化学与材料工程学院
材料热处理课程设计说明书
学生:
专业:金属材料工程
学号:
班级:材料金属
指导老师:
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P0 ,取P0=100[kg/(m2·h)](2)炉底面积采用加热能力指标法计算,F效= ==1.25 m2
== 0.75 - 0.85,取上限,0.85,炉底总面积:
= 0.85 F总= 1.5625 m2
炉底板宽度 B ===0.88 m
炉底板长度L ===1.77 m
(3).炉膛高度的确定炉膛高度H与宽度B之比=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/cm3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(C2t2- C1t1)=120×(0.678×950-0.494×20)×=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=×3.6== 34389KJ/h (5)通过开启炉门的辐射热损失:
Q辐=5.675×[] ×3.6F
5.675×[] ×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()
=2200×0.95×0.2×1.4×()×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===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:= ×100% =×100% =68.15% (12)空炉升温时间()的校核
= = = 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===26 kW U==220V
(2)电阻丝直径d、长度l和重量计算
d=34.3×=34.3×=8.01mm
取d=8mm
=(1+) =1.4×(1+4×10-5×1050)=1.46 mm2/m
= 1.6 W/cm2
= ×10-3 ==64 m
= nl=64×3=192 m
M =×10-3 =×64×7.1=22.829 kg
= 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
l1 ==8
每排电热原件的搁砖长度
L1 =1770-50=1720mm
电热元件螺旋直径。