【正文】 ? 步驟一：爐膛尺寸的確定 ? 步驟二：爐襯材料及尺寸的確定 ? 步驟三：功率的確定 ? 步驟四：功率分布與接線方法 ? 步驟五：金屬電熱元件的計算 ? 步驟六：電熱元件的安裝尺寸 。 ? 3）實際生產(chǎn)率： G=170Kg/h。 為保證焊接區(qū)電熱元件強度，搭焊時端部應(yīng)留有 5～ 10 mm的不焊接區(qū) ? 設(shè)計一臺箱式中溫電阻爐，已知： ? 1）工件的材料及類型：碳鋼及低合金鋼的中小型毛坯或工件。 a， b)線狀鐵鉻鋁元件間的焊接 c）線狀鎳鉻元件之間的焊接 d)帶狀鐵鉻鋁和鎳鉻元件間的焊接 電熱元件與引出棒的焊接與引出棒的材料有關(guān)。 鐵鉻鋁合金：焊接性較差，焊接時易形成不易消除的粗大晶粒，因此，要快速焊接，以限制受熱范圍及過熱程度，一般采用電弧焊，最好采用氬弧焊。 （ 4）應(yīng)保證爐體密封和拆裝方便。 （ 2）截面積應(yīng)為元件截面積的三倍以上：防止引出棒溫度過高。 項目 鐵鉻鋁電熱元件 鉻鎳電熱元件 工作溫度/℃ 1000 1000 950 750~ 950 750 螺旋直徑D/mm (4~6)d (6~8)d (5~6)d (6~8)d (8~12)d 線狀電熱元件的螺旋直徑 D ? 螺旋節(jié)距 h： h=（ 24） d ? 元件螺旋柱長度 L柱 可由下式確定： DhL?L?柱六、電熱元件的安裝 應(yīng)有利于提高爐子的加熱能力，元件的使用壽命并便于爐子的操作和電熱元件的維修。 五 電熱元件的結(jié)構(gòu)尺寸 螺旋形線狀電熱元件結(jié)構(gòu)尺寸圖 ? d：元件直徑 D：螺旋直徑 ? h：螺旋節(jié)距 L柱：螺旋柱長度 ? 螺旋直徑： 應(yīng)滿足繞制工藝、安裝空間尺寸以及元件高溫結(jié)構(gòu)強度的要求。現(xiàn)舉例說明該圖的用法。 四、電熱元件的計算 僅介紹合金電熱元件的計算 設(shè)某電阻爐有 n個電熱元件，爐子的安裝功率為 P安 (kW)，則每個電熱元件的功率為： 假設(shè)電熱元件的端電壓為 U，則可求出其在工作溫度下的電阻值 Rt： Rt又可表示為 Rt又可表示為 式中 l—— 電熱元件截面周長 (mm)。 元件工作的溫度越高， W允 的數(shù)值應(yīng)選的越低 元件的散熱條件越好，則 W允 的數(shù)值可選越高。 W允 的確定與元件的材料、工作溫度、散熱條件等因素有關(guān)。 但表面負(fù)荷率過高， 電熱元件會因溫度過高，氧化加速而縮短使用壽命，甚至產(chǎn)生變形、倒塌、熔化。 三、電熱元件的表面負(fù)荷率 電熱元件的表面負(fù)荷率：指電熱元件單位表面積上所發(fā)出的電功率，單位為 kW/m2，以英文字母 W表示。 2. 非金屬電熱元件 (3)碳系電熱元件 石墨、碳粒和各種碳制品都屬于碳系電熱元件 石墨電熱元件應(yīng)用最廣，可應(yīng)用于爐溫為 1400～ 2500℃ 的高溫爐。 (2)二硅化鉬電熱元件 主要原料是硅粉和鉬粉，用粉末冶金方法燒結(jié)壓制而成。 2. 非金屬電熱元件 非金屬電熱元件主要有以下三類： (1)碳化硅電熱元件 主要成分為 SiC，元件形狀為棒狀，故稱為硅碳棒。 (5)良好的加工性 加工性指電熱元件的成型能力和可焊接的能力。 選擇電阻溫度系數(shù)小的電熱元件，可保持比較穩(wěn)定的功率。 (2)高的電阻率 在電熱元件端電壓一定，爐子的功率一定時， 電熱元件的電阻率 ρ越大，所使用電熱元件的長度就會越短， 既能節(jié)約材料又便于安裝。 167。 （ 3） 當(dāng)爐子功率大于 75kW時，可將電熱元件分成兩組或兩組以上的三相 380V星形聯(lián)結(jié)或三相 220V三角形聯(lián)結(jié)，每組功率以 30～ 75kW為宜，即每相功率在 10～ 25kW之間。 決定爐子接線時，必須同時考慮功率、電壓、相數(shù)等量。 (3) 連續(xù)式作業(yè)電阻爐 根據(jù)工件加熱的要求，計算出爐內(nèi)加熱、保溫等各段功率，但爐子兩端的進出料段應(yīng)各加大平均功率的 20%左右。 (2) 井式電阻爐 電熱元件一般只布置在爐內(nèi)壁四周，爐底一般不布置電熱元件。 4）新型箱式爐后墻亦安裝了電熱元件。 2）功率小于 100kW的不必分段布置功率，但可在溫度較低或需要加大功率處，將電熱元件排得密些。 2. 按爐膛容積確定功率 依據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，普通箱式電阻爐和井式電阻爐的爐膛容積 V和功率 P之間的關(guān)系如圖 214所示，圖中斜線 1～ 2～ 3～ 4～ 5分別對應(yīng) 1200℃ 、 1000℃ 、 700℃ 、 400℃ 爐溫與爐膛容積、功率之間的關(guān)系。 二、電阻爐功率的經(jīng)驗計算法 類比法是與同類爐子相比較的方法，即將所設(shè)計的爐子的爐膛尺寸、砌體的材料和尺寸、生產(chǎn)率及熱處理工藝等技術(shù)條件與相類似的爐子進行對比，并進行相應(yīng)的換算和適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而確定新爐子的功率。 熱量支出的總和 Φ總為： 將 Φ總換算成功率 P： K—— 安全系數(shù)，考慮到電壓波動、電熱元件老化、強化加熱制度以及其他難以估計的情況，一般周期作業(yè)爐 K=～ ，連續(xù)作業(yè)爐 K=～ 。 7)加熱可控氣氛所需的熱量 Φ控。 5)爐門和縫隙輻射出的熱量 Φ輻。 3)爐墻積蓄的熱量 Φ蓄。 1)加熱金屬工件的有效熱 Φ效。 167。 5. 爐殼 爐殼常由 3～ 5mm鋼板焊接而成，對可控氣氛熱處理爐必須連續(xù)焊接，焊后用煤油檢漏。 爐門孔的截面尺寸應(yīng)小于爐膛截面尺寸，以減少散熱損失并保護電熱元件。 3. 爐頂 拱頂和平頂 一般電阻爐爐頂結(jié)構(gòu)形式為拱頂 爐寬大于 4m的電阻爐常采用吊裝平頂 爐膛寬度很小的爐子 (如 15kW箱式電阻爐 )則采用整磚平頂。 爐墻砌體厚度：以保證必要的強度和保持爐溫的能力，盡量減少蓄熱和散熱損失，尺寸可根據(jù)經(jīng)驗確定，也可通過傳熱學(xué)公式計算得到。 爐墻磚縫 (灰縫 )應(yīng)小于 2mm。 內(nèi)層為耐火層，由輕質(zhì)耐火粘土磚砌成， 外層為絕熱層，由硅藻土磚、蛭石粉或珍珠巖組成 （ 2）高溫電阻爐： 爐墻結(jié)構(gòu)為三層。 爐底磚縫 (灰縫 )應(yīng)小于 3mm。 1. 爐底 爐底承受著工件、墻和爐頂?shù)膲毫Α? 根據(jù)統(tǒng)計資料，爐膛高度 H與爐膛寬度 B之比多在 ～ 動 目前則多取中、下限數(shù)值，即 H/B為 ～ 。 高、中溫電阻爐的爐膛高度比低溫爐高； 周期作業(yè)的退火爐和滲碳爐的爐膛應(yīng)高一些。 ? 用于布料的面積稱為有效面積。 167。 12)其他方面，如爐門上安裝電熱元件，采用輻射管加熱元件，實施熱裝爐及提高爐溫進行快速加熱，爐底不與地基接觸。 10)采用比例控制使?fàn)t溫與設(shè)定點較好地吻合，可及時根據(jù)爐況調(diào)整熱負(fù)荷而節(jié)能。 8)盡量加裝風(fēng)扇， 以加強爐氣的對流傳熱，特別是化學(xué)熱處理爐。 5℃ ，加風(fēng)扇和導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)時溫度均勻性可達177。 7)用圓形爐膛比箱式爐膛的爐外壁表面積、散熱量、溫度及能耗均降低約 7%左右，有一定的節(jié)能作用。 6)加強爐子密封， 1cm2小孔的熱損失比爐殼表面的熱損失大 50倍左右，大孔可大到 100倍以上。 4)電阻爐內(nèi)安裝強輻射元件， 既提高了爐子內(nèi)壁的輻射面積，又提高了輻射率，可提高 16%～ 36%。 3)爐子外殼噴涂銀灰色油漆或刷銀粉 ，散熱量可下降約 22%。 2)爐襯內(nèi)壁上及工件表面噴涂高紅外輻射率 (黑度 )的涂料 。 ? ②采用熱導(dǎo)率小，密度低，比熱容小的耐火材料和保溫材料 → 減緩爐襯傳熱過程，減少散熱和蓄熱損失 ? Rx3或 RQ3（氣體滲碳爐） ≤～ ，爐小，取下限。 ? 常在爐襯未達到熱穩(wěn)定態(tài)之前達到。 ? 使用后與爐子的停爐時間有關(guān)。 ? 降低空載功率方法： ? 提高爐襯的砌造質(zhì)量和保溫能力 ? （四）爐外壁表面溫升 ? 指爐子在額定溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時，外壁溫度與環(huán)境