因炉盖较轻，故采用杠杆机构。
当需开启炉盖时，将手把向下压，炉盖即上升，脱离密封槽，再将手把向旁移动即可。
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目录
一、设计任务
1、专业课程设计题目 (1)
2、专业课程设计任务及设计技术要求 (1)
二、炉型的选择 (1)
三、炉膛尺寸的确定 (1)
1、炉膛有效尺寸（排料法） (1)
1.1确定炉膛内径D (1)
1.2确定炉膛有效高度H (2)
1.3炉口直径的确定 (2)
1.4炉口高度的确定 (3)
四、炉体结构设计 (3)
1、炉壁设计 (3)
2、炉底的设计 (5)
3、炉盖的设计 (6)
4、炉壳的设计 (7)
五、电阻炉功率的确定 (7)
1、炉衬材料蓄热量Q
7 (8)
蓄
(9)
2、加热工件的有效热量Q
件
3、工件夹具吸热量Q
(10)
夹
(10)
4、通过炉衬的散热损失Q
散
5、开启炉门的辐射热损失Q
(12)
辐
(12)
6、炉子开启时溢气的热损失Q
溢
7、其它散热Q
(13)
它
8、电阻炉热损失总和Q
(13)
总
9、计算功率及安装功率 (13)
六、技术经济指标计算 (13)
1、电阻炉热效率 (13)
2、电阻炉的空载功率 (14)
3、空炉升温时间 (14)
七、功率分配与接线方法 (14)
1、功率分配 (14)
2、供电电压与接线方法 (14)
八、电热元件的设计 (15)
1、I区 (15)
2、II区 (16)
3.电热元件引出棒及其套管的设计与选择 (18)
4.热电偶及其保护套管的设计与选择 (18)
参考书目 (19)
一、设计任务
1、专业课程设计题目：
《中温井式电阻炉设计》
2、专业课程设计任务及设计技术要求：
1、φ90×1000中碳钢调质用炉.
2、每炉装16根
3、画出总装图
4、画出炉衬图
5、画出炉壳图（手工）
6、画出电热元件图
7、写出设计说明书
二、炉型的选择
因为工件材料为φ90×1000中碳钢调质用炉对于中碳钢调质最高温度为[870+(30~50)]℃，所以选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉，并且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。
综上所述，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度950℃。
三、炉膛尺寸的确定
1、炉膛有效尺寸（排料法）
1.1确定炉膛内径D
工件尺寸为φ90×1000,装炉量为16根，对长轴类工件，工件间隙要大于或等于工件直径；工件与料筐的间隙取100~200mm。
炉膛的有效高度150~250mm排料法如图所示
则：根据几何关系，每根工件最小距离取90mm，则可以计算出
D=2×90×d=890mm
两层炉寸
q=(t3-t0)，由设计参考书温升50℃，则炉壁温度60℃，室温20℃是αƩ=12.17W/(m 2*0C)所以q=12.17×40=486.8W/(m 2*0C)
RNG-0.6型轻质粘土砖：1λ 密度3
1600kg m ρ=；
热导率()310.1650.1910t w m C λ-=+⨯均 ； 比热容 ()31C 0.8360.26310t g KJ K C -=+⨯均。
硅酸铝纤维
密度ρ2=120 kg/m 3；
热导率λ2=0.032+0.21×（10—3
t 均 ）*2W/(m*0C)；
比热容C 2=1.1KJ/（kg*0C ）。
由222111111111
1
[2(0.5)t b b t t qS b λλλ=
-+++-代入数据得： ⎥⎦
⎤
⎢
⎣⎡⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯++
-=
--)50.64109.0950165.0194.05.0(194.02165.00.001×0.2319501010
165.02
3
3
22
t
=820℃
λm=0.032+0.21×{（820+50）／2×1000}*2=0.0727w ／m.℃ S2=1／486.6×0.0727×(820-60)=113.5mm 取S2=115mm
190S mm =
S 2=115
0t =20℃
t3=60℃
1t =950℃
2t =820℃
2、炉底的设计
炉底结构通常是在炉底壳部的钢板上用珍珠岩砖或硅藻土砖砌成方格子，各格子中填充蛭石粉。
然后，在平铺二层重质粘土砖。
炉底砖的厚度尺寸可参照炉壁的厚度尺寸，一般为230~690mm。
由于要承受炉内工件的压力，且装出炉有冲击的作用。
故炉底板要求又较高强度。
由底至上，第一层为膨胀蛭石粉和硅藻土砖复合层，第二层，第三层为重粘土砖。
结构：
厚度
∕mm
材料：砌砖型号：
Ⅰ115
膨胀蛭石粉
+
硅藻土砖B级
BSL·427·280
Ⅱ67 重粘土砖
RNG-1.3
BSL·427·013
Ⅲ67 重粘土砖
RNG-1.3
BSL·427·013
3、炉盖的设计
炉顶的结构有平顶、拱顶和悬顶三种。
当炉子的宽度为600~3000mm时，可采用拱顶，拱角可用60°和90°，其中使用最多的是60°，这种拱顶称为标准t3=60℃S2=115
g )
C ； g )
C ；
20-1.068950
⨯
)C ；
20-260+
6.312221
110
1散⨯+
+-=
∑
∑F F S F S t t Q m m αλλ
先求出各层炉墙材料的平均热导率：
()31950820
0.1650.19100.3332w m C λ-+=+⨯⨯
=
C m 02
3
2.w 06904.010********.0032.0=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯+⨯+=λ 各层炉墙的厚度S 列出如下：
m S m S 115.0;09.021==
炉衬蓄热情况简化计算图
2
mm/m
)2
5.5
56m
=
1.5
2
mm /m 52
.116622022⨯⨯
z
- 19 -。