《热处理设备》课程设计指导书

1、下载可编辑.专业.整理.热处理电阻炉课程设计指导书张永宏编材料学院金属系下载可编辑.专业.整理.2010 年 3 月目 录一、热处理电阻炉设计说明.2（一） 炉膛尺寸的确定.2（二） 炉衬材料的选择.3（三） 炉体结构的设计.4（四） 炉衬厚度的确定.5（五） 炉衬散热损失的计算.8（六） 电热元件的设计.9（七） 电阻炉功率的分配.11二、 热处理电阻炉设计的步骤与内容.12三、 热处理电阻炉设计任务书.14四、 热处理电阻炉课程设计参考资料.16附录 .1 7附表1螺旋电热元件的电阻修正系数及允许表面负荷.17附表2热处理电阻炉常用型钢.17附表3电热元件常用数据.21附表4常用单位换算表

2、.22下载可编辑.专业.整理.、热处理电阻炉设计说明(一)炉膛尺寸的确定合理地确定炉膛尺寸是热处理炉设计的一个重要环节，炉膛尺寸包括炉膛 的有效尺寸和炉膛的砌砖体尺寸两个方面。确定炉膛尺寸最根本的依据是炉子的 生产率(一般用年生产量或小时生产量g件表示)，先由生产率确定炉膛有效尺寸， 再由炉膛有效尺寸确定炉膛砌砖体尺寸。1、确定炉膛有效尺寸通常有两种方法：一种是排料法，一种是炉底强度法。排料法适合于品种 少、专业化程度较高的热处理电阻炉的设计；炉底强度法是根据现有的各类电阻炉的生产能力(用单位炉底面积的生产率pkg /m2h表示)的统计资料来确定炉底有效面积的方法。它实质是一种经验数据法，适合

3、于品种多，且工艺周期 各不相同的通用型热处理炉的设计。 按炉底强度法确定热处理炉炉膛尺寸的步骤 是：先根据F效=g件/p。确定出炉底的有效面积F效；再根据L效/ B效=1.5 2即可确定出L效和B效。按排料法或炉底强度法所确定的炉底有效尺寸B效和L效最后尚需修正，使其与相近的标准系列的电阻炉一致，以便选用标准尺寸的炉底板。井式炉的炉膛有效尺寸效和H效，通常可根据排料情况或料筐尺寸来确定。按排料法设计时，工件之间的距离应不小于其直径或厚度。2、确定炉膛砌砖体尺寸通常在炉膛的两侧墙上都要安装电热元件，为了保证操作方便和加热均匀， 在工件与电热元件之间要留出一定的距离。在箱式炉中， 一般规定工件到侧

4、墙内壁的距离为0.10.15m;靠近炉门处的 炉温偏低，工件到炉门口之间也应留出0.10.2m的距离。因此，箱式炉炉膛砌 砖体的内腔尺寸为：B砌=B效+ 2(0.10.15)(m)L砌=L效+ (0.1 0.2)(m)在井式炉中，工件至电热元件之间应保持0.10.2m的距离，工件至炉底和 炉顶的距离应在0.150.25m。因此，井式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为：砌=效+ 2(0.10.2)(m)H砌=H效+ 2(0.150.25)(m)3、箱式炉炉膛高度H砌的确定箱式炉的炉膛高度H砌(指炉底板面至炉顶拱脚的距离)目前尚无一致的计 算方法。 原则上，中、高温炉以辐射传热为主，炉膛应稍高些以增大辐射面

5、积， 通常要求从装料上方到炉顶应保持0.20.3m的空间。根据现有炉子的统计资料， 大多数箱式电阻炉的H砌与B砌之比在0.50.9范围内变动，中温电阻炉一般可取0.8左右。另外，在决定炉膛高度时，必须考虑炉内侧壁上电热元件搁砖的层数。 标准搁砖每层高度为67mm(包括2mm灰缝)，在电热元件搁砖层数n确定后，H砌也可由下式确定：下载可编辑.专业.整理.H砌=67X搁砖层数n + 42 + 39（mrjn（二）炉衬材料的选择炉衬指的是由耐火材料与保温材料砌筑而成的耐火层和保温层。耐火层直 接承受炉内的高温作用以及炉气的侵蚀，炉衬的结构强度主要决定于耐火层。 保温层的作用是保温隔热，减少炉衬热损失

6、，使炉壳温度不致过高，对炉衬结构强 度只起辅助作用。炉衬材料选择原则如下：1、耐火材料主要应考虑材料的最高使用温度，其次应保证炉衬有必要的 结构强度和较小的蓄热损失。应在保证炉衬有必要的结构强度的前提下，尽可能 采用轻质或超轻质耐火材料，减少重质耐火材料的使用。过去我国中温热处理电 阻炉大都采用密度为1.3或1.0g/cm3的轻质耐火砖。目前，我国在超轻质耐火砖 和耐火纤维的研究开发上取得了很大的进展，轻质耐火砖的质量也有显著提高，如密度为0.6g/cm3的轻质粘土砖的耐压强度比过去提高了一倍多， 这为电阻炉采 用轻质砖作炉衬创造了极为有利的条件。目前有不少中温箱式电阻炉已采用这种 耐火砖，在

7、耐火砖外再衬一层硅酸铝耐火纤维毡， 最外面是硅藻土砖和蛭石粉的 混合结构。这种炉衬的总厚度比原来薄，空炉升温时间也比原来下降4050%节能效果显著。从节能方面考虑，对周期作业炉，采用全耐火纤维炉衬最为理想。这种炉 子不仅节能，而且炉衬薄、炉子轻、外形尺寸小、升温快。我国已研制成功采用 全耐火纤维炉衬的中温电阻炉。可以预计耐火纤维炉衬今后将会得到广泛使用。2、保温材料选择时主要应考虑最高使用温度、导热系数、比热容等几个方面。应尽量选择导热系数小、密度小的材料。同时要保证材料的最高使用温度 高于保温层与耐火层接触面上的温度。保证炉子外表面温升不超过50C。有时还要考虑保温层对炉膛结构强度的辅助作用

8、。（三）炉体结构设计箱式炉的炉体包括炉底、炉壁、炉顶和炉门。井式炉的炉体包括炉底、炉 壁和炉盖。1、炉底炉底起保护炉内热量和承载工件的作用。 热处理电阻炉的炉底通常采用如 下结构 （自上而下）：炉底钢板f石棉板f用硅藻土砖立砌成方格，方格中填充蛭石粉f平铺12层硅藻土砖f平铺一层轻质耐火粘土砖f支撑炉底板的重质粘土砖（竖砌）（参考教材70页图5-8和176页图12-9）。炉底耐火层及保温层的厚度，可参考炉墙的厚度来决定。一般可比炉墙厚 一些。注意支撑炉底板的重质粘土砖应安放在轻质耐火粘土砖上，不要直接安 放在硅藻土砖上。2、炉壁7001000C的中温电阻炉的炉壁一般由115mm耐火层（轻质耐火

9、砖）、180232mn保温层（硅藻土砖和蛭石粉混合结构）和510mm石棉板组成，外包 一层炉外壳钢板（45mn厚A3钢）。石棉板起均温和吸潮作用，保温层厚度由传 热计算确定。下载可编辑.专业.整理.中温电阻炉的炉壁还可采用如下结构（自外而内）：炉壁钢板石棉板（510mm矿渣棉硅藻土砖（115mm轻质耐火粘 土砖（115mm。矿渣棉的厚度根据炉温和炉外壁面温升通过传热计算确定。3、炉顶（箱式炉）热处理电阻炉炉顶的结构形式主要有拱顶和平顶两种，多数箱式电阻炉采 用拱顶。拱顶的圆心角称为拱角，以600的拱角用的最多，称为标准拱角，此时 拱顶圆弧半径与炉膛宽度相等。拱顶重量及其受热膨胀而形成的侧推力作

10、用于拱 角上，因而拱角一般用重质砖砌筑，以承受较大的侧推力。而拱顶则采用轻质楔 型砖砌筑，其上再覆以轻质保温制品（蛭石粉等）作保温层。拱脚砖通过支撑砖 （用重质砖）把它所受的侧推力传递给与炉架相接触的拱脚架（通常为角钢或槽 钢）。大型的炉子还另有钢架结构来支撑拱脚梁，以减轻炉架的负担。以下举例说明拱脚梁和垂直立柱所用型钢的设计方法。当炉膛宽度B为1000mm拱顶厚度为113mm用密度为1.0g/cm2楔型轻质粘土砖砌筑拱顶（还应加一部分 直形砖）时，沿炉长方向每米的拱顶重量为130kg，在9001000C温度范围内，60拱顶侧推力P为320X9.8N。若沿炉长方向每1m安装一根垂直的型钢立柱时

11、， 拱脚梁可选5号等边脚钢，炉壳上垂直的型钢立柱可选7.5号等边角钢。为增强 炉壳刚性，实际上拱角梁可选810号角钢（或槽钢），垂直型钢立柱可选812号角钢。4、炉门（箱式炉）炉门部分包括炉门洞口，炉门框和炉门。炉门洞口的大小要保证装出料方便和满足炉子安装电热元件以及维修炉子 的需要，通常应小于炉膛截面尺寸，以减小热损失和保护电热元件。中温炉的炉 门洞口深度一般可取一标准砖长 （230mm。炉门洞口的砌砖体经常受到工件磨檫 撞击，应采用重质耐火砖砌筑。炉门框可用铸铁铸成或用钢板焊成，后者重量轻，但容易变形、影响密封性。 做成的炉门框用螺栓安装在炉架上，炉门框上通常有限制炉门上下运动的轨道。炉门

12、常用铸铁制成框架，然后在其中砌耐火砖和保温砖。炉门应保证炉子操 作方便、炉口密封性好并尽量减少热损失。其结构设计的基本要点是：（1。要有足够厚的保温层（中温炉可取130180mm； （2。炉门边缘与炉门框要重叠65130mm（3）炉门要压紧炉门框；（4）炉门下缘通常楔入工作台的砂槽内；（5） 炉门与炉门框的接触面应进行机加工，以保证良好的密封性等。此外，筑砌炉门时，炉门砌砖体表面应从四周向中间逐渐凹陷35mn而且在 炉门上要设窥视孔。窥视孔的张角以方便观察为宜，在窥视孔外端安装石英玻璃。最常用的炉门压紧方法是在炉门侧面设置楔铁或滚轮， 当炉门落下时，炉门 上的楔铁或滚轮滑入炉门框上的楔形滑槽或

13、滑道内。 炉门越向下，炉门越压紧炉 门框；另一个常用的压紧方法是在炉门口设计一斜度， 利用炉门自重使炉门压紧 炉门框。此外还有偏心轮压紧和丝杠压紧等方法。下载可编辑.专业.整理.炉门起闭机构形式繁多。中小型炉子多数靠人工起闭，起闭频繁的炉门可用 电动、气动或液压机械起闭。5、炉盖（井式炉）为了方便起闭，中、小型井式炉的炉盖一般作成整体式，大型井式炉的炉 盖有的作成对分式。炉盖的起闭机构依炉门重量也有所不同，目前常用的有手动、 电动和液压机构，小型井式炉炉盖多用手动杠杆式起闭机构，这种机构简单、灵 活、可靠（参考热处理炉及车间设备南京机器制造学校主编125页图5-30八6设计砌砖体结构时还应考虑

14、：（1）砌砖体尺寸应是标准尺寸（230、113、65等）的整数倍（还应计入灰 缝尺寸）。尤其在砌砖体的高度方向上不可能用砍削砖的方法来满足砌砖体尺寸。（2）除炉口等特殊情况外，应尽量避免重质耐火砖直接通到炉壳，以减少 热短路损失。（3） 耐火砖炉衬的灰缝尺寸：炉壁和炉底的灰缝不大于2mm炉顶的灰缝 不大于1.5mm可控气氛炉的灰缝不大于1mm（4）炉衬的砖缝必须相互交错，错开量应以砖长的二分之一为宜，个别情 况不得小于砖长的1/4。在炉墙拐角处砖的筑砌必须相互咬合，使形成一整体。（5）砌砖体必须留膨胀缝。对粘土砖和硅藻土砖而言每米砌砖体的膨胀缝 为56mm膨胀缝应错开使彼此不相通，以避免漏气和

15、增大热损失。缝内充填耐 火纤维或马粪纸。（6）为防止电热元件腐蚀， 支承或固定电热元件的材料应采用高铝质或钢 玉陶瓷。如电热元件隔板砖和电热丝引出棒套管等。6、炉架与炉壳炉架与炉壳的作用在于承受砌砖体的重量及拱顶的侧压力等，同时它还能增加炉子整体的结构强度和密封性。另外，在炉架上便于安装各种附属机构，如炉 门起闭机构等。炉架也使炉子架空避免炉体与地面直接接触，减少了热损失。对 于中、小型炉子，还可以通过对支撑炉子用型钢的结构尺寸的合理设计，取得方 便适宜的操作高度。炉架可用角钢和槽钢焊接而成。炉壳常用35mn厚度的钢板焊成。外层先涂 红丹漆，再刷灰漆或银粉漆。这样除美观、防锈外，还可以减少炉壳

16、的辐射热损 失。（四）炉衬厚度的确定炉衬的厚度应当适当。太薄不能保证必要的强度和保温能力使散热损失增 加，太厚又增加了蓄热损失。对于周期作业炉，蓄热损失是其主要能量消耗项目， 炉衬尤其不能太厚。炉衬的合理尺寸应该通过传热计算仔细确定。炉衬尺寸的确定可分为两个步骤。第一步估算尺寸，第二步校核。下载可编辑.专业.整理.1、炉衬厚度的估算炉衬厚度的估算常以外壁面温度作为基本依据。一般要求炉外侧壁和顶壁温 升不超过5070C。在估算时忽略各层炉衬传热面积的变化，即认为各层的热流 密度q相同，都等于炉外壁与车间空气之间换热的热流密度。设炉内壁温度为ti,外壁温度t2=70C，室温t=20C，则通过炉壁的

17、热流密度为：(1) 采用单层炉衬结构时其厚度为tl上2q(2)采用双层炉衬时，一般先选定耐火层的厚度，求出耐火层与保温层接触面 的温度，再求出保温层的厚度。设选定耐火层厚度为S1,则可求得保温层厚度S2和接触面温度t2o因为丄魚t2)a1d (气上)12故有21tot33)q(t2t3)a2b2(丁)(3) 采用三层炉衬结构时，应首先选定两层炉衬的厚度S1和S2,再求第三 层。此时炉墙内、外表面温度t1和t4仍为已知，只需计算确定S3,以及未知界 面温度t2和t3值。计算顺序是：先算出t2,再算出t3,最后算出S3，方法同(2)o2、炉衬厚度校核(两层炉衬结构为例)根据上面估算的炉衬厚度和界面

18、温度计算出各层炉衬平均传热面积Fm1和Fm2及炉外壁表面积F3,并算出各层炉衬的平均热导率入m1和入m2o根据Fm1、Fm2F3和入m1、入m2计算出Q,再由Q计算出炉子外壁表面温度上3和界面温度t2的一次迭代值t3和t2ot2t1/70 201/12.83641.5(W/m)t22 22b|(q1玄缶0.501下载可编辑.专业.整理.m1Fm1m2Fm2t2t1Q m1Fm1t3t2Q m2Fm2下载可编辑.专业.整理.若t2、t3与估算值t2、t3相差大于5%用t2、t3取代t2、上3，继* *续迭代直到前后相差在5%以内。取此t2、t3的稳定值为t2、t3。(1)如果t*3超出70C则说

19、明炉衬太薄，应加厚；如果t*3低于70C太多， 则说明炉衬太厚，应重新设计和计算。(2) 如果t*2超过保温材料最高使用温度，应重新选择保温材料并重新设 计。(五) 炉衬散热损失的计算此项热损失是指炉膛内的热量通过炉壁、炉顶、炉底和炉门散发到车间的 热量损耗，这部分计算比较繁琐，但Q散是热处理电阻炉各种热量损失项目中最 主要的一个，应当仔细计算，力求准确。用热平衡计算法确定炉子功率一般来讲 是按炉子升温加热阶段所需的热量来确定的，但对于Q散的计算来说又另当别论。由于在冷炉升温阶段，炉衬传热为不稳定传热，炉衬的热损失包括砌砖体蓄热和 向外散热，Q散的计算甚为复杂且不准确，因此热平衡计算中的Q散通

20、常是按炉子在保温阶段炉衬的散热损失来计算的。对炉壁、炉顶、炉底和炉门各部分的散热损失应分别计算，然后求得散热 损失的总和：Q散=Q壁+ Q顶+ Q底+ Q门下面以炉侧壁的散热损失Q壁为例说明具体的计算方法(以两层炉衬为例)。1、分别计算炉侧壁耐火层、保温层的平均传热面积和炉壳外表面积Fml、Fm2和F3(Hi)。炉侧壁包括左右侧墙和前后墙，但炉门孔处不包括在前墙内。侧壁耐火层 平均传热面积Ami的算法如下：(Fi)内=2LiHi + 2BiH - B门H门(F1)外=2LiHi+2BiHi-B门H门Fmi.(Fi)内(Fi)外(当(Fi”/(Fi)内2时)Fmi(FJ内(Fi)外/2(当(Fi

21、)外/(Fi)内W2时)式中Li、Bi和H为耐火层的内腔尺寸；Li、B i和Hi为耐火层的外围尺寸(它 也是保温层内腔尺寸)；B门和H门为炉门洞口尺寸。2、分别计算炉衬耐火层、保温层的平均热导率入mi和入m2。3、查表求得炉墙外表面对周围空气的综合换热系数(az)侧。4、炉侧壁的散热损失Q壁为：式中ti为炉膛内壁温度C)，一般用保温阶段的炉温代替；to为炉外车间空气 温度C),可tit03.6 (kJ/h)miFmim2Fm2F3下载可编辑.专业.整理.取t=20C；Si和S2分别为耐火层和保温层的厚度。Q顶、Q底和Q门的计算与Q壁相同。(六)电热元件的设计在选定电热元件材料，并且根据电阻炉功

22、率大小和功率分配方案及供电电 压确定了电热元件的根数n和每根电热元件所分配的功率P及端电压U以后，就 可以设计确定电热元件的各项参数。 它包括两方面的内容：一是元件本身的尺寸(d和I)和重量；二是元件的安装尺寸(L、D和h)。下面以丝状电热元件为例， 说明电热元件的设计。1、元件尺寸(1) 计算。查附表2,求出所选定的电热元件材料在设计温度下的单位表面 允许功率W允(W/cm)和电阻率Pt，根据下式确定电热元件的丝径d和长度I式中U和P分别是单根电热元件的端电压和功率(2) 圆整。电热元件丝径d的计算结果应该圆整成标准直径(丝径d的优 先系列见附表3)。(3) 校核。丝径圆整后还需对W允进行校

23、核。此时若电热元件单位表面的 负荷功率超过了W允过多，则选取大一级的标准直径。2、安装尺寸电热丝一般绕成螺旋管状，螺旋管电热元件的安装尺寸可按公式I hL 以及 h (24)dD来确定。式中L、D和h分别为螺旋状电热元件的安装长度、绕制节径和螺距。 因为L事实已由炉膛深度确定，实际上只需要确定D和h0一般先选定D。 炉温t产1000C时， 应有D=(68)d,炉温tg1000C时， 应 有D=46d选定D后先按前一公式算出ho再按后一公式判断是否满足h=(24)d,若不满足则调整D(tg1000C时，D仍须满足D=(68)d)，再重新计算。3、电热元件各种参数的相互影响应用上述公式计算确定电热

24、元件的尺寸并不困难，但在电热元件的设计中 经常会碰到一些问题：如电热元件太长在炉内布置不下，电热元件直径太细或太粗(一般工业用热处理电阻炉电阻丝的直径为47mm d7mm的电阻丝的绕制及在炉膛内布置均较困难)，如何才能使元 件的材料消耗量最少等等。为了解决这些问题，有必要分析电热元件各参数的相 互影响规律，从中找到解决问题的办法。下面以丝状电热元件为例进行分析。(1)根数n的影响(mm)(m)下载可编辑.专业.整理.增加元件的根数(例如由单相改为三相，由单丫改为双丫，后者使根数n由3增加到6）,可使电阻丝的丝径d减小，而总长度增加，总重量减少。阻丝过细 会缩短其使用寿命（阻丝寿命与其直径成正比

25、），同时也会使元件在炉内难于布 置。减少元件的根数则相反。（2）端电压U的影响当端电压增大时（如由单丫改为单）,则电阻丝直径将减小，总长将增大，这不利于电阻丝在炉内的布置，但电元件材料的用料量将减少。（3）单位表面功率的影响提高元件的表面负荷，可使电阻丝的直径、总长和用料量均减少，这有利 电热元件的布置，但元件寿命要缩短。（4）直径d的影响当P、U、pt、丫一定时，增加阻丝直径d，会使元件单位表面功率负荷降 低，但总长增长，总重量增加。（5）电阻率pt的影响电热元件材料的pt愈大，则丝径d和总重量愈大，而总长愈短，这有利于 元件在炉膛内的布置。从这点看，在中温炉上使用Fe-Cr-AI系电热合金

26、比用Cr-Ni系电热合金优越。通过上述分析，可得如下结论：（1）当电热元件在炉内布置不下时，可采取下列措施：使用较低的端电压（如由接法改为丫接法或使用降压变压器等）；减少电热元件根数；使用更 耐热和电阻率更大的电热元件材料；用电阻丝代替电阻带。（2）如果电阻丝直径太细（d4mm,可采取下列措施：减少根数；降低 端电压；适当降低电热元件的单位表面功率；使用电阻率大的电热元件材料。（3）为了减少电热兀件材料的用料量，可米取下列措施：米用较高的端 电压；增加根数；使用更耐热的元件材料；用电阻带代替电阻丝。（七）电阻炉的功率的分配1、箱式电阻炉对于炉膛长度不超过1m的炉子，一般可将功率均匀分配在炉内两

27、侧和炉底 上。对大型的箱式炉，通常在靠近炉门处增加一些功率， 即在约占炉长1/41/3处，其功率比平均功率增加1525加右。2、井式电阻炉井式电阻炉的炉口附近及炉底处温度常常偏低，对没有强制对流的井式炉 应当在炉子的上部和下部适当增加一些功率。为了保证炉温上下均匀，大中型井 式炉通常采用分区供电和分区控温。、热处理电阻炉的设计计算步骤与内容（一） 炉型选择根据炉子设计任务书所提出的年产量、工件品种、材料和热处理工艺以及作 业制度等要求，选择合适的炉型并简述其理由。（二） 炉膛尺寸的确定下载可编辑.专业.整理.1、 按炉底强度法或排料法确定炉底有效面积A效（m2）2、 根据A效确定炉膛有效尺寸L

28、效、B效和H效（井式炉为效和H效）。3、 确定炉底板的材料、形状和尺寸，并画出简图。4、 确定炉膛砌砖体内腔尺寸L砌、B砌和H砌。（三） 炉子砌砖体设计1、 炉衬材料的选择（耐火层材料和保温层材料）。2、 炉衬厚度的估算（或选择）与校核。3、 炉底砌砖体的结构与厚度；4、 左右侧墙砌砖体的结构与厚度；5、 后侧墙砌砖体的结构与厚度；6、 炉门洞口砌砖体的结构与厚度；7、 炉顶砌砖体的结构与厚度；8炉盖的结构与厚度（井式炉）。（四） 炉子构架、炉壳、炉门及炉门启闭机构。1、 炉子构架设计以及所选型钢的规格尺寸；2、 炉壳钢板（底板、侧板、顶板）的厚度、焊接方式及油漆颜色；3、 支撑炉子所用型钢的

29、规格（考虑刚度及操作高度等）；4、 拱脚梁型号；5、 炉门或炉盖的结构及尺寸；6、 炉门（炉盖）启闭机构。（五） 电阻炉功率确定A、 经验计算法：先用经验计算法估算电阻炉的功率。B、 热平衡计算法：1、 加热工件所需的热量Q件；2、 加热辅助构件所需的热量Q辅（本设计可取Q辅=0）；3、 通过炉衬的散热损失Q散=Q墙+ Q顶+ Q底+ Q门；4、通过开启炉门的辐射热损失Q辐，取炉门开启率St= 0.1，即开炉门时间为每 小时6分钟，装出炉时箱式炉炉门开启2 / 3，井式炉全开；5、通过开启炉门的溢气热损失Q溢；6、其他热损失Q它;67、 炉子总的热量支出Q计=Qi，炉子安装功率P安。8空炉升温

30、时间T升。若空炉升温时间过长，应考虑加大炉子安装功率。（六） 电热元件的材料选用与计算。下载可编辑.专业.整理.1电热元件的材料选用与讨论。2、确定电炉功率的分配，电热元件的接线方式和供电电压。3、电热元件的尺寸计算。（1）确定每根电热元件的功率和端电压；（2）选定电热元件的允许单位表面功率W允;（3）确定电热元件的截面尺寸d并圆整；（4） 计算每根元件的长度L根和质量G根；计算电炉所需电热元件的总长度L总和总质量G总。（5）确定电热兀件的安装尺寸并画出简图。（6）确定引出棒的尺寸、材料及焊接方式。（七） 控温仪表及热电偶的选择。（八）热处理电阻炉的主要技术经济指标核算。如炉子的热效率n,炉体

31、蓄热Q蓄、空炉升温时间T升、炉外壁温升t等。（九） 绘制图纸：1电阻炉总装配图一张（1号图纸）；2、炉子砌砖体图一张（1号图纸）；3、电热元件结构图一张或两张（2号图纸）。十、编写设计说明书。下载可编辑.专业.整理.三、热处理电阻炉设计任务书设计题目设计一台热处理电阻炉，设计的原始资料如下：(1) 炉子用途：小型拖拉机配件的热处理。(2)工件种类及热处理工艺：20CrMnTi钢齿轮毛坯的正火加热；小型柴油机 球墨铸铁件(QT60-2)的正火加热；其他45钢中小零件和短轴的淬火和 正火加热。(3)最高工作温度：w950Eo(4) 生产率:72kg/h。(5) 工件最大尺寸：Lv600mrpv30

32、0mm(6) 炉外壁温升：w50Co(7) 生产特点：小批量多品种周期式生产。(8) 作业制度：一班制生产。设计题目设计一台热处理电阻炉，设计的原始资料如下：(1) 炉子用途：中碳钢、低合金钢的中、小型毛坯或零件的淬火、调质以及退 火、正火处理。(4)最高工作温度：w950Co(3) 生产率:170kg/h。(4) 工件最大尺寸：中、小型零件，最长0.8m。(5) 炉外壁温升：w50Co(6) 生产特点：小批量多品种周期式生产。(7) 作业制度：一班制生产。设计题目三设计一台热处理电阻炉，设计的原始资料如下：(1)炉子用途：质量要求较高的细长型轴类零件的调质、退火、正火处理(2) 最高工作温度

33、：w950Co(3) 生产率：40kg/h。(4) 工件最大尺寸：中、小型零件，Lv600mm50mm(5) 炉外壁温升：w50Co(6) 生产特点：小批量多品种周期式生产。(7) 作业制度：一班制生产。下载可编辑.专业.整理.四、热处理电阻炉课程设计参考资料1、热处理手册第3分册,机械工业出版社2、吉泽升热处理炉，哈尔滨工程大学出版社，19993、臧尔寿，热处理炉,东北工学院出版社,19854、 刘孝曾，热处理炉及车间设备，机械工业出版社5、 热处理设备及设计,山东人民出版社,1979附录附表1螺旋电热元件的电阻修正系数及允许表面负荷系数 温度rF.rrt牌0Cr25A15Cr20Ni80a

34、t2W允(w/cm)at2W允(w/cm)6001.0221.0263.07001.0263.0-3.71.0192.58001.0292.6-3.21.0172.09001.0312.1-2.61.0211.510001.0341.6-2.01.0281.111001.0361.2-1.51.0380.512001.0400.8-1.013000.5-0.7注：1、电热材料在温度t时的电阻率pt与其在20r时的电阻率p2 o的关系:pt=p2 oXat2、0Cr25A15在20C时的电阻率为：2p20= 1.400.10 (Q.mm/m)3、Cr20Ni80在20C时的电阻率为：p20= 1

35、.090.05 (Q.mnVm)附表2热处理炉常用型钢(一)热轧圆钢(摘自GB7065) 圆钢直径d(mm：55.6 66.3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25 26 27 28 30 32 34 35 36 38 40 4245 48 50 53 56 60 63 65 68 70 75 80 85 90 95 100 105110115120125130140150160170180190200210下载可编辑.专业.整理.220 240 250（二）热轧薄钢板（摘自GB7065） 钢板厚度S（mm）：0.35 0.4

36、 0.45 0.5 0.55 0.6 0.7 0.75 0.8 0.9 1.0 1.1 1.21.25 1.4 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 3.2 3.5 3.8 4.0（三）热轧厚钢板（摘自GB709-65） 钢板厚度S（mm）：4.5 55.5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30（四）热轧等边角钢（摘自YB166- 65）角钢号数边宽b（mr）i边厚d（mm5503、4、5、65.6563、4、5、86.3634、5、6、8、107704、5、6、7、

37、8（7.5）755、6、7、8、108805、6、7、8、109906、7、8、10、12101006、7、8、10、12、14、16标记示例：角钢100 10丫B166 65A1GB70065（A钢，等边角钢，b = 100 mm, d = 10 mm）下载可编辑.专业.整理.(五)热轧普通槽钢(摘自GB7065)型号槽钢咼h(mrh腿宽b(mrh腰厚d(mm平均腿厚t(mr)880435810100485.38.512.5126535.5914a1405879.514b1406089.516a160636.51016160658.5101818068710.518a18070910.5:2

38、0a20073711202007591122a22077711.5:2222079911.525a2507871225b25080912 125c25082111228a280827.512.528b280849.512.5:28c2808511.512.532a3208881432b320901014:32c320921214标记示例：槽钢180X70X9-GB707-65A2-GB700-65(A3钢，槽钢h=130mm, b = 70mm, d = 9mm)下载可编辑.专业.整理.（六）热轧普通工字钢（摘自GB7065）型号工字钢高h（mr）腿宽b(mr)腰厚d(mr)平均腿厚t（mm1

39、0100684.57.612.61267458.414P 140805.59.1161608869.918180946.510.720aP 200100711.4:20b200102911.422a2201107.512.322b2201129.512.3:25a25011681325b250118101328a2801228.513.728b28012410.513.732a3201309.51532b32013211.51532c32013413.51536a3601361015.836b3601381215.836cP 3601401415.8:40a40014210.516.540b40014412.516.540cr 40014614.516