东北大学工程设备设计基础说明书

真空热处理炉 设计说明书

（课程设计）

Pfth油淬真空炉500*1200

姓名： 学号： 班级：

指导教师：申勇峰

目录

一:设计任务-------------------------------------2

二: 加热炉功率的计算----------------------------2

1：有效热消耗的计算--------------------------4 2：无功热损失的计算--------------------------4 3：结构蓄热量的计算--------------------------8 4：炉子功率的确定----------------------------9 三: 电热元件的确定-----------------------------10

1：工作温度下的加热元件的电阻---------------10 2：900℃时电阻元件的电阻率------------------10 3：电热元件长度的确定-----------------------11 4：电阻元件直径的确定-----------------------11 5：电热元件的表面积-------------------------11 四:真空热处理炉真空系统的设计-------------------12 1：确定真空系统方案-------------------------12 2：真空炉抽速计算---------------------------12 3：选择主泵---------------------------------13 4：选配前级真空泵---------------------------14 5：确定真空系统管及配件尺寸-----------------14

五:真空热处理的优点----------------------------15

参考文献---------------------------------------16

1

一:设计任务

PFTH500/1200-型油淬真空炉 技术参数：

项目 炉子有效尺寸 最大装炉量 额定功率 1、设计:

室温20℃,工作加热温度1200℃,工作真空度0.133Pa,极限真空度 1.33×10-3Pa, 压升率0.67Pa/h 2、炉衬隔热材料的选择

隔热屏是真空热处理炉加热室的主要组成部分，其主要作用是隔热、保温及减少热损失。在有些情况下，隔热屏也是固定加热器的结构基础。因此，隔热屏结构型式的确定，材料的选择，对炉子的功率及性能(如真空度、放气率等)有很大影响。除了要考虑它的耐火度、绝热性、抗热冲击性和抗腐蚀性等外，还要考虑它的热透性，要求能够尽快脱气。

隔热屏基本上分为金属隔热屏和非金属隔热屏两类。其结构型式有：全金属隔热屏，夹层式隔热屏、石墨毡隔热屏和混合毡隔热屏四种型式。比较后，选用石墨毡隔热屏。这种隔热屏是由多层石墨毡用石墨绳或钢丝捆扎固定于钢板网上构成的。结构简单，制造容易．成本低廉，互不怕渗碳气氛和还原性气氛，同时具有高温性能好，隔热效果好，便于快速加热和冷却等优点。缺点是

单位 Mm Kg Kw 指标 Φ500×1200 250 150

2

石墨毡酌纤维细小、柔软、断头易到处飞扬，容易在大面积上造成加热器与炉体间的短路。有时绝缘电阻仅有十几欧姆，很难检查和排除。为了防止上述弊端，可在隔热屏内铺设一层柔性石墨板(或耐高温纸制品)，同时在安装时要特别注意不要到处揉搓、碰撞石墨毡，防止石墨纤维到处飞扬，造成绝缘电阻降低。为防止石墨毡纤维飞扬的缺点，或者是在石墨纤维毡内外表面喷涂保护层保护。

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，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。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100℃<150℃，符合要求。 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8～15mm，这里我们取10mm。钼层厚度

3

0.3mm，不锈钢层厚度0.6mm。屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。 （2）炉壳内壁

炉壳采用双层冷冷却水结构，选用45号优质碳素钢。

炉壳内壁面积：F冷＝3.14×0.5×1.7 ＝2.669 ㎡ 壁厚按矩形平板计算，板周边固定，受外压1×105Pa，水压实验按P水＝2×105Pa计。

S0＝225.5×B/???弯＝225.5×76/360?106＝0.903㎝ 式中：

B——矩形板窄边长度，B＝76㎝;

???弯——45号优质碳素钢的弯曲许用应力为360Mpa。 实际壁厚：S＝S0＋C＝15＋3＝18㎜ 式中：

C——壁厚附加量；C＝C1＋C2＋C3＝1＋1＋1＝3。 水压试验时，其应力为 ?＝

0.5B2P水?S?C?20.5?762?2?105＝＝256.7Mpa≤0.9?s＝324Mpa

?1.8?0.3? 则所需壁厚符合要求，即S＝18㎜ 二: 加热炉功率的计算 热平衡方程式为: Q总?Q有效?Q损失?Q蓄

Q总――――加热器发出的总热量 kJ/h

Q有效――――,有效热消耗,即加热工件及夹具所消耗的热量 kJ/h 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能量 kJ/h

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