熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-12-13 05:21 本頁(yè)面
【正文】 5 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì) 1 爐型的選擇 爐型確定時(shí)，主要應(yīng)考慮以下兩方面： ⑴工件的特點(diǎn)（形狀、尺寸、重量）：加工細(xì)長(zhǎng)軸類工件，為防止變形宜用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退火、正火、回火等處理，則宜用臺(tái)車爐；小型軸承鋼球、滾子等則選用滾筒式爐等。 ⑵技術(shù)要求：對(duì)加熱溫度、爐膛介質(zhì)、冷卻速度、冷卻方式、表面狀態(tài)、允許變形量等有特殊要求時(shí)，如高合金鋼模具淬火需要用高溫爐，精加工零件表面要求不氧化則需要保護(hù)氣氛爐、真空爐，有表面硬度及化學(xué)熱處理要求的則需滲碳、滲氮爐等。 ⑶產(chǎn)量大?。荷a(chǎn)量大、品種單一、工藝穩(wěn)定 情況下，可考慮使用連續(xù)爐；對(duì)產(chǎn)量不大、品種多、工藝變化大的，則可考慮使用箱式爐或箱式多用爐。 ⑷勞動(dòng)條件：所選爐型盡可能改善勞動(dòng)條件及工作環(huán)境，提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平，并防止污染。 ⑸爐子性能：對(duì)爐溫均勻性、準(zhǔn)確性、控制精度以及升降溫速度、能耗指標(biāo)等有特殊要求時(shí)也應(yīng)考慮在內(nèi)。 ⑹其他：對(duì)車間廠房結(jié)構(gòu)、地基、爐子建造維修、維護(hù)、投資等也應(yīng)周密考慮 [5]。 2 爐膛尺寸的確定 爐膛尺寸 主要應(yīng) 根據(jù)工件的形狀、尺寸、技術(shù)要求、 裝卸料方式、 操作方法和生產(chǎn)率來(lái)決定，同時(shí)還應(yīng)考慮 造成 爐膛內(nèi)良好的熱交換條件，保證爐內(nèi)溫度均勻性；減少熱損失和便于電熱元件 、 爐內(nèi)構(gòu)件更換以及爐子維修等。 爐底面積的確定 為防止工件裝、出料時(shí)碰撞電熱元件和保證工件溫度的均勻性，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 ～ 。常把用于 裝料的面積稱為有效面積 F1，它一般為爐底總面積 F 的 70%～ 85%，大型爐取上限。爐底寬度 B 與長(zhǎng)度 L 之比一般應(yīng)保持在 2/3～ 1/2 范圍內(nèi)。當(dāng)爐膛長(zhǎng)度小于 2m 時(shí)，接近 1/2。 爐底面積的確定分實(shí)際排料法和加熱能力指標(biāo)法。 對(duì)生產(chǎn)批量不大、工件尺寸較大而且形狀特殊者應(yīng)采用實(shí)際排料法。 本設(shè)計(jì)應(yīng) 采用加熱能力指標(biāo)法。 設(shè)備類型 爐膛尺寸 ∕mm 最高工作溫度 ∕℃ 熱處理工序 實(shí)際生產(chǎn)率 kg∕h 箱式電阻爐 300650250 6001200500 9001800600 950 950 950 正火、淬火 正火、淬火 正火、淬火 2025 7085 160190 滾底箱式爐 9101820600 860 淬火 170200 井式爐 ?450800 3003001200 3003002040 950 950 950 正火、淬火 正火、淬火 正火、淬火 50 50 100 井式滲碳爐 ?300450 ? 300600 ? 450600 ? 450900 ? 6001200 950 950 950 950 950 滲層 滲層 滲層 滲層 滲層 68 1012 1525 3035 5560 井式回火爐 ?400500 ?9501200 650 650 回火 回火 4070 200250 表 1 常用熱處理爐的實(shí)際生產(chǎn)率 已知生產(chǎn)率 P=160kg/h， 選擇 箱 式爐用于合金鋼淬火時(shí)的單位面積生產(chǎn)率 P0為100kg/m2h ，故可得爐底有效面積 。 工藝類別 爐 型 箱式 臺(tái)車式 坑式 罩式 井式 退 火 ≥12h 4060 3550 4060 100120 ≤6h 6080 5070 鍛件 4060 5070 可鍛化 2030 2530 淬火正火 一般 100120 90140 100120 80120 鍛件正火 110120 120150 合金鋼淬火 80100 回火 500600℃ 70100 6090 80100 表 2 各種熱處理爐的單位爐底面積生產(chǎn)率 P0[kg/（ m2h） ] F1=P/P0=160/100 m2= 由于有效面積與爐底面積存在關(guān)系式 F=F1/（ 70﹪ 85﹪ ） ，取系數(shù) 上 限，得爐底實(shí)際面積 F=F1/= 爐底長(zhǎng)度分實(shí)際長(zhǎng)度 L 和有效長(zhǎng) 度 L0， 爐底寬度分實(shí)際寬度 B 和有效寬度B0。由于熱處理 臺(tái)車 爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝出料方便，取 L/B=2:1，因此可求得 L= B=L/2=考慮到砌磚的方便取 L=1973mm,B=991mm。 爐膛高度的確定 爐膛高度指爐底面至爐頂拱角的距離。爐膛高度常決定于裝料高度和電熱元件的安 裝位置，裝料上方一般應(yīng)保持 200～ 300mm的空間。對(duì)長(zhǎng)周期作業(yè)的退火爐和滲碳爐，爐膛應(yīng)高一些，對(duì)短周期作業(yè)的淬火爐和正火爐以及強(qiáng)制氣流循環(huán)的爐子爐膛應(yīng)低一些。依統(tǒng)計(jì)資料，爐膛高度 H 與寬度 B 之比多數(shù)在 ～ 范圍內(nèi)變動(dòng)，近年來(lái)有降低爐膛高度的趨勢(shì)，對(duì)上述比值常取中下限。 據(jù)爐子工作條件，取 H/B= 左右，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，選定爐膛高度 H=（ 65+2） 8+37=573 mm 因此爐膛尺寸如下 L=（ 230+2） ? 8+（ 230? 1/2+2） =1973mm B=（ 120+2） ? 5+（ 65+2） +（ 40+2） ? 2+（ 113+2） ? 2=991mm H=（ 65+2） 8+37=573 mm 為避免工件與爐內(nèi)壁或電熱元件擱磚相碰撞，應(yīng)使工件與爐膛內(nèi)壁之間有一定的空間，確定工作室有效尺寸為 L 效 =1700mm B 效 =800mm H 效 =450mm 爐襯材料及厚度的確定 在選擇爐襯所用耐火材料時(shí)，應(yīng)考慮在保證必要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，盡量采用體積密度小的材料。 在選擇絕熱材料時(shí)，應(yīng)考慮爐襯外表溫度不得超過(guò) 60℃，同時(shí)要考慮其與耐火材料交界處的溫度不得超過(guò)絕熱材料的最高使用溫度。在這個(gè)前提下，應(yīng)盡量選用體積密度小，導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。我們以次選擇結(jié)果如下： 1． 側(cè)墻、前墻及后墻的工作條件相似，采用相同爐襯結(jié)構(gòu)，即 輕質(zhì)粘土磚 +50mm密度為 250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈 +113mmB 級(jí)硅藻土磚。 2． 爐頂采用 輕質(zhì)粘土磚 +80mm 密度為 250kg/m3 的普通硅 酸鋁纖維氈 +115mm膨脹珍珠巖。 3． 爐底采用三層 輕質(zhì)粘土磚（ 67 3） mm+50mm 密度為 250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈 +182mmB 級(jí)硅藻土磚和膨脹珍珠巖復(fù)合爐襯。 爐底 隔 磚采用重質(zhì)粘土磚，電熱元件擱磚選用重質(zhì)高鋁磚。 爐底板材料選用 CrMnNi 耐熱鋼，根據(jù)爐底實(shí)際尺寸給出，分三塊或四塊，厚 20mm。 4． 爐門用 輕質(zhì)粘土 磚 +80mm 密度為 250kg/m3的普通硅酸鋁纖維氈 +65mmA 級(jí)硅藻土磚。 砌體平均表面積計(jì)算 砌體外廓尺寸如圖 所示。 L 外 =L+2? (115+50+115)=2533mm B 外 =B+2? (115+50+115)=1551mm H 外 =H+f +(115+80+115)+67? 4+50+182 =1516mm 式中： f—— 拱頂高度，此爐子 采用 60176。標(biāo)準(zhǔn)拱頂，取拱弧半徑 R=B，則 f 可由 f=R（ 1cos30176。） 求得。 式中 f=R（ 1cos30176。） =991( )=133mm 爐頂平均面積 F頂內(nèi) = 62R? L =2
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