热处理炉课程设计说明书 2Word格式文档下载.docx
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=1.33(m)=1330mm
炉膛有效宽度:
B效=
=0.66(m)=660mm
查表2-2选择1390mm×
650mm×
45mm/12mm的炉底板,取B效=0.65m
L效=1.39-0.2-0.1=1.09(m)
2、炉膛内腔砌墙尺寸
炉膛宽度:
B砌=B效+2×
(0.1~0.15)
B砌=0.65+2×
0.125=0.90(m)
炉膛长度:
L砌=L效+0.16=1.25(m)
炉膛内高度:
H砌=(0.5~0.9)B砌
H砌=0.8×
0.9=0.720(m)
层数n=
=10.7选择10层
∴炉膛高度H砌=10×
67+42+39=0.751(m)
四、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(如图)
内层选用RNG-0.6型轻质粘土砖,其厚度S1=115mm;
外层选用硅酸铝耐火纤维,体积密度λ2=105Kg/m3厚度S2待计算;
RNG-0.6型轻质粘土砖:
ρ1=600【Kg/m3】
λ1=0.165+0.194×
10-3t均【w/(m·
℃)】
C1=0.836+0.263×
10-3t均【KJ/(Kg·
耐火纤维
当t3=60℃时,由表2-12〖2〗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:
=782(℃)
代入数据解得:
纤维层厚度:
=228(mm)
取S2=230mm
(三)、炉顶的设计
炉膛宽度为900mm,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230mm体积密度为105Kg/m3的硅酸铝耐火纤维和轻质直形砖(230,113,65).
(四)、炉底的设计
炉底采用一层113mm硅藻土砖填充蛭石粉,再平铺一层65mm的QN-0.6轻质粘土砖,最上层采用230mm的重质高铝砖支持炉底板+4块加热元件搁砖,炉底板采用Cr-Mn-N耐热钢厚度为12mm。
(五)、炉门框的设计
炉门框的壁炉膛稍小取其宽度为:
B框×
H框=850mm×
700mm
采用230mm硅藻土砖和113mmRN-0.6轻质粘土砖。
(六)、炉门的设计
炉门采用113mmRNG-1.0轻质粘土砖和230mmB级硅藻土砖,炉门尺寸为B门×
H门=950mm×
820mm。
(七)、炉体框架与炉壳的设计
炉体外廓尺寸:
L外=L砌+(115+230)+230=1900(mm)
B外=B砌+2×
(115+230)=1590(mm)
H弧=B砌-B砌Cos30°
=122(mm)
H外=H砌+(115+20+230)+H弧+(115+67+230)
H外=1642(mm)
五、电阻炉功率的计算
本炉采用理论设计法,通过炉子的热平衡来确定炉子的功率。
其原理是炉子的总功率即热量的收入,应能满足炉子热量支出的总和。
具体计算如下:
1、加热工件的有效热量Q件
Q件=g件(C2t2-C1t1)
=110×
(0.6789×
950-0.4939×
20)
=69858.5(KJ/h)
(其中C2、C1查表4-3可得)
2、通过炉衬的散热损失Q散
(式1)
10-3×
(950+782)÷
2=0.33
λ2=0.107
F1=2×
(0.9×
1.25+0.9×
0.72+0.72×
1.25)
=5.35(㎡)
F2=2×
(1.48×
1.13+1.48×
0.95+1.13×
0.95)
=8.44(㎡)
F3=2×
(1.94×
1.59+1.94×
1.41+1.59×
1.41)
=16.12(㎡)
∵
﹤2
∴Fm1=(F1+F2)÷
2=6.9(㎡)
Fm2=(F3+F2)÷
2=12.3(㎡)
F2、=F3=16.12(㎡)
将以上数据代入式1解得Q散=14556.5(KJ/h)
3、炉衬材料的总蓄热量Q蓄总
轻质粘土砖、硅酸铝耐火纤维、在1㎡面积上所占的量分别为:
G1=0.115×
600=69(Kg)
G2=0.230×
105=24.15(Kg)
它们的平均比热容分别为:
C1=0.836+0.263×
0.5×
(950+782)
=1.06【KJ/(Kg·
C2=1.07【KJ/(Kg·
各层的蓄热量:
Q1=69×
1.06[(950+782)÷
2-20]=61876(KJ)
Q2=24.15×
1.07[(782+60)÷
2-20]=10362(KJ)
∑Q蓄总=Q1Fm1+Q2Fm2=554398(KJ)
4、开启炉子的辐射热损失Q辐
×
φ×
δt
炉口开启尺寸850mm×
460mm
a/b=460/850=0.54L/a=230/460=0.5
查表2-16得φ=0.5
炉口面积F=0.46×
0.85=0.391(㎡)
δt=3/60=0.05
∴将上述数据代入公式得Q辐=6442(KJ/h)
5、开启炉门的溢气热损失Q溢
V=2200BH
=2200×
0.95×
0.46×
=652(m3/h)
C=1.4KJ/(㎡·
K)
Q溢=652×
1.4×
(950+60)×
0.05=23048(KJ/h)
6、其他热损失Q它
Q它=(0.5~1.0)Q散
Q它=0.8×
14556.5=11645.2(KJ/h
7、Q总=Q件+Q辐+Q控+Q散+Q溢+Q它
=69858.5+14556.5+6442+23048+11645.2
=125550.2(KJ/h)
P=Q总/3600=34.8(KW)
P安=1.3P=44.84(KW)
取P安=45KW
8、电阻炉热效率η=Q件/Q总×
100%=55.6%
9、空炉升温时间
τ空=Q蓄/(3600P安)=3.4(h)符合要求
10、电阻炉的空载功率P空
P空=(Q效+Q它)/3600=7.28(KW)为炉子总功率的16%,符合要求。
六、电热元件的设计
(一)、电阻功率的分配
因功率为45KW,故采用三相380V星形接线法,使用三组15KW电阻丝均匀分布单星形接法
(二)、电阻元件材料的选择
选用0Cr25Al5为电热元件
(三)、电热元件的设计
1、供电电压和接线
选用三相380V、星形接法,长度比为1:
1
P=P安/3n=45/3=15(KW)
U=380/
=220(V)
2、确定电热元件的单位表面功率
因炉膛最高温度不超过950℃,结合选材0Cr2Al5查表7-4得W允=1.6~2.0W/cm3
3、确定元件直径d
d=
取d=6.0mm
式中
W允=1.6w/cm2
L总=nL=
m
M=
kg
4、求电热元件的总质量
M总=
式中g为φ6mm的电阻丝每米长的重量,
g=0.201Kg/m可由表3-17查得
W=
=1.31W/cm3﹤1.6W/cm3
符合要求
(五)电热元件的绕制和布置
电热元件绕制成螺旋状,均匀布置于两侧墙及炉底,侧墙和炉底均为10层。
每排电热元件的展开长度:
L、=
=6.08(m)
每排电热元件的搁砖长度
L1=1090-50=1040(mm)
D=6d=4×
6=36(mm)
每排电热元件的圈数:
n=
取n=54
电热元件螺旋节距:
h=
按h=(2~4)d校验
校核:
符合要求
(四)、电热元件引出棒及其套管的设计与选择
(1)、引出棒的设计
引出帮必须用耐热钢或者不锈钢制造,以防止氧化烧损,固选用1Cr18Ni9Ti,
φ=14mm,L=400mm,丝状电热元件与引出棒之间的连接,采用接头铣槽后焊接。
引出棒长度:
L引=115+230+100=445(mm)
(2)、保护套管的选择
根据设计说明中炉膛以及电热元件的设计,所以确定L侧墙=115+230=345(mm),引出棒的直径d=φ14mm,因此选用SND·
724·
016号套管,高铝矾土,重量0.5Kg,d引=φ16mm
D引=φ36mm,长度300mm。
(五)、热电偶及其保护套管的设计与选择
(1)、热电偶的选择
由于炉内最高的温度为950℃.长期使用的温度在1000℃一些,所以选用镍铬-镍硅热电偶。
由于炉膛不分区,所以选用型号WRN-121的镍铬-镍硅热电偶,保护套管规格选择,外径24mm,插入长度为500mm。
保护材料为双层瓷管。
(2)、热电偶保护套管的选择
L炉顶=230+20+230=460mm。
热电偶外径=24mm,插入长度为460mm。
根据这些条件,应该选用SND·
020,高矾土,重量0.4Kg。
d套=φ25mm、
D套=φ40mm,长度为300mm。
测温热电偶与控温热电偶均选用此保护套管即可。
周期式中温箱式电阻炉
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