【正文】 第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì) 授課人：楊曉敏 North University of China College of Materials Science and Engineering 返回總目錄 教學(xué)提示 教學(xué)要求 ： 了解熱處理爐設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，掌握熱處理電阻爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電阻爐功率計(jì)算方法。了解電阻爐功率分配和電熱元件的接線。掌握電熱元件材料特點(diǎn)，以及電熱元件計(jì)算思路。了解電熱元件的安裝。 第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì) ：熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作。一臺好的熱處理電阻爐應(yīng)能充分滿足熱處理工藝的質(zhì)量要求。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 167。 5－ 2 電阻爐功率的計(jì)算 167。 5－ 3 功率的分配及電熱元件的接線 167。 5－ 4 電熱元件材料及其選擇 167。 5－ 5 電熱元件的計(jì)算 167。 5－ 6 電熱元件的安裝 167。 5－ 7 電阻爐的性能試驗(yàn)及技術(shù)規(guī)范 小結(jié) 第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì) 第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì) 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 一、爐型的選擇 爐型選擇的原則： （ 1）工藝技術(shù)要求 （ 2）工件的特點(diǎn) （ 3）生產(chǎn)量的大小 （ 4）經(jīng)濟(jì)效益 （ 5）勞動條件 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 （ 1）工藝技術(shù)要求 例： 無氧化加熱 — 可選用真空爐或可控氣氛熱處理爐； 化學(xué)熱處理 — 可選用滲碳爐、滲氮爐等。 表面淬火 — 可選用表面淬火設(shè)備，如表面感應(yīng)加熱設(shè)備、表面火焰淬火設(shè)備等。 局部淬火 — 鹽浴爐。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 技術(shù)要求： 表面硬度 :HRC≥59 滲碳層深度 : 需要滲碳設(shè)備 技術(shù)要求： 表面硬度 :HRC5862 淬硬層深度 : 需要表面淬火設(shè)備 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 （ 2）工件的特點(diǎn) 例：長軸類工件為減少其熱處理過程中的變形，常常選用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退火、正火、回火等處理宜選用臺車爐；小型軸承鋼球等則選用滾筒式爐；小型工、夾、模具和工件可選用鹽浴爐等。 （ 3）生產(chǎn)量的大小 例：大批量同類工件的熱處理，如軸承類可選用機(jī)械化自動程度較高的連續(xù)作業(yè)爐；產(chǎn)量小，工藝變化大的或多類單件生產(chǎn)的零件可選用周期作業(yè)爐。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 （ 5）勞動條件 選擇設(shè)備應(yīng)盡量防止對環(huán)境的污染，減輕勞動強(qiáng)度，提高機(jī)械化和自動化水平。 （ 4）經(jīng)濟(jì)效益 應(yīng)選擇節(jié)能效果較好的爐型，選用造價(jià)低的爐型以及生產(chǎn)效率高又能減少各種工藝材料消耗的爐型。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 二、爐膛尺寸的確定 確定爐膛尺寸依據(jù)： 工件尺寸 、形狀 、 技術(shù)要求 、 生產(chǎn)率等 。 還要考慮爐內(nèi)溫度均勻性 、 傳熱特性以及裝出料和檢修方便 。 一般在保證有足夠的生產(chǎn)效率的前提下 ， 應(yīng)盡量減小爐膛尺寸 。 以箱式爐為例： 爐膛尺寸包括 爐膛有效尺寸 （指工件實(shí)際擺放所占的面積作為爐底板有效面積）寬度 B效 和長度 L效以及堆放工件的有效高度 H效 和 爐膛砌磚體內(nèi)腔的尺寸 B L H兩個(gè)部分如圖左圖。 爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu) 爐底面積 實(shí)際排料法（爐子一次裝爐量） ：（對生產(chǎn)量不大、工件尺寸較大而且形狀特殊者） 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 ? ?? ?L L + ( 0 .2 0 .3 ) mB B + ( 0 .2 0 .3 ) m??效效 原則：工件與電熱元件或工件與爐膛前、后壁之間應(yīng)保持一定距離，一般為 － 。 加熱能力指標(biāo)法 :(當(dāng)工件品種多且工藝周期不同時(shí) ，爐底面積可根據(jù)爐底單位面積的生產(chǎn)能力－生產(chǎn)率 P0表 5－ 1計(jì)算 ) p：爐子生產(chǎn)率； F1－有效面積； F－爐底總面積 。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 ? ?110pF 。 F F / 70% 85 %pF B L1 2 1 2L F / 。 B L2 3 2 3????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 原則：裝料的面積 F1（有效面積）一般為總面積的70％－ 85％。爐底寬度 B與長度 L之比一般應(yīng)保持在 2/31/2。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 爐膛高度與寬度之比多數(shù)在 。對于滲碳、退火等工藝周期長的爐子，裝料多，取上限；淬火、正火等工藝周期較短的爐子，裝料相對少一些，取下限 。 爐膛高度 爐襯一般由耐火材料和保溫材料組成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題： （ 1）確定砌體的厚度尺寸要滿足強(qiáng)度要求，并與耐火磚、保溫磚的尺寸相吻合， （ 2）為了減少爐襯蓄熱量和縮短冷爐升溫時(shí)間，在符合耐火、保溫和機(jī)械強(qiáng)度的要求下，盡量采用輕質(zhì)耐火材料； （ 3）保溫材料的使用溫度不能超過允許溫度，否則將使保溫性能降低； （ 4）爐襯外表面溫升以保持在 40－ 60℃ 為宜，否則會增大熱損失和使環(huán)境溫度升高。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 三、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 爐體包括爐墻、爐底、爐門、爐殼等。 爐襯材料的選擇 中低溫爐爐墻砌體 ：爐殼鋼板＋石棉板＋保溫層（硅藻土磚或蛭石粉填充料）＋內(nèi)層耐火層（輕質(zhì)粘土磚）。 高溫爐爐墻 ：爐殼鋼板＋石棉板＋保溫層＋輕質(zhì)磚＋重質(zhì)磚或高鋁磚。 注： （ 1） 爐墻通常采用標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，因此爐墻尺寸應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸（ 230 113 65mm）加磚縫厚度（一般為 2mm）的倍數(shù)。見附表 18。 （ 2）為防止?fàn)t墻反復(fù)熱脹冷縮，大型爐的粘土磚爐墻，每米長度應(yīng)留 5－ 6mm膨脹縫，各層之間應(yīng)錯(cuò)開。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 爐墻 保溫材料 輕質(zhì)耐火磚 包 括平頂、拱頂和吊頂。 爐膛寬度小于 400－ 600mm的小型爐，可采用平頂。電熱元件常布置在爐頂與爐底上。 爐膛寬度小于 。 拱頂常采用輕質(zhì)楔形磚與標(biāo)準(zhǔn)直角磚混合砌筑，上部填充輕質(zhì)保溫制品，拱角（受拱頂重量及其受熱產(chǎn)生的膨脹力 形成推力作用于拱角）采用重質(zhì)磚。 跨度特別大的爐子采用吊頂。 167。 5－ 1 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 爐頂 拱角磚 支撐磚 保溫材料 錯(cuò)砌 環(huán)砌