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
长 L =L 效 + 2×（0.1-0.2）取0.1 L=1.77+2×0.1=1.97 m
高 H=0.67×9+0.37=0.64m
3.炉子砌砖设计
耐火层选用体积密度为0.6g/cm 3的轻质耐火粘土砖，保温层为硅藻土骨架填充蛭石粉。
炉侧墙、前后墙、炉顶的耐火层厚为113m,保温层为232mm ，石棉厚度为0.5mm,炉顶选用60°标准拱顶，炉底耐火层厚132mm ，保温层硅藻土砖和蛭石粉厚180mm,炉顶拱脚砖选用重质耐火粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。
4、中温箱式电阻炉功率的计算
（1）加热工件所需要的热量
Q 件=g 件（C 2t 2- C 1t 1）τ周τ加 =120×(0.678×950-0.494×20)×21 =152213 KJ/h
（2）Q 辅=0
（3）Q 件=0
（4）通过炉衬的各项散热损失：
Q 散=∑t 1−t 0s 11m 1+s 22m 2+1∑3×3.6=600−30120+200+1 = 34389KJ/h
（5）通过开启炉门的辐射热损失：
Q 辐=5.675×[(T 1100)4−(T
2100)4] ×3.6F φδt 5.675×[(1233100)4−(293100)4] ×3.6×0.95×0.2×0.65×0.05=2907 KJ/h
(6)通过开启炉门的溢气热损失：
Q 溢=2200BH c(t 2+t 12)δt
=2200×0.95×0.2 1.4×(
950+202)×0.05=6346 KJ/h
(7)其他热损失： Q 它=（0.5-1.0）Q 散=0.8×34389=27511 KJ/h
（8）炉子每小时总热量支出：
Q 总= Q 件 + Q 辅 +Q 控+ Q 散+ Q 辐+ Q 溢+ Q 它
=152213+0+0+34389+2907+6346+27511=223366 KJ/h
（9）P 总=Q 总3600 =2233663600 =62KW
(10)P 设=K ·P 总=1.3×62=80.6 KW
取P 设=80 KW
(11)电阻炉的热效率：η= Q 件Q 总×100% =152213223366×100% =68.15%
（12）空炉升温时间（τ升）的校核
τ升 = Q 蓄3600P 设 = 1324867
3600∗80 = 4.6h 符合要求
5.电热元件：
0Cr25Al5铁铬铝电热铝合金丝材
6.电热元件的设计计算：
（1）电阻炉的供电电压和接线
供电电压为三相380V ，单星形连接
P=P 设3n =803 =26 kW U= 3 =220V
(2)电阻丝直径d 、长度l 和重量计算
d=34.3× P 2ρt U 2W 允3 =34.3× 262∗1.462202∗1.63 =8.01mm
取d=8mm
ρt =ρ0 (1+αt ) =1.4×(1+4×10-5×1050)=1.46 mm 2/m
W 允 = 1.6 W/cm 2
l = U 2f
ρt P ×10-3 =2202∗3.14∗82
1.46∗26∗1000∗4 =64 m l 总 = nl=64×3=192 m M =3.14d 2
4l γ×10-3 =3.14∗82
4× 64× 7.1=22.829 kg
M 总 = 22.829×3 =68.487 kg
(3)电热元件的绕制和布置
电热元件绕制成螺旋状，布置安装在炉膛两侧墙和炉膛两侧墙和炉底上，每边为8排串接成一相。
每排电热元件的展开长度
l 1 =64
8
=8
每排电热原件的搁砖长度L
1
=1770-50=1720mm
电热元件螺旋直径
D=6d=6×8=48 mm
每排电热元件螺旋圈数
n=l1
πD = 8∗10
3
3.14∗48
=53圈
电热元件螺旋节距
h=L1
n =1720
53
= 32mm
按h =(2-4)d校验h
ℎd =32
8
=4
电热元件螺旋节距h在安装时适当调整，炉口部门减少节距，增大功率。
电热元件引出棒材料选用1Cr18Ni9Ti，φ =12mm ,L=500mm
三、工艺流程图和设备装置图
四、进度安排
12.7-12.8下载相关资料，图书馆借阅相关热处理炉书籍
12.9-12.11 确定所设计的热处理炉—中温箱式电阻炉，针对性查阅资料
12.14-12.16电阻炉的设计，各项参数的设计
12.16-12.18 用autocad、ug绘图
12.19 整体检查，论文格式处理
五、总结与体会
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
在两个星期的热处理炉课程设计期间，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说数据手册查阅，三等等……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，制图也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐
在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这一个周的实习，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；正所谓“三百六十行，行行出状元”。
我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我不断的反问自己。
无论干什么，只要人生活的有意义就可。
社会需要我们，我们也可以为社会而工作。
既然如此，那还有什么必要失落呢？
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在杨秀玲老师的精心指导下，终于迎逆而解。
同时，在杨秀玲老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！。