熱處理設(shè)備課件熱處理電阻爐【業(yè)界精制】

1、熱處理車間 設(shè)備與設(shè)計(jì),任慧平 孫昊 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 材料與冶金學(xué)院,熱處理電阻爐,之,1,優(yōu)選知識(shí),本章大綱的要求內(nèi)容,概述 了解電阻加熱爐的一般知識(shí) 爐型的選擇和爐體尺寸的確定 掌握爐型的選擇和爐體尺寸的確定辦法和計(jì)算 電阻加熱爐功率的確定 掌握如何確定電阻加熱爐功率 電熱體材料及其性能 了解電熱體材料及其性能 電熱體的計(jì)算及其在爐內(nèi)布置 了解電熱體的計(jì)算及其在爐內(nèi)布置,2,優(yōu)選知識(shí),概述,定義：將電流通過金屬或非金屬電熱元件，使其發(fā)出熱 量，借助輻射或?qū)α髯饔眉訜嵩臒崽幚頎t。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工作溫度范圍廣、控溫準(zhǔn) 確且分布均勻、便于使用控制氣氛、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化和機(jī)械操作。

2、 分類： 高溫爐（1000） （1）按工作溫度 中溫爐（1000650） 低溫爐（650,3,優(yōu)選知識(shí),概述,空氣介質(zhì)爐 （2）按爐膛介質(zhì) 控制氣氛爐 液體介質(zhì)爐（浴爐） （3）按爐膛形狀：箱式、井式、罩式、直通式 （4）按專業(yè)程度：通用和專用 （5）按用途：退火、正火、淬火、回火、滲碳等 （6）按作業(yè)規(guī)程：周期、連續(xù)、半連續(xù),4,優(yōu)選知識(shí),概述之周期作業(yè)式電阻爐,一、周期作業(yè)式電阻爐 特點(diǎn)：周期地分批處理工件，加熱過程中不進(jìn)行裝 出料，生產(chǎn)能 力低. 應(yīng)用：小規(guī)模生產(chǎn). 爐型：箱式、井式、 臺(tái)車式. 1.箱式電阻爐,5,優(yōu)選知識(shí),概述之周期作業(yè)式電阻爐,A結(jié)構(gòu)：角鋼框架、薄 鋼板為殼、焊接結(jié)

3、構(gòu) B作用：適合中小件的 退火、正火、淬火、 回火、固體滲碳 C缺點(diǎn)：升溫慢、溫 度不均、工件易氧化、 脫碳，操作不便,6,優(yōu)選知識(shí),概述之周期作業(yè)式電阻爐,D產(chǎn)品序號(hào)：有RX、RX2、RX3系列，其中RX2 RX3為可以通入保護(hù)氣氛或滴入液體的爐子。 E電熱元件：金屬（高溫鐵鉻鋁1200）和非金 屬（硅碳棒碳化硅1350 ） F中高溫爐子的區(qū)別： 高溫爐子爐膛小，爐壁厚等 G箱式爐子的技術(shù)數(shù)據(jù),7,優(yōu)選知識(shí),概述之周期作業(yè)式電阻爐,H碳化硅特性：電阻隨著溫度升高而減少，在 800850以上電阻隨著溫度升高而增加. 2井式電阻爐 A結(jié)構(gòu)：圓形、型鋼和 鋼板做成爐殼、輕質(zhì)粘 土磚做爐襯、保溫層填

4、 充保溫粉,8,優(yōu)選知識(shí),概述之周期作業(yè)式電阻爐,B作用：適合細(xì)長工件的退火、正火、淬火、回 火、滲碳等. C優(yōu)缺點(diǎn)：熱效率高、溫度不均，要分段控溫。 D技術(shù)參數(shù),9,優(yōu)選知識(shí),概述之周期作業(yè)式電阻爐,2臺(tái)車式熱處理爐,10,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,二 連續(xù)作業(yè)式電阻爐 特點(diǎn)：一般有兩個(gè)爐門，一進(jìn)一出，工件在移動(dòng) 過程中被逐步加熱和保溫，過程連續(xù)。生產(chǎn) 能力高、機(jī)械化自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、 熱效率高。 應(yīng)用：大批量生產(chǎn)工件 爐型：傳送帶式、推桿式、輥底式、震底式、步 進(jìn)式、牽引式、轉(zhuǎn)底式等(第六節(jié)完,11,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,1.傳送帶式電阻爐,12,優(yōu)選知識(shí),概述之

5、連續(xù)作業(yè)式電阻爐,用途：中小型工件的淬火、正火、和回火 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是工件在運(yùn)輸過程中，加熱均勻，不受沖擊震動(dòng)，變形量小。主要問題是輸送帶受耐熱溫度的限制，承載能力較?。惠斔蛶Х磸?fù)加熱和冷卻，壽命較短；熱損失也較大。 分類：網(wǎng)帶式 鏈板式 爐型示意圖,13,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,2.振底式電阻爐 振底式爐的特性與用途： 這類爐子設(shè)有振動(dòng)機(jī)構(gòu)， 使裝載工件的活動(dòng)底板 在爐膛內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，借 慣性力使工件連續(xù)向前 移動(dòng)。由于振動(dòng)爐底板 一直處在爐內(nèi)，無需工夾具，故爐子熱效率高。依振動(dòng)機(jī) 構(gòu)的不同，這類爐子分機(jī)械式、氣動(dòng)式和電磁振動(dòng)式,14,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,振動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類、

6、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,15,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,振底式爐型示意圖： 用途：螺栓、墊圈等中小型工件的熱處理,16,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,3.推桿式電阻爐,17,優(yōu)選知識(shí),概述之連續(xù)作業(yè)式電阻爐,3.推桿式電阻爐 用途：中、小型金屬 機(jī)件的淬火、 回火等熱處理 加熱用 特點(diǎn)：連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn) 效率高，操作 方便，處理后的零件質(zhì)量穩(wěn)定,18,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,影響爐型的選擇的因素： 工件的特點(diǎn) 技術(shù)要求 產(chǎn)量的大小 勞動(dòng)條件、機(jī)械化和自動(dòng)化水平 節(jié)省能源 爐膛尺寸的確定： 爐膛尺寸的大小由工件的形狀、尺寸、裝爐量以及爐子的生產(chǎn)率決定的,19,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和

7、爐體尺寸的確定,爐底面積的確定： 第一種方法：根據(jù)爐子一次裝料量計(jì)算（適用于批量 小、工件尺寸大、形狀特殊者） 考慮因素： 一次裝爐料量、 有效面積、 裝出料的方便程度、 氣體流通等,20,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,具體尺寸確定： L(爐膛的長度)=L1（有效的長度）+0.20.3（m）（預(yù)留的兩空隙） B(爐膛的寬度)=B1（有效的寬度）+0.20.3（m）（預(yù)留的兩空隙,21,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,第二種方法：根據(jù)爐底強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算（適合于工件加熱 周期和裝爐量不明確,22,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,對(duì)于箱式爐來說，爐底長度與寬度之比約3:2，因此 爐

8、底寬度 ，最后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，與同類爐子對(duì) 比，合適再?zèng)Q定。 爐膛高度的確定 經(jīng)驗(yàn)法：一般來說H/B =0.520.9之間，多在0.8 左右。小爐子比值大些，大爐子比值小些,23,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,砌體及外形尺寸的確定應(yīng)考慮的問題 砌體包括爐墻、爐頂及爐底，通常都由耐火材料和隔熱材料砌筑 砌體的厚度應(yīng)符合耐火磚的尺寸要求，砌體要保證一定強(qiáng)度 為節(jié)能和提高升溫速度，在符合耐火、保溫和機(jī)械強(qiáng)度的要求，應(yīng)盡量采用輕質(zhì)耐火材料 保溫材料的使用溫度不能超過容許溫度。 爐襯外表溫度應(yīng)保持在4060之間為宜,24,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,爐墻的砌筑： 爐溫低于300的電阻爐，用鋼

9、板夾層作爐墻，中間填充保溫材料 小于700，輕質(zhì)粘土磚做砌體，外部加蛭石粉或硅藻土磚等保溫材料 7001000，中小型爐子采用耐火材料與保溫材料兩種結(jié)構(gòu)。特大型，可考慮重質(zhì)粘土磚做耐火材料 10001300高溫爐，用三層爐襯，分別為高鋁磚、輕質(zhì)粘土磚與保溫粉料。 在保溫層與爐殼之間還有一層厚度為510mm的石棉板,25,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,爐頂?shù)钠鲋?分類：平頂、拱頂和懸掛頂 選用原則： 0.40.6m 平頂 爐寬 3.54m 拱頂 3.54m 懸掛頂 拱頂,26,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,爐底的砌筑 電阻爐爐底結(jié)構(gòu)是在爐底外殼鋼板上用保溫磚砌成方格子狀，然后在格

10、子中填充松散的保溫材料，在其上面平鋪1-2 層保溫磚，之后再鋪一層輕質(zhì)磚，其上安置支撐爐底板或?qū)к壍闹刭|(zhì)磚和電熱元件擱磚。 采用輻射管電熱元件的爐子，爐底常用耐火纖維預(yù)制塊鋪設(shè)。爐底設(shè)有導(dǎo)軌的爐子，爐底應(yīng)考慮導(dǎo)軌的支撐和固定,27,優(yōu)選知識(shí),爐型的選擇和爐體尺寸的確定,爐架和爐殼 爐架的作用是承受爐襯和工件載荷以及支撐爐拱的側(cè)推力。爐架通常用型鋼焊接成框架，型鋼的型號(hào)隨爐子大小、爐襯材料和結(jié)構(gòu)而異。輕質(zhì)耐火磚和耐火纖維爐襯的應(yīng)用，大大地減輕了爐架的負(fù)荷。 爐殼的作用是保護(hù)爐襯，加固爐子結(jié)構(gòu)和保持爐子的密封性，通常是用鋼板復(fù)貼在鋼架上焊接而成,28,優(yōu)選知識(shí),電阻加熱功率的確定,確定方法： 經(jīng)驗(yàn)

11、計(jì)算法 類比法 理論計(jì)算法 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法,29,優(yōu)選知識(shí),電阻加熱功率的確定,類比法 理論計(jì)算法(熱平衡法) 1.加熱工件所需的有效熱量 2.加熱輔助工夾具所需的熱量 第八次完成,30,優(yōu)選知識(shí),電阻加熱功率的確定,3.加熱控制氣體所需的熱量 4.通過爐襯的散失的熱量,31,優(yōu)選知識(shí),電阻加熱功率的確定,5.砌體的蓄熱 6.通過爐門開啟輻射的熱損失,32,優(yōu)選知識(shí),電阻加熱功率的確定,7.通過開啟爐門的溢氣熱損失 8.其他熱損失,33,優(yōu)選知識(shí),電阻加熱功率的確定,于是有： 則有功率： 實(shí)際生產(chǎn)中,34,優(yōu)選知識(shí),電熱體材料及其性能,一、對(duì)電熱體材料的要求 （1）良好的高溫力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。

12、 （2）高的電阻率。 （3）較小的電阻溫度系數(shù)。 （4）低的熱脹系數(shù)。 （5）良好的機(jī)械加工性能。 （6）符合國家資源情況，成本低。 二、電熱體材料性能,35,優(yōu)選知識(shí),電熱體材料及其性能,一）金屬材料 （1）鎳鉻合金 鎳鉻合金分二元合金和三元合金兩種，二元合金基本是鎳和鉻，含鐵量只有 0.53%三元合金是鎳鉻鐵合金。經(jīng)常使用的鎳鉻合金有Cr15Ni60、 0Cr23Ni13等。 （2）鐵鉻鋁合金 鐵鉻鋁合金的熔點(diǎn)比鎳鉻合金高，在空氣中加熱后表面形成一層Al2O3保護(hù)膜，其熔點(diǎn)比合金基體高。此種合金電阻率大，電阻溫度系數(shù)小，價(jià)格低廉，但質(zhì)脆，加工性能較差，彎曲時(shí)需要預(yù)熱；高溫時(shí)強(qiáng)度低，元件易于變形倒塌；加熱后合金晶粒脹大，脆性增加，經(jīng)不起沖擊和彎曲；維修時(shí)比較困難,36,優(yōu)選知識(shí),電熱體材料及其性能,3) 鉬 純度在99.8%左右，呈銀灰色，堅(jiān)韌，耐高溫；高溫時(shí)力學(xué)性能好，電阻率低，電阻溫度系數(shù)大。為使電熱元件功率穩(wěn)定，必須安裝調(diào)壓器。 (4) 鎢 熔點(diǎn)比鉬高，硬度大，高溫力學(xué)性能好，電阻率小，電阻溫度系數(shù)大，加熱過程中必須使用調(diào)壓器。 (5) 鉭 熔點(diǎn)2900 ，最高使用溫度2500，電阻率比鉬、鎢高，電阻溫度系數(shù)大