热处理炉05热处理电阻炉的设计

1、第五章热处理电阻炉的设定修订，讲课人：杨晓敏，根据2008.01.04，总目录，了解教学提示、教学要求，了解热处理炉的设定修订计算内容，掌握热处理电阻炉的结构设定修订及电阻炉功率修订计算方法。 了解电阻炉的功率分配和电热元件的接线。 掌握电热元件材料的特点和电热元件的修正计算构想。 想知道关于电热元件的安装。 第五章热处理电阻炉的设定修订，热处理电阻炉的设定修订是一项综合性的技术工作。 良好的热处理电阻炉能满足热处理工艺质量要求的一盏茶。 51炉型的选择和炉尺寸的确定52电阻炉功率的校正计算53功率的分配和电热元件的接线54电热元件材料及其选择55电热元件的校正计算56电热元件的安装57电阻炉

2、的性能试验和技术规范总结，第5章热处理电阻炉的设定校正，第5章热处理电阻炉的设定校正，51炉型的选择和炉尺寸的确定一，炉型的炉型的选择原则： (1)工艺技术要求；(2)工件的特点；(3)产量的大小；(4)经济效果；(5)工作条件；(5)炉型的选择和炉膛尺寸的确定；(1)工艺技术要求例化学热处理可选择渗碳炉、氮化炉等。 表面淬火可以选择表面感应加热装置、表面火焰淬火装置等表面淬火装置。 局部淬火盐浴炉。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，技术要求：表面硬度：HRC59渗碳层深度：1.3-1.7mm渗碳设备，技术要求：表面硬度：HRC58-62淬火硬层深度：1.5-2.5mm表面淬火设备需要中规模到

3、大规模的铸造，加工锻造空白对照材的退火烧瓦等的处理最好选择台车炉的小型轴承钢球等可以选择滚筒式炉的小型工、回形针、模具、工件可以选择盐浴炉等。 (3)产量的大小示例：大量同种工件的热处理，如轴承类可以选择机械化、自动度高的连续作业炉，产量小，工艺变化大，或多种单品生产的零配件可以选择循环作业炉。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定；(5)工作条件选择设备应尽可能防止环境污染，减轻工作强度，提高机械化和自动化水平。 (4)经济效益选择节能效果好的炉型，选择成本低的炉型及生产效率高、能够减少各种工艺材料消耗的炉型。51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，二、炉膛尺寸的确定，炉膛尺寸的依据：工件尺寸、形状、技术

4、要求、生产率等。 也考虑到炉内温度的均匀性、传热特性、装饰材料和检查容易。 一般在确保一盏茶生产效率的基础上，尽量缩小炉膛尺寸。 以箱式炉为例，炉膛尺寸是包括炉膛有效尺寸(将工件实际配置的面积设为炉床有效面积)的宽度b效应和长度l效应、以及堆积工件的有效高度h效应和炉膛炉瓦堆积体内腔的尺寸BLH这两个部分的图左图。 炉膛尺寸及结构、1、炉底面积、实际排出法(炉一次装入炉量):(生产量不大，工件尺寸大，形状特殊)、51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，原则：工件与电热元件或工件与炉膛前、后壁之间应保持一定距离，一般为0， 加热能力指标法： (在工件品种多、流程循环不同的情况下，炉底面积可由炉底单位面积

5、的生产能力生产率P0表51修正)，p :炉生产率F1有效面积f炉底总面积。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，原则：投入面积F1 (有效面积)为总面积的7085。 炉底宽度b和长度l之比一般应保持在2/3-1/2。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，炉膛高度与宽度的比在0.5-0.9的范围内变化的情况较多。对于渗碳、退火等流程循环长的炉，投入多，取上限的淬火、正火等流程循环短的炉，投入相对少，取下限。 2、炉膛高度、炉衬一般由耐火原料和保温材料构成，设定修正时应注意的问题是： (1)结构体的厚度尺寸满足强度要求，符合耐火链瓦、保温链瓦的尺寸；(2)为了减少炉衬蓄热量，缩短电炉升温时间，满足耐火保温

6、和机械强度的要求不这样的话保温性能会降低(4)炉衬外面的温度上升最好保持在4060，不这样的话热损失会变大，周围温度会上升。51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，三、炉体结构设定修订炉体包括炉壁、炉底、炉门、炉壳等。 1、炉衬材料的选择、中低温炉壁结构：炉壳钢板石棉垫板保温层(硅藻泥熔瓦或蛭石粉填充材料)内层耐火层(轻质粘土熔瓦)。 高温堆炉壁：炉壳钢板石棉垫板保温层重量轻的炼瓦重质炼瓦或高铝炼瓦。 注： (1)炉壁通常由标准炼瓦建构，因此炉壁尺寸为标准炼瓦尺寸(23011365mm )和炼瓦狭缝厚度(一般为2mm )的倍数。 见附表18。 (2)为了防止炉壁的反复热胀冷缩收缩，大型炉的粘土冶炼瓦炉

7、壁应保留每米长度为56mm的膨胀缝隙，各层间错开。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，2包括炉壁、保温材料、轻量耐火冶炼瓦、平顶、圆顶、顶棚。 炉膛宽度小于400600mm的小型炉，可采用平顶。 电热元件多设置在炉顶和炉底。 火炉宽度不足3.5-4m采用圆顶。 圆顶由轻量楔形冶炼瓦和标准垂直角冶炼瓦混合建构而成，上部填充轻量保温制品，拱形(拱形重量和其热膨胀力作用下拱形推力)多采用重质冶炼瓦。 炉子的摇镜头特别宽，采用吊顶。51炉型的选择和炉膛尺寸的确定、3、炉顶、拱瓦、支承熔瓦、保温材料、失配、环、外壳钢板(612mm )石棉板保温材料(硅藻泥熔瓦堆积方格子，方格子中填充蛭石或硅藻泥粉)。 4

8、、炉底、炉门框的大小取决于工件的尺寸，必须保证安装、炉的操作方便。 炉门框的宽度和高度之比，与炉膛相同。 炉门框结构通常是在铸造和钢板焊接信息帧内建构重质炼瓦，控制气氛的炉多使用耐热钢来制造。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，5、炉门框、结构特点和要求：炉门一般比炉门框大一点，边缘重叠95130mm，需要炉门边缘和炉门框重叠的一盏茶厚保温层；炉门必须按住炉门框，炉门的下缘必须始终在桌子上的砂槽内等结构通常为铸铁元素信息帧保温炼瓦耐火炼瓦，炉门设有窥视口。 51炉型的选择和炉膛尺寸的确定，6，炉门，(1)炼瓦堆积体尺寸应该是炼瓦尺寸(230，113，65等)的整数倍(灰缝尺寸也应该修正)。 决不

9、能通过在堆瓦体的高度方向切割炼瓦来满足堆瓦体的尺寸。 (2)与铁元素铬铝电热元件接触的铝质砖，引出套管等的Al2O3在60%以上，Fe2O3含量不足15，表面没有熔化孔和熔渣蚀刻。 (3)能够控制气氛炉内壁的耐火炼瓦，必须是一级品，Fe2O3含量必须在1%以下。 (4)耐火炼瓦内衬的灰缝：炉壁和炉底为2mm以下，炉顶为15mm以下，可控气氛炉为1 mm以下。51炉型的选择和炉膛尺寸的确定、7、炉衬对建构的一般要求、52电阻功率的修正、(5)、炉衬的熔瓦狭缝必须相互交错，偏差量以熔瓦长度的1/2为宜。 在炉壁的角上建构必须相互咬合。 (6)、炼瓦堆积体应留有膨胀缝。 每米的炼瓦堆积体的膨胀，粘土

10、炼瓦和硅藻泥炼瓦统一为5-6mm。 高铝炼瓦为810 mm。 (7)、绝热层用硅藻泥炼瓦时必须干制。 砖缝里充满了干燥的隔热充填科。 (8)、固定在块摇滾乐内的金属埋入材料在装载块摇滾乐时请安装在云同步上。(9)、除炉口外等待特殊情况时，不得在与炉壳直接接触的部位用重质耐火冶炼瓦建构，降低热损失。 52电阻功率的校正，电阻炉功率的校正方法：热平衡校正法：综合考虑影响功率的各种因素结果，比较正确。 经验修正法：简单，限制性大，仅限于某种炉型。电阻炉热支出项目示意图，一、热平衡修正法热平衡修正法的基本原理：炉输入总电功率(收入项目)应等于各能源消费(支出项目)综合原则。 1、热处理电阻炉的主要能源

11、支出项目、(1)、加热工件所需的热量q件(有效热量)、p炉的生产性(kg/h) t1、t2工件进入炉前加热的初期和结束温度。 c1、c2工件的t1、t2时的比热kJ/(kg.)、g装置一次炉重量kg加加热阶段时间h (工件进入炉后加热到最终加热温度t2所需的加热时间)、52电阻功率的修正，在以加热阶段为热平衡时间单位时：根据炉生产率进行修正。 t1、t2辅助部件加热的初期和结束温度c1、c2辅助部件的t1、t2时的比热kJ/(kg.)、(3)、加热控制瓦斯气体所需的热量q控制、v控制瓦斯气体的使用量m3/h t1、t2控制瓦斯气体进入炉前的温度和工作温度。 c-con特罗尔瓦斯气体在t1t2的

12、平均比热kJ/(kg.)、52电阻功率的修正、(4)、炉衬引起的散热损失q扩散这一热损失是炉膛内的热通过炉壁、炉顶、炉底释放到大气中的热损失。 炉壁加热阶段：封摇滾乐的蓄热量近似表示加热阶段的热损失。 炉体在稳定态中传热时，双重炉衬引起的散热损失：52电阻电力的补正、(5)、开放炉门或炉壁间隙的辐射热损失q辐、3.6时间因子f炉门开放面积(正常动作时，炉门开放高度为炉膛高度的一半)或间隙面积t炉门的开放率(即平均1小时以内开放的时间)， 如果相对于常开炉门或炉壁间隙打开t=1的每小时6分钟，则t6/60=0.1、52的电阻电力的修正，(6)在打开炉门或炉壁的间隙而产生的向上溢出或吸气热损失q向

13、上溢出或q吸气、一般箱型电阻炉中，打开炉门时，通常， 对于将加热进气冷气所需的热量作为此热损失的双重结构，可以用下式进行修正：注意：炉并不是每个生产周期从室温开始加热，q蓄积因情况而异。 (8)、其他热损失q包括没有考虑的各种热损失和难以正确计算的热损失，例如炉衬炼瓦的间隙不严格、炉长期使用后的保温材料的绝热性能和炉密封性能的降低、热电偶、电热元件的引出棒的热短路等引起的热损失。 该热损失可以取上述各热损失总和的某个近似百分率。 密封箱式炉是15-20%机械化炉是25%开放式盐浴炉是30-50%、52电阻电力的补正、2、炉所需电力(1)连续作业炉或长时间恒温下工作的循环作业炉(如淬火用箱式炉)

14、，可以不考虑构造体的蓄热损失。 总热量支出为： q总=Q件q辅q散q辐q该炉的电力需要一定的储备，安装电力为： k电力储备系数，炉的热效率为：循环作业炉空炉升温时间： 52电阻电力的修正计算，一般循环作业式电阻炉空炉从室温上升到额定温度需要38小时(2)循环作业炉，二类比法与同类炉相比，在确定炉膛尺寸和炉体结构后，根据生产性、升温时间等具体要求，与性能好的同类炉相比，确定新修订的炉的电力。修订后的炉和参考炉尺寸、炉衬材料的选定及技术指标等不同时，可根据情况适当增减。52电阻功率的修正、类比法、经验方程法、2、经验方程法：周期作业封闭型电阻炉、52电阻功率的修正、53功率的分配和电热元件的接线、

15、一、适用于电阻炉的功率分配(保证炉内温度均匀，根据工艺要求区分炉温)的箱式电阻炉(2)大的箱式炉，约为炉入口端的1/4-1/3。 (3)电热元件引出棒总是从炉后壁引出，在后壁配置元件很不方便。 (4)一般的热处理炉，单位炉壁上的功率负荷控制在1535kw/m2。53电力的分配和电热元件的接线、井式电阻炉：深度大的井式炉火炉上下各部分总是分配不同的电力，区分温度进行控制。53电力分配和电热元件接线，连续工作电阻炉加热区电力最大，均热区电力下降，保温区电力最小。 二、电阻炉电压选择1、一般电阻炉均采用工厂电力网电压，即380V供电，只有部分小型炉采用220V。 2 .在电热元件表面的电力负荷相同的

16、情况下，采用高电压可以降低电热元件的总重量，但在这种情况下，电热元件细长，难以配置在火炉内。53电力的分配和电热元件的接线、3、电阻炉在以下情况下需要调压、降压供电： (1)电热元件采用SiC棒，需要调压供电，以应对电热元件在使用中的老化。 (2)吸热型可控气氛炉：在这个环境中，热解炭黑堆积在炉壁，电压高的话，靠近壁面的电热元件容易透过热解炭黑堆垛层而短路。 (3)电阻温度系数大的电热元件需要调节器。 (4)真空炉内采用电阻小的碳质电热元件，为了防止真空放电采用低压(小于100V )。53电力分配和电热元件接线、三、电阻炉接线形式的选择电阻炉接线形式的选择一般原则： 1、尽量保持三相平衡2 .

17、各组元件的电力必须适度3 .保护电热元件4 .使用中改变连接方法。 53电力的分配和电热元件的布线，1、尽量保持三相平衡，除了电力小的炉子(不足25KW )，可以采用单相供电，都是三相供电合适。 炉功率2575KW，采用星形接合法炉功率超过75KW，可以分为2个以上的星形和三角形的接合法。 53电力的分配和电热元件的布线，2、元件组的电力适中，通常，1组的电力为3075KW。 53电力的分配和电热元件的配线，两组星形三角形，3，保护电热元件的碳化硅棒在使用中逐渐老化，电阻增大。 劣化的碳化棒和电阻小的碳化棒串联使用的话，电阻大的碳化棒会产生大的电力，劣化的并联使用的话，电阻小的碳化硅棒会产生大的电力，并联连接的元件的寿命有一致的倾向。 53电力的分配和电热元件的配线，4，使用中改变连接法。 53电力的分配和电热元件的接线，一、电热元件材料的基本性能为1、要求高熔点和高温强度2 .良好的高温耐氧化性、可长时间稳定办事儿3 .大电阻率和小电阻温度系数4 .小膨胀系数5 .好的塑性6 .良好的结账台斯特性。 54电热元件材料及其选择，1、高熔点和高温强度电热元件