罩式炉设计说明书 一 ,概述 罩式炉属与间断式变温炉 ,炉膛不分区供热 ,炉温按规定的加 热制度随时间变化 . 罩式炉主要用于工件的光亮退火 ,也用于工件 的一般热处理 .罩式电阻炉则主要用于高温热处理加热和中温退火 . 本次设计的就是中温矩形电阻炉 ,功率为 60 千瓦 ,最高加热温度为 850 度. 二 ,中温矩形电阻炉能处理工件的类型尺寸形状 在罩式炉内加热的工件多为 :成卷的带材和线材 ,成捆的棒材 和管材 ,成多的板材以及尺寸不大但形状复杂的异型件 .本次电阻炉的 设计标准以处理成卷的带材为依据 .材料为 08F 钢 ,含碳量为 0.08%,带 材厚 20 毫米 . 三 ,材料的热处理工艺 ,根据热处理特点 ,分析处理后的组织特点和所 获得性能 把扎制后的工件放在炉内加热到 700 度,加热大约 2 个小时 , 然后炉冷到 300 度左右 ,炉冷 2 个小时左右 ,再出炉进行空冷到室 温.根据回复再结晶的特点 ,得到与原组织一样的组织 ,即球状珠光 体和铁属体 .由于球状珠光体的存在 ,所以退火后的工件有很好的 延展性和切削性 . 工艺曲线如下 : 四,确定工件的年产量 ,炉子的每次最大出料量 ,炉子的实际的生产率 1 生产能力 G =G/ =2 z 1 G =G/( + )=2/(4+1)=0.4t/h t 1 2 G l =G/ 3 =2/0.5=4t/h l 式中 G—罩式炉的装载量 (t) G ,G , G --处理某工件时炉罩 ,炉台及冷却罩的生产能力 (t/h); z t l 1 --整个生产周期占用外罩的时间 ,包括加热， 保温 ,带外罩冷却及 辅助作业时间 (h) 2 --揭外罩后继续站用炉台的时间 ,包括冷却 ,装卸料辅助时间 (h) 3 --快速冷却罩占用的时间 (h) 2 年产量 Q=G * =0.4*8400=3360(t) t 五 ,炉体结构分析 1 外罩 ; 外罩由钢板 ,外壳 ,炉衬 ,炉顶吊梁组成 , 炉衬下方加一层 托板 以支撑外罩下部炉衬 . 外罩下部焊有一对导向环 ,扣外罩时用以套在 炉台两边高度稍有不同的导向柱上以确保炉台的中心线重合 . 外罩 顶部有一个带吊孔的横梁 .孔的位置与外罩的重心一致 .根据 功率的 要求 , 外罩尺寸定为 :长 宽 高=2600 1800 2000. 2 内罩 ; 内罩的作用是将烟气流动空间与工作所处的可控气氛流动空间 隔开 ,同时又是传热过程中的热交换面 ,因此内罩必须是密封的 ,耐温 抗氧化的 ,并且还有一定的刚度 . 内罩一般用耐热钢板焊接 .并有纵向 波以增大换热面积 ,同时能减少变形面积并延长使用寿命 . 内罩尺寸 : 长 宽 高=2200 1400 1100. 3 炉台 ; 见设计图 . 4 密封结构 外罩和内罩与炉台之间要求密封 . 密封结构形式有砂封 ,水封 ,胶 封和耐火纤维密封等多种形式 ,通常组和使用 .砂封结构简单 ,成本底 , 能承受高温 ,但严密性差 ,因而气氛泄露量高于其他密封形式 . 内罩中 气压过大时 ,砂子易被吹走 ;过小 ,则易被气带动并附着在工件表面 .所 用砂子多为河砂， 或改用硅砂及锆砂， 外罩采用水封和砂封复合结结 构，效果较好。外罩上倒置一根 U 型管，一端开口位于砂封槽的上 方，另一端开口插入外侧水封槽的水内， 插入深度随炉压上限设定值 而确定。由于本次设计的为中温罩式电阻炉，气压差不大，所以 用 砂封即可。 5、导向柱 沿罩式炉的对角先在炉台外侧设置一对导向柱， 供升降外罩和冷却罩 时导向和定位之用。一导向柱为 140 mm，壁厚 8mm 的无缝钢管制 成。顶端呈圆锥形，底部固定在基础上，另一导向柱比它高 200mm， 便于套外罩时先后套入。在外罩和冷却的相应位置上没有一对套筒， 套筒下口呈喇叭形， 较高的罩式炉将套筒换成半个圆环或使用一对小 辊子， 这样在升降外罩和冷却罩时， 即使起重机带钩和炉罩重心位置 有偏差也不至于卡住。 6、冷却罩 冷却罩分风冷、 水冷、和风水双冷三种。基本结构是一个圆柱形的钢 板套筒， 用型钢加固下部开口，外面焊有支架可支撑在炉台上。 风冷 3 冷却罩在罩顶装轴流风机， 风量达 15000-60000m /h，风压 200-400Pa 内罩与冷却罩之间的净空约 100-150mm 内罩外侧空气的风速达 15-20m/s。水冷冷却罩在罩顶装水喷头或底面有小孔的水箱向内罩顶 喷水， 同时在冷却罩上部装环行集管向内罩壁面喷水， 以期加速内罩 的冷却。本炉采用风、 水双冷却罩，结构是：冷却罩顶部没有冷却水 喷淋系统， 在冷却罩上侧面倾斜安装 2-3 台轴流风扇，通过风扇向上 轴取内罩表面的热空气。 六、电热体的选择及接线方法和功率与分配： 电热体选 0Cr25Al5 材料，类别为螺旋线，采用 Y 型联接方式，根据 炉膛尺寸，江南app在外罩四个侧墙安装两相，炉台上安装一相。 相功率： Px =60/3=20kw 相电压： U x = P 380/ 3 =220V 相电阻：R 2 3 x =220 /20 10 =2.42 ，炉温 850 度时电热元件温度为 1000 度，查表得 0Cr25Al5 的电阻系数 2 t =1.506 mm /m, 电热元件允许的 单位表面功率选定为 W Y =2.0w/cm 2 查表得 电 热 元 件 的 直 径 为 2 2 p x t 20 1.506 d=34.43 2 =34.43 2 =9.1mm Ux W Y 220 2 . 0 电 热 元 件 长 度 2 Rx A 2 .42 0 .785 9 . 1 L X = = =104.5m T 1.506 电热元件实际单位表面实际功率 W b = 3 10 20 2 =0.67w/cm 3 .14 0 .91 10450 (W Y ,合适 ) 螺旋直径 D=8 9.1=72.8mm (取 D/d=8) 每圈螺旋线mm 电热元件圈数 n=1000 l x = 1000 104 .5 =457 l 228 .6 q 长度方向内安放 280 圈,布置 6 层 ;宽度方向内安放 177 圈,,也布置 6 层. 螺旋节距 . S1 = 6 2600 =55.7mm (长度方 280 向) 6 1800 S 2 = =61.0mm ( 宽度方 177 向) 炉台采用耐热钢底版 , 炉台一项电热元件的单位表面功率降低 20%, 2 W y =2.0 0 .8 =1.6w/cm 炉台电阻元件直径为 2 20 1 .506 D=34.4 3 =6.8mm 2 220 1.6 电热元件长度 2 2 .42 0 .785 6 .8 l x = =58.3m 1.506 电热元件实际单位表面功率 3 20 10 2 W b = =1.58w/cm 3 .14 0 .68 5830 (W ,合适 ) 螺旋直径 D=6.8 8 =54.4mm 每圈螺旋线 58 .3 10 n= =341 170 .8 螺旋节距 6 2600 S= =45.7mm 341 七 ,耐火材料和保温材料的选用 1 耐火材料的选用 选黏 土质耐 火砖作 为耐火 材料 , 黏土 质耐火 砖 SiO 2 含 量 65%,Al 2 O 3 的含量 25%-42%. 黏土质耐火砖的性能指标 品 中 牌 号 体 积 密 度 耐 火 度 0.2 荷 重 软 常 温 耐 火 重 烧 线 度 标准号 及等级 (kg/m 3 ) ( 0 C) 化开始温度 度(Mpa) (%) ( 0 C) 试 验 温 度 0 1400 C,2h N-1 2070 1750 1400 30.0 +0.1 GB4415-84 -0.4 2 保温材料的选用 硅藻土砖的理化指标 牌号 常 温 耐 压 强 度 重烧线h 的试验温 密度 (g/cm 3 ) 热导率 [w/(w 0 C)] (平均温 (Mpa) 0 度 ( C) 度 300 100 C) GG-0.7a 0.7 2.5 900( 最高使用温 0.2 度 ) 硅藻土粉的理化性能 类别 不同温度下的热导率和热导方程式 密度 (g/cm 3 ) 粒度 (mm) 热导率 热导方程式 温度 ( 0 C) [w/(m C)] 生料 0.68 350 0.202 0.105+0.279 10 3 t 1.5 残余水分 20%-25% 熟料 0.60 350 0.156 0.083+0.209 10 3 t 1.5 残余水分 15%-20% 八,说明炉子的安装和使用方法 一般质量检查是指外观质量、元件制造质量、砌砖质量、密 封性以及传动部分运转情况等的检查 （a） 在炉子通电调试时要用火把进行点燃检验，法兰处应注 意保证密封。 （b ）炉壳外裸漏带电部分要设置防护壳。 （c ）为保证操作安全可靠，设置过流继电器、压力继电器、 自动断路开关等 （d ）炉子安装在宽敞通风的车间炉子烘干前先用万用表测量 元件与炉壳间的电阻，不允许有短路现象；烘干后应用 500 伏兆欧表测量其冷绝缘电阻，其值不小于 0.5 兆欧 (e) 注意电热体的更换和炉子周围的清洁工作 ` (f) 额定功率的测量：在额定电压下，当炉温达到额定温 度的瞬间，用功率表测量 (g) 空载功率的测定： 首先确定电阻炉的热稳定状态。用电度表测量耗电量， 每隔一定时间读数一次，求取平均值。 (h) 空炉升温时间的测定： 经烘干的电阻炉从冷态接上额定电压， 记录其达到额定温 度所达到的时间。测定时，电压的波动在 +2% 。 九 ,参 考书目 : 1) 热 处 理 手 册 机 械 工 业 出版 社 2) 热 处 理 设 备 及 设 计 山 东 人 民 出版 社 罩式炉设计目录 一 ,概述 二 ,中温矩形电阻炉能处理工件的类型尺寸形状 三 ,材料的热处理工艺 ,根据热处理特点 ,分析处理后的组织特 点和所获得性能 四,确定工件的年产量 ,炉子的每次最大出料量 ,炉子的实际的 生产率 五 ,炉体结构分析 六 ,电热体的选择及接线方法和功率与分配： 七 ,耐火材料和保温材料的选用 八 ,说明炉子的安装和使用方法 九 ,参 考 书 目.

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