課程設計指導書
一、課程設計的性質、目的
熱處理裝置是保證熱處理工藝順利進行、所需組織與效能得以實現的重要環節。熱處理爐課程設計是為材料科學與工程專業開設的一門專業課程設計。本實踐環節主要任務是使學生熟悉普遍使用的箱式電阻加熱爐的結構，掌握熱處理爐加熱系統的設計計算，使學生具備基本的工程設計計算能力。
是材料科學與工程專業本科生培養的乙個重要環節。培養綜合運用機械製圖、機械設計基礎、精度設計、金屬工藝學、材料熱處理及裝置等相關知識，進行工程設計的能力。培養使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規範的能力。
二、設計內容與基本要求
設計內容：本課程要求學生獨立完成箱式電阻加熱爐的築爐材料選擇、結構計算、加熱系統計算等環節，撰寫設計說明書，並畫出爐體結構圖。
基本要求：
1.課程設計必須獨立的進行，每人必須完成爐體結構圖，能夠清楚地表達爐體結構組成。
2.根據設計任務書要求，合理的確定尺寸、材料、工件等引數。
3.正確的運用手冊、標準，設計圖樣必須符合國家標準。說明書力求用工程術語，文字通順簡練，字跡工整。
三、設計步驟
1.設計計算的主要專案：
a.確定爐底有效面積和實際面積以及爐膛尺才(長×寬×高)；
b.選擇爐襯材料，計算妒壁厚度，確定爐體外形尺寸；
c.計算爐子功率，進行熱平衡計算並用經驗計算法考核；
d.計算爐子的主要技術經濟指標(爐子熱效率、空載功率及空爐公升溫時間)；
e.選擇和計算電熱元件。
2.結構設計
a.草圖設計——估計爐體的尺寸，確定檢視比例，確定剖檢視及橫截面圖、爐底砌磚布置圖的總體布局；畫出爐子輪廓。
b.結構圖設計—確定爐體砌磚的厚度及電熱元件尺寸及布置情況，完成剖檢視及截面圖、爐底砌磚布置圖的繪製。
c.加黑，注尺寸、公差配合，標註件號，填寫明細表及技術要求。
3.編寫設計計算說明書
四、基本引數確定
1.爐型選擇
根據設計任務的具體要求和生產特點，進行綜合技術經濟分析。決定選用箱式電阻爐，不通保護氣氛，爐子最高工作溫度。
2.爐膛尺寸的確定
(1)計算爐子小時生產量p(kg/h)
爐子年工作時間基數=(365-52-7)× 8×(1-5%)=2326h
爐子小時生產量p＝t/y×103÷2326=72kg/h
注：每年法定休假日為7天，另有52個星期天。週期作業電阻爐檢修率一般為4%~8%
(2)用爐底強度指標法決定爐底面積ae
查表4-2取p0
爐底板寬度：
爐底板長度:
爐底板材料：cr-mn-n
(3)爐膛高度的確定:h效=(0.5~0.9)b
(4)爐膛有效(即可裝工件)尺寸
(5)爐膛砌磚體內腔尺寸
3.爐子砌磚體設計
選擇爐襯材料的分析討論。
砌磚體結構設計和尺寸的確定。
耐火層選用體積密度為0.6g/cm3的輕質耐火粘土磚，保溫層為矽藻土骨架填充蛭石粉。
爐側牆、前後牆、爐頂的耐火層厚為113mm，保溫層厚為232mm，石棉扳厚為5mm。爐頂選用60°標準拱頂。爐底耐火層厚122mm、保溫層矽藻土磚和蛭石粉厚180 mm。
爐頂拱腳磚選用重質耐火粘土磚，電熱元件擱磚選用重質高鋁磚。
4.電阻爐功率的計算
用熱平衡理論計算法，確定工件加熱階段每小時所需的熱量。
(1) 加熱工件所需的熱量
(2)(3)(4)通過爐襯的各項散熱損失
（5）通過開啟爐門的輻射散熱損失
（6）通過開啟爐門的溢氣熱損失
（7）其它熱損失
（8）爐子每小時的總熱量支出
（9）爐子所需功率
設計的功率：
(10)熱效率
（11）爐子公升溫時間校核
q蓄計算
5.電熱元件材料的選擇
6.電熱元件的設計計算
（1）電阻爐供電電壓和接線
供電電壓為380v，單星形接線。
電熱元件功率
（2）電熱元件的尺寸：電阻絲直徑d、長度l和重量
取d=6mm
式中（3）電熱元件的繞制和布置
電熱元件製成螺旋狀，布置安裝在爐膛兩側牆和爐底上，每邊為8排串接成一組。
每排電熱元件的展開長度
每排電熱元件的擱磚長度
電熱元件的螺旋直徑
每排電熱元件的螺旋圈數
電熱元件螺旋節距
按校驗h：
電熱元件螺旋節距h在安裝時適當調整，路口部分減小節距，增大功率。
電熱元件引出棒材料選擇
7 8.爐子構架、爐門啟閉機械和控溫儀表。
8.爐子技術經濟指標的核算。
9.編制電阻爐使用說明
五、繪製爐子總圖、砌轉體圖、電熱元件圖
圖幅a3
六、撰寫設計說明書
要求：說明簡潔，計算合理、準確，表達清晰，文字簡練通順。
內容：1.設計任務；2.
主要規格引數；3.工作效能及範圍；4.各有關引數的計算與確定；5.
方案論證（功率驗證）；6. 爐子總圖、砌轉體圖、主要零部件圖；7. 電阻爐使用說明。
七、工作程序安排
課程設計在兩周內完成，具體的內容及時間安排如下：
設計基本步驟講解 0.5天
爐型的設計或選擇、爐膛尺寸的確定 1天
爐體結構設計1天
電阻爐的功率計算及功率分配 2天
電熱元件材料的選擇、電熱元件的設計計算 1天
爐用機械裝置和電氣、控溫儀表的設計和選用 1天
經濟指標的核算 1天
繪製爐子總圖、砌磚體、零部件圖 2天
編制電阻爐的設計及使用說明書 1天
八、課程設計選題
設計條件：
1.工件材料：碳鋼及低合金鋼；
2.工件尺寸：中小件，多品種，最長件0.6m，0.8m，1.0m;
3.最高工作溫度：850℃，900℃，950℃；
4.爐外壁溫度：溫公升50℃；
5.熱處理工藝：淬火加熱；
6.生產率：60kg/h ，70kg/h，75kg/h。
九、成績評定方式
1．設計報告佔60%：設計步驟的合理性，說明書的完整性
2. 繪製爐子總圖、砌磚體、電熱元件圖佔40%：圖的比例、安排適當，公差、尺寸等標註正確，明細表、技術指標、圖紙說明等正確。
3．成績按五級評分制評定(優秀、良好、中等、及格和不及格)。
思考題1.確定爐膛尺寸時應考慮哪些因素。
2.設計爐襯結構應注意哪幾方面的問題。
3.試比較箱式電阻爐各項熱支出專案所佔的比倒，分析他們對節能的作用。
4.試比較各類電熱材料的特點和應用範圍。
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