畢業(yè)設(shè)計(jì)---普通電阻加熱爐

1、<p>　　題目 普通電阻加熱爐 </p><p><b>　　學(xué)院 </b></p><p><b>　　專(zhuān)業(yè)無(wú)機(jī)非金屬材料</b></p><p>　　班級(jí) </p><p>　　姓名 孫劍峰 學(xué)號(hào) </p><p

2、>　　2010 年 7 月 2日</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1、普通加熱電阻爐的簡(jiǎn)介：（本上）</p><p>　　1.2、普通加熱電阻爐的分類(lèi)：</p><p>　　我們所講的普通電阻加熱爐屬于工業(yè)爐，而非是鍋爐，常見(jiàn)的鍋爐不屬于此類(lèi)高溫工業(yè)爐范疇，鍋爐屬于能源轉(zhuǎn)化

3、設(shè)備，例如：采暖鍋爐是將煤轉(zhuǎn)化為熱能。而工業(yè)爐是利用其它能源對(duì)工件或物料進(jìn)行加熱，以達(dá)到對(duì)工件或物料進(jìn)行處理的目的。例如：為改善機(jī)械零件性能的熱處理爐，需要對(duì)特殊零件進(jìn)行焊接的釬焊爐，對(duì)粉末冶金類(lèi)零件進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)爐等等…..相關(guān)這些爐子一般稱(chēng)為工業(yè)爐。</p><p>　　根據(jù)工業(yè)爐所用能源供給形式通常分為兩類(lèi)：一是燃料加熱爐，二是電阻加熱爐。</p><p>　　獲得高溫的設(shè)備一般稱(chēng)高

4、溫爐，現(xiàn)在使用高溫爐的能源大部分是電能。由于當(dāng)前全球環(huán)境不斷惡化的要求，各國(guó)限制CO2的排放幾乎成為共識(shí)，因此對(duì)于使用燃?xì)獾墓I(yè)爐而言，其發(fā)展前景暗淡，所以一般高溫爐在某種實(shí)際意義上就是指電阻加熱爐。</p><p>　　根據(jù)加熱方式的不同，電爐又分為電阻爐、電弧爐、電子束爐等等。其中用得比較多的是電阻爐 。在電阻爐中又分為管式爐、坩堝爐、馬弗爐等等。 </p><p>　　電阻爐按傳熱方

5、式又分為輻射式、對(duì)流式及傳導(dǎo)式。輻射式電阻爐是以輻射傳熱為主，對(duì)流較少。對(duì)流式電阻爐是以對(duì)流傳熱為主，輻射為輔，這些爐型一般稱(chēng)作空氣循環(huán)爐，此類(lèi)爐型常用于650℃以下的低溫。當(dāng)工件加熱時(shí)加熱介質(zhì)不是空氣而為其它介質(zhì)時(shí)，如：加熱介質(zhì)是融化的鹽、堿或流動(dòng)粒子時(shí)，此種狀態(tài)是以傳導(dǎo)和對(duì)流兩種方式對(duì)工件加熱。此類(lèi)爐型是我們常見(jiàn)的鹽浴爐、堿浴爐。</p><p>　　依據(jù)熱工制度工業(yè)爐又分周期爐和連續(xù)爐。周期爐一般是按單班、

6、兩班生產(chǎn)。連續(xù)爐一般是按三班連續(xù)生產(chǎn)。</p><p>　　依據(jù)爐內(nèi)氣氛，又細(xì)分出了氧化性氣氛狀態(tài)下的電阻爐、真空狀態(tài)下的真空電阻爐、氣氛狀態(tài)下的可控氣氛電阻爐、流動(dòng)粒子爐等等。</p><p>　　依據(jù)裝料形式，電阻爐又分為臥式電阻爐、立式電阻爐等爐型。</p><p>　　1.3一般電阻爐的結(jié)構(gòu)</p><p>　　工業(yè)電阻爐一般由爐襯部

7、分即隔熱+耐火層、爐架、加熱元件、測(cè)溫及控溫系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、機(jī)械傳達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)流系統(tǒng)等部分組成，無(wú)論那種形式，它們結(jié)構(gòu)基本一致。</p><p><b>　　如圖1-1所示。</b></p><p>　　圖1-1 一般工業(yè)電阻爐爐體結(jié)構(gòu)</p><p>　　如上圖所示，圖中加熱元件是用來(lái)將電能轉(zhuǎn)換成熱能的主要部件，耐火及絕熱材料起隔熱保溫作用。為

8、了使?fàn)t膛達(dá)到所期望的溫度并在有效工作區(qū)域有合適的溫度均勻性，例如：期望爐內(nèi)溫度到達(dá)1200℃，溫度均勻性要求控制在±5℃以?xún)?nèi)，此時(shí)爐子設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮布置合理的加熱元件以外，還需要增設(shè)循環(huán)對(duì)流導(dǎo)流系統(tǒng)，以便達(dá)到最佳的效果溫度場(chǎng)。此外，爐體還包括爐架、爐殼、料車(chē)、接線(xiàn)柱等。爐殼內(nèi)包容了耐火及絕緣隔熱材料，爐膽支撐爐體。一般工業(yè)爐大多含機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，如爐門(mén)升降機(jī)構(gòu)，物料傳送機(jī)構(gòu)等等。接線(xiàn)柱用于將電源和電熱元件連接。測(cè)溫及控溫系統(tǒng)是

9、爐子溫度精度保證的核心內(nèi)容，一般由二次儀表保證。</p><p>　　1.4 電阻爐主要部件</p><p>　　電阻爐：三大部件：加熱器、爐襯、耐熱構(gòu)件</p><p>　　電熱爐可使用金屬發(fā)熱體或非金屬發(fā)熱體來(lái)產(chǎn)生熱源，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，用途十分廣泛是它的主要特色，可廣泛應(yīng)用於退火、正?；?、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發(fā)熱體包括Ni-Cr電熱線(xiàn)（最常見(jiàn)，最

10、高用至1200℃）、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬；非金屬發(fā)熱體包括SiC（最常見(jiàn)，最高可加熱至1600℃）、LaCrO3及石墨棒（真空或保護(hù)氣氛下可加熱至2000℃）。</p><p>　　第二章 普通電阻加熱爐初步設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)</b&

11、gt;</p><p>　　額定溫度：1100℃</p><p>　　最高使用溫度：1060℃</p><p>　　有效加熱區(qū)尺寸：1500mm×890×800</p><p>　　爐溫均勻度：≦±5℃</p><p><b>　　加熱區(qū)數(shù)：1區(qū)</b></p&

12、gt;<p>　　爐溫升溫時(shí)間：升至1100℃≦</p><p>　　爐殼表面溫升：≦40℃</p><p><b>　　2.2爐型選擇</b></p><p>　　爐型的選擇應(yīng)根據(jù)不同的加熱工藝要求要求及被加熱物（工件）的類(lèi)型來(lái)決定，對(duì)于所需加熱的工件，不能批定型生產(chǎn)的。工件大小不相等的，種類(lèi)較多時(shí)，要求在加熱工藝上具有多用性通

13、用性的，可選用箱型電阻爐。</p><p>　　爐型選擇原則一般要考慮如下方面：</p><p><b>　　工藝技術(shù)要求</b></p><p><b>　　被加熱物的特點(diǎn)</b></p><p><b>　　生產(chǎn)量的大小</b></p><p>&l

14、t;b>　　經(jīng)濟(jì)效益</b></p><p><b>　　勞動(dòng)條件</b></p><p>　　從以上五個(gè)方面綜合考慮，，被加熱物非特殊形狀和特殊尺寸，箱式電阻爐的使用范圍廣，不同溫度下可采用不同的電熱元件，且制品的燒成范圍也比較廣，適用于的燒成范圍也比較廣，適用于大，中，小型的各類(lèi)制品的生產(chǎn)加工，箱式電阻爐的爐膛是方形的，根據(jù)具體要求的尺寸不同可以

15、定做不同的規(guī)格。形狀為放倒的箱型，中間的空心部分為爐膛本初步設(shè)計(jì)屬電阻加熱爐最高使用溫度1060℃，可用于單個(gè)小批量的中小型制品的燒成。且選用箱式電阻爐經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，制造工藝較簡(jiǎn)單，能有較長(zhǎng)的使用壽命，性?xún)r(jià)比較高?？紤]爐的成本，故選一般的箱式電阻爐。</p><p><b>　　2.3爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　一·爐膛尺寸的確定:</p&g

16、t;<p>　　對(duì)一般通用的電阻爐，爐膛尺寸的確定應(yīng)從二個(gè)方面來(lái)考慮：</p><p>　　第一方面按加熱能力及一次裝載量來(lái)確定。加熱能力是指電爐的有效熱能每小時(shí)能加熱被加熱工件的重量，在爐膛中同時(shí)放入數(shù)倍于加熱能力的工件量，這個(gè)重量稱(chēng)為一次裝載量。</p><p>　　第二個(gè)方面應(yīng)考慮爐內(nèi)底面積上的單位生產(chǎn)能力.按我國(guó)生產(chǎn)的電阻箱型電爐,每一平方米爐底面積上,加熱能力為20

17、0-360公斤/平方米小時(shí);這個(gè)數(shù)值可供用來(lái)確定爐膛內(nèi)有關(guān)尺寸.一般來(lái)講,平均實(shí)際生產(chǎn)力與加熱能力之間有很大差別.在選用電爐時(shí),工藝條件的變化是一個(gè)重要的依據(jù).爐膛各部尺寸關(guān)系.對(duì)于一般箱型電爐,長(zhǎng)與寬的比一般為2，但可以做成1.5的以便操作,高與寬之比一般為0.5-0.9，有時(shí)可以在0.7-1之間.</p><p>　　箱式爐爐膛尺寸包括爐膛有效尺寸、爐膛砌磚體內(nèi)腔尺寸兩個(gè)部分。爐膛有效尺寸指加熱物所占的有效空

18、間，考慮各方面的因素，本著爐膛尺寸確定的原則，此次設(shè)計(jì)箱式電阻爐爐膛尺寸確定為1500mm×890×800。兩部分尺寸如圖所示（圖1）</p><p>　?。ó?huà)在本上了） 爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu) </p><p>　　確定爐膛尺寸時(shí)，要考慮上述兩個(gè)方面的問(wèn)題。具體就是被加熱物所占空間、有關(guān)技術(shù)要求、生產(chǎn)率。還有考慮爐內(nèi)溫度均勻性、傳熱特性以及裝出料和檢修方便。一般在保證有足

19、夠的生產(chǎn)率的前提下，應(yīng)盡量減小爐膛尺寸。</p><p><b>　　1、確定爐底面積</b></p><p>　　采用實(shí)際排料法（爐子一次裝爐量）</p><p>　　被加熱空間與電熱元件或爐膛前、后壁之間保持一定距離，一般為0.1-0.15m。 </p><p>&

20、lt;b>　　(取0.15)</b></p><p>　　L=L效+（0.1--0.15） （m） 故：</p><p>　　L=1.5+0.15=1.65 (m)</p><p>　　B=B效+（0.1--0.15） （m）</p><p>　　B=0.89+0.15=1.04（m）</p><p>

21、;　　2、確定爐膛高度 </p><p>　　如前所述，爐膛高度與寬度之比一般為0.5-0.9范圍內(nèi)，本加熱爐為普通高溫加熱爐，可取0.9。所以：</p><p><b>　　H/B=0.9</b></p><p>　　H/1.04=0.9</p><p>　　H=0.936≈0.94（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）&l

22、t;/p><p><b>　　二、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。▽?xiě)在本上了，因?yàn)槔蠋煷缶V給了，直接抄下來(lái)）</p><p>　　2.4 電阻爐功率計(jì)算</p><p>　?。?）電阻爐功率的確定</p><p>　　電爐功率是從能量角度上衡量電爐大小的一個(gè)指標(biāo)。如何將功率設(shè)計(jì)的恰到好處是

23、一個(gè)重要的事情。設(shè)計(jì)太大將會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，設(shè)計(jì)太小將會(huì)使?fàn)t子達(dá)不到溫度要求或者升溫緩慢，達(dá)不到工藝要求。</p><p>　　確定設(shè)備功率方法較多，無(wú)論選用那種，歸納起來(lái)只有兩種：熱平衡計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。</p><p>　　實(shí)際上，由于電爐散熱條件的復(fù)雜性，環(huán)境溫度的可變性，要想從理論上確定爐子的功率消耗和爐子在一定功率輸入下所能達(dá)到的溫度事實(shí)上是非常困難的一件事情，即便使用計(jì)算機(jī)

24、的手段，精確計(jì)算事實(shí)上根本做不到。</p><p>　　故一般都靠一些經(jīng)驗(yàn)的、半經(jīng)驗(yàn)的方法，再借助熱平衡方程式，即輔助能量平衡的基本概念來(lái)確定。經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算簡(jiǎn)單，但有一定局限性，不過(guò)在一般設(shè)計(jì)中也是比較使用的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)首先采用一個(gè)極為簡(jiǎn)單的功率確定的經(jīng)驗(yàn)的方法</p><p>　　例如：對(duì)于一個(gè)圓形爐膛【爐膛形狀根據(jù)要求可制造成各型各異的，如方形、

25、橢圓、異性等等】來(lái)說(shuō)，首先要計(jì)算出爐膽部分內(nèi)表面積。</p><p>　　假設(shè)：爐子為中等保溫程度，則可由表1-4的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)查出每100cm2加熱內(nèi)表面積所需的功率瓦數(shù)，然后乘以被加熱爐膛內(nèi)表面積，即可得到需要的功率。</p><p>　　爐膛每平方米表面積功率指標(biāo)</p><p>　　求在中等保溫情況下?tīng)t子所需功率。</p><p>　　L

26、=1.65，B=1.04 ，H=0.94</p><p>　　S=2BL+2HL+2BH </p><p>　　S=2BL+2HL+2BH</p><p>　　=2×1.04×1.65+2×0.94×1.65+2×1.04×0.94</p><p>　　=3.432+3.102+1.

27、9552</p><p>　　=8.4892≈8.49（㎡）</p><p>　　由表1-4查出1060℃時(shí)，每100cm2爐膛表面積所需功率Ρ=22kw所以上述爐管的總功率：</p><p><b>　　P=s×22</b></p><p><b>　　=8.49 ×22</b>

28、;</p><p>　　=186.78（kw）</p><p>　　確定爐子功率的經(jīng)驗(yàn)方法各種各樣，有的以公式形式出現(xiàn)，有的以圖表形式出現(xiàn)，無(wú)論使用那種，選用的正確就行。</p><p><b>　?。?）面積負(fù)荷法</b></p><p>　　面積負(fù)荷法要點(diǎn)就是爐膛內(nèi)表面每平方米上布置的功率大，爐溫就高，布置功率越小，

29、爐溫就低。電阻爐的實(shí)際功率p的計(jì)算公式為：</p><p><b>　　P=k1×F</b></p><p>　　式中：p——電阻爐的實(shí)際功率，kw：</p><p>　　K1——單位面積爐膛所布置的電熱功率，kw/㎡。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，k1數(shù)據(jù)由下表選取（表取自相關(guān)手冊(cè)）</p><p>　　F-----電阻爐爐膛內(nèi)

30、表面積，㎡。</p><p><b>　　系數(shù)k1的經(jīng)驗(yàn)值</b></p><p><b>　　系數(shù)k1的經(jīng)驗(yàn)值</b></p><p><b>　?。?）容積負(fù)荷法</b></p><p>　　容積負(fù)荷法的要點(diǎn)是根據(jù)人們對(duì)箱式電阻爐和井式電阻爐長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的電阻爐總功率

31、與電阻爐爐膛容積之間的關(guān)系。該關(guān)系可以用下面的計(jì)算公式來(lái)表述：</p><p><b>　　P=k2×v</b></p><p>　　式中：p——電阻爐的總功率，kw；</p><p>　　K2---隨爐膛溫度的不同而有所差異的一個(gè)系數(shù)，kw/㎡。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，k2數(shù)據(jù)由下表選?。ū砣≈料嚓P(guān)手冊(cè)）</p><p>

32、　　V------電阻爐爐膛的有效容積，㎡</p><p><b>　　系數(shù)k2的經(jīng)驗(yàn)值</b></p><p>　　我們所研究的是箱式電阻爐，最高使用溫度是1060℃，所以數(shù)據(jù)k2取100</p><p>　　將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，可得總功率：</p><p><b>　　P=k2×v</b&g

33、t;</p><p>　　P=100×v=100×1.068=106.8(kw)</p><p>　　以上幾種方式計(jì)算所獲得的數(shù)據(jù)比較，取較大的值為所設(shè)計(jì)電阻爐最終功率值。</p><p><b>　　2，電阻功率的分配</b></p><p>　　為保證爐內(nèi)溫度均勻，爐門(mén)口端約1/4-1/3的部位

34、應(yīng)適當(dāng)加大功率。一般單位爐壁上功率負(fù)荷控制在15-35kw/㎡。</p><p>　　3，電阻爐電壓的選擇</p><p>　　電阻爐采用車(chē)間電網(wǎng)電壓，即380v供電。</p><p>　　4，電阻爐接線(xiàn)形式的選擇</p><p>　　電阻爐接線(xiàn)形式選擇的一般原則：</p><p><b>　　盡量保持三相平

35、衡</b></p><p>　　電爐功率25-75kw，采用星型接法，功率大于75kw，分兩組或多組的星型和三角形接法。</p><p>　　每組元件的功率要適中</p><p>　　通常每組的功率為30-75kw。</p><p><b>　　保護(hù)電熱元件</b></p><p>　

36、　非金屬電熱元件中的碳化硅棒在使用過(guò)程中會(huì)逐漸老化，電阻增大。若把老化的碳化硅棒與電阻較小的碳化硅棒串聯(lián)起來(lái)使用，則在電阻較大的碳化硅棒上產(chǎn)生較大的功率，愈趨老化。若并聯(lián)使用，小電阻的碳化硅棒上功率較大，會(huì)使并聯(lián)的原件壽命趨于一致。</p><p>　?。?）使用中改變接法</p><p><b>　　圖3在任務(wù)指導(dǎo)書(shū)上</b></p><p>

37、;<b>　　兩組星型3圖三角形</b></p><p>　　2.5 電熱元件的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)爐膛所要達(dá)到的最高溫度和爐子的工作氣氛決定電熱體的種類(lèi)。電熱元件的最高使用溫度是指電熱體在干燥空氣中表面最高溫度，并非指爐膛溫度。</p><p>　　由于散熱條件不同，一般要求爐膛最高溫度比電熱體最高使用溫度低100℃-200℃左右最

38、好。另外，還必須明確的一個(gè)重要指標(biāo)是電熱體表面負(fù)荷。表面負(fù)荷是指電熱元件在單位表面積所承擔(dān)的爐子的功率數(shù)。</p><p>　　電熱元件一般分為金屬和非金屬兩大類(lèi)。</p><p>　　在金屬電熱元件中常用的有鐵鉻鋁合金和鎳鉻合金、鉑-銠、鉬、鎢、鉭電熱體等等，非金屬的有石墨電熱體、碳化硅電熱體等。</p><p>　?。?）鐵鉻鋁合金電熱元件</p>

39、<p>　　目前國(guó)產(chǎn)的、常見(jiàn)的有三種牌號(hào)：Cr25Al5、Cr17Al5、Cr13Al4等,其合金性能見(jiàn)表1-1，隨著技術(shù)進(jìn)步，含Mo等其它鐵鉻鋁合金電熱元件牌號(hào)越來(lái)越多，它們適用于1000-1300℃的溫度范圍內(nèi)工作，甚至更高，有些新材料可達(dá)1400℃以上。它們抗氧化性好、易加工、電阻大，電阻溫度系數(shù)小，價(jià)格低廉。在高溫下能生成Cr2O3的致密的氧化膜，阻止空氣對(duì)合金的進(jìn)一步氧化，但不宜在還原氣氛中使用，另外還應(yīng)盡量避免與

40、碳、酸性介質(zhì)、水玻璃、石棉及有色金屬等接觸，以免破壞保護(hù)膜。這種電熱體的主要缺點(diǎn)是高溫強(qiáng)度低，經(jīng)常時(shí)間在高溫工作后，加熱元件由于晶粒長(zhǎng)大而變脆。</p><p>　?。?）鎳鉻合金電熱體</p><p>　　這類(lèi)合金電熱體適用于1000℃以下的溫度，其型號(hào)為Cr20Ni80 、Cr15Ni60等，其性能見(jiàn)表1-1。此種材料易加工、有較高的電阻率和抗氧化性，在高溫下能生成Cr2O3或NiCr

41、4氧化膜，但不宜再還原氣氛中使用。Ni-Cr合金經(jīng)高溫使用后，只要沒(méi)有過(guò)燒仍然很柔軟。</p><p>　　非金屬電熱元件有碳化硅（硅碳棒）電熱元件、二硅化鉬（硅鉬棒）電熱元件和石墨（碳系電熱元件）。</p><p>　?。?）硅碳棒電熱體 </p><p>　　硅碳棒是最為常用的一種非金屬電熱體，其主要成分是SiC 94.4%，SiO2 3.6%，熔點(diǎn)2227℃，

42、使用溫度1400℃±50℃，具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和耐磨性，能承受較高的加熱溫度，在高溫條件下與空氣中的CO2和O2反應(yīng)，生成玻璃態(tài)的SiO2膜，使電阻增大。</p><p>　　硅碳棒大多制成二頭粗，中間細(xì)的圓柱狀，也可以做成管型和螺旋形。硅碳棒具有良好的導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性和耐磨性，在高溫下其急冷急熱性也好，具有足夠的高溫強(qiáng)度。在氧化介質(zhì)和1400℃溫度下其連續(xù)使用壽命可達(dá)2000h以上。間斷使用壽命為

43、1000h左右。其比電阻較大，能夠承受較高的加熱溫度可以有所提高————</p><p>　　硅鉬棒電熱體———（老師發(fā)的指導(dǎo)書(shū)上）</p><p>　　碳系電熱體----------------（老師發(fā)的指導(dǎo)書(shū)上）</p><p>　　2.6 耐火材料與保溫材料的選擇</p><p>　　為了獲得穩(wěn)定的高溫必須具備兩個(gè)條件，一是要有電熱體即

44、熱源，二是包圍電熱體以防熱量向外散失的絕緣體。</p><p>　　耐火材料：在高溫電阻爐中，發(fā)熱元件本身溫度較高，一般可達(dá)1400℃以上，爐膛結(jié)構(gòu)需要布置合適的耐火材料。勝任耐火材料必須具備以下條件：高的耐火度、結(jié)構(gòu)致密、高溫條件下強(qiáng)度好、無(wú)明顯揮發(fā)、不與爐內(nèi)工作氣體發(fā)生反應(yīng)。</p><p>　　表1-2列出了常用的耐火材料主要物理性能。主要有高鋁磚、剛玉管、1600℃硅酸鋁纖維板等等

45、。</p><p>　　保溫材料：為了減少熱損失和增加爐溫的穩(wěn)定性，常常在爐殼內(nèi)填入保溫材料，他們必須是具有導(dǎo)溫系數(shù)小、氣孔率大、具有一定的耐火度。</p><p>　　按溫度使用可分為：A高溫保溫材料大于1200℃，B900-1000℃，C低于900℃三大類(lèi)，有關(guān)材料見(jiàn)表1-3。</p><p>　　高溫保溫材料常用的有輕質(zhì)粘土磚（1150-1400℃），輕質(zhì)硅磚

46、不大于（1500℃），輕質(zhì)高鋁轉(zhuǎn)不大于（1350℃），硅酸鋁纖維板（1200-1400℃）等等。</p><p>　　中溫的保溫材料常用的有：輕質(zhì)珍珠巖和蛭石。</p><p>　　低溫保溫材料有石棉、礦渣棉等，石棉是很普通的隔熱材料，其化學(xué)成分為含水硅酸鎂，礦渣棉是將冶金熔渣用高壓蒸汽吹成纖維狀在空氣中迅速冷卻而得到的人造礦物纖維。</p><p>　　現(xiàn)在隨著技

47、術(shù)進(jìn)步，目前已開(kāi)發(fā)出最好的保溫材料是一種高鋁纖維棉，它質(zhì)輕柔軟似棉花，保溫性能很好，使用溫度最高可達(dá)1600℃</p><p>　　當(dāng)然，硅酸鋁纖維氈也以較佳保溫性能被大量使用。</p><p>　　因此目前可供我們選擇的新型保溫材料大量出現(xiàn)，使我們開(kāi)拓了設(shè)計(jì)視野，摒棄過(guò)去使用耐火磚和珍珠巖的概念，盡可能的選擇最新材料，隔熱保溫性能會(huì)大大提高，這樣我們工業(yè)爐制造除了將會(huì)變得越來(lái)越輕外，而且

48、越來(lái)越節(jié)約能源。</p><p>　　選取的耐火材料和保溫材料分別是：硅磚和磷酸鹽珍珠巖制品</p><p>　　一 耐火材料的主要性能</p><p>　　耐火材料的好壞，應(yīng)從它的耐火度，荷重軟化點(diǎn)，熱穩(wěn)定性和抗化學(xué)腐蝕性，高溫體積穩(wěn)定等幾方面來(lái)決定。</p><p>　　耐火材料的性能好壞的決定因素主要是學(xué)成分，其次是生產(chǎn)時(shí)的工藝過(guò)程。

49、在生產(chǎn)耐火磚時(shí)，作為骨架的瘠性物料顆粒配比。成型壓力和燒成好壞三個(gè)因素占重要地位。要求有高的熔點(diǎn)的化學(xué)成分，瘠性材料顆粒配比要求大中小顆粒配合成最緊密的堆積，成型壓力高，燒成時(shí)希望燒熟而不過(guò)燒。</p><p>　　二 幾種常見(jiàn)的耐火材料</p><p><b>　　1.粘土質(zhì)耐火磚</b></p><p>　　含三氧化二鋁30～46％，二氧化

50、硅50～56％，堿金屬與堿土金屬氧化物5～7％.它是采用含三氧化二鋁不小于30％的耐火粘土作原料。一部分預(yù)先燒成熟料，研碎作瘠性材料，其余一部分不預(yù)先燒的軟質(zhì)粘土作粘結(jié)劑，便于成型，成型后在1300～1400℃％燒成。粘土磚屬于弱酸性耐火材料，熱穩(wěn)定性較好，荷重軟化開(kāi)始溫度在1250～1300℃以上，軟化開(kāi)始和終了溫度間隔很大。粘土磚在工業(yè)上使用甚廣，廣泛應(yīng)用砌筑隔瓷工業(yè)窯爐，使用溫度1300℃以下</p><p&g

51、t;<b>　　2.半硅磚：</b></p><p>　　含三氧化二鋁小于30%，二氧化硅大于65%，是采用天然的含石英雜質(zhì)的粘土或高嶺土，如沙質(zhì)石英巖，酸性粘土，泡沙石等作為原諒。也可用石英或沙粒作瘠性材料摻在耐火粘土中來(lái)制造半硅磚。半硅磚屬半酸性耐火材料，其荷重軟化開(kāi)始溫度比粘土磚稍高，急冷急熱性比硅磚好，但比粘土磚稍差。</p><p><b>　　高

52、鋁磚：</b></p><p>　　含三氧化二鋁46%以上，以天然高嶺石和含水鋁氧石為主要礦物組成的高鋁礬土為原料，在1450～1500℃左右燒成。高鋁磚的耐火度及荷重軟化點(diǎn)比粘土磚的高，開(kāi)始軟化溫度在1420～1500℃以上，抗化學(xué)腐蝕性好，但其熱穩(wěn)定性較低，使用溫度根據(jù)含三氧化二鋁的多少在1400～1600℃.</p><p><b>　　硅磚：</b>

53、;</p><p>　　含二氧化硅93%以上，一石英巖為原料，加入鐵磷，石灰乳作礦化劑，以亞硫酸紙漿廢液等作粘結(jié)劑，在1350～1430℃燒成。屬酸性耐火材料，荷重軟化開(kāi)始溫度高，一般在1620℃以上。熱穩(wěn)定性差，不適宜砌筑間歇性的窯爐。</p><p><b>　　鎂磚：</b></p><p>　　含氧化鎂80～85%，是堿性耐火材料，鎂磚

54、分燒結(jié)鎂磚和不燒結(jié)鎂磚，燒結(jié)鎂磚是用煅燒良好，組織均勻的燒結(jié)鎂石作原料，用亞硫酸紙漿廢液作粘合劑，加壓成型，在1600～1700℃燒成。鎂磚耐火度甚高，一般超過(guò)2000℃，荷重軟化點(diǎn)低，1500℃就開(kāi)始軟化，熱穩(wěn)定性不好。不燒鎂磚是燒結(jié)鎂砂加鹵水搗打而成。</p><p><b>　　鎂硅磚：</b></p><p>　　是以方鎂石為主要礦物組成，以鎂橄欖石作為基質(zhì)結(jié)

55、合的一種鎂質(zhì)耐火材料，用高鎂硅石或在橄欖石原料中加入燒結(jié)鎂砂制成，制造工藝和理化性能與鎂磚相同，其燒成溫度1620～1650℃，荷重軟化開(kāi)始溫度約為1550℃以上。</p><p><b>　　鎂磚鋁：</b></p><p>　　含氧化鎂80%以上，三氧化二鋁5～10%用含鈣少的鎂砂加入約8%的工業(yè)三氧化二鋁粉，以亞硫酸紙漿廢液等作粘結(jié)劑，高壓成型后，在1580℃燒

56、成，其耐火度高達(dá)2130℃，荷重軟化點(diǎn)和穩(wěn)定性都比鎂化磚好，各種鎂磚使用溫度在1700～1900℃.</p><p><b>　　剛玉磚：</b></p><p>　　以電容剛玉磚或工業(yè)氧化鋁為原料，加入1%以下的氧化鈦，在1600～1800℃左右燒結(jié)而成，含三氧化二鋁99%以上，體積密度高達(dá)3.8克每立方厘米，使用溫度在1800℃以下。</p><

57、;p><b>　　碳化硅耐火制品</b></p><p>　　用粘土做粘合劑的碳化硅制品，其組成變化很大，根據(jù)使用要求，粘土結(jié)合劑用量在5～20%，可以外加高鋁礬土，工業(yè)氧化鋁，或熔融石英，與碳化硅一起配料燒結(jié)而成，制品中含碳氧化硅35～87%，二氧化硅10～50%，三氧化二鋁3～30%，其荷重軟化溫度自1400～1620℃.</p><p>　　用電爐在230

58、0℃熔融制得的再結(jié)晶碳化硅制品，含碳化硅達(dá)99%，體積密度為2.55克每立方厘米在1730℃沒(méi)有變形。</p><p>　　碳化硅耐火料具有高的導(dǎo)熱系數(shù)，隨著碳化硅含量的增加至100kj/m.h.℃有高的荷重軟化溫度，1400～1700℃.高的溫度急變抵抗性，加熱至使用溫度，吹風(fēng)急冷，反復(fù)可在50～150次，并有高的抗渣性和耐磨性是很好的匣缽，棚板材料和隔焰板材料，不過(guò)在900～1100℃.容易氧化，應(yīng)在表面涂抹

59、一層抗氧化材料。</p><p><b>　　含鋯耐火材料：</b></p><p>　　鋯英石磚二氧化鋯35～65%，二氧化硅32～55%，三氧化二鋁0～8%，荷重軟化溫度在1400～1650℃，鋯氧硅含二氧化93.5%以上，耐火度在1850℃以上，體積密度為4.40克每立方毫米。</p><p>　　三 耐火材料的選擇</p>

60、<p>　　本次窯爐設(shè)計(jì)的溫度控制在1000℃，以上所有材料均適用，但由于是間歇密，綜合考慮各種因素比如材料的來(lái)源是否方便，是否經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，最后選用粘土磚作為耐火材料。</p><p>　　粘土磚的準(zhǔn)許使用溫度為1300℃左右，是滿(mǎn)足要求的，其物理參數(shù)為：λ=0.835+0.0058t[w/（m·℃）] ρ=2070kg/m3;</p><p>　　允許使用溫度13

61、00～1400℃；平均比熱容cp=0.84+0.00026t [kJ/(kg·℃)]</p><p><b>　　隔熱材料的選擇</b></p><p>　　一 隔熱材料的初步認(rèn)識(shí)</p><p>　　砌筑窯爐時(shí)往往要用輕質(zhì)隔熱材料，一般輕質(zhì)隔熱磚是在制造耐火磚時(shí)加入特殊發(fā)泡物質(zhì)，生成一種多氣孔的輕質(zhì)耐火材料。</p>

62、<p>　　特殊發(fā)泡物質(zhì)為三類(lèi)：</p><p>　　在制磚時(shí)加入可燃燒炭末，鋸木屑等，使制品燒成后有一定氣泡。</p><p>　　在制磚時(shí)加入松香等泡沫劑，并以機(jī)械方法使之起泡，燒成后制的多孔制品。</p><p>　　在制磚時(shí)加入白云石或方鎂石和石膏，并加入硫酸，其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氣泡，經(jīng)過(guò)燒成后獲得多孔制品。</p><p&g

63、t;　　二 幾種常見(jiàn)的隔熱材料</p><p><b>　　1．輕質(zhì)耐火磚</b></p><p>　　一種具有多孔結(jié)構(gòu)的耐火隔熱材料，輕質(zhì)耐火磚氣孔率較高，機(jī)械強(qiáng)度低，耐磨性和熱穩(wěn)定性差，不能承受過(guò)大壓力，且不能用于直接和火焰接觸得部位。</p><p>　　輕質(zhì)耐火磚有：輕質(zhì)硅磚，輕質(zhì)乃粘火磚，輕質(zhì)高鋁磚。</p><

64、p><b>　　2.高鋁空心球磚</b></p><p>　　將工業(yè)氧化鋁或焦寶石、鋁礬土等耐火材料在電弧爐熔融后用壓縮空氣噴吹而成大小直徑不同的空心高鋁球。然后經(jīng)顆粒配比，加入適量的硫酸鋁水溶液作粘結(jié)劑，成型后，在1500～1750℃溫度下燒結(jié)而成，這種磚的高溫絕熱性好，收縮性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨性好，抗腐蝕性強(qiáng)。</p><p><b>　　3.硅

65、酸鋁耐火纖維</b></p><p>　　用焦寶石鋁礬土等耐火材料，在電弧爐中熔融，然后用高壓空氣噴吹而成棉花狀的纖維，可做散裝填充材料，也可加粘結(jié)劑做成氈、紙板圈和繩使用，具有高耐火度，低導(dǎo)熱系數(shù)，低蓄熱量，輕質(zhì)，吸音，耐熱沖擊，耐腐蝕等性能。</p><p><b>　　4.硅藻土轉(zhuǎn)</b></p><p>　　在高溫下會(huì)收縮和

66、焰化，且強(qiáng)度低，可以用于900℃以下部位，或著中間保溫材料。</p><p>　　三 隔熱材料的確定</p><p>　　從隔熱材料的性能，滿(mǎn)足使用要求及經(jīng)濟(jì)因素等各方面的綜合考慮，選用輕質(zhì)硅藻土轉(zhuǎn)做隔熱材料，</p><p>　　2.7電爐變壓設(shè)備使用</p><p>　　2.8 電阻爐安全生產(chǎn)操作規(guī)程 </p><p

67、>　　安全生產(chǎn)是安全與生產(chǎn)的統(tǒng)一，其宗旨是安全促進(jìn)生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全。搞好安全工作，改善勞動(dòng)條件，可以調(diào)動(dòng)職工的生產(chǎn)積極性；減少職工傷亡，可以減少勞動(dòng)力的損失；減少財(cái)產(chǎn)損失，可以增加企業(yè)效益，無(wú)疑會(huì)促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展；而生產(chǎn)必須安全，則是因?yàn)榘踩巧a(chǎn)的前提條件，沒(méi)有安全就無(wú)法生產(chǎn)?！∷晕覀儾僮麟娮锠t就要按如下規(guī)程：</p><p>　　1.操作人員經(jīng)考試合格取得操作證，方準(zhǔn)進(jìn)行操作，操應(yīng)熟悉本機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)

68、等，并要遵守安全和交接班制度。 </p><p>　　2.禁止越性能使用，其最高溫度不得超過(guò)指定溫度，本設(shè)計(jì)溫度為1060</p><p>　　3.每班工作前必須認(rèn)真檢查并清除爐蓋表面及爐膛內(nèi)的遺散工具及其他雜物。 </p><p>　　4.每班操作前操應(yīng)目視檢查爐內(nèi)發(fā)熱元件及其支撐瓷管、支架磚的情況，如發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)通知維修人員進(jìn)行處理。 </p>

69、<p>　　5.每班工作前操應(yīng)對(duì)固定潤(rùn)滑點(diǎn)加油（3#鋰基脂）。 </p><p>　　6.操在吊入吊出工件時(shí)，應(yīng)保證工件平穩(wěn)升降，以慢速接近爐底。 </p><p>　　7.電爐通電后，及時(shí)開(kāi)動(dòng)風(fēng)機(jī)。 </p><p>　　8.操在工作中應(yīng)經(jīng)常檢查砂封情況，并及時(shí)補(bǔ)添砂子。 </p><p>　　9.操應(yīng)經(jīng)常注意電爐的工作狀態(tài)、

70、在運(yùn)行過(guò)程中爐蓋及爐身不得有過(guò)份的震動(dòng)及變形，否則應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)人員處理。 </p><p>　　10.操應(yīng)熟悉本工位產(chǎn)品的工藝要求、按工藝要求進(jìn)行工作。 </p><p>　　11.操應(yīng)大致了解自動(dòng)電子電位差計(jì)的基本原理、并經(jīng)常監(jiān)視其工作狀態(tài)、如出現(xiàn)異狀應(yīng)及時(shí)通知儀表人員進(jìn)行檢查。 </p><p>　　12.電爐運(yùn)行期間，操作人員應(yīng)在工作場(chǎng)地巡視，不得擅自離開(kāi)現(xiàn)

71、場(chǎng)。 </p><p>　　13.電爐應(yīng)由專(zhuān)人操作及維修，其他人員不得私自通電用爐。 </p><p>　　14.爐子在運(yùn)行中如發(fā)生故障，操應(yīng)立即停爐、切斷電源并向有關(guān)部門(mén)人員報(bào)告會(huì)同處理。 </p><p>　　15.當(dāng)爐子不工作時(shí)、爐蓋應(yīng)在蓋合位置，爐體及周?chē)ぷ鞯攸c(diǎn)應(yīng)經(jīng)常保持清潔整齊，下班時(shí)注意切斷總電源、氣源，做好交班工作。</p><p

72、>　　安全是第一生產(chǎn)力，所以在本設(shè)計(jì)結(jié)尾部分闡述，望今后使用電阻爐的操作人員按章程上崗使用。</p><p><b>　?。ㄖ笇?dǎo)書(shū)）</b></p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)在###老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著#老師的心血和

73、汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向###老師表示深深的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向####大學(xué)，###系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來(lái)的辛勤栽

74、培。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)嚴(yán)格按照工科電阻爐的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)科學(xué)嚴(yán)密的計(jì)算、充分考慮各使用環(huán)節(jié)可能存在的問(wèn)題。并參考大量相關(guān)書(shū)籍。在電阻爐功率確定和發(fā)熱體材料的確定方面進(jìn)行了一系列的計(jì)算，盡量做到更科學(xué)、更合理。由于本設(shè)計(jì)僅限于理論設(shè)計(jì)未應(yīng)用于實(shí)際中，故實(shí)際應(yīng)用中肯定存在諸多問(wèn)題。</p><