井式炉课程设计说明书.doc

精品文档试验设计及计算 数据及结果一、设计任务设计要求： 1 、 50 800碳钢淬火用炉中温淬火炉；2、最高使用温度 900℃，生产率 70Kg h ；3、画出总装图、画出炉衬图、炉壳图、电热元件图二、炉型的选择因为工件材料为碳钢，热处理工艺为淬火，对于碳钢最高温度为900℃，选择中温炉（上限 900℃）即可，同时工件为圆棒长轴类工件，因而选择井式炉， 并且无需大批量生产、 工艺多变，则选择周期式作业综上所述，选择周期式中温井式电阻炉，最高使用温度 900℃三、炉膛尺寸的确定1、炉膛有效尺寸（炉底强度指标法）1.1 确定炉膛有效高度 H由经验公式可以得知， 井式炉炉膛有效高度 H 应为所加热元件（或者料筐）的长度的基础上加 0.1~0.3mH 效=800+300=1100mm3n 层，由于电阻炉采用三相供电，放置电热元件的搁砖应为H 砌=3n×(65+2)+67, 取整后取 n=5，得 H砌 =1072mmH 砌 =1072mm1.2 确定炉膛内径 D工件尺寸为 Φ120× 1700，装炉量每炉9 根, 生产率 245.3㎏ /h, 对长轴类工件，工件间隙要大于等于工件直径；工件与料框的间隙取100~200 。

D 料=4× 120×+120+2 × （ 100~200）=999~1199，取 D 料=1000D 砌比 D 效大 100mm至 300mm，取 D 砌=1350mm查表[1]得可用砌墙砖为8SL · 427 · 446(A,B,R,r)=(168,190.8,765,675)型轻质粘土扇形砖D 砌 =900mm由该砖围成的炉体的弧长为S= D砌 =3.14 ×1350=4239mm.精品文档砖的块数为： 4239÷168=25.2 块，取整后 N=25，对 D 进行修正得： D砌 =25×168÷3.14=1350mm，取 1350mm选用代号为 SND-427-09 的扇形搁砖每层搁砖数目为 N= D 砌 ÷50=84.78，取整为 84 块1.3 炉口直径的确定D 效=1350mm，由于斜行楔形砖D 炉口H 炉口①①① D 炉口 =660mm②dH 炉口 =231mmd=100~200mm,取 d=140mm则： D 炉口 =D 砌 ―2d=1070○1 号砖型为 8SL ?427 ?414(A,B,R,r)=(166,196,640,550)查表可以直接得到 D=1070mm,N=20 块○2 号砖型为 8SL ?427 ?498 斜型楔形砖D 炉口 =（74+2）N，将 D 炉口 =1070mm 代入，得 N=44.2，取整后N=44。

1.4 炉口高度的确定按经验，炉口可由斜行楔形砖和三层直行砖堆砌而成故 H 炉口 =（65+2）× 3+30=231mm综上所述： D砌 =1350mm，H砌 =2077mm， D 炉口 =1070mm，H 炉口 =231mm四、炉体结构设计炉体包括炉壁、炉底、炉门、炉壳架几部分炉体通常用耐火层和保温层构成，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关设计时应满足下列要求：（1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求，并应与耐火砖、隔热保温砖的尺寸相吻合；（2）为了减少热损失和缩短升温时间，在满足强度要求的前提下，.精品文档应尽量选用轻质耐火材料；（3）耐火、隔热保温材料的使用温度不能超过允许温度，否则会降低使用寿命；（4）要保证炉壳表面温升小于 50℃，否则会增大热损失，使环境温度升高，导致劳动条件恶化1、炉壁设计炉壁厚度可采用计算方法确定，下图为井式炉炉壁三层结构，第Ⅰ层为耐火层，其厚度一般为 90mm，采用轻质粘土砖 RNG-0.6；第Ⅱ层为耐火纤维层， 其厚度设计为 40mm，采用普通硅酸铝纤维；第Ⅲ层为保温层， 采用膨胀蛭石 +硅藻土砖，其厚度可用计算求得t2t1t3t0t4S1S2S3123t1=950℃ S1=0.09mS2=0.4mt4=60℃t0=20℃=12.17w m2 Cq 486.8w m2Ⅰ Ⅱ Ⅲ三层炉衬结构在稳定传热时，对各炉衬热流密度相同。

q t4 t 0 查表得，炉壁温度 60℃，室温 20℃是 =12.17w m2 C ，所以 q 486.8w m2RNG-0.6型轻质粘土砖：密度热导率1 600 kg m 31 0.165 0.19 10 3 t 均 w m C比热容 C1 0.836 0.263 10 3 t 均 KJ Kg C.精品文档硅酸铝纤维：密度 1120 kg m 3热导率0.032﹙32wmC2﹚0.21 10t 均比热容 C21.1 KJKg C膨胀蛭石粉：密度 1250 kg m33t =764.4℃热导率 30.077 0.2510t均 wmC2比热容 C30.6573KJKgC1[221t1qS1 )由 t2112b1(0.5b1t1b1t21[ 0.1650.165220.1910 3 (0.50.1910 390021030.1659004880.09)0.19=764.4℃使用迭代法计算 t2，设 t2=660℃则： 1230.1650.1910 3900764.40.323wm C660764.420.0320.21()20.138w mC21030.0770.2510 3660600.167 wm C2t3 t2 -q s2764.4 486.80.04623.8 C20.138t3=618.2℃不满足要求再次代入迭代：20.032 0.21( 623.8764.4 ) 20.133w m C2103.精品文档30.077 0.25 10 3 623.8 600.162 w m C2S3t3 t2 -q s20.04=186mm764.4486.8618.2 C20.133623.8618.20.9%<5%满足条件。

623.8100%230.0320.21(764.4618.2) 20.132 wm C21030.0770.2510 3618.2600.162 wm C20.132(764.4618.2)S30.186m 取 186mm486.82、炉底的设计炉底结构通常是在炉底壳部的钢板上用珍珠岩砖或硅藻土砖砌成方格子，各格子中填充蛭石粉然后，在平铺两层硅藻土砖，最上面为一层轻质粘土砖炉底砖的厚度尺寸可参照炉壁的厚度尺寸，一般为 230~690mm由于要承受炉内工件的压力， 且装出炉有冲击的作用 故炉底板要求又较高强度炉底剖面结构如下图：ⅢⅡⅠ由底至上，第一层为膨胀蛭石粉和硅藻土砖复合层， 第二层为硅藻土砖，第三层为轻质粘土砖结构： 厚 度 ∕ 材料： 砌砖型号：mmⅠ 115 膨胀蛭石粉 + BSL·427·280硅藻土砖 B 级.精品文档Ⅱ 134 硅藻土砖 B 级 BSL·427·280Ⅲ 67轻 质 粘 土 砖 RNG-1.0 RNG-1.03、炉盖的设计炉顶的结构有平顶、拱顶和悬顶三种当炉子的宽度为 600~3000mm 时，可采用拱顶，拱角可用 60°和 90°，其中使用最多的是 60°，这种拱顶称为标准拱顶。

拱顶是炉子最容易损坏的部位，拱顶受热时耐火砖发生膨胀， 造成砌拱顶时， 为了减少拱顶向两侧的压力，应尽量采用轻质的楔形砖与标准直角砖混合砌筑第一层第二层炉盖结构图设计条件：炉膛温度 950℃，壳体温度 60℃，室温 20℃上层采用普通硅酸铝纤维，下层用轻质粘土砖结构 厚 度 材料 型号∕mm第一层 85 普通硅酸铝纤维第二层 115 轻 质 粘 土 砖 BSL·427·443RNG-0.64、炉壳的设计炉壳的尺寸取决于炉子砌体的尺寸， 炉子的砌体包在炉壳之内 炉体框架要承受砌体和工件的重量以及工作时所产生的其它附加外力 因此，框架要有足够用的强度， 框架和炉壳一般通过焊接成型， 构成整个整体，以保证强度和密封性的要求炉壳一般用 3~5mm 的 Q235 钢板，炉底用 6~8mm 的厚板，井式炉炉壳采用 5mm 厚的 Q23。