欢迎访问洛阳炬星窑炉有限公司!

<{$conf.name}>

全国服务热线:
13698857359

about us关于炬星
最新动态
您现在的位置:网站首页 > 炬星简介 > 最新动态

箱式电炉的设计

作者:国炬电炉炬星窑炉 发布时间:2018-02-15 浏览次数:1489
打印 收藏 关闭
字体【
视力保护色

设计任务: 

为某厂设计一台热处理电阻炉,其技术条件为: 

(1)用途:中碳钢、低合金钢毛坯或零件的退火,处理对象为中小型零件,无定型产品,处理批量为多品种,小批量; 

(2)生产率:150kg/ h;  

(3)工作温度:最高使用温度≤600℃; 

(4)生产特点:周期式成批装料,长时间连续生产。 

一、炉型的选择 

根据工件的特点与设计任务的要求及产量大小选择合适的炉型。由于小批量生产,品种多和工艺稳定的要求拟选用箱式热处理电阻炉,不通保护气氛。 

二、确定炉体结构和尺寸

1.炉底面积的确定 

  炉底面积的计算方法有两种。一种是根据一次装料量计算,另一种是根据炉底强度指标计算。因工件的加热周期和装炉量不明确,故不能用炉子一次装料量确


定炉底面积,只能用炉底强度指标法。已知生产率为150kg/h,按表5—1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2·h),故可求得炉底有效


面积 

F=p/p0=150/120=1.25m2 

  由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F1=0.75~0.85,取系数上限0.85,得到炉底实际积:   

      F=F/0.85= 1.25/0.85=1.47m2 

2.炉底长度和宽度的确定 

  对于热处理箱式电阻炉,设计时考虑装出料的方便,根据长度与宽度之比,取L/B=2:1,因此,可求得炉底宽度  

L=5.0/F=2.059m  

B=L/2=2.059/2=1.030m  为方便砌砖L=2205mm   B=1048mm 

3.炉膛高度的确定 

  根据统计的资料,炉膛高度(H)对炉底宽度(B)之比H/B通常在0.52~0.9之间,大多数在0.8左右,根据炉子工作条件,取H/B=0.7左右,选定炉膛高度


H=707mm。因此,确定炉膛尺寸如下

长  L=(230+2)×9+(230/2+2)=2205mm 

宽  B=(120+2)×5+(50+2)×4+(113+2)×2=1048mm 

高  H=(65+2)×10+37=707mm 

  为防止工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞,应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间,在一般情况下,要保证炉料上部有200~300mm的空间,有利于辐射与对


流传热,由此确定工作室有效尺寸为 

L效=2000mm 

B效=950mm 

H效=500mm 砌体结构如图1所示:



4.炉衬材料及厚度的确定 

  由于侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作条件相似,采用相同炉衬结构,即两层:113mmQN—1.0轻质粘土砖和180mmB级硅藻土砖。  

  炉底采用耐火层314mm,材料为113mmQN—1.0轻质粘土砖,绝热层硅藻土砖和蛭石粉厚180mm。  

  炉门用65mmQN—1.0轻质粘土砖+65mmA级硅藻土砖。  

  炉底板材料选用Cr-Mn-Ni耐热钢,根据炉底实际尺寸给出,分三块或四块,厚20mm。 炉底隔砖采用重质粘土砖。 


三、砌体平均表面积计算 

砌体外廓尺寸如图1所示。 

L外=L+2×(113+180)=2791mm 

B外=B+2×(113+180)=1634mm 

H外=H+f+(115+180)+(65+2)×3+180=1523mm 

式中:f—拱顶高度,此炉子采用60°标准拱顶,取拱弧半径尺R=B,则f可由f=R(1-cos30°)=140mm求得。


1.炉顶平均面积

F顶内=(2πR/6)×L=2.42m2 

F顶外=B外×L 外=4.56m2                        

F顶均= F顶内.F顶外=3.320m2


2.炉墙平均面积 

炉墙面积包括侧墙及前后墙,为简化计算将炉门包括在前墙内。F墙内=2LH+2BH=5.109m2 

F墙外=2H外(L外+B外)=13.479m2 

F墙均= F墙内.F墙外=8.298m2 


3.炉底平均面积 

F底内=B×L=2.311m2 

F底外=B外×L外=4.560m2 

F底均= F底内.F底外=3.246m2


四、计算炉子功率 

1据热平衡计算炉子功率 

(1) 加热工件所需的热量Q件 

  由附表6得,工件在600℃及20℃时比热容分别为C件2=0.741KJ/(kg·℃), C件1=0.486KJ/(kg·℃),根据     

Q件=p(C件2t1-C件lt0)=150×(0.574×600-0.486×20)=50202.0KJ/h 

(2) 通过炉衬的散热损失Q散 

  由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似,故作统一数据处理,为简化计算,将炉门包括在前墙内。 

根据式(1—15)


  对于炉墙散热,首先假定界面上的温度及炉壳温度,炉内温度t1=600℃   界面温度为t2=500℃   炉壳温度t3=60℃ 

  耐火层S1的平均温度t1均=(600+500)/2=550℃ 

  保温层S2的平均温度t2均=(500+60)/2=280℃ 

  炉衬的热导率由附表3得

λ1=0.29+0.000256×t1均=0.29+0.000256×550=3.113W/(m·℃) 

λ2=0.13+0.00023×ts3均=0.13+0.00023×280=0.1644W/(m·℃)。 

当炉壳温度为60℃,室温为20℃时,由附表2[1]经近似计算可得αΣ=12.17W/(m2·℃) 

a)求热流 

q墙 =(600-20)/(S1/λ1+ S2/λ2 +1/αΣ)=(600-20)/(0.115/3.113+0.12/0.1644+1/12.17)=682.4w/m2 b)计算交界面上的温度t2墙、 t2墙=1 1stq


墙=600-682.4×(0.115/3.113)=574.8℃ 

验算界面温度(t2墙—t2)/t2墙=4.5%<5%


2.炉底长度和宽度的确定 

  对于热处理箱式电阻炉,设计时考虑装出料的方便,根据长度与宽度之比,取L/B=2:1,因此,可求得炉底宽度  

L=5.0/F=2.059m   

B=L/2=2.059/2=1.030m  为方便砌砖L=2205mm   B=1048mm 

3.炉膛高度的确定 

根据统计的资料,炉膛高度(H)对炉底宽度(B)之比H/B通常在0.52~0.9之间,大多数在0.8左右,根据炉子工作条件,取H/B=0.7左右,选定炉膛高度


H=707mm。因此,确定炉膛尺寸如下


长  L=(230+2)×9+(230/2+2)=2205mm 

宽  B=(120+2)×5+(50+2)×4+(113+2)×2=1048mm 

高  H=(65+2)×10+37=707mm 

  为防止工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞,应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间,在一般情况下,要保证炉料上部有200~300mm的空间,有利于辐射与对


流传热,由此确定工作室有效尺寸为 

L效=2000mm B效=950mm H效=500mm 砌体结构如图1所示:



4.炉衬材料及厚度的确定 

  由于侧墙、前墙及后墙以及炉顶的工作条件相似,采用相同炉衬结构,即两层:113mmQN—1.0轻质粘土砖和180mmB级硅藻土砖。  

  炉底采用耐火层314mm,材料为113mmQN—1.0轻质粘土砖,绝热层硅藻土砖和蛭石粉厚180mm。  

  炉门用65mmQN—1.0轻质粘土砖+65mmA级硅藻土砖。  

  炉底板材料选用Cr-Mn-Ni耐热钢,根据炉底实际尺寸给出,分三块或四块,厚20mm。 炉底隔砖采用重质粘土砖。 


三、砌体平均表面积计算 


  砌体外廓尺寸如图1所示。 

L外=L+2×(113+180)=2791mm B外=B+2×(113+180)=1634mm 

H外=H+f+(115+180)+(65+2)×3+180=1523mm 

式中:f—拱顶高度,此炉子采用60°标准拱顶,取拱弧半径尺R=B,则f可由f=R(1-cos30°)=140mm求得。 


四、计算炉子功率 

1据热平衡计算炉子功率 

(1)加热工件所需的热量Q件 

由附表6[1]得,工件在600℃及20℃时比热容分别为C件2=0.741KJ/(kg·℃), C件1=0.486KJ/(kg·℃),根据    

Q件=p(C件2t1-C件lt0)=150×(0.574×600-0.486×20)=50202.0KJ/h 

(2) 通过炉衬的散热损失Q散 

由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似,故作统一数据处理,为简化计算,将炉门包括在前墙内。 

  对于炉墙散热,首先假定界面上的温度及炉壳温度,炉内温度t1=600℃   界面温度为t2=500℃   炉壳温度t3=60℃ 

耐火层S1的平均温度t1均=(600+500)/2=550℃ 保温层S2的平均温度t2均=(500+60)/2=280℃ 炉衬的热导率由附表3[1]得 

λ1=0.29+0.000256×t1均


=0.29+0.000256×550=3.113W/(m·℃) λ2=0.13+0.00023×ts3均=0.13+0.00023×280=0.1644W/(m·℃)。 

当炉壳温度为60℃,室温为20℃时,由附表2[1]经


近似计算可得αΣ=12.17W/(m2·℃) a)求热流


空炉升温时间计算 

由于所设计炉子的耐火层结构相似,而保温层蓄热较少,为简化计算,将炉子侧墙 和前后墙及炉顶按相同数据计算,炉底由于砌砖方法不同,进行单独计算,因升温时炉底板也随炉升温,也要计算在内。


本文是【http://www.gwdl.cn 洛阳炬星窑炉有限公司】原创,转载时请务必以链接形式注明作者和出处

地 址:http://www.gwdl.cn/home-aboutinfo-id-75.html

0
分享到 QQ空间新浪微博 腾讯微博网易微博
TOP