熱處理爐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、江西理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙熱處理爐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書班 級(jí)： 材料物理111班 學(xué)生姓名： 張昊天 學(xué) 號(hào)： 1320111964 指導(dǎo)教師： 王 操 江西理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2015 年 01 月 06 日14 目錄一、序言.3二、設(shè)計(jì)任務(wù)書.4三、爐型選擇.5四、確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸. .5五、計(jì)算砌體平均表面積.6六、爐子功率的計(jì)算.7七、爐子熱效率計(jì)算.10 八、爐子空載是的功率計(jì)算.10九、空爐升溫時(shí)間計(jì)算.10 十、功率的分配與接線.12十一、爐子技術(shù)指標(biāo)（標(biāo)牌）.13 十二、設(shè)計(jì)小結(jié).14 一、序言熱處理爐課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的這門專業(yè)課、以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我

2、們?cè)谶M(jìn)行課程設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年大學(xué)生活中占有重要的地位，本次課程設(shè)計(jì)旨在培養(yǎng)我們實(shí)際設(shè)計(jì)熱處理爐及相關(guān)設(shè)備的能力，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我將使我們獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)知識(shí)，為將來(lái)搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)、走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次鍛煉。此次課程設(shè)計(jì)對(duì)給定的生產(chǎn)率分析并進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)，其中考察了爐體材料選擇，不同結(jié)構(gòu)部位尺寸的選擇，能量與實(shí)際結(jié)構(gòu)的院系及實(shí)際要求，熱力學(xué)，電學(xué)相關(guān)知識(shí)，歷時(shí)兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解， 有助于今后能夠熟練地運(yùn)用于工作中。設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到一

3、些疑問(wèn)經(jīng)過(guò)老師的悉心指導(dǎo)都得以解決，在此對(duì)老師表示忠心地感謝。適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指教。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)書江西理工大學(xué)材料學(xué)院2011級(jí)材料物理專業(yè)熱處理爐課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、 課程設(shè)計(jì)名稱：熱處理爐設(shè)計(jì)、課題名稱：箱式電阻爐的設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 設(shè)計(jì)題目：為某廠實(shí)際一臺(tái)熱處理爐，其技術(shù)條件如下。（1）用途：中碳鋼、低合金鋼毛坯或零件的淬火、正火及退火處理，處理對(duì)象為中小型零件，無(wú)定型產(chǎn)品，處理批量為多品種，小批量；（2）生產(chǎn)率：；（3）工作溫度：最高使用溫度

4、；（4）生產(chǎn)特點(diǎn)：周期是成批裝料，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)； 參考資料：課本熱處理爐（哈爾濱工程大學(xué)出版社）； 材料學(xué)院材料物理專業(yè) 111 班 學(xué)生（簽名）：張昊天 評(píng)分：_三、爐型的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的要求，擬選用箱式熱處理爐，不同保護(hù)氣氛。四、確定爐體結(jié)構(gòu)和尺寸1.確定爐底面積由于沒(méi)有定型產(chǎn)品，爐底面積無(wú)法根據(jù)實(shí)際排料法確定，故在此采用生產(chǎn)力指標(biāo)法。生產(chǎn)率為，查表得到，箱式爐用于淬火和正火時(shí)，單位面積生產(chǎn)率，故可以求得爐底有效面積為有效面積與爐底種面積存在關(guān)系式，這里取0.8，計(jì)算得爐底實(shí)際面積2.確定爐底的長(zhǎng)度和寬度為了方便裝料、出料，熱處理箱式電阻爐的底部尺寸有一定的要求，在這里，取，有故

5、 為了方便砌磚，這里根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸，取，如圖1所示。3.確定爐膛高度由統(tǒng)計(jì)資料的，爐膛的高度和寬度之比，即，一般在之間，考慮到爐子的實(shí)際工作條件，取左右，再由標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸可以選定爐膛的高度。具體的爐膛尺寸為長(zhǎng) 寬 高 在設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)避免工件與爐子的內(nèi)壁或者電器元件發(fā)生碰撞，因此，工件和爐膛壁之間應(yīng)當(dāng)有一定的空間，進(jìn)一步確定爐子工作室的有效尺寸 重質(zhì)耐火磚 輕質(zhì)耐火磚 硅藻土磚 耐熱鋼 耐火纖維 膨脹珍珠巖圖1 砌體結(jié)構(gòu)示意圖4.確定爐襯材料、厚度前墻、后墻和側(cè)墻有相似的工作條件，因此，采用相同的爐襯結(jié)構(gòu)，即輕質(zhì)粘土磚密度的普通硅酸鋁纖維氈級(jí)硅藻土磚。爐門采用輕質(zhì)黏質(zhì)土磚密度為的普通硅酸鋁纖維氈級(jí)

6、硅藻土磚。爐頂采用輕質(zhì)黏質(zhì)土磚密度為的普通硅酸鋁纖維氈膨脹珍珠巖。爐底采用三層輕質(zhì)粘土磚密度為的普通硅酸鋁纖維氈級(jí)硅藻土磚和膨脹珍珠巖復(fù)合爐襯。爐底板的材料選用耐熱鋼，根據(jù)實(shí)際爐底的尺寸，分三塊或四塊，厚度為。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。五、計(jì)算砌體平均表面積砌體外廓尺寸為 其中 拱頂高度，此爐子采用標(biāo)準(zhǔn)拱頂，取拱弧半徑，則可以根據(jù)求出。1.爐頂平均面積2.爐墻平均面積這里，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門計(jì)入前爐墻，即爐墻面積包括側(cè)墻及后墻、爐門。3.爐底平均面積六、爐子功率的計(jì)算1.有經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算取其中的系數(shù)，假定空爐子的升溫時(shí)間是，爐溫，爐膛內(nèi)面積因此即有經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算得

7、到2.由熱平衡法計(jì)算爐子功率（1）加工熱工件所需的熱量查表得，在時(shí)，工件的比熱容為，加熱工件所需的熱量為（2）通過(guò)爐襯的散熱損失同樣為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐門包括在爐前墻內(nèi)，而前后墻和爐子側(cè)壁的結(jié)構(gòu)是相似的，這里做統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理。對(duì)于各層導(dǎo)熱面積不同的n層平壁爐墻，則應(yīng)用下述公式計(jì)算熱流量。上式中，為第層的平均傳熱面積。對(duì)于爐墻散熱，先假定界面上的溫度和爐殼溫度，則耐火層的平均溫度，硅酸鋁纖維層的平均溫度，硅藻土磚層的平均溫度，層爐襯的熱導(dǎo)率為在于給定溫度相差較小的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為普通硅酸鋁纖維的熱導(dǎo)率與溫度成直線關(guān)系，其數(shù)值可以查表得到。由，得查表得，在爐殼溫度為時(shí)，爐墻外表面對(duì)車間的綜合傳熱系數(shù)為

8、熱流的計(jì)算檢驗(yàn)交界面上的溫度，符合設(shè)計(jì)要求，不需要重新計(jì)算。，符合設(shè)計(jì)要求，不需要重新計(jì)算。驗(yàn)算爐殼溫度滿足一般熱處理爐表面溫升的要求。計(jì)算爐墻散熱損失同理可得爐頂通過(guò)爐襯散熱爐底通過(guò)爐襯散熱整個(gè)爐體散熱損失（3）開啟爐門的熱輻射損失設(shè)裝出料所需時(shí)間為每小時(shí)6分鐘，則有這里，在正常情況下，爐門開啟的高度為爐膛高度一半，故爐門開啟面積，爐門開啟率為。之比為，爐門的開啟高度與爐墻厚的度之比為，查圖得，。(4)開啟爐門溢氣熱損失溢氣熱損失的計(jì)算公式為其中，計(jì)算方式為冷空氣密度，查表得為溢氣溫度，近似認(rèn)為（5）其他熱損失其他熱損失約為上述熱損失之和的，故（6）熱量總支出其中，故（7）爐子安裝功率由式子

9、其中，K為功率儲(chǔ)備系數(shù)，在這里取為1.4，則與標(biāo)準(zhǔn)爐子相比較，取爐子功率為。七、爐子熱效率計(jì)算1.正常工作時(shí)候的效率2.在保溫階段，關(guān)閉爐門時(shí)候的熱效率八、爐子空載是的功率計(jì)算九、空爐升溫時(shí)間計(jì)算為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將爐子的側(cè)墻、前后墻及爐頂按照相同的數(shù)據(jù)計(jì)算，這是由于爐子的耐火層結(jié)構(gòu)相似，并且保溫層蓄熱較少。爐底的砌磚方法不同，需要單獨(dú)計(jì)算，并且升溫時(shí)爐底板也隨爐升溫，也要計(jì)算在內(nèi)。1.爐墻及爐頂?shù)男顭崃硗庖驗(yàn)椴楸淼迷俨楸淼脿t頂珍珠巖按硅藻土磚近似計(jì)算，爐頂溫度均按照側(cè)墻近似計(jì)算，所以得2.爐底蓄熱爐底高鋁質(zhì)電熱元件擱磚，近似看成重質(zhì)粘土磚。爐底的復(fù)合爐襯按照硅藻土計(jì)算。由于近似將重質(zhì)磚和輕質(zhì)磚平

10、均溫度看成相等的。查表計(jì)算得到所以得3.爐底板蓄熱查表得，是高合金鋼的比熱容分別為和。經(jīng)過(guò)計(jì)算，爐底板質(zhì)量約為，故由此可得空爐升溫時(shí)間對(duì)于一般周期的作業(yè)爐，其空爐升溫時(shí)間約在3到8個(gè)小時(shí)左右，因此符合設(shè)計(jì)要求。因?yàn)橛?jì)算蓄熱時(shí)是按照穩(wěn)態(tài)計(jì)算的，誤差大、時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)際空爐升溫時(shí)間還應(yīng)當(dāng)更小一些，約6小時(shí)左右。十、功率的分配與接線75kW功率均勻分布在爐膛兩側(cè)及爐底，組成Y、或者YY、接線。供電電壓為車間動(dòng)力電網(wǎng)380V。核算爐膛布置電熱元件內(nèi)壁表面負(fù)電荷，對(duì)于周期式作業(yè)爐，內(nèi)壁表面負(fù)荷應(yīng)在之間。表面負(fù)荷在范圍，故符合設(shè)計(jì)要求。十一、爐子技術(shù)指標(biāo)（標(biāo)牌）額定功率：75kW 額定電壓：380V最高使用溫度： 生產(chǎn)率：160kg/h相數(shù)：3 接線方法：YY工作室有效尺寸：外形尺寸： 出廠日期：十二、設(shè)計(jì)小結(jié) 本次設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。它在我們大學(xué)四年的大學(xué)生活中占有重要的地位，因此，我對(duì)本次課程設(shè)計(jì)非常重視。 我們這次的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)是分階段進(jìn)行的，還不能做到全局把握，面面俱到，因而不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì)本次課