熱處理設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

熱辦理設(shè)施課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書熱辦理設(shè)施課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書熱辦理設(shè)施課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書熱辦理電阻爐課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書張永宏編資料學(xué)院金屬系2021年3月目錄一、理阻爐明????????????????2〔一〕爐膛尺寸的確定??????????????????2〔二〕爐資料的??????????????????3〔三〕爐體構(gòu)的??????????????????4〔四〕爐厚度的確定??????????????????5〔五〕爐消散的算????????????????8〔六〕元件的??????????????????9〔七〕阻爐功率的分派?????????????????11二、理阻爐的步與內(nèi)容?????????????12三、理阻爐任????????????????14四、理阻爐程參照料?????????????16附??????????????????????????17附表1螺旋元件的阻修正系數(shù)及允表面荷????17附表2理阻爐常用型??????????????17附表3元件常用數(shù)據(jù)????????????????21附表4常用位算表?????????????????22一、熱辦理電阻爐設(shè)計(jì)說(shuō)明〔一〕爐膛尺寸的確定合理地確立爐膛尺寸是熱辦理爐設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，爐膛尺寸包含爐膛的有效尺寸和爐膛的砌磚體尺寸兩個(gè)方面。確立爐膛尺寸最根本的依照是爐子的生產(chǎn)率〔一般用年生產(chǎn)量或小時(shí)生產(chǎn)量g件表示〕，先由生產(chǎn)率確立爐膛有效尺寸，再由爐膛有效尺寸確立爐膛砌磚體尺寸。1、確立爐膛有效尺寸往常有兩種方法：一種是排料法，一種是爐底強(qiáng)度法。排料法合適于品種少、專業(yè)化程度較高的熱辦理電阻爐的設(shè)計(jì)；爐底強(qiáng)度法是依據(jù)現(xiàn)有的各種電阻爐的生產(chǎn)能力〔用單位爐底面積的生產(chǎn)率po[kg/m2·h]表示〕的統(tǒng)計(jì)資料來(lái)確定爐底有效面積的方法。它實(shí)質(zhì)是一種經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法，合適于品種多，且工藝周期各不同樣的通用型熱辦理爐的設(shè)計(jì)。按爐底強(qiáng)度法確立熱辦理爐爐膛尺寸的步驟是：先依據(jù)F效=g件/po確立出爐底的有效面積F效；再依據(jù)L效/B效=~2即可確立出L效和B效。按排料法或爐底強(qiáng)度法所確立的爐底有效尺寸B效和L效最后尚需修正，使其與鄰近的標(biāo)準(zhǔn)系列的電阻爐一致，以便采納標(biāo)準(zhǔn)尺寸的爐底板。井式爐的爐膛有效尺寸Φ效和Ｈ效，往?？梢罁?jù)排料狀況或料筐尺寸來(lái)確立。按排料法設(shè)計(jì)時(shí)，工件之間的距離應(yīng)不小于其直徑或厚度。2、確立爐膛砌磚體尺寸往常在爐膛的雙側(cè)墻上都要安裝電熱元件，為了保證操作方便和加熱均勻，在工件與電熱元件之間要留出必定的距離。在箱式爐中，一般規(guī)定工件到側(cè)墻內(nèi)壁的距離為；湊近爐門處的爐溫偏低，工件到爐門口之間也應(yīng)留出的距離。所以，箱式爐爐膛砌磚體的內(nèi)腔尺寸為：B砌=B

效+2~

(m)L砌=L

效+~

(m)在井式爐中，工件至電熱元件之間應(yīng)保持~0.2m的距離，工件至爐底和爐頂?shù)木嚯x應(yīng)在。所以，井式爐爐膛砌磚體的內(nèi)腔尺寸為：Φ砌=Φ效+2~(m)H砌=H

效+2~

(m)3、箱式爐爐膛高度H砌的確定箱式爐的爐膛高度H砌〔指爐底板面至爐頂拱腳的距離〕當(dāng)前還沒(méi)有一致的計(jì)算方法。原那么上，中、高溫爐以輻射傳熱為主，爐膛應(yīng)稍高些以增大輻射面積，往常要求從裝料上方到爐頂應(yīng)保持~0.3m的空間。依據(jù)現(xiàn)有爐子的統(tǒng)計(jì)資料，大部分箱式電阻爐的H砌與B砌之比在~范圍內(nèi)改動(dòng)，中溫電阻爐一般可取左右。此外，在決定爐膛高度時(shí)，一定考慮爐內(nèi)側(cè)壁上電熱元件擱磚的層數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)擱磚每層高度為67mm〔包含2mm灰縫〕，在電熱元件擱磚層數(shù)n確立后，H砌也可由下式確立：H砌=67×擱磚層數(shù)n+42+39〔mm〕〔二〕爐襯資料的選擇爐襯指的是由耐火資料與保溫資料砌筑而成的耐火層和保溫層。耐火層直接承受爐內(nèi)的高溫作用以及爐氣的侵害，爐襯的構(gòu)造強(qiáng)度主要決定于耐火層。保溫層的作用是保溫隔熱，減少爐襯熱損失，使?fàn)t殼溫度不致過(guò)高，對(duì)爐襯構(gòu)造強(qiáng)度只起協(xié)助作用。爐襯資料選擇原那么以下：1、耐火資料主要應(yīng)試慮資料的最高使用溫度，其次應(yīng)保證爐襯有必需的構(gòu)造強(qiáng)度和較小的蓄熱損失。應(yīng)在保證爐襯有必需的構(gòu)造強(qiáng)度的前提下，盡可能采納輕質(zhì)或超輕質(zhì)耐火資料，減少重質(zhì)耐火資料的使用。過(guò)去我國(guó)中溫?zé)徂k理電阻爐多半采納密度為或3的輕質(zhì)耐火磚。當(dāng)前，我國(guó)在超輕質(zhì)耐火磚和耐火纖維的研究開發(fā)上獲得了很大的進(jìn)展，輕質(zhì)耐火磚的質(zhì)量也有顯著提升，如密度為3的輕質(zhì)黏土磚的耐壓強(qiáng)度比過(guò)去提升了一倍多，這為電阻爐采納輕質(zhì)磚作爐襯創(chuàng)建了極為有益的條件。當(dāng)前有許多中溫箱式電阻爐已采納這類耐火磚，在耐火磚外再襯一層硅酸鋁耐火纖維氈，最外面是硅藻土磚和蛭石粉的混淆構(gòu)造。這類爐襯的總厚度比本來(lái)薄，空爐升溫時(shí)間也比本來(lái)降落40~50%，節(jié)能成效顯著。從節(jié)能方面考慮，對(duì)周期作業(yè)爐，采納全耐火纖維爐襯最為理想。這類爐子不單節(jié)能，并且爐襯薄、爐子輕、外形尺寸小、升溫快。我國(guó)已研制成功采納全耐火纖維爐襯的中溫電阻爐。能夠估計(jì)耐火纖維爐襯此后將會(huì)獲得寬泛使用。2、保溫資料選擇時(shí)主要應(yīng)試慮最高使用溫度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等幾個(gè)方面。應(yīng)盡量選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小的資料。同時(shí)要保證資料的最高使用溫度高于保溫層與耐火層接觸面上的溫度。保證爐子外表面溫升不超出50℃。有時(shí)還要考慮保溫層對(duì)爐膛構(gòu)造強(qiáng)度的協(xié)助作用?！踩碃t體構(gòu)造設(shè)計(jì)箱式爐的爐體包含爐底、爐壁、爐頂和爐門。井式爐的爐體包含爐底、爐壁和爐蓋。1、爐底爐底起保護(hù)爐內(nèi)熱量和承載工件的作用。熱辦理電阻爐的爐底往常采納以下構(gòu)造〔自上而下〕：爐底鋼板→石棉板→用硅藻土磚立砌成方格，方格中填補(bǔ)蛭石粉→平鋪1~2層硅藻土磚→平鋪一層輕質(zhì)耐火黏土磚→支撐爐底板的重質(zhì)黏土磚〔豎砌〕(參照教材70頁(yè)圖5-8和176頁(yè)圖12-9)。爐底耐火層及保溫層的厚度，可參照爐墻的厚度來(lái)決定。一般可比爐墻厚一些。注意支撐爐底板的重質(zhì)黏土磚應(yīng)安置在輕質(zhì)耐火黏土磚上，不要直接安置在硅藻土磚上。2、爐壁700~1000℃的中溫電阻爐的爐壁一般由115mm耐火層〔輕質(zhì)耐火磚〕、180~232mm保溫層〔硅藻土磚和蛭石粉混淆構(gòu)造〕和5~10mm石棉板構(gòu)成，外包一層爐外殼鋼板〔4~5mm厚A3鋼〕。石棉板起均平和吸潮作用，保溫層厚度由傳熱計(jì)算確立。中溫電阻爐的爐壁還可采納以下構(gòu)造〔自外而內(nèi)〕：爐壁鋼板→石棉板〔5~10mm〕→礦渣棉→硅藻土磚〔115mm〕→輕質(zhì)耐火黏土磚〔115mm〕。礦渣棉的厚度依據(jù)爐平和爐外壁面溫升經(jīng)過(guò)傳熱計(jì)算確立。3、爐頂〔箱式爐〕熱辦理電阻爐爐頂?shù)臉?gòu)造形式主要有拱頂和平頂兩種，多半箱式電阻爐采ο用拱頂。拱頂?shù)膱A心角稱為拱角，以60的拱角用的最多，稱為標(biāo)準(zhǔn)拱角，此時(shí)拱頂圓弧半徑與爐膛寬度相等。拱頂重量及其受熱膨脹而形成的側(cè)推力作用于拱角上，因此拱角一般用重質(zhì)磚砌筑，以承受較大的側(cè)推力。而拱頂那么采納輕質(zhì)楔型磚砌筑，其上再覆以輕質(zhì)保溫制品〔蛭石粉等〕作保溫層。拱腳磚經(jīng)過(guò)支撐磚鋼〕。大型的爐子還還有鋼架構(gòu)造來(lái)支撐拱腳梁，以減少爐架的負(fù)擔(dān)。以下舉例說(shuō)明拱腳梁和垂直立柱所用型鋼的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)爐膛寬度

B為

1000mm，拱頂厚度為113mm，用密度為2楔型輕質(zhì)黏土磚砌筑拱頂〔還應(yīng)加一局部直形磚〕時(shí)，沿爐長(zhǎng)方向每米的拱頂重量為130kg，在900~1000℃溫度范圍內(nèi)，60ο拱頂側(cè)推力P為320×。假定沿爐長(zhǎng)方向每1m安裝一根垂直的型鋼立柱時(shí)，拱腳梁可選5號(hào)等邊腳鋼，爐殼上垂直的型鋼立柱可選號(hào)等邊角鋼。為加強(qiáng)爐殼剛性，實(shí)質(zhì)上拱角梁可選8~10軍號(hào)鋼〔或槽鋼〕，垂直型鋼立柱可選8~12軍號(hào)鋼。、爐門〔箱式爐〕爐門局部包含爐門洞口，爐門框和爐門。爐門洞口的大小要保證裝出料方便和知足爐子安裝電熱元件以及維修爐子的需要，往常應(yīng)小于爐膛截面尺寸，以減小熱損失和保護(hù)電熱元件。中溫爐的爐門洞口深度一般可取一標(biāo)準(zhǔn)磚長(zhǎng)〔230mm〕。爐門洞口的砌磚體常常遇到工件磨檫撞擊，應(yīng)采納重質(zhì)耐火磚砌筑。爐門框可用鑄鐵鑄成或用鋼板焊成，后者重量輕，但簡(jiǎn)單變形、影響密封性。做成的爐門框用螺栓安裝在爐架上，爐門框上往常有限制爐門上下運(yùn)動(dòng)的軌道。爐門常用鑄鐵制成框架，而后在此中砌耐火磚和保溫磚。爐門應(yīng)保證爐子操作方便、爐口密封性好并盡量減少熱損失。其構(gòu)造設(shè)計(jì)的根本重點(diǎn)是：〔1〕要有足夠厚的保溫層〔中溫爐可取130~180mm〕；〔2〕爐門邊沿與爐門框要重疊65~130mm；〔3〕爐門要壓緊爐門框；〔4〕爐門下緣往常楔入工作臺(tái)的砂槽內(nèi)；〔5〕爐門與爐門框的接觸面應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工，以保證優(yōu)秀的密封性等。別的，筑砌爐門時(shí)，爐門砌磚體表面應(yīng)從四周向中間漸漸凹陷3~5mm并且在爐門上要設(shè)窺視孔。窺視孔的張角以方便察看為宜，在窺視孔外端安裝石英玻璃。最常用的爐門壓緊方法是在爐門側(cè)面設(shè)置楔鐵或滾輪，當(dāng)爐門落下時(shí)，爐門上的楔鐵或滾輪滑入爐門框上的楔形滑槽或滑道內(nèi)。爐門越向下，爐門越壓緊爐門框；另一個(gè)常用的壓緊方法是在爐門口設(shè)計(jì)一斜度，利用爐門自重使?fàn)t門壓緊爐門框。別的還有偏愛(ài)輪壓緊和絲杠壓緊等方法。爐門起閉機(jī)構(gòu)形式眾多。中小型爐子多半靠人工起閉，起閉屢次的爐門可用電動(dòng)、氣動(dòng)或液壓機(jī)械起閉。5、爐蓋〔井式爐〕為了方便起閉，中、小型井式爐的爐蓋一般作成整體式，大型井式爐的爐蓋有的作成對(duì)分式。爐蓋的起閉機(jī)構(gòu)依爐門重量也有所不一樣，當(dāng)前常用的有手動(dòng)、電動(dòng)和液壓機(jī)構(gòu)，小型井式爐爐蓋多用手動(dòng)杠桿式起閉機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活、靠譜〔參照?熱辦理爐及車間設(shè)施?南京機(jī)器制造學(xué)校主編125頁(yè)圖5-30〕。6、設(shè)計(jì)砌磚體構(gòu)造時(shí)還應(yīng)試慮：1〕砌磚體尺寸應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)尺寸〔230、113、65等〕的整數(shù)倍〔還應(yīng)計(jì)入灰縫尺寸〕。特別在砌磚體的高度方向上不行能用砍削磚的方法來(lái)知足砌磚體尺寸。2〕除爐口等特別狀況外，應(yīng)盡量防備重質(zhì)耐火磚直接通到爐殼，以減少熱短路損失。3〕耐火磚爐襯的灰縫尺寸：爐壁和爐底的灰縫不大于2mm，爐頂?shù)幕铱p不大于，可控氛圍爐的灰縫不大于1mm。4〕爐襯的磚縫一定互相交織，錯(cuò)開量應(yīng)以磚長(zhǎng)的二分之一為宜，個(gè)別狀況不得小于磚長(zhǎng)的1/4。在爐墻拐角處磚的筑砌一定互相咬合，使形成一整體。5〕砌磚體一定留膨脹縫。對(duì)黏土磚和硅藻土磚而言每米砌磚體的膨脹縫5~6mm。膨脹縫應(yīng)錯(cuò)開使相互不相通，以防備漏氣和增大熱損失。縫內(nèi)充填耐火纖維或馬糞紙。6〕為防備電熱元件腐化，支承或固定電熱元件的資料應(yīng)采納高鋁質(zhì)或鋼玉陶瓷。如電熱元件隔板磚和電熱絲引出棒套管等。、爐架與爐殼爐架與爐殼的作用在于承受砌磚體的重量及拱頂?shù)膫?cè)壓力等，同時(shí)它還可以增添爐子整體的構(gòu)造強(qiáng)度和密封性。此外，在爐架上便于安裝各樣隸屬機(jī)構(gòu)，如爐門起閉機(jī)構(gòu)等。爐架也使?fàn)t子架空防備爐體與地面直接接觸，減少了熱損失。關(guān)于中、小型爐子，還可以夠經(jīng)過(guò)對(duì)支撐爐子用型鋼的構(gòu)造尺寸的合理設(shè)計(jì)，獲得方便適合的操作高度。爐架可用角鋼和槽鋼焊接而成。爐殼常用3~5mm厚度的鋼板焊成。外層先涂紅丹漆，再刷灰漆或銀粉漆。這樣除雅觀、防銹外，還可以夠減少爐殼的輻射熱損失?！菜摹碃t襯厚度的確定爐襯的厚度應(yīng)當(dāng)合適。太薄不可以保證必需的強(qiáng)度和保溫能力使散熱損失增加，太厚又增添了蓄熱損失。關(guān)于周期作業(yè)爐，蓄熱損失是其主要能量耗費(fèi)工程，爐襯特別不可以太厚。爐襯的合理尺寸應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)傳熱計(jì)算認(rèn)真確立。爐襯尺寸的確定可分為兩個(gè)步驟。第一步估量尺寸，第二步校核。、爐襯厚度的估量爐襯厚度的估量常之外壁面溫度作為根本依照。一般要求爐外側(cè)壁和頂壁溫升不超出50~70℃。在估量時(shí)忽視各層爐襯傳熱面積的變化，即以為各層的熱流密度q同樣，都等于爐外壁與車間空氣之間換熱的熱流密度。設(shè)爐內(nèi)壁溫度為t1，外壁溫度t2=70℃，室溫t0=20℃，那么經(jīng)過(guò)爐壁的熱流密度為：t2t070202q(W/m)1/〔1〕采納單層爐襯構(gòu)造時(shí)其厚度為:t1t2q〔2〕采納雙層爐襯時(shí)，一般先選定耐火層的厚度，求出耐火層與保溫層接觸面的溫度，再求出保溫層的厚度。設(shè)選定耐火層厚度為δ1，那么可求得保溫層厚度2和接觸面溫度t2。因?yàn)閠1t21(t1t2)a1b1(t1t2)q21/11故有t2a1a122b1(q1a1t11t12b12(tt3)1t3)a2b2(t2t3)2q2(t22q〔3〕采納三層爐襯構(gòu)造時(shí)，應(yīng)第一選定兩層爐襯的厚度δ1和δ，再求第三2層。此時(shí)爐墻內(nèi)、外表面溫度t1和t4仍為，只要計(jì)算確立δ3，以及未知界面溫度t2和t3值。計(jì)算次序是：先算出t2，再算出t3，最后算出δ3，方法同〔2〕。、爐襯厚度校核〔兩層爐襯構(gòu)造為例〕依據(jù)上邊估量的爐襯厚度和界面溫度計(jì)算出各層爐襯均勻傳熱面積Fm1和Fm2及爐外壁表面積F3，并算出各層爐襯的均勻熱導(dǎo)率λm1和λm2。依據(jù)Fm1、Fm2、F3和λm1、λm2計(jì)算出Q，再由Q計(jì)算出爐子外壁表面溫度t3和界面溫度t2的一次迭代值t’3和t’2。Qt1t0121m1Fm1m2Fm2F3't1Q1t2m1Fm1't2Q2t3m2Fm2t’2、t’3與估量值t2、t3相差大于5%，用t’2、t’3取代t2、t3，持續(xù)迭代直到前后相差在5%之內(nèi)。取此t2、t3的穩(wěn)固值為t*2、t*3?！?〕假如t*3高出70℃那么說(shuō)明爐襯太薄，應(yīng)加厚；假如

t*

3低于

70℃太多，那么說(shuō)明爐襯太厚，應(yīng)從頭設(shè)計(jì)和計(jì)算?！?〕假如

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2超出保溫資料最高使用溫度，應(yīng)從頭選擇保溫資料并從頭設(shè)計(jì)?！参濉碃t襯散熱損失的計(jì)算此項(xiàng)熱損失是指爐膛內(nèi)的熱量經(jīng)過(guò)爐壁、爐頂、爐底和爐門發(fā)散到車間的熱量消耗，這局部計(jì)算比較繁瑣，但Q散是熱辦理電阻爐各樣熱量損失工程中最主要的一個(gè)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真計(jì)算，力爭(zhēng)正確。用熱均衡計(jì)算法確立爐子功率一般來(lái)講是按爐子升溫加熱階段所需的熱量來(lái)確立的，但關(guān)于Q散的計(jì)算來(lái)說(shuō)又另當(dāng)別論。因?yàn)樵诶錉t升溫階段，爐襯傳熱為不穩(wěn)固傳熱，爐襯的熱損失包含砌磚體蓄熱和向外散熱，Q散的計(jì)算甚為復(fù)雜且不正確，所以熱均衡計(jì)算中的Q散往常是按爐子在保溫階段爐襯的散熱損失來(lái)計(jì)算的。對(duì)爐壁、爐頂、爐底和爐門各局部的散熱損失應(yīng)分別計(jì)算，而后求得散熱損失的總和：Q散=Q壁+Q頂+Q底+Q門下邊以爐側(cè)壁的散熱損失Q壁為例說(shuō)明詳細(xì)的計(jì)算方法〔以兩層爐襯為例〕。1、分別計(jì)算爐側(cè)壁耐火層、保溫層的均勻傳熱面積和爐殼外表面積Fm1、2Fm2和F3〔m〕。爐側(cè)壁包含左右邊墻和前后墻，但爐門孔處不包含在前墻內(nèi)。側(cè)壁耐火層均勻傳熱面積Am1的算法以下：(F1)內(nèi)=2L1H1+2B1H1-B門H門’’’’(F1)外=2L1H1+2B1H1-B門H門Fm1(F1)內(nèi)(F1)外〔當(dāng)(F1)外/(F1)內(nèi)>2時(shí)〕Fm1[(F1)內(nèi)(F1)外]/2〔當(dāng)(F1)外/(F1)內(nèi)≤2時(shí)〕式中L1、B1和H1為耐火層的內(nèi)腔尺寸；L’1、B’1和H’1為耐火層的外頭尺寸〔它也是保溫層內(nèi)腔尺寸〕；B門和H門為爐門洞口尺寸。2、分別計(jì)算爐襯耐火層、保溫層的均勻熱導(dǎo)率λm1和λm2。、查表求得爐墻外表面對(duì)四周空氣的綜合換熱系數(shù)〔αΣ〕側(cè)。4、爐側(cè)壁的散熱損失Q壁為：壁t1t03.6(kJ/h)Q112m1Fm1m2Fm2F3式中t1為爐膛內(nèi)壁溫度〔℃〕，一般用保溫階段的爐溫取代；t0為爐外車間空氣溫度〔℃〕，可取t0=20℃；δ1和δ2分別為耐火層和保溫層的厚度。Q頂、Q底和Q門的計(jì)算與Q壁同樣。〔六〕電熱元件的設(shè)計(jì)在選定電熱元件資料，并且依據(jù)電阻爐功率大小和功率分派方案及供電電壓確立了電熱元件的根數(shù)n和每根電熱元件所分派的功率P及端電壓U此后，就能夠設(shè)計(jì)確立電熱元件的各項(xiàng)參數(shù)。它包含雙方面的內(nèi)容：一是元件自己的尺寸〔d和l〕和重量；二是元件的安裝尺寸〔L、D和h〕。下邊以絲狀電熱元件為例，說(shuō)明電熱元件的設(shè)計(jì)。1、元件尺寸計(jì)算。查附表2，求出所選定的電熱元件資料在設(shè)計(jì)溫度下的單位表面同意功率2d和長(zhǎng)度l。W允〔W/cm〕和電阻率ρt，依據(jù)下式確立電熱元件的絲徑dP2t(mm)3U2W允lU2d2103(m)Pt4式中U和P分別是單根電熱元件的端電壓和功率?！?〕圓整。電熱元件絲徑d的計(jì)算結(jié)果應(yīng)當(dāng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑〔絲徑d的優(yōu)先系列見附表3〕。〔3〕校核。絲徑圓整后還需對(duì)W允進(jìn)行校核。此時(shí)假定電熱元件單位表面的負(fù)荷功率超出了W允過(guò)多，那么選用大一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)直徑。2、安裝尺寸電熱絲一般繞成螺旋管狀，螺旋管電熱元件的安裝尺寸可按公式Llh以及h(2~4)dD來(lái)確立。式中L、D和h分別為螺旋狀電熱元件的安裝長(zhǎng)度、繞制節(jié)徑和螺距。因?yàn)長(zhǎng)事實(shí)已由爐膛深度確立，實(shí)質(zhì)上只要要確立D和h。一般先選定D。爐溫tg<1000℃時(shí)，應(yīng)有D=〔6~8〕d，爐溫tg>1000℃時(shí)，應(yīng)D=4~6d。選定D后先按前一公式算出h。再按后一公式判斷能否知足h=〔2~4〕d，假定不知足那么調(diào)整D〔tg<1000℃時(shí)，D仍須知足D=〔6~8〕d〕，再?gòu)念^計(jì)算。3、電熱元件各樣參數(shù)的互相影響應(yīng)用上述公式計(jì)算確立電熱元件的尺寸其實(shí)不困難，但在電熱元件的設(shè)計(jì)中常常會(huì)遇到一些問(wèn)題：如電熱元件太長(zhǎng)在爐內(nèi)部署不下，電熱元件直徑太細(xì)或太粗〔一般工業(yè)用熱辦理電阻爐電阻絲的直徑為4~7mm，d<4mm的電阻絲在高溫下使用壽命短，d>7mm的電阻絲的繞制及在爐膛內(nèi)部署均較困難〕，怎樣才能使元件的資料耗費(fèi)量最少等等。為認(rèn)識(shí)決這些問(wèn)題，有必需剖析電熱元件各參數(shù)的相互影響規(guī)律，從中找到解決問(wèn)題的方法。下邊以絲狀電熱元件為例進(jìn)行剖析?！?〕根數(shù)n的影響Y改為雙Y，后者使根數(shù)n由增添元件的根數(shù)〔比如由單相改為三相，由單3增添到6〕，可使電阻絲的絲徑d減小，而總長(zhǎng)度增添，總重量減少。阻絲過(guò)細(xì)會(huì)縮短其使用壽命〔阻絲壽命與其直徑成正比〕，同時(shí)也會(huì)使元件在爐內(nèi)難于布置。減少元件的根數(shù)那么相反?！?〕端電壓U的影響當(dāng)端電壓增大時(shí)〔如由單Y改為單△〕，那么電阻絲直徑將減小，總長(zhǎng)將增大，這不利于電阻絲在爐內(nèi)的部署，但電元件資料的用料量將減少。〔3〕單位表面功率的影響提升元件的表面負(fù)荷，可使電阻絲的直徑、總長(zhǎng)和用料量均減少，這有益電熱元件的部署，但元件壽命要縮短。〔4〕直徑d的影響P、U、ρt、γ一準(zhǔn)時(shí)，增添阻絲直徑d，會(huì)使元件單位表面功率負(fù)荷降低，但總長(zhǎng)增添，總重量增添。〔5〕電阻率ρt的影響電熱元件資料的ρt愈大，那么絲徑d和總重量愈大，而總長(zhǎng)愈短，這有益于元件在爐膛內(nèi)的部署。從這點(diǎn)看，在中溫爐上使用Fe-Cr-Al系電熱合金比用Cr-Ni系電熱合金優(yōu)勝。經(jīng)過(guò)上述剖析，可得以下結(jié)論：〔1〕當(dāng)電熱元件在爐內(nèi)部署不下時(shí)，可采納以下舉措：使用較低的端電壓〔如由△接法改為Y接法或使用降壓變壓器等〕；減少電熱元件根數(shù)；使用更耐熱和電阻率更大的電熱元件資料；用電阻絲取代電阻帶?！?〕假如電阻絲直徑太細(xì)〔d<4mm〕，可采納以下舉措：減少根數(shù)；降低端電壓；合適降低電熱元件的單位表面功率；使用電阻率大的電熱元件資料?！?〕為了減少電熱元件資料的用料量，可采納以下舉措：采納較高的端電壓；增添根數(shù)；使用更耐熱的元件資料；用電阻帶取代電阻絲?！财摺畴娮锠t的功率的分派１、箱式電阻爐關(guān)于爐膛長(zhǎng)度不超出1m的爐子，一般可將功率均勻分派在爐內(nèi)雙側(cè)和爐底上。對(duì)大型的箱式爐，往常在湊近爐門處增添一些功率，即在約占爐長(zhǎng)1/4～1/3處，其功率比均勻功率增添15～25%左右。2、井式電阻爐井式電阻爐的爐口鄰近及爐底處溫度常常偏低，對(duì)沒(méi)有強(qiáng)迫對(duì)流的井式爐應(yīng)當(dāng)在爐子的上部和下部合適增添一些功率。為了保證爐溫上下均勻，大中型井式爐往常采納分區(qū)供電和分區(qū)控溫。二、熱辦理電阻爐的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟與內(nèi)容〔一〕爐型選擇依據(jù)爐子設(shè)計(jì)任務(wù)書所提出的年產(chǎn)量、工件品種、資料和熱辦理工藝以及作業(yè)制度等要求，選擇適合的爐型并簡(jiǎn)述其原因?！捕碃t膛尺寸的確定21、按爐底強(qiáng)度法或排料法確立爐底有效面積A效〔m〕2、依據(jù)A效確立爐膛有效尺寸L效、B效和H效〔井式爐為Ф效和H效〕。3、確立爐底板的資料、形狀和尺寸，并畫出簡(jiǎn)圖。4、確立爐膛砌磚體內(nèi)腔尺寸L砌、B砌和H砌。〔三〕爐子砌磚體設(shè)計(jì)1、爐襯資料的選擇〔耐火層資料和保溫層資料〕。2、爐襯厚度的估量〔或選擇〕與校核。3、爐底砌磚體的構(gòu)造與厚度；4、左右邊墻砌磚體的構(gòu)造與厚度；5、后側(cè)墻砌磚體的構(gòu)造與厚度；6、爐門洞口砌磚體的構(gòu)造與厚度；7、爐頂砌磚體的構(gòu)造與厚度；8、爐蓋的構(gòu)造與厚度〔井式爐〕。〔四〕爐子構(gòu)架、爐殼、爐門及爐門啟閉機(jī)構(gòu)。1、爐子構(gòu)架設(shè)計(jì)以及所選型鋼的規(guī)格尺寸；2、爐殼鋼板〔底板、側(cè)板、頂板〕的厚度、焊接方式及油漆顏色；3、支撐爐子所用型鋼的規(guī)格〔考慮剛度及操作高度等〕；4、拱腳梁型號(hào)；5、爐門或爐蓋的構(gòu)造及尺寸；6、爐門〔爐蓋〕啟閉機(jī)構(gòu)?！参濉畴娮锠t功率確立A、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法：先用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法估量電阻爐的功率。B、熱均衡計(jì)算法：1、加熱工件所需的熱量Q件；2、加熱協(xié)助構(gòu)件所需的熱量Q輔〔本設(shè)計(jì)可取Q輔=0〕；3、經(jīng)過(guò)爐襯的散熱損失Q散=Q墻+Q頂+Q底+Q門；4、經(jīng)過(guò)開啟爐門的輻射熱損失Q輻，取爐門開啟率δt=，即開爐門時(shí)間為每小時(shí)6分鐘，裝出爐時(shí)箱式爐爐門開啟2/3，井式爐全開；5、經(jīng)過(guò)開啟爐門的溢氣熱損失Q溢；6、其余熱損失Q它；7、爐子總的熱量支出Q計(jì)=6Qi，i1爐子安裝功率P安。8、空爐升溫時(shí)間τ升。假定空爐升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)試慮加大爐子安裝功率?！擦畴姛嵩馁Y料采納與計(jì)算。1、電熱元件的資料采納與議論。2、確立電爐功率的分派，電熱元件的接線方式和供電電壓。3、電熱元件的尺寸計(jì)算?！?〕確立每根電熱元件的功率和端電壓；〔2〕選定電熱元件的同意單位表面功率W允；〔3〕確立電熱元件的截面尺寸d并圓整；〔4〕計(jì)算每根元件的長(zhǎng)度L根和質(zhì)量G根；計(jì)算電爐所需電熱元件的總長(zhǎng)度和總質(zhì)量G總?！?〕確立電熱元件的安裝尺寸并畫出簡(jiǎn)圖。〔6〕確立引出棒的尺寸、資料及焊接方式?！财摺晨販貎x表及熱電偶的選擇。〔八〕熱辦理電阻爐的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核算。如爐子的熱效率η，爐體蓄熱蓄、空爐升溫時(shí)間τ升、爐外壁溫升t等。

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總Q〔九〕繪制圖紙：1、電阻爐總裝置圖一張〔1號(hào)圖紙〕；2、爐子砌磚體圖一張〔1號(hào)圖紙〕；3、電熱元件構(gòu)造圖一張或兩張〔2號(hào)圖紙〕。十、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。三、熱辦理電阻爐設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目一設(shè)計(jì)一臺(tái)熱辦理電阻爐，設(shè)計(jì)的原始資料以下：〔1〕爐子用途：小型拖沓機(jī)配件的熱辦理?！?〕工件種類及熱辦理工藝：20CrMnTi鋼齒輪毛坯的正火加熱；小型柴油機(jī)球墨鑄鐵件〔QT60-2〕的正火加熱；其余45鋼中小部件和短軸的淬火和正火加熱。〔3〕最高工作溫度：≤950℃?！?〕生產(chǎn)率：72kg/h。〔5〕工件最大尺寸：L＜600mm；φ＜300mm?！?〕爐外壁溫升：≤50℃?！?〕生產(chǎn)特色：小批量多品種周期式生產(chǎn)?！?〕作業(yè)制度：一班制生產(chǎn)。設(shè)計(jì)題目二設(shè)計(jì)一臺(tái)熱辦理電阻爐，設(shè)計(jì)的原始資料以下：〔1〕爐子用途：中碳鋼、低合金鋼的中、小型毛坯或部件的淬火、調(diào)質(zhì)以及退火、正火辦理?！?〕最高工作溫度：≤950℃?！?〕生產(chǎn)率：170kg/h?！?〕工件最大尺寸：中、小型部件，最長(zhǎng)?！?〕爐外壁溫升：≤50℃?！?〕生產(chǎn)特色：小批量多品種周期式生產(chǎn)?！?〕作業(yè)制度：一班制生產(chǎn)。設(shè)計(jì)題目三設(shè)計(jì)一臺(tái)熱辦理電阻爐，設(shè)計(jì)的原始資料以下：〔1〕爐子用途：質(zhì)量要求較高的修長(zhǎng)型軸類部件的調(diào)質(zhì)、退火、正火辦理。〔2〕最高工作溫度：≤950℃。〔3〕生產(chǎn)率：40kg/h?！?〕工件最大尺寸：中、小型部件，L＜600mm；φ＜50mm。〔5〕爐外壁溫升：≤50℃?！?〕生產(chǎn)特色：小批量多品種周期式生產(chǎn)?！?〕作業(yè)制度：一班制生產(chǎn)。四、熱辦理電阻爐課程設(shè)計(jì)參照資料1、?熱辦理手冊(cè)?第3分冊(cè),機(jī)械工業(yè)第一版社2、吉澤升.?熱辦理爐?,哈爾濱工程大學(xué)第一版社,19993、臧爾壽,?熱辦理爐?,東北工學(xué)院第一版社,19854、劉孝曾,?熱辦理爐及車間設(shè)施?,機(jī)械工業(yè)第一版社5、?熱辦理設(shè)施及設(shè)計(jì)?,山東人民第一版社,1979附錄附表1螺旋電熱元件的電阻修正系數(shù)及同意表面負(fù)荷系牌0Cr25A15Cr20Ni80號(hào)數(shù)αtW允〔w/cm2〕αtW允〔w/cm2〕溫度600700注：1、電熱資料在溫度t時(shí)的電阻率ρt與其在20℃時(shí)的電阻率ρ20的關(guān)系：t=ρ20×αt2、0Cr25A15在20℃時(shí)的電阻率為：2ρ20=±(Ω.mm/m)3、Cr20Ni80在20℃時(shí)的電阻率為：2ρ20=±(Ω.mm/m)附表2熱辦理爐常用型鋼〔一〕熱軋圓鋼〔摘自GB702—65〕圓鋼直徑d〔mm〕：678910111213141516171819202123242526272830323435363840424548535660636568707580859095100105110115120125130140150160170180190200210220240250〔二〕熱軋薄鋼板〔摘自GB708—65〕鋼板厚度δ(mm)：〔三〕熱軋厚鋼板〔摘自GB709—65〕鋼板厚度δ(mm)：67891011121314151617181920212324252627282930〔四〕熱軋等邊角鋼〔摘自YB166—65〕角鋼號(hào)數(shù)邊寬b〔mm〕邊厚d〔mm〕5503、4、5、6563、4、5、8634、5、6、8、107704、