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电阻炉炉温控制系统设计.doc

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电阻炉炉温控制系统设计.doc

中北大学2009届毕业设计说明书第1页共44页1绪论1.1研究的目的及意义自从发现电流的热效应(即楞次-焦耳定律)以后,电热法首先用于家用电器,后来又用于实验室小电炉[1]。随着镍铬合金的发明,到20世纪20年代,电阻炉已在工业上得到广泛应用。工业上用的电阻炉一般由电热元件、砌体、金属壳体、炉门、炉用机械和电气控制系统等组成。加热功率从不足一千瓦到数千千瓦。工作温度在650℃以下的为低温炉;650℃~1000℃为中温炉;1000℃以上为高温炉。在高温和中温炉内主要以辐射方式加热。在低温炉内则以对流传热方式加热,电热元件装在风道内,通过风机强迫炉内气体循环流动,以加强对流传热。电阻炉有室式、井式、台车式、推杆式、步进式、马弗式和隧道式等类型。可控气氛炉、真空炉、流动粒子炉等也都是电阻炉[2]。电阻炉与火焰炉相比,具有结构简单、炉温均匀、便于控制、加热质量好、无烟尘、无噪声等优点,但使用费较高[3]。电热元件具有很高的耐热性和高温强度,很低的电阻温度系数和良好的化学稳定性。常用的材料有金属和非金属两大类。金属电热元件材料有镍铬合金、铬铝合金、钨、钼、钽等,一般制成螺旋线、波形线、波形带和波形板。非金属电热元件材料有碳化硅、二硅化钼、石墨和碳等,一般制成棒、管、板、带等形状。电热元件的分布和线路接法,依炉子功率大小和炉温要求而定[4]。在工农业生产或科学实验中,温度是极为普遍的又极为重要的热工参数之一。为了保证生产过程正常安全地进行,提高产品的质量和数量以及减轻工人的劳动强度,节约能源,对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温,不能随电源电压波动或炉内物体而变化,也有的电炉的炉温根据工艺要求按照某个指定的升温或保温规律而变化等。因此,在工农业生产或科学实验中常常要求不断地测量温度,同时还进行控制[5]。电阻炉是热处理生产中应用最广的加热设备,通过布置在炉内的电热元件将电能转化为热能并借助辐射与对流的传热方式加热工件。热处理是提高金属材料及其制品性能的工艺[6]。根据不同的目的,将材料及其制件加热到适宜的温度,保温,随后用不同的方法冷却,改变其内部组织,以获得所要求的力学性能,通过热处理中北大学2009届毕业设计说明书第2页共44页可以提高制件的使用效能或寿命[7]。1.2温度控制研究目前,我国电阻热处理是提高金属材料及其制品质量的重要手段。近年来随着工业的发展,对金属材

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