推杆式热处理炉设计说明书

推杆式热处理炉设计说明书学院：材料与冶金学院班级：材料1003班姓名：宁檬学号：20101637指导老师：申勇峰设计日期：2013-07-10前言一、热处理电阻炉是以电能为热源，电流通过电热元件而发出热量，借助辐射和对流的传热方式将热量传给工件，使工件加热到所要求的温度。二、热处理电阻炉优点：其工作范围宽，炉温一般可以从60℃到1600℃；能实现自动控制炉温，控温精度一般为±（3～8）℃；若采用计算机控制炉温，其精度可达±1℃。炉膛温度分布比较均匀，能够满足多种热处理工艺要求，电阻炉热效率高，一般为40～80%。此外，热处理电阻炉结构紧凑，占地面积小，便于车间布置安装，容易实现机械化和自动化操作，劳动条件好，对环境没有污染。也便于通入可控气氛，实现光亮保护加热和化学热处理。三、热处理电阻炉缺点：炉子造价高，耗电量大，工件加热速度较慢，不通保护气氛加热时工件容易氧化脱碳。四、热处理电阻炉种类：热处理电阻炉可分为：周期作业炉和连续作业炉两大类。1、周期作业式电阻炉主要特点是工件整批入炉，在炉中完成加热、保温等工序，出炉后，另一批工件再重新入炉，如此周期式的生产。这类炉子大都间歇使用，因此要求炉子的升温要快，蓄热量要小。常用的有箱式炉、井式炉、台车式炉。2、连续作业式电阻炉，加热的工件是连续地（或脉动地）进入炉膛，并不断向前移动，完成整个加热、保温等工序后工件即出炉。特点是生产连续进行，能力大，炉子机械化、自动化程度高，适用于大批量生产。主要有输送带式炉、网带式炉、推杆式炉等。五、推杆式热处理炉简介推杆式热处理电阻炉，属于连续作业式电阻炉，下面做简要介绍。1、原理：推杆式热处理炉是借助于推料机构，将装有工件的料盘或料筐间接地从炉子一端推入炉内，根据不同工艺要求完成热处理后，依次从另一端将工件推出的一种连续作业炉。2、适用范围：这类炉子由于对工件的适应性强，便于组成生产线，广泛应用于淬火、正火、回火、渗碳和渗氮等热处理。3、缺点：料盘反复进炉加热和出炉冷却，造成较大能源浪费，热效率较低，且料盘易损坏；另一缺点是对不同品种的零件实施不同技术要求时，常需把原有的炉料全部推出，工艺变动适应性差。目录一、设计任务.....................................................................................................................1二、炉型选择.....................................................................................................................1三、确定炉体结构和尺寸.................................................................................................11.炉底长宽高的确定............................................................................................................12.炉衬材料及厚度的确定....................................................................................................2四、砌体平均面积计算.....................................................................................................31.炉顶平均面积................................................................................................................32.炉墙平均面积................................................................................................................33.炉底平均面积................................................................................................................4五、计算炉子功率.............................................................................................................4六、炉子热效率的计算...................................................................................................111.正常工作时的效率........................................................................................................112.在保温阶段，关闭炉门的效率..................................................................................11七、炉子空载功率计算...................................................................................................11八、功率的分配与接线...................................................................................................11九、电热元件材料选择及计算.......................................................................................12十、设计小结....................................................................................................................16十一、炉子技术指标...........................................................................................................17【参考文献】..........................................................................................................................17【附表】…………………………………………………………………………………………18`第1页一、设计任务：为某厂设计一台热处理电阻炉，主要用于中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及退火处理。所处理零件主要为中小型零件，生产量大且品种单一，工艺稳定。其主要技术参数要求如下表所示：项目单位指标炉子有效尺寸mm6100×700×600最大装炉量kg1000额定功率kW168最高工作温度℃950最高生产率Kg/h350加热区数4二、炉型选择：根据设计任务中对产品种类、产量大小和生产工艺的叙述，拟选用推杆式热处理炉对材料进行加工。三、确定炉体结构和尺寸1.炉底长宽高的确定由技术参数，炉子有效尺寸为6100×700×600mm3故知：L效=6100mmB效=700mmH效=600mm由于推杆式热处理炉加热工件由推料机从前门推入，后门推出，不需人工取出，因此其炉膛长度取L=6105mm为防止工件装、出料时碰撞电热元件和保证工件温度的均匀性，工件与电加热体搁砖应相距100~150mm，`第2页故炉膛宽度:B=B效+200~300mm=900~1000mm，取B=900mm按资料统计，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=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度H=620mm因此，确定炉膛尺寸如下：炉膛尺寸：长L=6105mmL=6105mm宽B=900mmB=900mm高H=620mmH=620mm2.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，采用相同的炉衬结构，即113mmQN-1.0轻质粘土砖+85mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mmB级硅藻土砖。炉顶采用两层113mmQN-1.0轻质粘土砖（115×2）mm+320mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡。炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖（67×3）mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩符合炉衬。粘土砖上方再铺一层67mm支撑导轨用的重质粘土砖和安置电热元件的重质高铝砖。炉门采用65mmQN-1.0轻质粘土砖+80mm密度为`第3页250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+65mmA级硅藻土砖。四、砌体平均面积的计算砌体外廓尺寸计算如下：砌体外廓尺寸：L外=L+2×(85+115+115)=6735mmL外=6735mmB外=B+2×(85+115+115)=1530mmB外=1530mmH外=H+f+(2×115+320)+(67+67×3+50+182)=1700mmH外=1700mm式中：f—拱顶高度，此炉子采用30°拱顶，取拱弧半径R=B。1.炉顶平均面积6.10560.9003.142L6R2顶内F错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。35.76530.1外外顶外LBF炉顶平均面积错误!未找到引用源。F顶内=5.751m2错误!未找到引用源。F顶外=10.305m2错误!未找到引用源。F顶均=7.698m22.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后墙内。F墙内=2LH+2BH=2H(L+B)=2×0.620×(6.105+0.900)炉墙平均面积`第4页=8.686m2F墙内=8.686m2F墙外=2H外(L外+B外)=2×1.700×(6.735+1.530)F墙外=28.101m2=28.101m2F墙均=15.623m201.12886.68墙外墙内墙均FFF错误!未找到引用源。3.炉底平均面积炉底平均面积F底内=B×L=0.900×6.105=5.495m2F底内=5.495m2F底外=B外×L外=1.530×6.735=10.305m2F底外=10.305m2305.10495.5底外底内底均FFF错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。525.7m2F底均=7.525m2五、计算炉子功率根据热平衡法计算炉子功率热平衡法计算是根据炉子的输入总功率（收入项）应等于各项能量消耗（支出项）总和的原则确定炉子功率的方法。在此设计中，主要支出项包括如下几个方面：加热工件所需热量Q件，加热辅助构件所需热量Q辅，通过炉衬的散热损失Q散，通过开启炉门或炉壁缝隙的辐射热损失Q辐，通过开启炉门的溢气热损失Q溢以及其他热损失Q他。具体计算过程如下：（1）加热工件所需的热量Q件由附表6【1】得，工件在950℃和20℃时比热容分别为c件2=0.636kJ/(kg·℃)及c件1=0.4