【正文】 粉末冶金爐課程 設計說明 書 起止日期： 2020 年 5 月 21 日 至 2020 年 6月 1 日 學 生 姓 名 亮 亮 班級 金屬材料 092 學號 成績 指導教師 (簽字 ) 冶金工程學院（部） 2020 年 月 日 1 前 言 工業(yè)現(xiàn)代化的實質(zhì)是工業(yè)生產(chǎn)科學化，其關(guān)鍵在于工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)化。設備是粉末冶金工業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。粉末冶金工藝過程中的制粉、燒結(jié)、粉末鍛造以及粉末冶金材料的熱處 理等都要應用到粉末冶金爐。掌握好粉末冶金爐熱工技術(shù)，采用新的熱工設備，對提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、節(jié)約能源、改善勞動條件以及促進粉末冶金發(fā)展均有十分重要的意義。 燒結(jié)工序是硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程中最后一道主要工序，也是一道關(guān)鍵工序。所謂燒結(jié)就是將粉末壓坯加熱到一定的溫度，并保持一定的時間，然后冷卻 ，從而得到所需性能的制品。燒結(jié)的目的是使多孔的粉末壓坯變?yōu)榫哂幸欢ǖ慕M織和性能的合金。燒結(jié)工序產(chǎn)生的廢品一般無法通過后續(xù)工序進行處理，所以其工藝和設備的選擇對燒結(jié)產(chǎn)品的組織和性能 ， 有著重大的甚至是決定性的影響。自硬質(zhì)合金產(chǎn)品 問世以來，燒結(jié)作為硬質(zhì)合金生產(chǎn)過程中最重要的工序，一直是人們研究的重點，各種促進燒結(jié)的方法和設備不斷涌現(xiàn) ， 對改進燒結(jié)工藝，提高硬質(zhì)合金產(chǎn)品的性能，降低能源消耗，起了積極的作用。 燒結(jié)設備和燒結(jié)工藝有著緊密聯(lián)系 。 真空燒結(jié)爐隨著硬質(zhì)合金燒結(jié)工藝的發(fā)展 而不斷改進 ，上世紀 80 年代， 采用真空燒結(jié)爐生產(chǎn)的碳化鈦合金產(chǎn)品， 不論硬度還是強度都優(yōu)于氫氣燒結(jié)爐生產(chǎn)的產(chǎn)品。目前真空燒結(jié)爐被廣泛應用于中低檔硬質(zhì)合金產(chǎn)品的生產(chǎn)中。 我國硬質(zhì)合金燒結(jié)開始廣泛采用真空燒結(jié)工藝。在爐內(nèi)壓力小于大氣壓的條件下進行燒結(jié) ， 叫真空燒結(jié)。真 空燒結(jié)爐分為真空燒結(jié)脫蠟一體爐，和脫蠟與真空燒結(jié)分開進行的單獨真空燒結(jié)爐 。 目前 ， 臥式真空燒結(jié)爐使用較廣泛 。 2 目錄 前言 …………………………………………………………… 1 設計任務書 …………………………………………………………… 3 一 、 設計任務 ……………………………………………………… …… 3 二 、 設計內(nèi)容 ……………………………………………………… …… 3 三 、 已知條件 ……………………………………………………… …… 3 設計計算 、 說明書 ……………………………………………… …… 4 一 、確定爐型 ………………………… …………………………… …… 4 二 、 確定爐子尺寸 ………………………………………………… …… 4 爐膛尺寸 的 確定 …………………………………………… … 4 爐襯隔熱 的 材料 選擇 ………………………………………… 5 各隔熱層、爐殼內(nèi)壁的面積及厚度 …………………………… 5 三 、 確定爐子的功率 ……………………………………………… …… 7 爐子加熱溫度 …………………………………………………… 7 加熱曲線 ………………………………………………………… 7 無功熱損失的計算 ………………………………………… … … 7 結(jié)構(gòu)的蓄熱量 ……………………………………………… …… 11 爐子功率的驗證 …………………………………………… …… 14 其他部件的設計及計算 ………………………………………… 15 五 、 真空系統(tǒng)設計 ………………………………………………… …… 17 根據(jù)設計技術(shù)條件 ,確定真空系統(tǒng)方案 ………………… …… 18 真空爐必要抽速計算 ……………………………………… …… 18 根據(jù)爐子必要抽氣速率選擇主泵 ………………………… …… 20 選配前級真空泵 …………………………………………… …… 20 確定真空系統(tǒng)管及配件尺寸 ……………………………… …… 20 后記 ……………………………………………………………… …… 22 參考文獻 ………………………………………………………… …… 23 3 設計任務書 一、 設計任務 設計一臺加熱功率為 100KW 的硬質(zhì)合金真空燒結(jié)爐 。 二、 設計內(nèi)容與要求 爐體結(jié)構(gòu)設計 包括爐型的選擇、爐子結(jié)構(gòu)的確定、爐體尺寸的計算、耐火（隔熱）材料的選擇、進出料系統(tǒng)的確定、冷卻系統(tǒng)和爐架部分的確定等。 電熱元件設計 包括電熱元件材質(zhì)的選擇、電熱體結(jié)構(gòu)尺寸的計算、電熱體安裝結(jié)構(gòu)和尺寸的確定。 真空系統(tǒng)設計 包括必要抽速的計算 、 真空系統(tǒng)的布置 及 真空泵的選擇 。 輔助設備設計 包括測量和控制系統(tǒng)的選擇、供電、供水系統(tǒng)的選擇等。 繪圖 爐主體圖 1 張，采用 2圖紙。建議采用 CAD 繪制。 4 三、 已知條件 真空燒結(jié)爐技術(shù)參數(shù)： 項目 單位 指標 爐子有效加熱尺寸 mm 900 600 600 最高溫度 ℃ 1500 額定功率 KW 100 極限真空度 Pa 102 5 設計計算 、 說明書 一、 確定爐型 采用臥式間歇式真空燒結(jié)爐 二 、確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸 ： 爐膛 尺寸的確定 由設計說明書中，真空加熱爐的有效加熱尺寸為 900mm 600mm 600mm，隔熱屏內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸主要根據(jù)處理工件的形狀、尺寸和爐子的生產(chǎn)率決定，并應考慮到爐子的加熱效果、爐溫均勻性、檢修和裝出料操作的方便。一般隔熱屏的內(nèi)表面與加熱器之間的距離約為 50100mm；加熱器與工件 (或夾具、料筐 )之間的距離為 50150mm。隔熱屏兩端通常不布置加熱器，溫度偏低。因此，隔熱屏每端應大于有效加熱區(qū)約 150300mm，或更長一些。從傳熱學的觀點看，圓筒形的隔熱屏熱損失最小，宜盡量采用。 則： L＝ 900＋