目录一、设计任务1、专业课程设计题目12、专业课程设计任务及设计技术要求1二、炉型的选择1三、炉膛尺寸的确定11、炉膛有效尺寸（排料法）11.1确定炉膛内径D 11.2确定炉膛有效高度H 21.3炉口直径的确定21.4炉口高度的确定 3四、炉体结构设计 31、炉壁设计 32、炉底的设计53、炉盖的设计64、炉壳的设计7五、电阻炉功率的确定71、炉衬材料蓄热量Q 7 8蓄2、加热工件的有效热量Q 9件3、工件夹具吸热量Q 10夹4、通过炉衬的散热损失Q 10散5、开启炉门的辐射热损失Q 12辐6、炉子开启时溢气的热损失Q 12溢7、其它散热Q 13它8、电阻炉热损失总和Q 13总9、计算功率及安装功率13六、技术经济指标计算131、电阻炉热效率132、电阻炉的空载功率143、空炉升温时间14七、功率分配与接线方法141、功率分配142、供电电压与接线方法14八、电热元件的设计151、1 区152、II 区和 III 区163. 电热元件引出棒及其套管的设计与选择184. 热电偶及其保护套管的设计与选择18参考书目19排料法如图所示:、设计任务1、专业课程设计题目中温井式电阻炉设计2、专业课程设计任务及设计技术要求：(1) 130X1800低合金钢调质用炉；(2) 每炉装12根;(3) 画出总装图(手工)；(4) 画出炉衬图；(5) 画出炉壳图；(6) 画出电热元件接线图；(7) 撰写设计说明书。二、炉型的选择因为工件材料为低合金钢，热处理工艺为调质，对于低合金钢调质 最高温度为900+(3050)C，所以选择中温炉(上限950C )即可，同 时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉，并且无需大批量生产、工 艺多变，则选择周期式作业。综上所述，选择周期式中温井式电阻炉， 最高使用温度950C。三、炉膛尺寸的确定1、炉膛有效尺寸(排料法)1.1确定炉膛内径D工件尺寸为130X 1800,装炉 量为12根，对长轴类工件，工件间 隙要大于或等于工件直径；工件与料 筐的间隙取100200mm。炉膛的有效 高度取工件的长度加150250mm。贝y： D = d + J（2d）2 +（6d）2代入数据计算得D = 952.19mmD 二D+2X（100200）=1200mm 效D =1200mm效又因炉壁内径比料筐大200300mm故取：D =1500mm砌D =1500mm砌查表得可用砌墙砖为BSL 427 138 （A=168, B=190. 8, R=765,r=675）型轻质粘土扇形砖。砖的块数：由该砖围成的炉体的弧长为：N=28S=兀 D=3.14X1500=4710mm修正后：砖的块数为：4710168=28.04块，取整后N=28D =1500mm升TI对 D 进行修正得：D =28X168F3.14=1498.09mm，取 1500mm砌砌1.2确定炉膛有效高度H由经验公式可以得知，井式炉炉膛有效高度H应为所加热兀件（或者料筐）的长度的基础上加0.10.3m。H =1800+250=2050mm效H= H +250=2300mm效搁砖33层由于电阻炉米用一相供电，放置电热兀件的搁砖应为3n层，H =3n X （65+2）+67,取整后取 n=11 砌H =2280mm再将n=11代入上式，得H =2280mm砌砌选用代号为SND-427-09的扇形搁砖每层搁砖数目：每层搁砖数目为“=兀D三50=94.2，取整为94块。砌N=941.3炉口直径的确定D =1200mm，由于炉口用斜行楔形砖效故有兀D二（113 + 2） x N，将D =1200mm代入，得N=32.76,取整后效到 D =1210mm。炉口N=33，再将N=33代回上式，则得到D =1210mm。炉口1.4炉口高度的确定H =233mm炉口按一般的设计原则，炉口可由斜行楔形砖和三层直行砖堆砌而成。故 H = (65+2)X3+32=233mm炉口四、炉体结构设计炉体包括炉壁、炉底、炉盖、炉壳几部分。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) 耐火、隔热保温材料的使用温度不能超过允许温度，否则会 降低使用寿命；(4) 要保证炉壳表面温升小于60C,否则会增大热损失，使环境 温度升高，导致劳动条件恶化。1、炉壁设计炉壁厚度可采用计算方法确定，下图为井式炉炉壁三层结构，1粽p；亍壬MW、Z Z Z 1 1 ： 1-: : : : : : : : : :i: : : : : :： 三层炉衬结构第I层为耐火层，其厚度一般为90mm，采用轻质粘土砖RNG-0.6；第II层为耐火纤维层，其厚度设计为x mm,采用120kgJm3的普通 硅酸铝纤维毛毡；第III层为保温层，采用A级硅藻土砖架构中间填充膨胀蛭石粉，其 厚度设计为115mm。在稳定传热时，对各炉衬热流密度相同。根据课本的公式结合查表, 可得：q = (t t )，炉壁温度 60C，室温 20C是a =12.2w Cm2. C),40E/S = 90 mm1S = 115 mm3t =20C0所以 q = 486.8 w m 2RNG-0.6型轻质粘土砖:密度 p = 600 kg m3 ；热导率九=0.165 + 0.19x 10-3t w，(m.C)；1均/ C )。比热容 C = 0.836 + 0.263 x10-3t1均硅酸铝纤维:密度 p = 120 kgm3 ；热导率九=0.032 + 0.21 (10-3t )22均比热容 C = 1.1 KJ(Kg C)。2 :膨胀蛭石粉:密度 p = 250 kg m3比热容C3热导率九=3t =60C4t =950C1由t =丄九+/2 + 2b (0.5bt2 +九t qS )代入数据得:2 b 1 v 11111111t2 =站03-0-165 +0 1652 + 2 x 0.19x 10-3(0.5 x 0.19x 10-3 x9502 +0.165 x 950 486.8 x 0.09)=820Ct =820C2接下来使用迭代法计算七3,先假设13=450C。则有：九3 = 0.077 + 025510-3 x 岁=14皿C）根据公式t = t +q334九3代入数据得：t = 60+486.8 x= 457OC30.141验证迭代结果:457-450450x 100% = 1.59%5% 满足条件。故取 = 450OC所以得到：九=0.165 + 0.19 x 10-3 x 950 + 820 = 0.333w（m C）1 2 /九=0.032 + 0.21（450 + 820）2 = 0.117w.（m。C ）2 2 x 103九=0.077 + 0.25 x 10-3 x 450 + 60 = 0.141w（m. C）3 2- t j_ 0.117（450 - 60）2 34 q486.80.0958取整得：s 2 =100mmS2=100mm2、炉底的设计炉底结构通常是在炉底壳部的钢板上用珍珠岩砖或硅藻土砖砌成方 格子，各格子中填充蛭石粉。然后，在平铺三层硅藻土砖，最上面为一 层重质粘土砖。炉底砖的厚度尺寸可参照炉壁的厚度尺寸，一般为230690mm。由 于要承受炉内工件的压力，且装出炉有冲击的作用。故炉底板要求又较 高强度。由底至上，第一层为膨胀蛭石粉和硅藻土砖复合层，第二层为硅藻 土砖，第三层为轻质粘土砖。结构：厚度/ mm材料：砌砖型号：I115膨胀蛭石粉+硅藻土砖B级BSL 427 280II201硅藻土砖B级BSL 427 280III67轻质粘土砖RNG-1.0RNG-1.03、炉盖的设计炉顶的结构有平顶、拱顶和悬顶三种。当炉子的宽度为6003000mm 时，可采用拱顶，拱角可用60和90，其中使用最多的是60，这 种拱顶称为标准拱顶。拱顶是炉子最容易损坏的部位，拱顶受热时耐火 砖发生膨胀，造成砌拱顶时，为了减少拱顶向两侧的压力，应尽量采用 轻质的楔形砖与标准直角砖混合砌筑。炉盖结构图设计条件：炉膛温度950C，壳体温度60C，室温20C。 上层采用普通硅酸铝纤维，下层用轻质粘土砖。结构厚度(mm)材料型号第一层180普通硅酸铝纤维第二层115轻质粘土砖RNG-0.6BSL 427 4434、炉壳的设计炉壳的尺寸取决于炉子砌体的尺寸，炉子的砌体包在炉壳之内。炉 体框架要承受砌体和工件的重量以及工作时所产生的其它附加外力。因 此，框架要有足够用的强度，框架和炉壳一般通过焊接成型，构成整个 整体，以保证强度和密封性的要求。炉壳一般用35mm的Q235钢板，炉底用68mm的厚板，井式炉炉壳 圈一般用6.3或7号角钢制作。综上所述，炉壳采用5mm厚的Q235钢板，炉底选用8mm厚的钢板， 炉壳圈选用三根7号角钢均匀分布，两根7号角钢横向分布，炉底五根 槽钢通过焊接而成。五、电阻炉功率的确定电阻炉的功率大小与炉膛容积、炉子结构、炉子所要求的生产率和 升温时间等因素有关。确定炉子的功率需要综合考虑各方面的要求，本 次设计采用理论计算的方法计算电阻炉的功率。理论计算发是通过炉子的热平衡计算来确定炉子的功率。其基本原 理是炉子的总功率即热量的吸收，应能满足炉子热量支出的总和。热量 的支出包括：工件吸热量Q、工件夹具吸热量Q、炉衬散热量Q、炉 件夹散衬蓄热量Q、炉门和缝隙溢气热量炉门和缝隙辐射散热量Q、其他蓄Q溢、辐热损失Q等。它先预估算功率P，采用炉膛面积法，P = 50 x D x H =165kw估估砌 砌1、炉衬材料蓄热量Q蓄炉衬材料的蓄热量是指炉子从室温升到工作温度整个砌体所吸收的热量。计算式为：Q = V p (c t - ct)蓄2 211第 I 层：p = 600Kg m3 ；C = 0.836 + 0.263 x 10-32(950 + 820、=1.068Kj/(Kg C)丿C =