热处理箱式电阻炉课程设计
箱式电阻炉课程设计
箱式电阻炉课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解箱式电阻炉的基本结构、工作原理及其在工业中的应用。
2. 学生能掌握箱式电阻炉的操作步骤、安全使用规范及相关维护保养知识。
3. 学生能了解箱式电阻炉的温度控制原理，掌握相关计算公式。
技能目标：1. 学生能够独立操作箱式电阻炉，完成简单的加热实验。
2. 学生能够分析并解决箱式电阻炉使用过程中出现的问题。
3. 学生能够运用所学知识，对箱式电阻炉进行简单的维护和故障排查。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，激发探究科学技术的热情。
2. 学生树立安全意识，养成严格遵守操作规程的好习惯。
3. 学生学会团队合作，培养沟通协调能力和解决问题的能力。
课程性质：本课程为物理实验课，通过箱式电阻炉的操作与实验，使学生将理论知识与实际应用相结合。
学生特点：初三学生，具备一定的物理知识和实验操作能力，好奇心强，善于动手实践。
教学要求：结合学生特点，注重实践操作，提高学生的实际动手能力，强调安全意识，培养学生对物理实验的兴趣。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 箱式电阻炉基本结构及工作原理- 箱式电阻炉的构造、主要部件及其功能- 电阻炉的工作原理，包括电阻加热、温度控制等2. 箱式电阻炉的操作与安全规范- 操作步骤及注意事项- 安全使用规范，如用电安全、防火防爆等3. 箱式电阻炉的温度控制- 温度控制原理，包括PID控制、热电偶等- 相关计算公式及实际操作4. 箱式电阻炉的维护保养- 常见故障分析及排除方法- 定期维护保养方法及注意事项5. 实践操作- 简单加热实验，如熔化金属、烘干材料等- 操作过程中的问题分析及解决教学内容安排与进度：第一课时：箱式电阻炉基本结构及工作原理第二课时：箱式电阻炉的操作与安全规范第三课时：箱式电阻炉的温度控制第四课时：箱式电阻炉的维护保养第五课时：实践操作教材章节及内容列举：第一章：物理实验基本知识第三节：箱式电阻炉的结构、原理与操作教学内容紧密结合课程目标，注重科学性和系统性，循序渐进地组织教学，使学生在掌握知识的同时，提高实际操作能力。
热处理 箱式电炉设计
无锡职业技术学院课程设计说明书设计任务书姓名: 班级: 课程设计题目：设计一箱式电阻炉基本技术条件：学生应完成下列工作：一﹑设计说明书一份(包括论述和计算)1﹑说明目录2﹑按技术条件要求确定炉型，炉膛及外形的主要尺寸；3﹑炉衬材料与炉衬尺寸的确定；4﹑通过热平衡计算，确定炉子功率及接线方法；5﹑电热元件的选择，并且计算电热元件的基本尺寸和安装尺寸；6﹑确定炉体金属构架及炉门启动装置；7﹑炉子主要数据及主要指标计算并列表；8﹑对所有炉子评价及必要的说明。
二﹑图纸部分1﹑绘制炉子断面总图一张（2—3个视图）（A1图纸）2013-11-11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：90kg/ h；(3)工作温度：最高使用温度700℃；(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。
热处理炉课程设计
热处理电阻炉设计一、 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：碳钢，低合金钢等的淬火，调质以及退火，正火；（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950℃；（4）炉外壁温度小于60℃；（5）生产率：60kg/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，选用中温（650―1000℃）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 60=，按教材表5-1选择适用于淬火、正火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(12020h 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：2015.012060m 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： 21588.085.05.085.0m 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 542.02084.12084.15.0588.05.0======（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 379.0542.07.07.0=⨯==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。
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）：专业班级：材料工程及其自动化131学号：姓名：指导教师：起止时间：2014-12-15~2014-12-28课程设计任务及评语目录目录................................................................................................................................................ I1 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 (12)10 电热体元件图 (14)11 电阻炉装配图 (15)12 电阻炉技术指标 (16)参考文献 (17)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。
(2) 生产率：220 kg / h 。
(3) 额定工作温度：1200 ℃。
(4) 生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
1 炉型的选择根据给定的技术要求选取高温箱式炉，箱式炉结构简单，操作方便，容易准确控制温度，炉膛温度分布均匀，便于使用控制气氛，容易实现机械化自动化操作。
箱式炉生产能力较低，适用于小规模生产。
高温箱式炉，炉衬厚度大，可以减少热损失。
满足设计要求。
2 炉体结构及尺寸炉体结构尺寸根据工件的形状，尺寸，装炉量以及炉子生产率来决定。
同时考虑到炉子的传热特点、检修和装出料方便。
箱式电阻炉设计(修改版)
佳木斯大学热处理设备课程设计（说明书）题目：热处理箱式电阻炉的设计（生产率110kg/h，温度≤600℃）院（系）：材料科学与工程学院专业班级：金属一班学号：**********学生姓名：位来指导教师：**起止时间：2012-11-19~2012-12-10课程设计任务及评语目录一、炉型的选择 (1)二、确定炉体结构和尺寸 (1)三、砌体平均表面积计算 (2)四、计算炉子功率 (2)五、炉子热效率计算 (5)六、炉子空载功率计算 (5)七、空炉升温时间计算 (5)八、功率的分配与接线 (6)九、电热元件材料选择及计算 (6)十、电热体元件图 (7)十一、电阻炉装配图 (7)十二、电阻炉技术指标 (7)参考文献 (8)设计任务：按工作要求可设计一台热处理电阻炉，其技术要求为：(1)用途：中低碳钢、合金钢毛坯或零件的淬火、正火处理，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：110kg/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、炉型的选择根据设计任务给出的技术要求和生产特点，本设计宜选用箱式热处理电阻炉。
二、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定根据所学知识炉底面积用炉底强度来计算。
生产率为110kg/h，即可选择箱式炉用于淬火和正火时的单位面积炉底强度h为115kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积F1 = P/h= 110/115 = 0.96m2K为有效面积与炉底总面积的比例系数，K=F/F1=0.75~0.85，我们取系数为0.84，则炉底实际面积：F = F1/0.84 =0.96/0.84 =1.14m22．炉底长度和宽度的确定考虑到工作时的状态，长度与宽度之比L/B=3:2，因此可知B =930m，L =1310m。
又因为要考虑便于砌砖，根据标准砖尺寸，取L =1380mm，B =920mm。
箱式电阻炉课程教学设计
一、设计任务书题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉； 炉子用途：中小型零件的热处理；材料及热处理工艺：中碳钢毛坯或零件的淬火、正火及调制处理； 生产率：160 kg/h ；生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产； 要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一张。
二、炉型的选择根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度950℃，不通保护气氛。
三、确定炉体结构及尺寸 1.炉底面积的确定因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。
已知生产率p 为160 kg/h ，按照教材表5-1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p 0为 120 kg/(m 2﹒h)，故可求得炉底有效面积：F 1=P P 0=160120=1.33 m 2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F 1F ⁄=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积：F =F 1=1.33=1.57 m 2 2.炉底长度和宽度的确定由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取L B ⁄=2，因此，可求得：L =√F 0.5⁄=√1.570.5⁄=1.772 mB =L 2⁄=1.7722⁄=0.886 m根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L =1.741 m ，B =0.869 m ，如总图所示。
3.炉膛高度的确定按照统计资料，炉膛高度H与宽度B之比H B⁄通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H B⁄=0.64Om。
因此，确定炉膛尺寸如下：长L=(230+2)×7+(230×1+2)=1741 m2宽B=(120+2)×4+(65+2)+(40+2)×2+(113+2)×2=869 mm高H=(65+2)×9+37=640 mm为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为：=1500 mmL效=700 mmB效=500 mmH效4.炉衬材料及厚度的确定由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mm QN−0.8轻质粘土砖，+80 mm密度为250 kg m3⁄的普通硅酸铝纤维毡，+113mm B级硅藻土砖。
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
650℃ 90kgh的箱式电阻炉设计 课程设计报告
报告题目：650℃90kg/h的箱式电阻炉设计《热处理设备》课程设计任务书课题名称650 ℃90 kg/h的箱式电阻炉设计完成时间20XX-10-20指导教师职称高工、讲师学生姓名班级总体设计要求和技术要点总体设计要求：1.通过设计，培养学生具有初步的设计思想和分析问题、解决问题的能力，了解设计的一般方法和步骤。
2.初步培养学生的设计基本技能，如炉型的选择、结构尺寸设计计算、绘图、查阅手册和设计资料，熟悉标准和规范等。
3.使学生掌握设计热处理设备的基本方法，能结合工程实际，选择并设计常用热处理设备，培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。
设计一台热处理箱式电阻炉，其技术要点为：1.用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火、调质处理及回火。
2.工件：中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；3.最高工作温度：≤650、750、850、950、1100℃、1200℃（选一个温度）；4.生产率：60-120kg/h（分7份）；5.生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
工作内容及时间进度安排1.热处理设备设计准备 0.5天2.箱式电阻炉结构尺寸计算、选择炉体材料、计算分配电阻炉加热功率 0.5天3.计算电热元件尺寸、进行结构设计 0.5天3.核算设备技术经济指标 0.5天4.绘制电阻炉总图、电热元件零件图 1.0天5.编写设计说明书、使用说明书 0.5天6.设计总结 0.5天7.答辨 1.0天课程设计成果1、设计说明书：设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。
说明书的格式如下： （1）统一模板，正规书写；（2）说明书的内容及计算说明项目：（a ）、对设计课题的分析；（b ）、设计计算过程；（c ）、炉子技术指标；（d ）、参考文献。
2、设计图纸：（1)电阻炉总图一张（A 3），要求如下：（a ）、图面清晰，比例正确；（b ）、尺寸及其标注方法正确；（c ）、视图、剖视图完整正确；（d ）、注出必要的技术条件。
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热处理箱式电阻炉课程设计 一、设计任务 1、炉型：箱式炉
2、设计要求：（1）生产率或一次装炉量：100kg/h
（2）零件尺寸：长、宽、高尺寸最大不超过150mm （3）零件材料：中、低碳钢、低合金钢及工具钢 （4）零件热处理工艺：淬火加热 3、任务分析：
（1）生产率或一次装炉量为100kg/h ，属小型炉；
（2）生产长、宽、高尺寸最大不超过150mm 的零件，选择箱式炉合理； （3）淬火加热工艺表明所设计的箱式炉属于中温范畴。
二、电阻炉的炉体结构设计
1、炉型选择：由于所生产的零件尺寸较小，都不大于150mm ，且品种较多，热处理
工艺为淬火加热，具体品种的淬透性不同，工艺有所差别，故采用周期作业中温箱式热处理炉进行设计。
（额定温度为950℃） 2、炉膛设计 （1）典型零件的选定
参照设计任务的要求，选用40Cr 钢齿轮模拟设计
①齿轮参数：分度圆mm d 128= 齿顶圆mm d a 136= 齿数32=z 模数 4=m 齿宽mm b 70= 全齿高mm h 9=
齿根圆mm d f 118= 齿轮孔径mm d 40=孔
②设定工艺曲线：
加热时间 t=a ×k ×D （a ：加热系数，k ：工件装炉条件修正系数，D ：工件
《热处理手册》第四版第二卷，机械工业出版p55
工艺周期为5h
《热处理设备》p117表5-4
石棉板：热导率为t 3
310174.0163.0-⨯+=λ，厚度mm 53=δ
钢 板：厚度为 mm 5
校验厚度，如下图所示：
取 C t C t ︒=︒=50,95041，故 5002
50
950t =+=℃
因三层热流相等，即 q 1=q 2=q 3 故
)()()(433
332222111t t t t t t -=-=-δλδλ
δλ 得：t 2＝751.4℃＜900℃（B 级硅藻土砖的最高使用温度） 符合 t 3＝764.7℃＜500℃（石棉板的最高使用温度） 符合 （3）炉顶：由B=1m ＞600mm ，故采用拱顶式结构 采用拱角为60°的拱顶，拱顶半径：R=B=1m 矢高：m R f 13.0)2
cos 1(=-=α
拱顶耐火砖为轻质楔形砖，厚度为113mm ，
保温砖为蛭石粉，厚度为230mm
（4）炉底：①钢板 15mm
②贯穿三层的重质砖（共230mm ）
包括电热体搁砖、轻质砖QN －1.0、B 级硅藻土砖 ③轻质砖 65mm
④硅藻土保温砖砌成棋盘式方格，格中填以蛭石粉 115mm
⑤石棉板 5mm
⑥钢板 15mm
故炉底总厚为445mm，符合230-690mm之间的要求
（5）炉门：
①炉门口 H’=600－113＝487mm
高度与宽度之比与炉膛类似，即B’/H’＝B/H
得：B’＝812mm
②炉门：用厚度为10mm的钢板制成框架，框架内附5mm石棉板，内衬轻质耐火砖作
为耐火层，厚度为113mm。
硅藻土渣砖为保温层，厚度为230mm。
炉门框架
边缘与炉门口重叠100mm，重叠部分机械加工，在两侧设置压紧装置。
炉门结构示意图如下图：
（6）炉架和炉壳
炉架是用角钢、槽钢等焊接而成的炉体骨架
炉壳、炉底采用15mm厚钢板，其余为5mm钢板
三、电阻炉的热力计算
采用热平衡法进行热力计算
1、炉料加热
（1）加热有效炉料的热量（即工件热量）
Q件=GC（t终－t0）（G为有效炉料工件的重量 G=500kg，C为平均比热，查
表可得：C＝0.155×4.1868＝0.649kJ/kg·℃）《热处理设备课程设计指导书》p8
工件热量
=
件
Q
kJ
5
10 7.2⨯
热处理设备课程设计
- 11 -。