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 1.2100
120m 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：
2
1 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B
L
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=B
L
，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
B
H
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。依据理论计算的炉膛长度、宽度和高度，进一步确定炉膛尺寸如下：
m mm L 741.11741)25.0230(7)2230(==+?+?+= m mm B 869.08692)2113(2652)240(4)2120(==?++++?++?+=）（ m mm H 0.640640379)265(==+?+=
注意：实际确定的炉膛尺寸和理论计算的炉膛尺寸不要差别太大。
3. 确定炉膛有效尺寸
为避免热处理工件与炉膛内壁、电热元件和放置电热元件的搁砖发生碰撞，应使工件与炉膛内壁保持一定的距离。工件应放置的炉膛的有效尺寸内。炉膛有效尺寸确定如下：
mm L 1500=效 mm B 700=效
mm H 500=效
四、 炉衬材料的选择及其厚度的确定
炉衬材料的选择及其厚度的计算应满足在稳定导热的条件下，炉壳温度小于60℃。由于炉子外壁和周围空气之间的传热有辐射和对流两种方式，因此辐射换热系数和对流换热系数之和统称为综合传热系数∑α。炉壳包括炉墙、炉顶和炉底。这三部分外壁对周围空气的综合传热系数不同（见教材附表2），所以三部分炉衬材料的选择及其厚度也不同，必须分别进行计算。
1. 炉墙炉衬材料的选择及其厚度的计算
炉子的两边侧墙和前后墙可采用相同的炉衬结构，同时为简化计算，将炉门看作前墙的一部分。
设炉墙的炉衬结构如图所示，耐火层是115mm 厚的轻质黏土砖（QN —0.8）1块，保温层是125mm B 级硅藻土砖2块（耐火材料和保温材料的选择参照教材附表3和附表4）。这种炉衬结构在稳定导热条件下，是否满足炉墙外壁温度小于60℃，应首先求出热流密度，然后计算进行验证。
在炉墙内壁温度550℃、炉壳周围空气温度20℃的稳定导热条件下，通过炉墙向周围空气散热的热流密度为：
∑
+
+-=
αλλ120
505221
1S S q
1) 21,S S 的确定
21,S S 分别是轻质黏土砖和B 级硅藻土砖的厚度（m ）。若考虑它们之间2mm 的砌缝宽度，则321,,S S S 的厚度为：
mm S 71125111=+=；mm S 25021252=?=； 2) ，
21,λλ∑α的确定 21,λλ分别是轻质黏土砖、硅酸铝耐火纤维毡和B 级硅藻土砖的平均热导率
（W/m ·℃）;∑α是炉壳对周围空气的综合传热系数（W/ m 2·℃）。
要求出21,λλ和∑α，首先必须假定各层界面温度和炉壳温度。设轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间的界面温度4642=t ℃，炉墙外壳温度=3t 55℃<60℃。如图所示。
求轻质黏土砖的平均导热率
查教材附表3，可得轻质黏土砖（QN —0.8）的平均导热率为：
p t 3110212.0294.0-?+=λ（p t 为平均温度）
)2
464
550(10212.0294.0)2(10212.0294.032131+?+='+?+=--t t λ
=0.402 W/m ·℃
求B 级硅藻土砖的平均导热率
查教材附表3，可得B 级硅藻土砖的平均导热率为：
p t 321023.0131.0-?+=λ
)2
55
464(1023.0131.0)2(1023.0131.033232+??+=+??+=--t t λ
=0.191 W/m ·℃
求炉墙外壳对周围空气的综合传热系数
当炉墙外壳温度为55℃，周围空气为20℃时，由教材附表2可查得，外壳为钢板或涂灰漆表面时，对周围空气的综合传热系数为：
81.11=∑α W/m 2·℃
3) 求热流密度
将以上数据代入求热流密度的表达式中，可求得热流密度为：
2314.13981
.111
911.00.250402.0117.020
550m W q =+
+-=
4) 验算各界面温度和炉墙外壳温度是否满足设计要求
轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间的界面温度2t 为：
458.4540.402
7
11.0314.1395051
1
12=?
-=-=λS q
t t ℃ 相对误差为
%5%150
550
5458.42<=-=-t t t ，满足设计要求，不必重算。
炉墙外壳温度为：
47191
.050
2.0314.139458.4542
2
23=?
-=-=λS q
t t ℃＜60℃ 因炉墙外壳温度小于60℃，故炉墙炉衬材料及其厚度的选择满足设计要求。若实际计算后，外壳温度大于60℃，必须重新选择炉墙炉衬材料及其厚度。
2. 炉顶炉衬材料的选择及其厚度的计算
设炉顶的炉衬结构为，耐火层是115mm 厚的轻质黏土砖（QN —1.0）1块，厚度115mm 的膨胀珍珠岩1块。
在炉顶内壁温度550℃、炉壳周围空气温度20℃的稳定导热条件下，通过炉顶向周围空气散热的热流密度为：
∑
++-=αλλ1205502211S S q
1) 21,S S 的确定
21,S S 分别是轻质黏土砖（QN —1.0）、膨胀珍珠岩的厚度。若考虑它们之间2mm 的砌缝宽度，则321,,S S S 的厚度为：
mm S 7111=；mm S 1172=；
2) ∑αλλ，21,的确定
21,λλ分别是轻质黏土砖和膨胀珍珠岩的平均热导率（W/m ·℃）;∑α是炉顶外壳对周围空气的综合传热系数（W/ m 2·℃）。要求出21,λλ和∑α，首先必须假定界面温度和炉壳温度。设轻质黏土砖和膨胀珍珠岩之间的界面温度
4642='t ℃，，炉顶外壳温度='3
t 60℃。
求轻质黏土砖的平均导热率
查教材附表3，可得轻质黏土砖（QN —1.0）的平均导热率为：
p
t 3110256.0290.0-?+=λ)2
464
550(10256.0290.0)2(10256.0290.032131+?+='+?+=--t t λ
=0.442 W/m ·℃
求膨胀珍珠岩的平均导热率
查教材附表3，可得膨胀珍珠岩的平均导热率为：
p t 331022.004.0-?+=λ
)2
60
464(1022.004.0)2(1022.004.033232+??+='+'??+=--t t λ
=0.098 W/m ·℃
求炉墙外壳对周围空气的综合传热系数
当炉墙外壳温度为60℃，周围空气为20℃时，由教材附表2可查得，外壳为钢板或涂灰漆表面时，对周围空气的综合传热系数为：
17.12=∑α W/m 2·℃
3) 热流密度的计算
将以上数据代入求热流密度的表达式中，可求得热流密度为：
2343.98717
.121
098.0.11700.442711.020
550m W q =+
+-=
4) 验算界面温度和炉顶外壳温度
轻质黏土砖和膨胀珍珠岩之间的界面温度2t 为：
460.501442.0115
.0343.9875051112=?-=-=λS q t t ℃
相对误差为
%5%7.0464
464460.501222<=-=''-t t t ，满足设计要求，不必重算。
炉顶外壳温度为：
=?-=-=0.098
7
11.0343.987460.5013323λS q t t 49.82℃＜60℃
因炉顶外
壳温度小于60℃，故炉顶炉衬材料及其厚度的选择满足设计要求。若
实际计算后，外壳温度大于60℃，必须重新选择炉墙炉衬材料及其厚度。
3. 炉底炉衬材料的选择及其厚度的计算
炉底的炉衬结构为，耐火层是（115+2）×2=234mm 厚的轻质黏土砖（QN —1.0），（115+2）+（65+2）=184mm 厚的B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。
在炉底内壁温度550℃、炉壳周围空气温度20℃的稳定导热条件下，通过炉底向周围空气散热的热流密度为：
∑
++-=αλλ1205502211S S q
1) 21,S S 的确定
21,S S 分别是轻质黏土砖（QN —1.0）、B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩的厚度。若考虑它们之间2mm 的砌缝宽度，则21,S S 的厚度为： mm S 2341=；mm S 1842=
2) ∑αλλ,,21的确定
21,λλ分别是轻质黏土砖、B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩的平均热导率（W/m ·℃）;∑α是炉底外壳对周围空气的综合传热系数（W/ m 2·℃）。要求出21,λλ和∑α，首先必须假定界面温度和炉壳温度。设轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间
的界面温度='1
t 404℃，炉底外壳温度='2t 60℃。
求轻质黏土砖的平均导热率
查教材附表3，可得轻质黏土砖（QN —1.0）的平均导热率为：
p
t 3110256.0290.0-?+=λ)2
440
550(10256.0290.0)2(10256.0290.032131+?+='+?+=--t t λ
=0.412 W/m ·℃
求B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬的平均导热率
查教材附表3，可得B 级硅藻土砖和膨胀珍珠岩的平均导热率分别为：
p t 331023.0131.0-?+=λ
p t 341022.004.0-?+=λ
2)260404(1023.0131.0)260404(
1022.004.0332÷??
?
??
?
+??+++??+=--λ =0.1377 W/m ·℃
求炉墙外壳对周围空气的综合传热系数
当炉墙外壳温度为60℃，周围空气为20℃时，由教材附表2可查得，外壳为钢板或涂灰漆表面时，对周围空气的综合传热系数为：
17.12=∑α W/m 2·℃ 3) 热流密度的计算
将以上数据代入求热流密度的表达式中，可求得热流密度为：
2266.86217
.121
0.13771840.41223420
505m W q =+
+-=
4) 验算界面温度和炉底外壳温度
轻质黏土砖和B 级硅藻土砖之间的界面温度2t 为：
398.4740.412234
266.8625501112=?-=-=λS q t t ℃
相对误差为
%5%1404
404398.474222<=-=''-t t t ，满足设计要求，不必重算。
炉底外壳温度为：
=?-=-=0.1377
184
266.862398.4742223λS q t t 41.9℃＜60℃
因炉底外壳温度小于60℃，故炉底炉衬材料及其厚度的选择满足设计要求。若实际计算后，外壳温度大于60℃，必须重新选择炉墙炉衬材料及其厚度。 五、 炉子外形尺寸的确定和砌体平均表面积的计算
1. 炉子外形尺寸的确定
1) 炉子外形长度
炉子的外形长度为炉膛长度加上两倍炉墙厚度，其值为：
m mm L 2.4752475)125125711(27411==++?+=外
2) 炉子外形宽度
炉子的外形宽度为炉膛宽度加上两倍炉墙厚度，其值为：
m mm B 603.11603)521521711(2869==++?+=外
3) 炉子外形高度
炉子的外形高度由以下四部分组成：炉膛高度、拱顶高度、炉顶厚度、炉底厚度及炉底板厚度。其中炉膛高度、炉顶厚度、炉底厚度已经求出。若炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径B R =，则拱顶高度可由下式求出：
mm R f 116.424)30cos 186930cos 1(=-?=-= （）
综合以上五部分的高度，炉子外形高度为： m mm H 408.11408211767117117711116.424640==?++++++=）（）（外 2.砌体平均表面积的计算
炉子砌体平均表面积的计算方法有两种：算术平均值和几何平均值。本设计采用几何平均计算法。此方法首先需要算出炉子内壁和外壁的面积。
1) 炉顶平均表面积的确定 炉顶内壁是弧面，内壁面积为：
2
1.5841.741869.014.36
2236060m L R F =???=??=π 顶内
炉顶外壁是平面，外壁面积为：
23.967603.12.475m B L F =?=?=外外顶外
则炉顶平均面积为：
22.5673.9671.584m F F F =?=?=顶外顶内顶均
2) 炉墙平均表面积的确定
炉墙包括两侧墙和前、后墙。为简化计算，将炉门视作前墙，则炉墙平均面积为：
）外外外墙外墙内墙均B L H B L H F F F +?+=?=(2)(2
）（603.1475.2408.12)869.0741.1(640.02+???+??=
=6.1932m 68
3) 炉底平均表面积的确定 炉底平均面积为：
)()(外外低外低内低均L B L B F F F ???=?=
2
450.2475.2603.1741.1869.0m =???=
六、 用热平衡计算法计算炉子功率
热平衡计算法是根据炉子的输入总功率等于各项能量消耗总和的原则，来确定炉子功率的方法。
1. 炉子的主要能量消耗项Z 1) 加热工件所需要的热量
由教材附表6查得，低合金钢在550℃和20℃时的比热容分别为：741.0550=C kJ/(kg ·℃)和=20C 0.477kJ/(kg ·℃)，热处理炉的生产率
h kg P 120=，则加热工件所需要的热量为;
)20477.0550741.0(120)20550(20550?-??=?-?=C C P Q 件
=47761.2kJ/h
2) 通过炉衬的散热损失
通过炉衬的散热损失包括炉顶、炉墙和炉底三部分，有：
底均底墙均墙顶均顶底墙顶散F q F q F q Q Q Q Q ?+?+?=++=
h
kJ W /2.125363.4823450
.2266.862193.6314.1392.567343.987==?+?+?=
3) 开启炉门的辐射热损失 这部分热损失可由下式求得：
???
?
??????? ??-??? ??Φ=4401001006.3a g t T T F C Q δ辐
式中0C ——黑体辐射系数；（5.675）
F ——炉门开启面积。炉子正常工作时，炉门开启高度为炉膛高度的一半，
故20.7562
1.7410.8692m H B F =?=?
=； Φ——遮蔽系数。开启的炉门是拉长的矩形，开启高度为
m H 0.3202
0.640
2==，它与炉墙厚度之比为
403.00.367
320
.0=，
查教材图1-14曲线1得Φ=0.51； t δ——炉门开启率。设装、出料所需时间为每小时6分钟，则炉门开启率为
0.1；
g T ——炉气的热力学温度，为550+273=823K ； a T ——炉外空气的热力学温度，为20+273=293K ， 将上述数据代入公式中，得：
h kJ Q /35981002931008231.051.0765.0675.56.344=???
?
??????? ??-??? ???????=辐
4) 开启炉门的溢气热损失 对于一般的箱式电阻炉，炉门开启后要吸入冷空气。通常以加热吸入的冷空气所需要的热量作为该项热损失，即有：
)(a g t a a va T T C q Q -'=δρ溢
式中va q ——炉子吸入的冷空气量。对空气介质电阻炉，零压面一般位于炉膛高
度的一半。由教材（5—8）式得：
h m H H B
q va /13.2332
640
.02640.0869.019972219973=???==
a ρ——20℃冷空气的密度，为1.293/m kg ； a C ——空气在g a T T ~（即20～550℃）温度间的平均比热容。就本设计来说，是平均温度（550+20）/2=285℃的比热容。查附表10可知，空气在
200℃、300℃的比热容分别为 1.3097kJ/(m 3.℃)和 1.3181 kJ/(m 3.℃)。可认为空气比热容在此温度区间的变化呈线性关系，即有：
317.1200
2853097
.12003003097.13181.1=?--=--a a C C kJ/(m 3.℃) t δ——炉门开启率为0.1。
g T '——溢气温度，近似为37320)20550(3
2
)32=+-=+-a a g T T T （℃
将上述数据代入公式中得开启炉门的溢气热损失为：
h kJ Q 3.1398120-3731.0317.129.113.233=????=）（溢
5) 其它热损失
此项热损失包括未考虑的各种热损失和一些不易精确计算的各种热损失。就箱式电阻炉来说，该项热损失可取以上各项热损失之和的10%~20%。本设计取15%，该项热损失为：
h
kJ Q Q Q Q Q 97943.1398135982.125362.4776115.0)
15.0=+++?=+++?=）（（溢辐散件其它
2. 炉子的理论输入功率
根据热平衡计算法，在理论上炉子的输入功率应为上述各项能量消耗的总和，即：
其它溢辐散件总Q Q Q Q Q Q ++++=
=47761.2+12536.2+3598+13981.3+9794=87670.7(kJ/h) 3. 炉子的安装功率
上面计算的炉子输入功率（即各项能量消耗总和）是维持炉子正常工作必不可少的热量支出。但在实际生产中还需考虑一些具体情况，如炉子长期使用后炉衬局部损坏会引起热损失增加，电压波动、电热组件老化会引起炉子功率下降，有时工艺制度变更要求提高炉子功率。这些具体情况要求炉子功率应有一定的储备，炉子的实际功率应比理论计算功率大，因此炉子的安装功率为：
3600
总
安KQ P =
式中K ——功率储备系数，对周期作业炉，5.1~3.1=K 。本设计可取1.5。
将相关数据代入公式中，可得：
kW P 53.363600
7
.876705.1=?=
安
取炉子的安装功率为36kW 。 七、 炉子热效率的计算
1. 正常工作时的热效率
由教材5-12式得，炉子正常工作时的热效率为：
%5.54%1007
.876702.47761%100=?=?=总件Q Q η
一般电阻炉的热效率在30%—80%之间。本设计的炉子热效率在此范围内，设计
合理。
2. 保温时关闭炉门的热效率
保温关闭炉门时，无辐射热损失和溢气热损失，此时炉子的热效率为：
%1.68%1003.1398135987.876702
.47761%100)(=?--=?+-=溢辐总件Q Q Q Q η
3. 炉子空载功率的计算
炉子空载时，能量消耗项只有两项：通过炉衬的散热损失和其它热损失，此时炉子的功率为：
kW Q Q P 2.63600
9794
2.125363600
=+=
+=
其它
散空
八、 空炉升温时间计算（不要求）
九、 功率的分配和接线方法
炉子的安装功率为36kW 。电热元件采用三相星形接法，也称“Y ”接法。即将电热元件分为3组，每组12 kW ，炉墙两侧各布置1组电热元件，炉底布置1组电热元件。
十、 电热元件材料的选择和理论计算
1. 电热元件材料的选择
炉子的最高使用温度为550℃，可选用0Cr25Al5合金丝，绕制成螺旋管状作为电热元件。
2. 炉膛550℃时电热元件的电阻率
炉子正常使用时，电热元件的温度比炉膛温度高100℃——200℃。当炉膛温度为550℃，电热元件的温度取700℃。由教材附表12得，0Cr25Al 合金20℃时的电阻率m mm /40.1220?Ω=ρ，电阻温度系数5104-?=α℃1-，则700℃时电热元件的电阻率为：
m mm t /44.1)7501041(40.1)1(2520750?Ω=??+?=+=-αρρ
3. 确定电热元件的允许表面负荷 由教材图5-3（a ），根据设计的炉子的工作条件，取电热元件的允许表面负荷2/71.1cm W W =允。
4. 每组电热元件的功率和端电压
由于采用三相星形即“Y ”接法，电热元件可分为三组。每组电热元件的功率为：
kW P 213
36==组。
采用“Y ”接法，车间动力电网端电压为380V ，故每组电热元件的端电压为，
V U 2203
380==
组
5. 电热元件的丝材直径
电热元件的丝材直径可由教材5-24式确定，
mm W U P d 4.6671
.122044.1213.343.34322
327002=??==允组组ρ； 取丝材直径cm mm d 05.00.5==。
6. 电热元件的长度和重量
1. 每组电热元件的长度由教材5-25式确定为：
cm m P d U L 549797.5444
.1120.522010785.010785.0223
7502
23==????=?=--ρ组组组
2. 每组电热元件的重量由教材5-26式确定为：
kg L d G M 7.66101.754.970.54
4
322=????=
=
-π
ρπ
组组
3. 电热元件的总长度和总重量为： m L L 6
4.91154.9733=?==组总 kg G G 2.9727.6633=?==组总
7. 校核电热元件的实际表面负荷 由组
组
实组实组dL P W dL W P ππ=
??=，电热元件的实际表面负荷为： 223
56.139.15497
0.5014.31021cm W W cm W W =<=???=允实
满足设计要求。
8. 电热元件在炉膛中的布置 将3组电热元件每组分为4折，布置于炉膛的两边侧墙和炉底，每折电热元件的长度为：
m L L 13.744
4.97
54===
组折 电热元件应该距离前、后墙各25mm ，布置电热元件的炉壁长度为：
m mm L L 691.1169150==-='
9. 螺旋状电热元件的两个参数
螺旋状电热元件的温度为700℃时，由教材表5-5得螺旋节径D 在（4——6）d 的范围内选取。本设计选取的螺旋节径为：
mm d D 030.566=?==
而每折电热元件螺旋体的圈数为：
圈折46127
1074.133
=??==ππD L N 则螺距为：mm N L h 1.62146
11691
=='=。
本设计中，螺距和电热元件丝材直径的比值为： 2.3245.0
11.62
==d h 。
注意两个问题
1）炉门口附近热量损失较大，可适当减小该处电热元件的螺距，以增大功率。
2） 电热元件引出棒材料选用1Cr18Ni9Ti 不锈钢，棒材直径10mm ，长度400mm 。
十一、 炉子技术指标
额定功率：36kW 额定电压：380V 最高使用温度：550℃ 生产率：120kg/h 相数：3 接线方法：Y 炉膛有效尺寸：1500×700×500mm 炉子外形尺寸：2475×1603×1408mm
箱式电阻炉设计
辽宁工业大学 热工过程与设备课程设计（说明书） 题目：热处理箱式电阻炉的设计 （生产率110kg/h，功率30kw，温度≤600℃） 院（系）：材料科学与工程学院 专业班级：材料083 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2011-12-26~2011-1-8
课程设计任务及评语
目录 一、炉型的选择.................................................................................................. - 4 - 二、确定炉体结构和尺寸.................................................................................. - 4 - 三、砌体平均表面积计算.................................................................................. - 5 - 四、计算炉子功率.............................................................................................. - 6 - 五、炉子热效率计算.......................................................................................... - 8 - 六、炉子空载功率计算...................................................................................... - 8 - 七、空炉升温时间计算...................................................................................... - 8 - 八、功率的分配与接线...................................................................................... - 9 - 九、电热元件材料选择及计算.......................................................................... - 9 - 十、电热体元件图............................................................................................ - 10 - 十一、电阻炉装配图........................................................................................ - 10 - 十二、电阻炉技术指标（标牌）.................................................................... - 10 - 参考文献............................................................................................................. - 11 -
箱式电阻炉课程设计
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：160kg/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160kg/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p0为 120kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积： F1=P = 160 =1.33 m2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F1F=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积： F= F1 0.85 = 1.33 0.85 =1.57 m2 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===1.772 m B=L2=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 +2=1741 m 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： L 效 =1500 mm B 效 =700 mm H 效 =500 mm 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。 炉顶采用113 mmQN?1.0轻质粘土砖，+80 mm密度为250 kg m3的普通硅酸铝纤维毡，
箱式电阻炉(材料热处理课程设计说明书)
化学与材料工程学院 材料热处理课程设计说明书 学生姓名： 专业：金属材料工程 学号： 班级：材料金属 指导老师：刘
目录 一、设计任务书 (3) 二、工艺设计 (3) 1.型的选择 (3) 2.炉膛尺寸的确定 (3) 3.炉子砌砖设计 (4) 4.中温箱式电阻炉功率的计算 (4) 5.电热元件 (5) 6.电热元件的设计计算 (5) 三、工艺流程图和设备装置图 (7) 四、进度安排 (9) 五、总结与体会 (9)
一、设计任务书 为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件如下： 1)用途:中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及退火处理，处理对象为 中小型零件，无定型产品，处理批量为多种，小批量。 2)生产率：160 kg/h 3)工作温度：最高使用温度950℃ 4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 二、工艺设计 1.炉型的选择 根据设计的具体要求和生产特点，进行综合技术经济分析。决定选用箱式电阻炉，不通保护气体，炉子最高温度为950℃。属中温箱式电阻炉。 2.炉膛尺寸的确定 （1）查表，箱式电阻炉单位炉底面积生产率P 0 ,取P =100[kg/(m2·h)] （2）炉底面积采用加热能力指标法计算，F 效= P P0 =125 100 =1.25 m2 炉底有效面积炉底总面积=F 有效 F 总 = 0.75 - 0.85，取上限，0.85，炉底总面积： 1.25 F 总 = 0.85 F 总 = 1.5625 m2 炉底板宽度 B =1 2F 总 =1 2 ?1.5625 =0.88 m 炉底板长度 L =2F 总 =2?1.5625 =1.77 m （3）.炉膛高度的确定炉膛高度H与宽度B之比H B =0.52– 0.9，取0.7 高度H = 0.628 m （4）.炉膛有效尺寸（可装工件） L 效×B 效 ×H 效 =1.77m × 0.88m × 0.628m （5）.炉膛尺寸 宽 B =B 效 +2×（0.1-0.15）取0.1 B=0.88+2×0.1=1.08 m
箱式电阻炉的设计
长春理工大学 热工课程设计说明书题目箱式电阻炉的设计 学院材料科学与工程学院 专业无机非金属材料（建筑材料）班级0706121 姓名向仕君学号18
2009 年7 月5 日 设计任务书 一、题目：箱式电阻炉的设计 二、原始数据： 电路形势：箱式电阻炉 炉膛尺寸：120 ?mm 170 260? 使用温度：1000℃ 表面温度：60℃ 电源电压：220V 三、设计要求： 1、设计认真，积极思考，独立完成，有所创新。 2、设计说明书：一份 思路清晰，论述充分；设计参数选择合理，设计计算步骤完整，结果准确；著名参考文献。 3、设计图纸：2＃图纸1—3张 图画布置合理，比例适当，图画清洁；绘图线
条类型正确，位置准确；尺寸标注正确、齐全。 摘要 本说明书重点阐述箱式电阻炉的具体设计过程。设计过程包括高温炉的简介，炉膛尺寸的确定，材料选择，电阻炉尺寸和结构设计，功率计算，供电电路的选择，电热提的尺寸确定及安装，以及热电偶使用，涉及到热量计算，功率计算，电热元件规格计算。 本设计说明书可供实验电阻和工业电阻炉的维修和设计提供理论参考导和指导。
引言 陶瓷工业在社会主义建设，国防科学和人民生活都占重要的地位，它不仅与人类的日常生活存在密切的关系，而且随着科学技术的发展，已经超越了日用，建筑及一般的工业用途的范围，而应用与电子，原子能等尖端材料中。 生产陶瓷中一个重要的过程就是烧结，烧成时在热工设备中进行的，这里的热工设备指的是窑炉及其附属设备。 窑炉从生产方式上分为间歇式和连续式，按电能转化为热能形式分为：电阻炉，感应炉，电弧炉，等离子炉等，在使用热源上又分为火焰式和电热式。目前，电子陶瓷，高温陶瓷及其他特种陶瓷的生产和科研处于火热期。 在实验中，使用较多的是间歇式的电阻炉。
热处理箱式电阻炉设计
、 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 为120kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积 时的单位面积生产率p =150/120=1.25m2 F=p/p =～，取系数上限，得到炉底实际面积：由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F 1 F=F/= =1.47m2 2．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=2.059m L=5.0/ B=L／2=／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，大多数在左右，根据炉子工作条件，取H／B=左右，选定炉膛高度H=707mm。因此，确定炉膛尺寸如下 长 L=(230+2)×9+(230/2+2)=2205mm
箱式电阻炉课程设计
目录 一设计任务 (2) 二炉型的选择 (2) 三炉膛尺寸的确定 (2) 四炉体结构设计与材料选择 (4) 五电阻炉功率的计算 (8) 六电热元件的设计 (14) 七参考资料 (20)
试验设计及计算数据及结果一、设计任务 设计要求：1、低合金钢调质用炉； 2、最大生产率200kg/h； 3、画出总装图； 4、画出炉衬图； 5、画出炉壳图； 6、画出电热元件接线图； 7、写出设计说明书。 二、炉型的选择 热处理的工件材料：低合金钢； 热处理工艺：调质处理。 对于碳钢和低合金钢奥氏体化最高温度为【912+(30～50)】℃，回火的最高温度为650℃，故选择中温炉即可，同时工件尺寸和形状没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，并且无需大批量生产、品种多、工艺用途多，所以选择周期式作业。 综上所述，决定选择周期式中温箱式电阻炉，不通保护气氛，炉子最高使用温度为950℃。 三、炉膛尺寸的确定 1、炉膛有效尺寸 由于无典型工件，无法按排料法确定，故采用炉底强度指标法计算，即根据炉子的生产率及生产能力来计算。周期式中温箱式电阻炉
（1）炉底有效面积： 查参考文献【1】表2-1得，G h =100kg/（m 2·h ） F 效= h g G 件= 100 200 =2.00m 2 （2）炉膛有效尺寸： L 效=?效）（F 5.1~2 L 效=0.22?=2.0m=2000mm 取L 效=2000mm ， （3）炉膛有效宽度： B 效=?效（F 2/3)~2/1 B 效=0.22/1?=1.0m=1000mm 取B 效=1000mm （4）根据参考文献【1】表2-2选择标准尺寸为2100×1020 ×45/12mm 的炉底板，炉底板材料为Cr-Mn-N 故L 效=2100-300=1800mm ，B 效=1020mm 2、炉膛内腔砌墙尺寸 炉膛宽度： B 砌=B 效+2×（0.1～0.15）? B 砌=1.02+2×0.15=1320mm 取B 砌=120×8+40×9=1320 mm 炉膛长度： L 砌=L 效+0.1=1.8+0.1=1900mm 取L 砌=51×36+200=2036mm L 效=1900mm B 效=1020mm B 砌=1320mm L 砌=2036mm
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 1.2100 120m 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： 2 1 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B L 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=B L ，则炉子炉底长度和宽度分别为:
热处理箱式电阻炉课程设计
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
有效厚度） 查表得：a 为1.2-1.5min/mm 取1.3 min/mm k 取1.8 故时间 t=1.3×1.8×70=163.8min 取加热时间3h ，保温时间2h 工艺周期为5h （2）确定炉膛尺寸 一次装炉量=生产率×周期=100kg/h ×5h=500kg 单位重量 kg kg d d 337.6108.7b ])2 ( )2[(m 322 =???-=孔π 零件个数 809.78337 .6500 ≈== n 个 查表可知，炉底单位面积生产率 h m kg P ?=20100 有效面积 22 01100 100m m P P F === 有效 由于工件之间距离为工件高度的0.3-0.5，故取工件之间距离为30mm 设计每次装炉80个零件，分两层分布，每层40个,纵向8个,横向5个 实际炉底面积 224.125.18 .01 m m K F F ≈== = 有效实 （K 为炉底利用系数，通常为0.8-0.85） 取 长 L=1.4m ， 宽 B=1.0m 炉子高度一般为（0.52-0.90）B ，取0.6B ，故H=0.6m 3、炉体各部分结构 （1）炉衬：分为内层耐火层和外层保温层 内层：用QN —1.0的轻质耐火粘土砖 外层：B 级硅藻土砖，热导率为t 1023.0131.03 -?+，最高使用温度为900℃ （2）炉墙： 耐火层：QN —1.0轻质耐火粘土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 3110256.029.0-?+=λ，厚度 mm 1131=δ 保温层：B 级硅藻土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 1023.0131.03 -2?+=λ，厚度 mm 2302=δ 炉膛尺寸： L=1.4m B=1.0m H=0.6m 《热处理设备课程设计指导书》附表2
箱式电阻炉课程设计
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与炉子总图一张。 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,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与淬火时的单位面积生产率p0为 120 kg/(m2﹒h),故可求得炉底有效面积: 由于有效面积与炉底总面积存在关系式,取系数上限,得炉底实际面积: 2、炉底长度与宽度的确定 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便,取,因此,可求得: 根据标准砖尺寸,为便于砌砖,取,如总图所示。 3、炉膛高度的确定 按照统计资料,炉膛高度与宽度之比通常在之间,根据炉子工作条件,取。 因此,确定炉膛尺寸如下: 长 宽 高 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: 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,即轻质粘土
砖,密度为的普通硅酸铝纤维毡,级硅藻土砖。 炉顶采用轻质粘土砖,密度为的普通硅酸铝纤维 毡,膨胀珍珠岩。 炉底采用三层轻质粘土砖,密度为的普通硅酸铝纤维毡,级硅藻土砖与膨胀珍珠岩复合炉衬。 炉门用轻质粘土砖,密度为的普通硅酸铝纤维 毡,级硅藻土砖。 炉底隔砖采用重质粘土砖,电热元件搁砖选用重质高铝砖。 炉底板材料选用耐热钢,根据炉底实际尺寸给出,分三块或者四块,厚。 四、砌体平均表面积计算 砌体外廓尺寸如下: 试中——拱顶高度,此炉子采用60°标准拱顶,取拱弧半径,则f可由求得。 1、炉顶平均面积 2、炉墙平均面积 炉墙面积包括侧墙及前后墙,为简化计算,将炉门包括在前墙内。 3、炉底平均面积
电阻炉设计
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。 由于时间有限我今天就讲一讲电阻炉发热丝的设计与计算。 有的人要说了，不就电炉丝嘛，有什么好设计计算的。这里我要说那你就是外行了。首先我们的电阻炉是用来热处理的，要处理合金工具钢、不锈钢等材料温度必须要到1100度左右。这是普通电炉丝不能承受的，还有，你如何确定功率、如何让电阻丝长寿命的工作，如何在有限的炉膛里面布置下电阻丝这些都是问题。 大多数电阻丝都是预制好的（标定功率），但预制电阻丝并不总合适你的炉子尺寸。 我接着分为如下几个部分来讲解电阻丝的设计 1。电炉内部尺寸的确定和电阻丝功率的确定 2.电阻丝线径的确定 3.电阻丝表面负载 4.线圈直径和拉伸参数 5.综合考虑 免责声明：需要有基本电学知识。如果你没有基本电学知识，请不要尝试或者向精通者学习后再尝试。电是危险的，如果你因此受伤或者死亡本人概不负责。 你的首要考虑应该是： 1.1功率： 有什么样的电压可用（220V，380V等）和你的插座、电线、电表、空开允许多少安培的电流（别告诉我你不知道，铭牌上有的）。 例如：你有220V和允许最大电流16A。 U（伏）I（安培）= P（瓦特） 220伏x 16安培= 3520瓦 所以我设计的电炉最大功率必须小于3520w。 最好是有10%的安全余量3168w，避免空气开关跳闸。 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
中温箱式电阻炉课程设计说明书
一、炉型的选择 因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为正火，对于低合金钢正火最高温度为 【912+(30~50)】℃，选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，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，选择周期式中温箱式电阻炉。 二、炉膛尺寸的确定 1、用炉底强度指标法计算 炉底有效面积： 查表得炉底强度h G =100Kg/（m 2·h ） F 效=h g G 件 =60100 =0.6（m 2） 炉膛有效尺寸： L 效=效）（F 5.1~2 L 效（m ）=960mm 炉膛有效宽度： B 效=效（F 2/3)~2/1 B 效选择 1000mm ×600mm ×45mm/12mm 的炉底板，取B 效=0.6m 2、 炉膛腔砌墙尺寸 炉膛宽度： B 砌=B 效+2×（0.1～0.15） B 砌=0.6+2×0.125=0.85 (m) 炉膛长度： L 砌=L 效+0.16 =1.12（m ） 炉膛高度： H 砌=（0.5～0.9）B 砌 H 砌=0.8×0.85=0.68 (m )
层数n=067.0108.03 -??砌B =10.1 选择10层 ∴炉膛高度H 砌=10×67+42+39=0.751(m) 三、炉体结构设计与材料选择 （一）、选择炉衬材料部分 炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分。炉体通常用耐火层和保温层构成， 尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足下列要求： （1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺寸相吻合； （2）为了减少热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料； （3）要保证炉壳表面温升小于50℃，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。 （二）、炉体结构设计和尺寸 本炉设计为两层炉壁 层选用RNG-0.6型轻质粘土砖，其厚度S 1=115mm ； 外层选用硅酸铝耐火纤维，体积密度λ2=105Kg/m 3厚度S 2待计算； RNG-0.6型轻质粘土砖： ρ1=600【Kg/ m 3】 λ1=0.165+0.194×10-3t 均【w/(m ·℃)】 C 1=0.836+0.263×10-3t 均【KJ/（Kg ·℃）】 耐火纤维 当t 3=60℃时，由表查得α∑=12.17【W/(㎡·℃)】 ∴ q=12.17×（50-20）=486.8（W/㎡） 将上述各数据代入公式得： ()[]115.08.486950165.095010194.05.010194.02165.0165.010194.01t 233232?-?+?????++-?= --- =782（℃） 代入数据解得： 纤维层厚度：()107.0607828 .4861S 2?-?==228（mm ） 取S 2=230mm （三）、炉顶的设计 炉膛宽度为850mm ，采用拱顶，拱角60°的标准拱顶，拱顶式炉子最容易损坏的部位，受热时耐火砖发生膨胀，造成砌筑拱顶时，为了减少拱顶向两侧的压力，应采用轻质的楔形砖与标准直角砖混合砌筑。故选用侧厚楔形砖（230,113,65,45）、厚
电阻炉设计
题目热处理炉设计学院 专业 班级 学号 学生姓名 完成日期
一、设计任务 1、设计目的：设计可用于铸铁、碳钢、高合金钢高温退火、淬火的高温箱式电阻炉； 2、设计参数： 工件采用堆放，置于料筐中；周期性成批装料，长时间连续生产；最高使用温度：1250℃；额定温度：1200℃ 淬火时生产率70Kg/h； 空炉升温时间（至1200℃）:5至7小时 炉壳表面温度<60 ℃ 二、炉型的选择 因为工件材料为铸铁、碳钢、高合金钢，热处理工艺为淬火、退火，且最高温度为1250℃，选择高温炉即可。同时工件没有特殊规定并且需要小批量生产，则选择周期式箱式炉。综上所述，选择周期式高温箱式电阻炉。 三、炉膛尺寸的确定 1.炉底面积确定 因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用炉底强度指标法计算。 查表得，P0 =110Kg/（m2·h） F有效 = P/P0 = 70/110 = 0.64（m2） 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，得炉底实际面积：
F=F有效=0.64/0.85=0.75m2 2.炉膛底部的长度和宽度的确定 L和B的比例为2~1.5（小炉子取上限），取L/B=2，因此F=L*B=0.5L2。可得， L=2*F=1.28m B=L/2=0.64m 为方便砌砖L=1392mm，B=760mm 3.炉膛高度的确定 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=0.8左右，选定炉膛高度H=0.6m。因此，确定炉膛尺寸如下 长L=(230+2)*6=1392mm 宽B=(113+2)*8=920mm 高H=(65+2)*11+37=774mm 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=1600mm B效=700mm H效=700mm
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=1.47m2 2．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=2.059m L=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。因此，确定炉膛尺寸如下
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：0907024104 学生姓名：位来 指导教师：高晶 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 = 0.96m2 K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 =1.14m2 2．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。 3．炉膛高度的确定 炉膛高度可根据经验总结来计算，炉膛高度H与炉底宽度B之比H/B大约在0.8左右，本设计根据炉子工作条件并考虑利于辐射散热与对流传热等因素，这里取H/B = 0.85，再根据标准砖尺寸，最终选定炉膛高度H = 780mm。因此，确定炉膛尺寸如下：长L = 230×8 = 1380mm，宽 B = 115×8 = 920mm，高H = 65×12 =780mm。 为使工件在炉内正确安置，应保证工件与炉膛内壁之间有一定的距离，确定工作室有效尺寸大约为 L效= 1320mm，B效= 860mm，H效= 720mm。
75kW箱式电阻炉设计
收稿日期:1999—06—24 75kW 箱式电阻炉设计 王来应 王晓东(江苏南京市:210012 南京压缩机股份有限公司) 主题词:电阻炉 设计 电阻炉是铸造、热处理车间最基础的设备之一,其优点是热效率高,炉温易控制,对环境无污染,劳动条件好。 炉体拱顶和供电系统是电阻炉设计中的两个关键部分。炉子的结构设计和施工,必须由有一定专业技术知识的人员和专门施工人员来完成。 本文就自行设计重建的75kW 箱式电阻炉砌体拱顶及供电系统的设计经验进行介绍。1 砌体拱顶的设计 就中温炉而言,砌体拱顶设计合理,使用寿命可 达5万小时。一般拱顶破坏的形式有:纵横向裂缝,拱顶下沉或掉砖,拱顶端头与后墙脱开等。出现这些问题的主要原因是由于设计不当以及选择的砖型材料及砌体的膨胀间隙不合理。 在设计拱顶前,首先要按生产量确定炉子的几何尺寸。一般按炉膛面积A 确定,A =G/KPT :G 为一次装炉重量(包括工装),P 为炉子生产率,T 为加热时间,K 为炉底面积利用率 。 炉底长度与炉底宽度之比为2∶1,炉膛高度为炉底宽度的0.5～0.8倍。炉底面积经计算为1.91m 2,炉膛的有效体积V 为1.03m 3。拱顶长度为炉膛长加上后墙的厚度,为2.088m 。采用错砌拱顶,拱顶厚度为230mm 。拱顶平面示意图见下图。 拱顶平面示意图 求得中间环拱圈数n 1=15环;拱顶每环砖数 n 2=21.72块,取为n =22块;求得总楔度α= 240mm 。选用T 19砖20块,其楔度为200mm ,T 20砖2 块,其楔度为40mm 。纵向一共22条、15个中间环, 在22条中有2条(编号7、17)为调缝砖,其中间环为T 20砖15块,两端齐缝环为T 30砖4块。其余20条中9条(编号1、3、5、9、11、13、15、19、21)中间环为T 19砖15块、两端齐缝环为T 29砖各一块;其它11条的中间 环为T 19砖15砖,两端齐缝环为T 19砖各一块半。根据各种砖型的尺寸,经校核,各条砖型组成的拱顶长度一致,所以经过校核,拱顶“周向”上下弧线与砌体实体吻合,其误差小于20mm ,完全可以用砖缝大小调节过来。 关于拱顶以下的用砖,因台车式及固定式炉底用砖不同,不再介绍。2 关于膨胀间隙的探讨 凡是受热膨胀的砌体,原则上均应留出膨胀缝。拱顶在工作时受热膨胀,拱顶鼓起;工作完冷却时,拱顶下沉。这个变化幅度不能太大,否则砖缝中的耐火泥因不能同步膨胀和收缩,受剪应力切搓作用慢慢变成粉沫,以至发展到砌体松动。若拱角砖稍有周向位移,拱顶就有倒塌的危险。另外,在拱顶的长度方向是属于受阻膨胀,若不留间隙,会使拱顶砖沿纵向凸起或开裂。权衡周向与纵向对拱顶寿命的影响,周向膨胀的危害性远大于纵向。经计算,长度方向的膨胀量为11.5mm ,周向膨胀量为7.3mm 。因周向膨胀使径向向外伸长量为7mm 。若拱角不动,就会引起拱顶向上面凸起,这个凸起量不允许太大,否则砖缝会开裂。控制的方法可采用半受阻状态,即在拱角砖四边设有4个死点,砖与炉壳紧砌。而在2088mm 长度的其它地方,砌体与炉壳之间夹一层15～20mm 厚的硅酸纤维板,这样既能使拱角局部微量膨胀,又不能全线外移。 纵向膨胀间隙留10mm ,位置在后墙上端、拱顶末端的齐缝环中,成弓字形沿弧周一条,这样确保炉子的保温性。整个炉子后墙(包括两侧拱角、后墙)与炉壳中间夹一层15mm 硅酸纤维板。 3 供电系统的设计 炉膛体积V =1.03m 3,按公式求得安装功率N 为75kW ,采用星形接法,两侧、炉底各一组。相功率 — 05—
箱式电阻炉课程设计
800℃/100kg/h的箱式电阻炉设计 专业：材料科学与工程 ：天美 学号：201002040424 指导老师：周世杰善华素田
目录 一、设计任务书 (2) 二、炉型的选择 (2) 三、确定炉体结构及尺寸 (2) 1.炉底面积的确定 (2) 2.炉底长度和宽度的确定 (2) 3.炉膛高度的确定 (3) 4.炉衬材料及厚度的确定 (3) 四、砌体平均表面积计算 (4) 1.炉顶平均面积 (5) 2.炉墙平均面积 (5) 3.炉底平均面积 (5) 五、计算炉子功率 (6) 1.根据经验公式法计算炉子功率 (6) 2.根据热平衡计算炉子功率 (7) 六、炉子热效率计算 (14) 1.正常工作时的效率 (14) 2.在保温阶段，关闭炉门时的效率 (14) 七、炉子空载功率计算 (15) 八、空炉升温时间计算 (15) 1.炉墙及炉顶蓄热 (15) 2.炉底蓄热计算 (17) 3.炉底板蓄热计算 (19) 九、功率的分配与接线 (20) 十、电热元件材料选择及计算 (20) 1.图表法 (20) 2.理论计算法 (21) 十一、炉子构架、炉门启闭机构和仪表图（略） (24) 十二、炉子总图，主要零部件图及外部接线图（略），砌体图 (24) 十三、炉子技术指标（标牌） (24) 十四、编制使用说明书（略） (24)
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：碳钢、低合金钢等的淬火、调质以及退火、正火； 工件：，小批量多品种，最长0.8m； 生产率：100 kg/h； 生产要求：无定型中小型零件，小批量多品种，最长0.8m周期式成批装料，长时间连续生产； 要求：完整的设计算书一份和炉子总图一。 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，炉外壁温度为，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100 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p0为 100 kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积： 由于有效面积与炉底总面积存在关系式，取系数上限，得炉底实际面积： 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，因此，可求得：
中温箱式电阻炉课程设计说明书
中温箱式电阻炉课程设计说明书
一、炉型的选择 因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为正火，对于低合金钢正火最高温度为【912+(30~50)】℃，选择中温炉（上限950℃）即可，同时工件没有特殊规定也不是长轴类，则选择箱式炉，而且无需大批量生产、工艺多变，则选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温箱式电阻炉。 二、炉膛尺寸的确定 1、用炉底强度指标法计算 炉底有效面积： 查表得炉底强度h G =100Kg/（m 2·h ） F 效=h g G 件=60100 =0.6（m 2） 炉膛有效尺寸： L 效=效）（F 5.1~2 L 效 （m ）=960mm 炉膛有效宽度： B 效=效（F 2/3)~2/1 B 效 选择 1000mm ×600mm ×45mm/12mm 的炉底板，取B 效=0.6m 2、 炉膛内腔砌墙尺寸 炉膛宽度： B 砌=B 效+2×（0.1～ B 砌=0.6+2×0.125=0.85 (m)
炉膛长度： L 砌=L 效+0.16 =1.12（m ） 炉膛内高度： H 砌=（0.5～0.9）B 砌 H 砌=0.8×0.85=0.68 (m) 层数n=067.0108.03 -??砌B =10.1 选择10层 ∴炉膛高度H 砌=10×67+42+39=0.751(m) 三、炉体结构设计与材料选择 （一）、选择炉衬材料部分 炉体包括炉壁、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分。炉体一般见 耐火层和保温层构成，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关。设计时应满足下列要求： （1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺寸相吻合； （2）为了减少热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料； （3）要保证炉壳表面温升小于50℃，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化。 （二）、炉体结构设计和尺寸 本炉设计为两层炉壁 内层选用RNG-0.6型轻质粘土砖，其厚度S 1=115mm ； 外层选用硅酸铝耐火纤维，体积密度λ2=105Kg/m 3厚度S 2待计
箱式电阻炉设计说明书
热处理设备设计 说明书 设计题目750℃80kg/h的箱式电阻炉设计学院 年级 专业金属材料工程 学生姓名 学号 指导教师
目录 1 前言 (1) 1.1本设计的目的 (1) 1.2本设计的技术要求 (1) 2 设计说明 (2) 2.1确定炉体结构和尺寸 (2) 2.1.1 炉底面积的确定 (2) 2.1.2 确定炉膛尺寸 (2) 2.1.3 炉衬材料及厚度的确定 (3) 2.2砌体平均表面积计算 (3) 2.2.1 炉顶平均面积 (3) 2.2.2 炉墙平均面积 (3) 2.2.3 炉底平均面积 (4) 2.3根据热平衡计算炉子功率 (4) 2.3.1 加热工件所需的热量Q件 (4) 2.3.2 通过炉衬的散热损失Q散 (4) 2.3.3 开启炉门的辐射热损失 (6) 2.3.4 开启炉门溢气热损失 (6) 2.3.5 其它热损失 (6) 2.3.6 热量总支出 (7) 2.3.7 炉子安装功率 (7) 2.4炉子热效率计算 (7) 2.4.1 正常工作时的效率 (7) 2.4.2 在保温阶段，关闭时的效率 (7) 2.5炉子空载功率计算 (7) 2.6空炉升温时间计算 (7) 2.6.1 炉墙及炉顶蓄热 (7) 2.6.2 炉底蓄热计算 (8) 2.6.3 炉底板蓄热 (9) 2.7功率的分配与接线 (9) 2.8电热元件材料选择及计算 (9) 2.8.1 图表法 (9) 2.8.2 理论计算法 (10) 2.9炉子技术指标（标牌） (11)
1前言 1.1本设计的目的 设计750℃80kg/h的箱式电阻炉设计 1.2本设计的技术要求 设计一台高温电阻炉，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：750； （4）.生产率：80kg/h； （5）.生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。