真空热处理炉 设计说明书

真空熱處理爐

設計說明書

一、設計任務說明說：

WZC-60型真空淬火爐技術參數：

二、確定爐體結構和尺寸：

1、爐膛尺寸的確定

由設計說明書中，真空加熱爐的有效加熱尺寸

為900mm×600mm×450mm ，隔熱屏內部結構尺寸

主要根據處理工件的形狀、尺寸和爐子的生產率決定，

並應考慮到爐子的加熱效果、爐溫均勻性、檢修和裝

出料操作的方便。一般隔熱屏的內表面與加熱器之

間的距離約為50—100mm；加熱器與工件(或夾具、

料筐)之間的距離為50一150mm。隔熱屏兩端通常不

佈置加熱器，溫度偏低。因此，隔熱屏每端應大於

有效加熱區約150—300mm，或更長一些。從傳熱學

的觀點看，圓筒形的隔熱屏熱損失最小，宜儘量採用。

則：

L＝900＋2×(150～300)＝1100～1400mm

B＝600＋2×(50～150)＋2×(50～100)

＝800～1100mm

H＝450＋2×(50～150)＋2×(50～100) L=1300㎜

＝650～950mm B=900㎜

不妨，我們取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。H=850㎜

2、爐襯隔熱材料的選擇

由於爐子四周具有相似的工作環境，我們一般選用相同的材料。為簡單起見，爐門及出爐口我們也採用相同的結構和材料。這裡我們選用金屬隔熱屏，由於加熱爐的最高使用溫度為1300℃，這裡我們採用六層全金屬隔熱屏，其中內三層為鉬層，外三層為不銹鋼層。

按設計計算，第一層鉬輻射屏與爐溫相等，以後各輻射屏逐層降低，鉬層每層降低250℃左右，不銹鋼層每層降低150℃左右。

則按上述設計，各層的設計溫度為：

第一層：1300℃；第二層：1050℃；

第三層：800℃；第四層：550℃；

第五層：400℃；第六層：250℃；

水冷夾層內壁：100℃

最後水冷加層內壁的溫度為100℃<150℃，

符合要求。

3、各隔熱層、爐殼內壁的面積及厚度

（1）、隔熱屏

由於隔熱層屏與屏之間的間距約8～15mm，這裡我們取10mm。鉬層厚度0.3mm，不銹鋼層厚度0.6mm。屏的各層間通過螺釘和隔套隔開。

第一層面積：

1F ＝2×()111111H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×(1300×900＋1300×850＋900×850)

＝6.08㎡ 1F =6.08㎡ 第二層面積：

2F ＝2×()222222H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×（1310×910＋1310×860＋910×860）

＝6.2026㎡ 2F =6.2026㎡ 第三層面積：

3F ＝2×()333333H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×（1320×920＋1320×870＋920×870）

＝6.3264㎡ 3F =6.3264㎡ 第四層面積：

4F ＝2×()444444H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×（1330×930＋1330×880＋930×880）

＝6.4514㎡ 4F ＝6.4514㎡

第五層面積：

5F ＝2×()555555H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×（1340×940＋1340×890＋940×890）

＝6.5776㎡ 5F ＝6.5776㎡ 第六層面積：

6F ＝2×()666666H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×（1350×950＋1350×900＋950×900）

＝6.7050㎡ 6F ＝6.705㎡ （2）、爐殼內壁

爐殼採用雙層冷冷卻水結構，選用45號優質

碳素鋼。 爐殼內壁面積：

冷F ＝2×()冷冷冷冷冷冷H B H L B L ⨯+⨯+⨯

＝2×（1360×960＋1360×910＋960×910）

＝6.8336㎡ 冷F ＝6.8336㎡ 壁厚按矩形平板計算，板周邊固定，受外壓 1×105Pa ，水壓實驗按P 水＝2×105Pa 計。 S 0＝225.5×B/[]弯σ

＝225.5×90/610360⨯＝1.0696㎝ 式中：B ——矩形板窄邊長度，B ＝90㎝; []弯σ——45號優質碳素鋼的彎曲許用應力 為360Mpa 。

實際壁厚：S ＝S 0＋C ＝17＋3＝20㎜ 式中：C ——壁厚附加量； C ＝C 1＋C 2＋C 3＝1＋1＋1＝3。 水壓試驗時，其應力為

σ＝

()

2

25.0C S P B -水

＝

()

2

5

23.00.2102905.0-⨯⨯⨯＝280.3Mpa ≤0.9s σ＝324Mpa σ＝280.3Mpa

則所需壁厚符合要求，即S ＝20㎜ ≤0.9s σ＝324Mpa 三、爐子熱平衡計算 S ＝18㎜ 1、有效熱消耗的計算

工件和夾具在1300℃和20℃的比熱容分別為

C 1＝0.636Kg/(kg•℃)和C 0＝0.486Kg/(kg•℃)， 它們的品質分別為G 工=160kg,G 夹=10kg 則

Q 有效＝Q 工＋Q 夹＝（G 工＋G 夹）×(C 1t 1－C 0t 0) ＝(120＋10)×(0.636×1300－0.486×20)

＝106220.4KJ/h Q 有效＝106220.4KJ/h 2、無功熱損失的計算

（1）、通過隔熱屏熱損失Q 1的計算

電熱元件、隔熱屏的黑度為：热ε＝0.95；

1ε＝0.133；2ε＝0.096；3ε＝0.096；

4ε＝5ε＝6ε＝0.5；冷ε＝0.56。

則導來輻射係數： C 1热＝

⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+1133.0108.645216.095

.0196

.411196.411εεF F 热热 ＝3.226J/(㎡·h·K 4)

其中F 1由前面算得，F 热為加熱元件的表面積。 同樣計算得：