辽 宁 工 业 大 学
热工过程与设备课程设计（说明书）
题目：热处理箱式电阻炉的设计
（生产率110kg/h，功率30kw，温度≤600℃）
院（系）： | 材料科学与工程学院 |
专业班级： | 材料083 |
学号： | |
学生姓名： | |
指导教师： | |
起止时间： | 2011-12-26~2011-1-8 |
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课程设计任务及评语
院（系）： 材料科学与工程 教研室：材料科学与工程
学 号 | | 学生姓名 | | 专业班级 | 材料083 |
课程设计（论 文）题 目 | 热处理箱式电阻炉的设计 生产率110kg/h，功率30kw，工作温度≤600℃ |
课程设计（论文）任务 | 设计任务：设计热处理箱式电阻炉，生产率110kg/h，功率30kw 工作温度≤600℃ (一) 炉型的选择 (二) 确定炉体结构与尺寸 (三) 砌体平均表面积计算 (四) 计算加热炉功率 (五) 炉子热效率计算 (六) 炉子空载功率计算 (七) 空炉升温时间计算 (八) 功率分配与接线 (九) 电热元件材料选择与计算 (十) 电热体元件图 (十一) 电阻炉装配图 (十二) 炉子技术性能指标 (十三) 参考文献 |
指导教师评语及成绩 | 成绩： 指导教师签字： 年 月 日 |
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目录
一、炉型的选择 - 4 -
二、确定炉体结构和尺寸 - 4 -
三、砌体平均表面积计算 - 5 -
四、计算炉子功率 - 6 -
五、炉子热效率计算 - 8 -
六、炉子空载功率计算 - 9 -
七、空炉升温时间计算 - 9 -
八、功率的分配与接线 - 10 -
九、电热元件材料选择及计算 - 11 -
十、电热体元件图 - 12 -
十一、电阻炉装配图 - 12 -
十二、电阻炉技术指标（标牌） - 12 -
参考文献 - 13 -
设计任务：
按工作要求可设计一台热处理电阻炉，其技术要求为：
(1)用途：中低碳钢、合金钢毛坯或零件的淬火、正火处理，处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；
(2)生产率：110kg/h；
(3)工作温度：最高使用温度≤600℃；
(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。
一、炉型的选择
根据设计任务给出的技术要求和生产特点，本设计宜选用箱式热处理电阻炉。
二、确定炉体结构和尺寸
1．炉底面积的确定
因为无法确定产品类型，故无法用一次装料量来计算炉底面积，只能用炉底强度来计算。已知生产率为110kg/h，则选择箱式炉用于淬火和正火时的单位面积炉底强度h为115kg/(m2·h)，故可求得炉底有效面积
F1 = P/h = 110/115 = 0.96m2
有效面积与炉底总面积的比例系数K=F/F1=0.75~0.85，取系数为0.84，则炉底实际面积：
F = F1/0.84 =0.96/0.84 =1.14m2
2．炉底长度和宽度的确定
由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取L/B=3:2，因此，可求得
B =930m
L =1310m
考虑到便于砌砖，根据标准砖尺寸，取L =1380mm，B =920mm。
3．炉膛高度的确定
炉膛高度目前没有严格计算方法，根据统计的资料炉膛高度H与炉底宽度B之比H/B通常在0.5~0.9之间，本设计根据炉子工作条件并考虑利于辐射与对流传热等因素，这里取H/B = 0.85，再根据标准砖尺寸，最终选定炉膛高度H = 780mm。因此，确定炉膛尺寸如下：
长 L = 230×8 = 1380mm
宽 B = 115×8 = 920mm
高 H = 65×12 =780mm
为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为
L效 = 1320mm
B效 = 860mm
H效 = 720mm
4．炉衬材料及厚度的确定
箱式电阻炉侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作环境类似，可采用相同炉衬结构，即二层结构：115mm耐火的轻质粘土砖和150mm保温的膨胀蛭石。轻质粘土砖牌号为QZ-13，密度为1.3 g/cm3的，膨胀蛭石的密度为0.2g/cm3。炉底采用厚为115mm的搁砖和厚为65mm的轻质粘土砖以及保温填料砌成。
三、砌体平均表面积计算
砌体外廓尺寸如附图1所示：则：
L外= L+2×(115+150) = 1910mm
B外= B+2×(115+150) = 1450mm
H外= H+(115+150) +65+230+115+f = 1579mm
式中：f -- 拱顶矢高，此炉子采用60°标准拱顶，拱弧半径R = B，则f = R(1-cos30°) = 124mm。
