井式爐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、中溫井式爐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20數(shù)據(jù)及結(jié)果、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)要求:試驗(yàn)設(shè)計(jì)及計(jì)算1、50M800碳鋼淬火用爐中溫淬火爐；2、最高使用溫度900C,生產(chǎn)率70Kg/h；3、畫(huà)出總裝圖、畫(huà)出爐襯圖、爐殼圖、電熱元件圖。二、爐型的選擇因?yàn)楣ぜ牧蠟樘间?，熱處理工藝為淬火，?duì)于碳鋼最高溫度為900C,選擇中溫爐（上限900C）即可，同時(shí)工件為圓棒長(zhǎng)軸類工件,因而選擇井式爐，并且無(wú)需大批量生產(chǎn)、工藝多變，則選擇周期式作業(yè)綜上所述，選擇周期式中溫井式電阻爐，最高使用溫度900Co三、爐膛尺寸的確定1、爐膛有效尺寸（爐底強(qiáng)度指標(biāo)法）1.1 確定爐膛有效高度H由經(jīng)驗(yàn)公式可以得知，井式爐爐膛有效高度H應(yīng)為所加熱元件（或

2、者料筐）的長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上加0.10.3m。H效=800+300=1100mm由于電阻爐采用三相供電，放置電熱元件的擱磚應(yīng)為3n層，H 砌=1072mmH砌=3nX（65+2）+67,取整后取n=5,彳#H砌=1072mm1.2 確定爐膛內(nèi)徑D工件尺寸為120X1700,裝爐量每爐9根，生產(chǎn)率245.3kg/h,對(duì)長(zhǎng)軸類工件，工件間隙要大于等于工件直徑；工件與料框的間隙取100200。D 砌=900mmD料=4X120XJ2+120+2X(100200)=9991199,取D料=1000D砌比D效大100mm1300mm取D砌=1350mm查表1得可用砌墻磚為8SL427-446(A,B,R,r)

3、=(168,190.8,765,675)型輕質(zhì)粘土扇形磚。由該磚圍成的爐體的弧長(zhǎng)為S=nD砌=3.14X1350=4239mm磚的塊數(shù)為：4239+168=25.2塊，取整后N=2§對(duì)D進(jìn)行修正得：D砌=25X168+3.14=1350mm取1350mm選用代號(hào)為SND-427-09的扇形擱磚每層擱磚數(shù)目為N=nD砌+50=84.78,取整為84塊。1.3 爐口直徑的確定D效=1350mm,由于斜行楔形磚。D 爐口 =660mmH 爐口 =231mmd=100200mm取d=140mm則：D爐口二D砌一2d=10700號(hào)磚型為8SL?427?414(A,B,R,r)=(166,196

4、,640,550)查表可以直接得到D=1070mm,N=20塊號(hào)磚型為8SL?427?498斜型楔形磚nD爐口二(74+2)N,將D爐口=1070mm代入，得N=44.2,取整后N=44o1.4 爐口高度的確定按經(jīng)驗(yàn)，爐口可由斜行楔形磚和三層直行磚堆砌而成。故H爐口二(65+2)X3+30=231mm綜上所述：D砌=1350mmH砌=2077mmD爐口=1070mm,H爐口=231mm四、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)爐體包括爐壁、爐底、爐門、爐殼架幾部分。爐體通常用耐火層和保溫層構(gòu)成，尺寸與爐膛砌筑尺寸有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列要求：(1)確定砌體的厚度尺寸要滿足強(qiáng)度要求，并應(yīng)與耐火磚、隔熱保溫磚的尺寸相吻合；(

5、2)為了減少熱損失和縮短升溫時(shí)間，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)盡量選用輕質(zhì)耐火材料；(3)耐火、隔熱保溫材料的使用溫度不能超過(guò)允許溫度，否則會(huì)降低使用壽命；(4)要保證爐殼表面溫升小于 50 C,否則會(huì)增大熱損失，使環(huán)境 溫度升高，導(dǎo)致勞動(dòng)條件惡化。1、爐壁設(shè)計(jì)爐壁厚度可采用計(jì)算方法確定,第I層為耐火層，其厚度一般為90mm,采用輕質(zhì)粘土磚RNG-0.6; 第II層為耐火纖維層，其厚度設(shè)計(jì)為40mm,采用普通硅酸鋁纖維； 第田層為保溫層，采用膨脹蛭石+硅藻土磚，具厚度可用計(jì)算求得。 1 "tlIt1=950CS1=0.09mS2=0.4mt4=60 Ct0=20 C:=12.17w m

6、Voq = 486.8w m2！，'金>，!I I I I Iia | tl I cI .dm#t2 . r ,，,H 1 J Ta«a1 r-fl>ar-，-s la-，-m !- - » - - aJ-，,.*! q.llJ,B",lu.: " " =3t0三層爐襯結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定傳熱時(shí)，對(duì)各爐襯熱流密度相同。q=(t4-to)。查表得，爐壁溫度60C,室溫20c是0tl=i2.17w/(m2Lfc),所以q=486.8w.m2RNG-0.6型輕質(zhì)粘土磚：密度R=600kgm3熱導(dǎo)率=0.165+0.19父10%均wAmfc)

7、比熱容C1=0.836+0.263父10、均Kj/(KgJ'c)硅酸鋁纖維：密度：-i-120kgm3熱導(dǎo)率%=0.032+0.21(10J3t均) =0.032 0.21(623.8 拿4)2 =0.133w ml_；C2 103w/(mC)比熱容C2=1.1KJKgLJC膨脹蛭石粉：t2=764.4C密度：1=250kgm3熱導(dǎo)率%=0.077+0.25父10、均w/(mjC)比熱容C3-0.6573KJKgJC由12=-1,；2bl(0.5b1t121t1-qS1)b1t210.19 10 "3-0.1650.1652 2 0.19 103(0.5 0.19 10 90

8、02 0.165 900 -488 0.09)=764.4C使用迭代法計(jì)算t2,設(shè)t2=660C。u0.323w mc工900764.4貝U:1=0.1650.1910660764.422=0.0320.21(3)=0.138wmLC2103=0.0770.2510，佻0260=0.167w；m_，Ct3=t2-qs2=764.4-486.80.04=623.8'Ct3=618.2C20.138不滿足要求再次代入迭代:3623.860S3=186mm3=0.0770.25102=0.162wm_Ct3=t2-qs2=764.4-486.8?？?=618.2'C320.13362

9、3.8-618.2父100%=0.9%<5%酒足條件。623.8764.4618.22口2 =0.0320.21(3-)-0.132wmC3 =0.0770.25103618.260v0.162wm'Cc0.132(764.4-618.2)S3=0.186m取186mm。486.82、爐底的設(shè)計(jì)爐底結(jié)構(gòu)通常是在爐底殼部的鋼板上用珍珠巖磚或硅藻土磚砌成方格子，各格子中填充蛭石粉。然后，在平鋪兩層硅藻土磚，最上面為一層輕質(zhì)粘土磚。爐底磚的厚度尺寸可參照爐壁的厚度尺寸，一般為230690mm。由于要承受爐內(nèi)工件的壓力，且裝出爐有沖擊的作用。故爐底板要求又較高強(qiáng)度。爐底剖面結(jié)構(gòu)如下圖：由

10、底至上，第一層為膨脹蛭石粉和硅藻土磚復(fù)合層，第二層為硅藻土磚，第三層為輕質(zhì)粘土磚。結(jié)構(gòu)：厚度/mm材料：砌磚型號(hào)：I115膨脹蛭石粉+硅藻土磚B級(jí)BSL427-280R134硅藻土磚B級(jí)BSL427-280m67輕質(zhì)粘土磚RNG-1.0RNG-1.03、爐蓋的設(shè)計(jì)爐頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)有平頂、拱頂和懸頂三種。當(dāng)爐子的寬度為6003000mm時(shí)，可采用拱頂，拱角可用60°和90°,其中使用最多的是60。，這種拱頂稱為標(biāo)準(zhǔn)拱頂。拱頂是爐子最容易損壞的部位，拱頂受熱時(shí)耐火磚發(fā)生膨脹，造成砌拱頂時(shí)，為了減少拱頂向兩側(cè)的壓力，應(yīng)盡量采用輕質(zhì)的楔形磚與標(biāo)準(zhǔn)直角磚混合砌筑。力乙/ 第二層爐蓋結(jié)構(gòu)圖結(jié)

11、構(gòu)厚度 / mm材料型號(hào)第一層85普通硅酸鋁纖維第二層115輕質(zhì)粘土磚RNG-0.6BSL 427 - 443設(shè)計(jì)條件：爐膛溫度950 C,殼體溫度60C,室溫20c 上層采用普通硅酸鋁纖維，下層用輕質(zhì)粘土磚。爐殼采用5mm厚 的Q235鋼板，爐 底選用8mm厚的 鋼板4、爐殼的設(shè)計(jì)爐殼的尺寸取決于爐子砌體的尺寸，爐子的砌體包在爐殼之內(nèi)。爐體框架要承受砌體和工件的重量以及工作時(shí)所產(chǎn)生的其它附加外力。因此，框架要有足夠用的強(qiáng)度，框架和爐殼一般通過(guò)焊接成型，構(gòu)成整個(gè)整體，以保證強(qiáng)度和密封性的要求。爐殼一般用35mm的Q235鋼板，爐底用68mm的厚板，井式爐爐殼圈一般用6.3或7號(hào)角鋼制作。綜上所

12、述，爐殼采用5mm厚的Q235鋼板，爐底選用8mm厚的鋼板，爐殼圈選用三根7號(hào)角鋼均勻分布，兩根7號(hào)角鋼橫向分布，爐底五根槽鋼通過(guò)焊接而成。五、電阻爐功率的確定電阻爐的功率大小與爐膛容積、爐子結(jié)構(gòu)、爐子所要求的生產(chǎn)率和升溫時(shí)間等因素有關(guān)。確定爐子的功率需要綜合考慮各方面的要求，本_4Q件=4.23父10 KJ/次設(shè)計(jì)采用理論計(jì)算的方法計(jì)算電阻爐的功率。Q夾=0理論計(jì)算發(fā)是通過(guò)爐子的熱平衡計(jì)算來(lái)確定爐子的功率。其基本原理是爐子的總功率即熱量的吸收，應(yīng)能滿足爐子熱量支出的總和。熱量的支出包括：工件吸熱量Q件、工件夾具吸熱量Q夾、爐襯散熱量Q散、爐襯蓄熱量Q蓄、爐門和縫隙溢氣熱量q溢、爐門和縫隙輻射

13、散熱量Q輻、其他熱損失q它等。1、加熱工件的有效熱量Q件=5.25hQ件=g件(C2t2Gti)=70(9500.6789-200.4939)=4.23104KJh2、工件夾具吸熱量Q夾因本次所設(shè)計(jì)正火爐不需使用夾具，故Q夾=03、通過(guò)爐襯白散熱損失Q散因?yàn)闋t頂、爐底散熱一個(gè)較多，一個(gè)較少，因而在計(jì)算中將爐頂、爐底簡(jiǎn)化成與爐壁散熱情況一樣。t1 toSi.S2,S3.'1Fm1' 2Fm2' 3Fm33.61二三F3-二0.323wm_!C,2=0.132wmJC3=0.162wm匕3=0.1650.1910，9002764.4=0.323wmL：CFm1ND砌H砌+2

14、冗一<2）D砌+2S'2"I2V2J+n（D砌+2S）（H砌+2S）+=5.61m2IJQ散=1.47X104KJh一1Fm2=n(D砌+2S)(H砌+2S)+2元，D砌+2§+2S2n(D砌+2S+2S2)(H砌+2S+2S?)+2nI-2=6.99mFm3=2,<D砌+2S+2&)n(D砌+2S+29)(H砌+2S+20戶2n1-2J+n(D砌+26+25+20)(H砌+2§+2S?+2S3)+I'D砌+2S+2S2+2S3：2nII2'F3=n(D砌+2S+28+20)(H砌+2§+2SZ+2S3)+i&

15、#39;D砌+2S+2S2+2S32=12.53m22=9.99m2950-200.090.040.18610.3145.610.1496.990.179.9912.1712.53W.47104KJh4、爐襯材料蓄熱量Q蓄爐襯材料的蓄熱量是指爐子從室溫升到工作溫度整個(gè)砌體所吸收的熱量。計(jì)算式為：Q蓄=VP(c2t2M)第I層：P=600Kg/m3;一 一一 一一一 4C2 =0.836 0.263 10900764.4=1.055KJ/(Kgl_C)；2C2=0.836+0.263M104M20=0.841KJ/(Kg，C);V1 =(H 2§)二但望U-D”但;223=1.269-

16、0.767=0.502m2.626 105 KJ h-764.4+900Q蓄i=0.502父600I父1.06820父0.8412Q蓄=3.9x105 KJ/h第II層：P=120Kg/m3;Ci=C2=1.1KJ/(KgL，C);22D2§2S2D2§V1=(H2§2S2);12-(H2§)二2_3=1.586-1.269=0.317mQ蓄2 =0.317 父120764.4+618.221.1 -20 1.1 =2.81 104 KJ h第HI層：P=250Kg/m3,G=C2=0.66KJ./(KgLC)一_2V1=(H2§2S22S)：

17、,IDS廣S3-Q輻=4977 KJ/h(H+2S,+2S2)xji：D+2；+2S=3.494-1.586=1.908m3=1.908 25060+618.220.66 -20 0.661 105 KJ. hQ蓄=Q蓄 1 +Q蓄2 +Q蓄3 =3.9 M105 KJ/h5、開(kāi)啟爐門的輻射熱損失 Q輻Q輻=5.675-任'm3.6FG“ 1100)1100，t其中：F一爐門開(kāi)啟的面積：F=nM(066 = 0.34m22中一爐口輻射遮蔽系數(shù)：Q 溢=1.39X104Q 它=9000 J hQ 總=8.49M104KJ./hL 231=0.35,查表可知：=0.76D 660自一爐門開(kāi)

18、啟率：a =0.05；代入上式計(jì)算得：Q輻=4977 KJ/h6、爐子開(kāi)啟時(shí)溢氣的熱損失Q溢2其中：-200.灰，7200箕三)卮=432m2/h=62.4%Q溢=0.5乂432黑1.4(900 +20)黑0.05 =1.39父 104 KJ/h7、其它散熱Q它一般如下估算：Q它=(0.51.0)Q散貝U: Q 它=1.47父104 M0.6=9000 KJ，h8、電阻爐熱損失總和Q總Q總,二Q件 +Q散 +Q輻 +Q溢 +Q它=8.49父104 KJ/h9、計(jì)算功率及安裝功率8.49 1043600= 23.57 KwP=18.8%P總工升=3.09h安裝功率應(yīng)大于穩(wěn)態(tài)時(shí)計(jì)算功率段=kP周期

19、作業(yè)爐k取1.3到1.5之間得：弓=23.57父(1.31.4)?。浩?35Kw六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算1、電阻爐熱效率小Q件n=父100%=49.8%Q總股電阻爐的熱效率為40%80%,滿足要求2、電阻爐的空載功率電阻爐的空載功率是指空爐在最高工作溫度并穩(wěn)定狀態(tài)下所消耗的功率，又稱為空爐損失。用下式計(jì)算：Q散+Q它P空%=6.58Kw=18.8%3600PP空值越小越好，一般為爐子總功率的15%25%,滿足要求。選用0Cr25A15線 狀電熱元件，電 壓 380V。不分區(qū)，采用星 形接法P=11.7KwU=220V3、空爐升溫時(shí)間空爐升溫時(shí)間是指在額定電壓下，經(jīng)過(guò)充分干燥、沒(méi)有裝料爐的電阻爐從冷

20、態(tài)加熱最高工作溫度所需的時(shí)間?？諣t升溫時(shí)間：7升=.=3.09h3600P七、功率分配與接線方法（一、）功率分配為了使?fàn)t膛溫度均勻或工藝要求分區(qū)分布爐溫，需要將溫度分布在爐內(nèi)的各個(gè)部分。W允=1.56W / cm3井式爐功率大于75Kw是要考慮分區(qū)，H/D大于1也要分區(qū)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)電阻爐不分區(qū)。（二、）供電電壓與接線方法電阻爐的供電電壓，除少數(shù)因電熱元件的電阻溫度系數(shù)太大或要求采用低電壓供電的大截面電阻板外，一般均采用車間電網(wǎng)電壓，即220V或380V。電熱元件的接線，應(yīng)根據(jù)爐子的功率大小，功率分配等因素來(lái)決定。因爐子功率為35Kw,即可采用三相380V星形，也可采用三角形接法。d=5

21、mmL=55.6mmL 總=166.8mM 總=23.18kg綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用0Cr25A15電熱體材料，三相380V星形接法。八、電熱元件的設(shè)計(jì)選用0Cr25A15線狀電熱元件，電壓380V。1、供電電壓和接線選用三相380V、星形接法P安35.、P=i=11.7（KW）3n3380/、U=220(V)32、確定電熱元件的單位表面功率因爐膛最高溫度不超過(guò)900C,結(jié)合選材0Cr25Al5查表得W允=1.56W/cm33、確定元件尺寸d=34.33a；U2明pt=00(1+6t)=1.4m(1+4x10x1050)=1.46C|_mm2/m代入上式得d=4.74mm取d=5mm2222一

22、3U2d23220252L=0.7851030.7851055.6mP：t11.71.46L=nL=3X55.6=166.8(rr)M總=0.139X166.8=23.18kg2W=.=1.34w/cm3<1.56w/cm3符合要求二dL3.14555.64、電熱元件的繞制和布置電熱元件繞制成螺旋狀，布置安裝在爐膛爐壁上，每5排用接成一相。每排電熱元件的展開(kāi)長(zhǎng)度：L折=55.6+5=11.12m每排電熱元件的擱磚長(zhǎng)度:L二二(D砌一60)-25=2612mm電熱元件螺旋直徑：螺旋直徑D=(46)d取:D=4d=45=20mm螺旋體圈數(shù)N和螺距h分別為:N=-=11120=177圈-D3.1420D=20mmh=15mmSND-724-018號(hào)套管選用型號(hào)WRN-121的鍥銘- 鍥硅熱電偶h=&q