热处理设备 电阻炉设计课件
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热处理炉PPT
要求：考虑物料的形状、尺寸、装料方式、生产率。炉膛的 热交换、温度均匀性、减少热损失、电热元件的安装等。 （1）炉底面积
工件与前后左右炉墙的距离
应为100150mm；有效面积F1
（装料面积）为炉膛总面积的 70%85%，大型炉上限；炉底
宽度B与长度L之比保持在2/3
1/2范围内。
则
F1
p p0
;
第一层保温层（保温材料）； 第二层耐火层（轻质粘土砖）； 高温炉一般为三层： 第一层保温层（保温材料） 第二层过渡层（轻质砖） 第三层耐火层（重质砖或高铝转）
（3）炉顶 有平顶和拱顶两种形式，热处理炉大都采用拱顶。 拱
顶采用轻质楔形砖砌筑，上砌轻质保温制品；拱角砖采用重 质异型砖砌筑。 （4）炉门
（2）炉子总功率Q总
①连续作业电阻炉的Q总
炉子在使用过程中，由于炉衬损坏，散热损失加大，电 压波动、电热元件老化等引起炉子功率下降，所以炉子功率 要有一定的储备，其安装功率为
②周期作业电阻炉Q总
周期作业炉按加热阶段作为热平衡计算时间单位时，其 热损失为
Q总=Q件+Q辅+Q散+Q蓄+Q它
空炉升温时间为
⑤炉门开启时的散热损失Q辐
⑥溢气或吸气热损失
开启炉门或炉子有缝隙时，如果是可控气氛炉，则炉压
为正，Q溢；如果是燃料炉，则Q吸，对于一般的箱式电阻炉，
通常是开启炉门时以加热吸入的冷空气所需热量为
Q吸。
⑦砌体蓄热量Q蓄
对双层砌体可按下式计算
⑧ 不宜精确计算的热损失，如电热元件的引出端漏气、导 热，炉子缝隙的吸气等热损失。箱式炉一般为10%20%
与其它工序组成全自动热处理线的趋势。、
2 热处理炉的分类
工件与前后左右炉墙的距离
应为100150mm；有效面积F1
（装料面积）为炉膛总面积的 70%85%，大型炉上限；炉底
宽度B与长度L之比保持在2/3
1/2范围内。
则
F1
p p0
;
第一层保温层（保温材料）； 第二层耐火层（轻质粘土砖）； 高温炉一般为三层： 第一层保温层（保温材料） 第二层过渡层（轻质砖） 第三层耐火层（重质砖或高铝转）
（3）炉顶 有平顶和拱顶两种形式，热处理炉大都采用拱顶。 拱
顶采用轻质楔形砖砌筑，上砌轻质保温制品；拱角砖采用重 质异型砖砌筑。 （4）炉门
（2）炉子总功率Q总
①连续作业电阻炉的Q总
炉子在使用过程中，由于炉衬损坏，散热损失加大，电 压波动、电热元件老化等引起炉子功率下降，所以炉子功率 要有一定的储备，其安装功率为
②周期作业电阻炉Q总
周期作业炉按加热阶段作为热平衡计算时间单位时，其 热损失为
Q总=Q件+Q辅+Q散+Q蓄+Q它
空炉升温时间为
⑤炉门开启时的散热损失Q辐
⑥溢气或吸气热损失
开启炉门或炉子有缝隙时，如果是可控气氛炉，则炉压
为正，Q溢；如果是燃料炉，则Q吸，对于一般的箱式电阻炉，
通常是开启炉门时以加热吸入的冷空气所需热量为
Q吸。
⑦砌体蓄热量Q蓄
对双层砌体可按下式计算
⑧ 不宜精确计算的热损失，如电热元件的引出端漏气、导 热，炉子缝隙的吸气等热损失。箱式炉一般为10%20%
与其它工序组成全自动热处理线的趋势。、
2 热处理炉的分类
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。
04热处理电阻炉概述 ppt课件
热处理电阻炉主要缺点：炉子造价高，耗电量大，工 件加热速度较慢，不通保护气氛加热时工件容易氧化脱碳。
2020/12/2
39
1.39
2020/12/2
40
可控气氛，常用于可锻铸 铁退火，缺点是需要配备 强力起重设备。
1－炉衬；2－电热元件
13.3－2 炉底固202定0/装12/置2 ；4－构升降炉底；5－升降机
32
罩 式 炉
1.33
结构：由固定的炉台和可
第四章 热处理电阻炉概移述动的开口向下外罩和内
罩（钢板及型钢焊接而成）
组成。一加热罩常配有几
个炉底座。放在不同炉底 座上的工件轮流进行加热 和冷却。
分类：井式电阻炉按其工作温度可分为低温、中温、 高温三种。
2020/12/2
20
1.20
第四章 热处理电阻炉概中述温井式电阻炉
结构：如左图。炉衬与
箱式炉相似，炉盖采用砂封、 油封、水封等严密封闭。
特点：最高工作温度为 950℃。采取分段控制功率， 在炉口区段增加功率，以尽 可能提高炉温均匀性。
应用：与箱式电阻炉相
通用性周期作业热处理炉（通用工件）
周期作业化学热处理炉 周期作业炉
处理大尺寸工件的周期作业炉（大型件）
处理小尺寸工件的周期作业炉（小散体）
连续作业炉
输送带式炉 网带式炉 推杆式炉 震底式炉 转底式炉 滚筒式炉等
2020/12/2
8
1.8
第四章 热处理电阻炉概述
电阻炉的基本结构
2020/12/2
1.9
2020/12/2
29
1.29
第四章 热处理电阻炉概述结构特点：由固定加
热室和活动炉底组成。
与箱式炉相比，增加
2020/12/2
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可控气氛，常用于可锻铸 铁退火，缺点是需要配备 强力起重设备。
1－炉衬；2－电热元件
13.3－2 炉底固202定0/装12/置2 ；4－构升降炉底；5－升降机
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罩 式 炉
1.33
结构：由固定的炉台和可
第四章 热处理电阻炉概移述动的开口向下外罩和内
罩（钢板及型钢焊接而成）
组成。一加热罩常配有几
个炉底座。放在不同炉底 座上的工件轮流进行加热 和冷却。
分类：井式电阻炉按其工作温度可分为低温、中温、 高温三种。
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第四章 热处理电阻炉概中述温井式电阻炉
结构：如左图。炉衬与
箱式炉相似，炉盖采用砂封、 油封、水封等严密封闭。
特点：最高工作温度为 950℃。采取分段控制功率， 在炉口区段增加功率，以尽 可能提高炉温均匀性。
应用：与箱式电阻炉相
通用性周期作业热处理炉（通用工件）
周期作业化学热处理炉 周期作业炉
处理大尺寸工件的周期作业炉（大型件）
处理小尺寸工件的周期作业炉（小散体）
连续作业炉
输送带式炉 网带式炉 推杆式炉 震底式炉 转底式炉 滚筒式炉等
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第四章 热处理电阻炉概述
电阻炉的基本结构
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1.9
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1.29
第四章 热处理电阻炉概述结构特点：由固定加
热室和活动炉底组成。
与箱式炉相比，增加
热处理设备热处理电阻炉PPT演示课件
出料，生产能 力低.
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
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。
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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
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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。
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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
热处理工艺及设备ppt课件
1850～1880年，对于运用各种气体(诸如氢气、煤 气、一氧化碳等)进展维护加热曾有一系列专利。 1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处置的专 利。
1901～1925年，在工业消费中运用转筒炉进展气体 渗碳 ；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势到达 可控，以后又研讨出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一
第二节 淬火槽
1、淬火槽的根本构造 〔1〕淬火槽体 〔2〕循环溢流安装 〔3〕温度控制安装 〔4〕淬火槽的机械搅拌安装 〔5〕排烟安装 〔6〕灭火安装
2、普通淬火槽 3、周期作业机械化淬火槽 〔1〕悬臂式提升机淬火槽 〔2〕料斗式提升机淬火槽 4、延续作业式机械化淬火槽 〔1〕保送带式淬火槽 〔2〕螺旋保送式淬火槽
A1、 A3、 加A热cm临界点：
Ac1、Ac3、 冷A却cc临m界点：
Ar1、Ar3、Arcm
第二章 钢的退火和正火
第一节 退火的定义、目的和分类 第二节 常用的退火工艺 第三节 钢的正火 第四节 退火、正火后钢的组织与性能 第五节 退火、正火缺陷
常用退火工艺方法 分散退火工艺曲线 完全退火工艺曲线 不完全退火 球化退火 再结晶退火和消除应力退火
随着淬火技术的开展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火 质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打 制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这阐明中 国在古代就留意到不同水质的冷却才干了，同时也留意 了油和尿的冷却才干。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中 的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而外表含碳量却达 0.6%以上，阐明已运用了渗碳工艺。但当时作为个人 “手艺〞的，不肯外传，因此开展很慢。
步控制炉内气氛碳势的方法； 20世纪60年代以来，热处置技术运用等离子场，发
热处理设备2课件
➢ 缺点：装炉量少，生产效率低。 ➢ 用途：常用于质量要求较高的零件。
19
§12.1 热处理电阻炉－概述
20
§12.1 热处理电阻炉－概述
4、低温井式电阻炉 ➢ 结构特点
❖结构与中温井式炉相似 ❖炉壳、炉衬、加热元件、导风筒、风扇、炉盖
以及起闭机构 ❖主要靠对流散热，加装风扇，增加空气对流
➢ 特点：装炉量较高，炉内温度均匀，装出料 方便。
➢ 砌砖内腔尺寸 B×L×H
36
§12.2 炉型的选择和炉体尺寸的确定
(一) 炉底面积的确定
➢ 根据炉子一次装料量
❖批量不大，工件尺寸较大且形状特殊。 ❖根据炉子一次装料量，将工件实际摆放面积作为
炉底有效面积；工件之间，工件与电热体之间要 有间隙；工件与炉门之间有间隙。 ❖炉膛长度 L＝L1＋0.2~0.3（m） ❖炉膛宽度 B＝B1＋0.2~0.3（m） ❖L1、B1为炉子有效长度和有效宽度（m）， B1 / L1＝2/3~1/2
2、振底式电阻炉
炉底板及其上的工 件加速前进，当速 度达到一定值时， 炉底板突然停止运 动，工件便借惯性 力克服摩擦力而继 续向前移动一定距 离，然后炉底板缓 慢回复原位；
炉底板用耐热钢铸造 加工而成，整个炉底 板为槽形；
利用压缩空气 作动力，推动 气缸中活塞作 往复运动，从 而带动炉底板 作往复运动；
一般适用于950℃以内的热处理；螺栓、垫圈等形状简单、
不怕碰撞的中小型零件；正火、回火处理，也可向炉内通入
保护气氛进行光亮或光洁热处理。
31
§12.1 热处理电阻炉－概述
3、推杆式电阻炉
推杆将料盘 推入炉内；
复杂工件放 入料盘内；
三段式加热，电热体 置于侧墙或炉顶；
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§12.1 热处理电阻炉－概述
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§12.1 热处理电阻炉－概述
4、低温井式电阻炉 ➢ 结构特点
❖结构与中温井式炉相似 ❖炉壳、炉衬、加热元件、导风筒、风扇、炉盖
以及起闭机构 ❖主要靠对流散热，加装风扇，增加空气对流
➢ 特点：装炉量较高，炉内温度均匀，装出料 方便。
➢ 砌砖内腔尺寸 B×L×H
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§12.2 炉型的选择和炉体尺寸的确定
(一) 炉底面积的确定
➢ 根据炉子一次装料量
❖批量不大，工件尺寸较大且形状特殊。 ❖根据炉子一次装料量，将工件实际摆放面积作为
炉底有效面积；工件之间，工件与电热体之间要 有间隙；工件与炉门之间有间隙。 ❖炉膛长度 L＝L1＋0.2~0.3（m） ❖炉膛宽度 B＝B1＋0.2~0.3（m） ❖L1、B1为炉子有效长度和有效宽度（m）， B1 / L1＝2/3~1/2
2、振底式电阻炉
炉底板及其上的工 件加速前进，当速 度达到一定值时， 炉底板突然停止运 动，工件便借惯性 力克服摩擦力而继 续向前移动一定距 离，然后炉底板缓 慢回复原位；
炉底板用耐热钢铸造 加工而成，整个炉底 板为槽形；
利用压缩空气 作动力，推动 气缸中活塞作 往复运动，从 而带动炉底板 作往复运动；
一般适用于950℃以内的热处理；螺栓、垫圈等形状简单、
不怕碰撞的中小型零件；正火、回火处理，也可向炉内通入
保护气氛进行光亮或光洁热处理。
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§12.1 热处理电阻炉－概述
3、推杆式电阻炉
推杆将料盘 推入炉内；
复杂工件放 入料盘内；
三段式加热，电热体 置于侧墙或炉顶；
热处理设备热处理电阻炉41页PPT
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
热处理设备热处理电阻炉
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
热处理设备热处理电阻炉
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
第五章热处理电阻炉的设计.精选PPT
✓ 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。
✓ 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0.15－0.25m。
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 金额 等。
★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
P=(50~75)V 2/3
件和操作人员的技能 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)；
小批量：井式气体渗碳炉； 当R与L不变时，越大，则f越大，提高强度，延长寿命。
7、其它
车间厂房结构、地基、炉子建造维修、
维护、 等。
☆几种常见的炉型选用情况： ✓汽车齿轮等渗碳零件
✓ 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。
✓ 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0.15－0.25m。
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 金额 等。
★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
P=(50~75)V 2/3
件和操作人员的技能 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)；
小批量：井式气体渗碳炉； 当R与L不变时，越大，则f越大，提高强度，延长寿命。
7、其它
车间厂房结构、地基、炉子建造维修、
维护、 等。
☆几种常见的炉型选用情况： ✓汽车齿轮等渗碳零件
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(3)开启炉门的辐射热损失
设装出料所需时间为每小时6分钟，根据式(5—6)
Ｑ辐
3.6 5.675F［t （1T0g0）4
（ Ta ）4 ] 100
式中：C—黑体辐射系数； F—炉门开启面积或缝隙面积（m）；
3.6—系数；φ—炉口遮蔽系数；
δt—炉门开启率(即平均1小时内开启的时间)，对常开炉门或炉壁 缝隙而言δt=1。
S2
2
788.6 730.4 0.05 0.129
497.8℃
t3墙 t3墙 t3墙
497.8 485 100% 485
2.64%
5%,不需重算。
③验算炉壳温度t4墙
t4墙
t3墙
q墙
S3
3
497.8 730.4
0.115 0.194
64.9℃＜
70℃
满足一般热处理电阻炉表面温升<50℃的要求。室温20 ℃
热处理设备
热处理电阻炉设计计算举例
重
点： 设计方法与步骤
教学要求：了解箱式电阻炉的设计内容、方法与步骤。
一、设计任务
二、炉型的选择
根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电 阻加热炉，不通保护气氛。
三、确定炉体结构和尺寸
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160kg/h，按表
炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质 高铝砖。（注①67=65+2，2是砖缝的宽度。）
炉底板材料选用Cr—Mn—N耐热钢，根据炉底实际尺寸 给出，分三块或四块，厚20mm。
四、砌体平均表面积计算
砌体外廓尺寸如图5—15所示
（教材图5-9）。
L外=L+2×(115+50+115) = 2300mm
Q总
Q件 （Q辐
Q溢）
202931.2
95117 (8877.7
33713)
100
%
59.3%
七、炉子空载功率计算
P空
Q散 Q它 3600
25020.4 23346.1 3600
13.4kw
八、空炉升温时间计算
由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄 热较少，为简化计算，将炉子侧墙、前后墙及炉顶按 相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进行单独计 算，因升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。
高 H （65 2） 9 37 640 mm
拱角砖矮边 高度
炉底支撑砖厚度
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： L效=1500mm ； B效=700 mm； H效=500mm
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113mmQN—1.0轻质粘土砖+50mm密度为 250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+ 113mrnB级硅藻土砖。
2 3
(t g
ta )
20
2 3
(950
20)
640℃
Q溢 qVa aC（a t＇g ta） t
314.11.29 1.342 (640 20) 0.1
33713kJ / h
(5)其它热损失 其它热损失约为上述热损失之和的10%~20%，故
Q它=0.13(Q件+Q散+Q辐+Q溢) =0.13 × (95117+25020.4+8877.75+33713) =23346 .1 kJ/h
按统计资料，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=0.7左右，根据 标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640m。
因此，确定炉膛尺寸如下：
砖长 砖 缝
长 L （230 2） 7 （230 1 2） 1741 mm
长度
炉底搁砖宽度 2
宽 B （1mm
由tS2均= 632.5 ℃，得 λ2=0 .129W/ ( m﹒℃)
当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2经近似
计算得α∑=12. 17W /(m2﹒℃) （综合传热系数） ① 求热流
q墙
s1
tg ta s2 s3
1
1 2 3 a
950 20
0.115 0.05 0.115 1
P安= 1.4 2029312 =78.9 Kw 3600
与标准炉子相比较，取炉子功率为75kW。
六、炉子热效率计算
1．正常工作时的效率 Q件 100 %
由式(5—12)
Q总
（5 12）
Q件 100% 95117 100% 47.2%
Q总
202931.2
2.在保温阶段，关闭炉门时的效率
1.炉墙及炉顶蓄热
拱角砖的厚度
Ｖ侧粘＝ 2×［1.741×(12×0.067+0.135) ×0.115=0.376m3 Ｖ前粘后＝ 2×[(0.869+0.115×2)×(16×0.067+0.135)]=0.305m3
Ｖ顶粘＝ 0.97×(1.741+0.276) ×0.115=0.225m3
④计算炉墙散热损失
Q墙散=q墙·F墙均=730 .4 ×6.25=4562.5W 同理可以求得
t2顶=844 .39℃； t3顶=562 .6 ； t4顶=53℃； q 顶= 485 .4 W/m2
t2底=782 .2℃，t3底568 .54℃，t4底=53.7℃， q底=572 . 2 W/m2 炉顶通过炉衬散热
炉顶 采用113mmQN —1. 0轻质粘土砖十80mm密度 为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十115mm膨胀珍珠岩。
炉底 采用三层QN—1.0轻质粘土砖(67① ×3)mm + 50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十182mmB级 硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。
炉门 用65mmQN—1.0轻质粘土砖+80mm密度为 250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+65mmA级硅藻土砖。
3.炉底平均面积
F底内 B L 0.869 1.741 1.51m2
F底外 B外 L外 1.430 2.300 3.36m2
F底均 F底内 F底外 1.51 3.36 2.23m2
五、计算炉子功率
1．根据经验公式法计算炉子功率
由式(5—14)
P安
C
F 0.5
升
0.9
( t )1. 1000
Ｖ纤侧＝ 2×[(1.741+0.115) ×(12×0.067+0.135) ×0.05=0.174 m Ｖ前粘后＝2×[(0.87+0.115×2)×(16×0.067+0.135)×0.05
0.511 0.129 0.194 12.17
730.4W / m 2
②验算交界面上的温度t2墙、t3墙
t2墙
t1
q墙
S1
1
950 730.4
0.115 0.511
788.6
℃
t2墙
t
2墙
t
2
墙
788.6 780 100% 780
1.1%
5%,满足设计要求,不需重算。
t3墙
t2墙
q墙
i1 i F
对于炉墙散热，如图5—16所 示，首先假定界面上的温度及炉
壳温度，
t′2 墙 = 780℃ ， t′3 墙 = 485℃， t′4 墙=60℃则
耐火层S1的平均温度 ts1均=（950+780）/2=865℃， 硅酸铝纤维层S2的平均温度 ts2均=（780+485）/2=632.5℃, 硅藻土砖层S3的平均温度 ts3均=（485+60）/2=272.5℃， S1、S3层炉衬的热导率由附表3得
B外=B+2×(115+50+115)=1430mm
H外=H+f+(115+80+115)+67×4+50+182
炉顶厚
4 块粘土砖高 炉 底保温层厚
=640+116+310+268+50+182
=1566 mm
式中：f —拱顶高度，此炉子采用600标准拱顶，取拱弧
半径R=B，则f可由f =R(1- co300 )求得。
Q件= P(C件2 t1—C件1to) =160 × (0.63×950-0.486 × 20)
=95117 kJ/h
（ p每小时装炉量）
(2)通过炉衬的散热损失Q散 由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据 处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内。
根据式(1—15）
Ｑ散
t1 t n1 n si
所以
P安
C
0.5 升
F
0.9
(t 1000
)1.
55
30 40.5 6.440.9 ( 950 )1.55 1000
74.1kW
由经验公式法计算得P安≈75 (kW)
2．根据热平衡计算炉子功率
(1)加热工件所需的热量Q件
由附表6得，工件在950℃及20℃时比热容分别为
C件2 = 0. 63kJ/(kg ﹒℃) ， C件1=0.486kJ/(kg·℃)， 根据式(5—1) Q件 P（c2t2 c1t1）（kJ / h） （5 —1）
1.炉顶平均面积
F顶内
2R
6
L
2 3.14 0.869 6
1.741
1.585
m2
F顶外 B外 L外 1.430 2.300 3.318 m2
F顶均 F顶内 F顶外 1.585 3.318 2.29 m2