WZC-60型真空淬火炉

1、真空淬火炉设计说明书真空淬火炉设计说明书 姓名： 学号： 班级： 指导教师：申勇峰 2013.7 真空淬火炉设计真空淬火炉设计 一、设计任务说明 WZC-60 型真空淬火炉技术参数： 项目单位指标 炉子有效尺寸mm 900600450 最大装炉量kg210 最大温度 1300 压升率Pa/h0.67 额定功率kw100 二、确定炉体结构和尺寸 1. 炉膛尺寸的确定 由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸为 900mm600mm450mm ，隔热屏内部结构尺寸主要根据处理 工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定，并应考虑到炉子的 加热效果、炉温均匀性、检修和装出料操作的方便。从传热 学的观点看，圆

2、筒形的隔热屏热损失最小，而且强度好，易 于制造。宜尽量采用。一般隔热屏的内表面与加热器之间的 距离约为 50100mm；加热器与工件(或夹具、料筐)之间的 距离为 50 一 150mm。隔热屏两端通常不布置加热器，温度偏 低。因此，隔热屏每端应大于有效加热区约 150300mm，或 更长一些。 则： L9002(150300)12001500mm B6002(50150)2(50100) 8001100mm H4502(50150)2(50100) L=1400 650950mm B=900 为了制造方便，取 L=1400mm；B=900mm；H=840mm。 H=840 2 2、炉衬隔热材料

3、的选择、炉衬隔热材料的选择 由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相 同的材料。为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同 的结构和材料。这里我们选用金属隔热屏，依据炉胆的 型式和形状，作成圆筒形包围电热元件，以便把热量反 射回加热区，从而起到隔热效果，高温时用铂、钨、钽片。 温度低于 900时可选用不锈钢薄板，由于加热炉的最高使 用温度为 1300，屏的隔热效果与层数 n 的关系大体按 1(n+1)变化。 即： )( ) 1( 1 kWQ n Qn 式中： 安装 n 层隔热屏后的热量（kW） n Q 隔热屏层数 n 加热室热量（炉子功率换算为热量） （kW） Q 通常 1300的热处理炉以

4、 6 层屏为宜。这里我们采用六层全 金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层为不锈钢层,以降低 成本。 按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射 屏逐层降低，钼层每层降低 250左右，不锈钢层每层降低 150左右。则按上述设计，各层的设计温度为： 第一层：1300；第二层：1050； 第三层：800；第四层：550； 第五层：400；第六层：250； 水冷夹层内壁：100 最后水冷加层内壁的温度为 100150，符合要求。 3 3、各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度 （1）隔热屏 由于隔热层屏与屏之间的间距约 815mm，这里我们取 10mm。钼层厚度为 0.2mm0.5mm，这里取 0.3m

5、m，不锈钢层 厚度 0.5mm1.0mm，这里取 0.6mm。屏的各层间通过螺钉和 隔套隔开。 第一层面积： 2 1 F 111111 HBHLBL 2(14009001400840900840) 6.384 =6.384 1 F 第二层面积： 2 2 F 222222 HBHLBL 2（14109101410850910850） 6.5102 =6.5102 2 F 第三层面积： 2 3 F 333333 HBHLBL 2（14209201420860920860） 6.6376 =6.6376 3 F 第四层面积： 2 4 F 444444 HBHLBL 2（143093014308709

6、30870） 6.7662 6.7662 4 F 第五层面积： 2 5 F 555555 HBHLBL 2（14409401440880940880） 6.8960 6.8960 5 F 第六层面积： 2 6 F 666666 HBHLBL 2（14509501450890950890） 7.027 7.027 6 F （2）炉壳内壁 炉壳采用双层冷冷却水结构，真空淬火炉对真空度的要 求比较高，而且 WZC-60 属于大型真空淬火炉，由于不锈钢板 材料较贵，特别对大型炉壳，耗材多、造价高，最终，在性 能和成本之间均衡后选择 1Cr18Ni9Ti-A3 钢板作为炉体材料。 炉壳内壁面积： 2 冷

7、 F 冷冷冷冷冷冷 HBHLBL 2（14609601460910960910） 7.2076 7.2076 冷 F 圆筒状完体只承受外压时，可按稳定条件计算。有受外 压 110 Pa，水压实验按 P210 Pa 计。 5 水 5 真空炉的炉壳厚度由以下公式给出： 4 . 0 0 )(25 . 1 Bt B DE PL DS 0 S(mm) (),900mm ()0.3pa ()1360mm (),1Cr18Ni9TiA3 533000Mpa B t Dmm PMPaM Lmm EtMPa 式中： 壳体圆筒计算壁厚 圆筒直径这里为 外压设计压力，为 壳体圆筒的计算长度，为 材料温度为时的弹性模

8、量钢板的 弹性模量为 0.4 0 0.3 1460 1.25 900 ()12.6913 533000 900 Smmmm 实际炉体厚度为 S=S0+C 其中：C=C1+C2+C3 C壁厚的附加量（mm） C1钢板的最大负公差附加量（mm） C2腐蚀裕度（mm） C3风头冲压的拉伸减薄量（mm） 由表得 C1为 0.8mm， C2在单面腐蚀下取 1mm，C3为厚度的 10%，这里 C3=1mm 所以，C=2.8mm，故 S=14+2.8=16.8mm，取整 S=17mm S=17mm 对于水冷真空炉，还需要进行水压试验来校验强度确定 壁厚是否满足使用需求。 S 225.5B/ 0 弯 225.

9、591/0.903 6 10360 式中：B矩形板窄边长度，B91; 1Cr18Ni9Ti-A3 钢的弯曲许用应力为 533Mpa。 弯 圆筒炉壳水压试验时，应校核壁上应力。进行水套水压试验， 一般水套内通入(23)105Pa（表压)的压力。此外，还要加上 1105Pa 抽空压力(内抽真空受的力)。 其圆筒经的应力水压试验时，其应力为 422.5Mpa 2 2 5 . 0 CS PB 水 422.5Mpa0.9479.7Mpa 0.9479.7Mpa 25 2 0.5 912 10 1.70.3 s s 则所需壁厚符合要求，即 S17 S17 (3) 炉门与封头的确定 真空热处理炉通常采用双层

10、椭圆形炉门，中间通水冷却。 炉门形状可分为圆形通，采用标准椭圆形封头作门板，炉门上 的法兰要求精加工，加工中变形量一般应0.5mm。由于炉门 法兰和壳体法兰是密封面，通过法兰上开设的密封槽及密封 团密封，法兰加工要求平整，精度高，密封槽尺寸应核确铣 制加工，配合面应磨削加工。 真空热处理设备的封头壁厚可以按炉壳设计计算，封头 主要有平盖封头、椭圆封头与碟形封头三种。从受外压角度 力学分析来说，无折边球面端封头受力状况较好，受力均布， 因而本次设计采用无折边球面端封头。封头由以下公式确定 ：（算法按凸形封头椭圆形封头计算） 1.7 4 2 () () 1 (3) 4 () () () BB B

11、B B B B PDD SC Ph Smm PMPa R M r Dmm r hmm MPa R 式中 封头计算壁厚 外压设计压力 系数, M = 封头直边部分内径 碟形封头圆角半径(m m ) 封头凸出部分内边高度 焊缝系数 许用应力 碟形封头球形部分内半径(m m ) 带入数据后，封头选型取为： 3 1100 16 138 0.1624 1 11001100 N iN D Smm kg Vm RKDmm 外径 厚度 质量m = 容积 当量球壳内半径 三、炉子热平衡计算 根据热平衡方程式 Q总 Q有效+Q损失+ Q蓄 式中： Q总加热器发出的总热量(kJ/h)； Q有效有效热消耗，即加热工件

12、及工夹具所消耗的热量 Q损失无功热损失(kJ/h) Q蓄加热过程中炉子结构蓄热消耗的热量。 1 1、有效热消耗的计算 Q有效Q工Q夹 Q工 GC(t1-t0) 式中： Q有效热消耗(kJ/h)； 有效 Q 工件加热消耗热量(kJ/h)； 工 Q 夹具加热消耗热量(kJ/h)； 夹 G炉子生产率(kg/h)； t1工件的最终温度()，般取炉温； t0工件的起始温度，()，一股取室温； C工件在温度 t1和 t0时的平均比热容kJ(kgK) 工件和夹具在 1300和 20的比热容分别为 C 0.636kJ/(kg)和 C 0.486kJ/(kg)，1 0 它们的质量分别为 G =160kg,G=1

13、0kg 工夹 则 QQQ（GG）(C t C t ) 有效工夹工夹1100 (12010)(0.63613000.48620) .6kJ/h Q.6kJ/h 有效 2 2、无功热损失的计算 Q损失= Q1+Q2+Q3+Q4 式中：Q1-通过隔热层辐射给水冷壁的热损失 Q2-水冷电极传导的热损失 Q3-热短路造成的热损失 Q4-其它热损失 （1） 、通过隔热屏热损失 Q 的计算 1 电热元件、隔热屏的黑度为：0.95； 热 0.133；0.096；0.073； 1 2 3 0.5；0.56。 4 5 6 冷 在辐射系数的测算中，参考工业应用中管状加热体平均的单 位表面功率 13W/cm2，参考要

14、求中给出的 100kW 的功率得到 加热体表面积大概为: F=0.76923 2 2 76923 . 0 /13 100 m cmW kWP F P 热 热 则导来辐射系数： 1 4.96 10.769231 1 0.956.38400.133 C 热 2.6984kJ/(hK ) 4 其中 F 由前面算得，F为加热元件的表面积。 1热 同样计算得： C 12 1 122 4.964.96 16.3841 11 1 1 0.1336.5102 0.096 F F 0.2961kJ/(hK ) 4 C 23 2 233 4.964.96 16.51021 11 1 1 0.0966.6376 0

15、.096 F F 0.2524kJ/(hK ) 4 C 34 3 344 4.964.96 16.63761 11 1 1 0.0966.7662 0.5 F F 0.4352kJ/(hK ) 4 C 45 4 455 4.964.96 16.76621 11 1 1 0.56.8960 0.5 F F 1.6638kJ/(hK ) 4 C 56 5 566 4.964.96 16.89601 11 1 1 0.57.2076 0.5 F F 1.6775kJ/(hK ) 4 C 冷6 6 6 4.964.96 17.0271 11 1 1 0.57.2076 0.56 F F 冷冷 1.79

16、32kJ/(hK ) 4 则 Q 1 611 44 111 100100 FCFCFC TT 冷热热 冷热 44 1673373 100100 111 2.6420 0.769230.2961 6.03601.7900 6.6569 33742.5kJ/h Q 33742.5 kJ/h 1 式中： T电热元件得绝对温度，按高于炉子工作 热 温度按 100计算，即 T1673K; 热 T炉内壁的绝对温度，即按设计计算 冷 得 T373K。 冷 各辐射屏的温度的验算： 第一层：Q 4 1 100 T 4 100 热 T 1 热热 FC 1 1 把各项数据代入上述公式，计算得 T =1562K 即

17、t =1289 t =1289 111 第二层：Q 4 2 100 T 4 100 热 T 1 1121 11 FCFC 热热 把各项数据代入上述公式，计算得 T =1432K 即 t =1159 t =1159 222 类似计算，得： t =931 3 t =931;t =702;t =605; t =702 3454 t =458;t=101 t =605 6冷5 验算结果与前面设计的各隔热层温度基本相近，符合要求 t =458 6 近，符合要求。 t=101 冷 （2）水冷电极传导的热损失 Q 计算 2 根据公式：Q 2 21 2 4 tt d n 式中： Q2水冷电极传导热损失，(kJ

18、h)； n水冷电极数，n=3； 水的密度(kg/m3) ,1.010 kJ/m ; 33 c水的比热容kJ(kg) d水管直径(m)，一般取 d00060.010m/s,这里 d0.008m v水的流速(mh)，对软水一般取 O8m/s 一 12m/s， 对中等硬度水一般取 1.2m/s 一 3m/s，这里对于中等 硬度水取2m/s t1冷却水出口温度()一般取 30-35；这里 t 30 1 t2冷却水出口温度()，一般取 20-25 ，这里 t 20； 2 一个水冷电极消耗的功率约 051kw。 将数据带入公式得： Q 2 21 2 4 tt d n 31.010 2 3 2 0.008

19、4 4.210 （3020）12660.48 kJ/h 3 Q 12660.48kJ/h 2 （3）热短路损失 Q 计算 3 该项热损失,包括隔热层支撑件与炉壁联接 热传导损失，炉床或工件支承架短路传导损失，以 及其它热短路损失等。这部分热损失很难精确计算， 权据经验，这部分热损失大约为 Q1的 5一 10 左右，这里我们取： Q 8*Q 833742.52699.4kJ/h Q 2699.4kJ/h 313 （4）其他热损失 Q 计算 4 其它热损失，加热电偶导出装置，真空管道、 观察孔、风扇装置等的热损失。这部分的热损失也 很难精确计算，根据经验，这部分热损失大约为 Q1 的 3一 5左右

20、,取 Q4(3一 5)这里我们取： Q 5*Q 533742.51687.13kJ/h Q 1687.13KJ/h 414 则： QQ Q Q Q 损失1234 33742.512660.42699.41687.13 50789.43kJ/h Q50789.43kJ/h 损失 3 3、结构的蓄热量 炉子结构蓄热消耗是指炉子从室温加热至工作温 度，并达到稳定状态即热平衡时炉子结构件所吸收的 热量，对于连续式炉，这部分销耗可不计算。对于周 期式炉，此项消耗是相当大的，它直接影响炉子的升 温时间，对确定炉子功率有很重要的意义。 炉子结蔷热量是隔热层、炉床、炉壳内壁等热消 耗之总和。计算公式如下： m

21、 tGC Q A 蓄 式中： Q 蓄结构蓄热量(kJ/h)； G结构件重量(kg)； Cm结构件材料的平均比热容kJ(kg) 结构件增加的温度()；t 炉子的升温时间(h)。 （1）隔热层的蓄热量 第一层： G 111 bF 钼 10.210 6.3840.31019.53 G 19.53 33 1 q 1 011 ttCG m 18.600.259（130120）6171.1kJ q 6171.1kJ 1 第二层： G 222 bF 钼 10.210 6.51020.31019.92 G 19.92 33 2 q 2 022 ttCG m 18.980.259（115920）5599.5kJ

22、 q 5599.5kJ 2 第三层： G 333 bF 钼 10.210 6.63760.31020.31 G 20.31 33 3 q 3 033 ttCG m 19.220.259（93120）4535.3kJ q 4535.3kJ 3 第四层： G 444 bF 钢 7.910 6.76620.61032.07 G 32.07 33 4 q 4 044 ttCG m 30.370.5041（70220）10439.5kJ q 10439.5kJ 4 第五层： G 555 bF 钢 7.910 6.89600.61032.69 G 32.69 33 5 q 5 055 ttCG m 30.

23、960.5041（60520）9130.6kJ q 9130.6kJ 5 第六层： G 666 bF 钢 7.910 7.0270.61033.31 G 33.31 33 6 q 6 066 ttCG m 31.560.5041（45820）6969.1kJ q 6969.1kJ 6 （2） 、炉壳内壁的蓄热量 G 内冷冷钢 bF 7.910 7.207618101024.9 G 1024.9 33 内 由于内壁温度由内到外以此降低，内部温度 为 100，外部温度为 20。 则： q1/2 冷 0 ttCG m 冷冷 1/21024.90.4682（10020） 19194.3kJ q1919

24、4.3kJ 冷 于是： Q 蓄 冷21l qqq 6171.1 5599.14535.3 10439.59130.66969.1 18074.4 1 60919.1 kJ/h Q60919.1 蓄 kJ/h 4 4、炉子功率的验证 炉子应供给的总热量： QQQQ 总有效损失蓄 .650789.4360919.1 .13 kJ/h Q.13 kJ/h 总 则炉子总负载功率 N 总 NK1.283.65kw 总 3595 总 Q250612.13 3595 与炉子所要求的设计功率 100kw 相近，则取 N100kw。 总 空载升温功率： N100kw 总 N31.07kw N31.07kw 空

25、3595 蓄损失 QQ 50789.4360919.1 3595 空 空载升温时间： 0.25h 0.25h 60919.1 35953595 50660.7 0.80.80.8 1000.8 3595 3595 Q Q N 蓄 损失 总 四、电热元件的选择及布置 对于中小型加热炉，为了保证加热的均匀性，在炉膛的 四周都不知上加热元件，即两底面和两侧面都按上加热元件， 加热元件组成星形连接。 由于炉温最高温度达 1300，而加热元件的温度则为 1400，壳选用石墨棒为加热元件，所加电压为 200V。 根据加热室的形状尺寸，确定石墨棒的有效加热长度为 L=600,每个面上都布置有 6 根石墨棒，

26、四个面上共 46 24 根。每 8 根为一组进行三相星形连接，每组分配功率为 33kw。这样，可使每一个电热元件的功率不致过大，便于调 节炉温并保持其均匀性，同时电热元件尺寸可在最常用的范 围内。 由公式 R 和 F t P U 2 R l t 式中：F电热元件的截面积(mm2)； 电热元件在工作温度时的电阻系数(mm2m) t Rt电热元件在工作温度时的电阻(0)； l电热元件有效加热段长度(m)。 得： F P U l 2 P U l 2 123310 47.52mm F=47.52 mm 2 3 200 106008 322 设石墨棒的外径 D10，则其内径： d6.3 4 52.471

27、0 4 4 4 22 FD 为保证功率满足要求，取 d7。 根据计算，选用星形方式连接，石墨棒的外 D10 ， D10 内径 d7，电热元件在靠近炉口的部分其间距应稍小一 d7 些，以使炉口处温度不致过低。其电源为三相，使用磁性调 压器。 五、工件进出料传送装置设计 卧式油(气)淬火真空炉的工件传输机构通常由三部分组成， 即水平运行机构，取放工件升降机构；工件淬火升降机构。 其中水平运行机构采用推拉式传动机构，把工件(料筐)放 于小车上，推拉小车进入加热室的加热位置进行加热，保温 结束后，传送机构将工件运送至工作位置进行淬火。 六、其他部件的设计计算 1 1、冷却系统设计 (1)冷却水消耗计算

28、 壳 Q 421 QQQ 33628.512660.481681.447970.38kJ/h 2FLBLHBH 外外外外外外外壁 （）F外壁 2 980 1480 920980 9207.43m=2（1480） 外壁的参数由内壁参数加上壁厚 S 与水冷区厚度而得，约为 20 7807.435795 kJ/h 外壁散 FQ780 0.5 21 ttC QQ G 散壳 水 3 47970.385795 4.2 104020 式中： 炉壳冷却水消耗量(kg/h)；G水 通过炉壳总的热损失(kJ/h);Q壳 通过沪壳散人周围空气的热损失(kJ/h)Q散 C C水的比热 t1出水口水的温度()； t2进

29、水口水的温度()。 V0.5m V0.5m 水 水 水 G 0.5 1.0 3 水 3 (2)确定水在水壳内的经济流速和当量直径 器管内为软水，流速为m/s，则水流管5 . 1 得当量直径为： d11 d11 V4 0.5 4 3600 1.5 式中： d当量直径(m)； 水的经济流速(ms)； V水的容积流量(m3s) (3)球对流热换系数 0.113 d d 8 . 0 310 0.113 0.8 3 3 310 11 101.5 11 10 37.91KJ/(h) =37.91 kJ/(h) (4)验算水冷炉壁得温度() 壁 t 壁 t F N 7 . 205 水 t 2029.1100

30、 符合要求 29.1100 205.7 11.81 37.91 7.05 壁 t N冷却水带走的热量， 符合要求 N11.73kw 3595 散壳 QQ 47970.385795 3595 (5)冷却水的管道设计 进水管径的确定 进水管直径 d15，出水管径稍大些为 d15 D18。 D18 回水管直径的确定 下水管道的流速 2.0m/s 2 gh22 . 08 . 92 则下水管道截面直径 D 9.4 2 2 4 V0.4 4 3600 2.0 取 D =10 D =10 22 (6)水的软化和摄环水的应用 经软化后循环水可提高其出水温度，一般出水温度为 5060T (7)水冷系统的安全保护

31、 1)水压保护和监测，安装水压继电器及水压表 2)储水箱 2. 水冷电极 水冷电极是将电能引入到炉内电热元件上的导电装置， 在设计上主要注意一下几点： (1)水冷电极与炉室内电热元件相连，通过炉壳时要保证 良好的密封。通常用真空橡胶圈或聚四氟乙烯圈密封。通水 的目的是防止温度过高，烧坏密封圈。 (2)电极与炉壳应有良好的绝缘性能，往往两者间用玻璃 纤维板、云母、夹布胶木或聚四氟乙烯等材料制的套圈隔开。 (3)电极要有足够大的断面积，通常用紫铜制造，在有水 冷的情况下，电流密度允许值为 10 一 18A/mm2。 (4)电极与电热元件以及电极与电源连线间应接触良好， 并有足够大的接触面积，拆装方

32、便。 (5)电极的热损失要尽量小。 3. 观察窗 观察窗是真空炉工作时用于观察工件受热情况得，要求 结构简单，观察高度适宜，其尺寸的大小在满足观察视野的 前提下，应尽量小些。观察窗上的玻璃要求耐温并有一定的 强度。6001100时可选用铝硅、高硅氧、石英玻璃。这里 观察孔的直径为 50mm，玻璃片直径 66mm，玻璃片厚度为 8mm 4. 热电偶测温装置 热电偶作为测温和控温装置的感温元件，是真空热处理 炉加热室要的测试装置，真空炉上安装热电偶便与一般炉子 不同，要保证热电偶丝的引出必须符合真空密封的要求。本 设计中一般用钨铼热电偶作为热电偶丝。根据炉子使用温度， 使用耐温 16001700的

33、高纯氧化铝作为保护管材料。 5.风扇 风扇结构采用液压马达作驱动力的风扇装置，主要特点 是直接利用液压马达的法兰安装面作为静密封面，省得一个 水冷却罩，结构简单密封可靠。风扇叶轮多采用离心式叶轮， 材料为 45 号钢。风机的风速选为 10m/s 6. 真空放气阀、真空安全阀 真空炉安全阀型式也有几种，主要为防止真空炉亢气压力 过高保护真空炉构件及测试元件。这里采用弹簧膜片结构。 7.法兰设计 遵照国标选取真空法兰。 七、真空热处理炉真空系统的设计 真空热处理设备的真空系统通常由获得真空的容器(真空 炉)和真空获得设备(真空泵机组)、控制真空和测量真空的组 件设备组成。分述如下： (1)真空泵机

34、组，根据炉子工作压力和抽气量的大小， 分别选配有不同抽速的超高真空泵，高真空泵，中真空泵和 低真空泵。 (2)在真空炉室和真空泵机组间配备的各种真空组件或真 空元件，如阀门、过滤器、冷阱、波纹管、管路、密封团和 法兰等。 (3)为了测量真空系统的真空度，在系统的不同位置上 设置测量不同压力的真空规管或其它真空仪表，如电离规管、 热电偶规管。通常还设有真空压力表和其它真空测量仪表。 (4)真空检漏仪器、真空控制仪器、充气装置等。 1.1.根据设计技术条件, ,确定真空系统方案 根据所选的真空泵的极限真空度应比炉子工作真空度高 1 个数量级的原则,同时考虑到真空泵应在 1-Pa 真空度范 -2 1

35、0 围内有较大的抽气速率。所以,选取机械增压泵和机械真空泵 组成的真空系统即:罗茨泵机械真空泵机组。 2.2.真空炉必要抽速计算 p q p Fq p Vq n p Gq S 漏表衬料料 必 522 1016 . 0 1057 . 0 107 . 5 5.710 22 50 21040 25.3 1.20.57 10 3600 0.1333600 0.133 0.1610 5 44 33.516 12.05 101.861 10 0.1330.133 50.10L/s S50.10L/s 必 式中 S炉子的必要抽速，即为了达到所要求的真空度， 必 从炉中抽出气体的速度(Ls)； G炉料重量(k

36、g)，为 210kg； 料 q被处理材料所放出的气体量，换算成标准状态下 料 的气体体积(/100g)，通过查表可知钢在标准 3 cm 状态下的放气量为 0.150.65L/kg，取 0.50L/kg, 即 50 /100g； 3 cm q炉衬材料单位体积中放出的气体量，换算成标准 衬 状态下的气体体积(/)，取 40/L； 3 cm 3 dm 3 cm V炉衬材料的体积(),隔热屏的体积为 25.3dm 3 dm 3 q金属结构材料单位表面积上单位时间内放出的气 表 体量，换算成标准状态下的体积/（s)） ， 3 cm 2 cm 因为一般炉内壁均为碳钢件，查表可得 q=9.3110-6L/s

37、33.516 ； 表 2 cmhcm/cm 23 F炉子金属构件和炉壁的表面积（） ， 2 cm F12.05 P真空度，即工作压强(Pa)，为 0.133Pa； 处理时间(s)，1h3600s； n热处理过程中的不均匀放气系数，一般取为 1.2， 真空烧结时取为 2 q系统的漏气率，根据设计要求为 漏 0.67Pa/h1.86110Pas。 4 3.3.根据炉子必要抽气速率选择主泵 一般主泵的抽气速率约等于炉子必要抽气速率的 24 倍, 考虑到本计算真空系统没有采用障板,过滤器等。阻力损失仅 考虑管道和阀门,所以采取 2 倍炉子必要抽气速率即 S=3S 主必 =125.25L/s S125.

38、25/S 主 按 S选取 ZJ150 机械增压泵为主泵, 选取 ZJ150 机械增压泵为主泵 主 其主要技术指标为: 抽气速率 150L/s 极限真空度 3.67Pa -2 10 4.4.选配前级真空泵 机械增压泵(罗茨泵)的前级真空泵的抽气速率 按下式算: L/s3015 105 1 主前 SS 按 S选取 2X30 旋片式真空泵为前级泵,其主要 选取 2X30 旋片式真空泵为前级 前 泵 2X30 旋片式真技术指标为: 抽气速率 30L/s 极限真空度 0.22Pa 5.5.确定真空系统管及配件尺寸 按所选择的机械增压泵和前级真空泵的性能规格,选取管 道及配件如阀门等尺寸规格。 (1)真空

39、闽门 真空阀门的作用是用来调节气流或隔断气流，种类繁多， 根据阀门的工作特性、传动原理、结构和用途。 对真空阀的基本要求：尽可能大的流导，密封可靠，操 作简便，密封部件磨损性好长，容易安装和维护，有的还要 求动作平稳快速，或者同时要求占据空间小等。 (2)全属波纹管 金属波纹管又称弹性管，它可产生袖向变形，在真空炉 上广泛应用于机械真空泵进口侧管道上，其作用是减少机械 泵对炉体的震动；另外可用于补偿安装位置误差和热胀冷缩 的密封连接件等。真空系统中，对于小型管路，也可用真空 橡胶管或尼龙管内衬弹簧结构(金属丝网尼龙管)代替金属波 纹管。 (3)密封圈结构 密封图形式有几种,O 型主要用于静密封

40、,J 型和 O 型主要 用于动密封,此外还有金属圈和金属丝的密封结构。密封形式 有静密封和动密封,其选用依工作要求而定。 (4)冷阶和过滤器 根据真空热处理炉的技术要求，提高真空系统的真空度和 保护真空系统不受污染，系统中常附设冷阱(又称捕集器)、 挡油器、过滤器等。冷阱可捕集真空炉油蒸气、水蒸气等气 体，保护真空泵不受污染；如采用液氮冷阱RJ 提高真空度 0.51 数量级(对以 Pa 为单位而言)。 过滤器又称除尘器，它的作用是防止真空炉产生的灰尘 进入真空泵内污染真空泵油，一般安装在机械泵的入口端管 道中。 档油器通常装在袖增压泵或扩散泵的入口，一般用水冷， 其作用是防止大量油蒸气返入真空炉内，污染真空炉室、 隔热屏、加热元件和被处理工件。 八、真空热处理的优点 正因为真空热处理所采用的介质是高真空，所以它相比 普通热处理有以下优点： 1.洁净工件表面: 真空附着在这些物体上的油脂属普通脂肪 族，是碳、氢、氧化合物、蒸气压较高，在真空中加热时被 挥发或分解，随即被真空泵抽掉，使工件表面净化。 2.实现无氧化、无脱碳加热: 由于模具均是在真空状态下加 热，残余气体的氧分压极低，表面不氧化、不脱碳，