1、第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì),授課人：楊曉敏,2008.01.04,返回總目錄,教學(xué)提示,教學(xué)要求,：了解熱處理爐設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，掌握熱處理電阻爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電阻爐功率計(jì)算方法。了解電阻爐功率分配和電熱元件的接線。掌握電熱元件材料特點(diǎn)，以及電熱元件計(jì)算思路。了解電熱元件的安裝。,第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì),：熱處理電阻爐的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作。一臺(tái)好的熱處理電阻爐應(yīng)能充分滿足熱處理工藝的質(zhì)量要求。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定 52 電阻爐功率的計(jì)算 53 功率的分配及電熱元件的接線 54 電熱元件材料及其選擇 55 電熱元件的計(jì)算 56 電熱元件的安裝 57 電阻爐的性能試驗(yàn)及技術(shù)規(guī)范

2、 小結(jié),第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì),第五章 熱處理電阻爐的設(shè)計(jì),51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,一、爐型的選擇,爐型選擇的原則： （1）工藝技術(shù)要求 （2）工件的特點(diǎn) （3）生產(chǎn)量的大小 （4）經(jīng)濟(jì)效益 （5）勞動(dòng)條件,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,（1）工藝技術(shù)要求 例： 無氧化加熱可選用真空爐或可控氣氛熱處理爐； 化學(xué)熱處理可選用滲碳爐、滲氮爐等。 表面淬火可選用表面淬火設(shè)備，如表面感應(yīng)加熱設(shè)備、表面火焰淬火設(shè)備等。 局部淬火鹽浴爐。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,技術(shù)要求：表面硬度:HRC59 滲碳層深度:1.3-1.7mm 需要滲碳設(shè)備,技術(shù)要求：表面硬度:HRC58-62

3、淬硬層深度:1.5-2.5mm 需要表面淬火設(shè)備,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,（2）工件的特點(diǎn) 例：長軸類工件為減少其熱處理過程中的變形，常常選用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退火、正火、回火等處理宜選用臺(tái)車爐；小型軸承鋼球等則選用滾筒式爐；小型工、夾、模具和工件可選用鹽浴爐等。,（3）生產(chǎn)量的大小 例：大批量同類工件的熱處理，如軸承類可選用機(jī)械化自動(dòng)程度較高的連續(xù)作業(yè)爐；產(chǎn)量小，工藝變化大的或多類單件生產(chǎn)的零件可選用周期作業(yè)爐。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,（5）勞動(dòng)條件 選擇設(shè)備應(yīng)盡量防止對環(huán)境的污染，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平。,（4）經(jīng)濟(jì)效益 應(yīng)選擇節(jié)能效果較好

4、的爐型，選用造價(jià)低的爐型以及生產(chǎn)效率高又能減少各種工藝材料消耗的爐型。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,二、爐膛尺寸的確定,確定爐膛尺寸依據(jù)：工件尺寸、形狀、技術(shù)要求、生產(chǎn)率等。還要考慮爐內(nèi)溫度均勻性、傳熱特性以及裝出料和檢修方便。一般在保證有足夠的生產(chǎn)效率的前提下，應(yīng)盡量減小爐膛尺寸。,以箱式爐為例： 爐膛尺寸包括爐膛有效尺寸（指工件實(shí)際擺放所占的面積作為爐底板有效面積）寬度B效和長度L效以及堆放工件的有效高度H效和爐膛砌磚體內(nèi)腔的尺寸BLH兩個(gè)部分如圖左圖。,爐膛尺寸及砌體結(jié)構(gòu),1、爐底面積,實(shí)際排料法（爐子一次裝爐量）：（對生產(chǎn)量不大、工件尺寸較大而且形狀特殊者）,51 爐型的選擇和爐

5、膛尺寸的確定,原則：工件與電熱元件或工件與爐膛前、后壁之間應(yīng)保持一定距離，一般為0.10.15m。,加熱能力指標(biāo)法:(當(dāng)工件品種多且工藝周期不同時(shí)，爐底面積可根據(jù)爐底單位面積的生產(chǎn)能力生產(chǎn)率P0表51計(jì)算),p：爐子生產(chǎn)率；F1有效面積；F爐底總面積。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,原則：裝料的面積F1（有效面積）一般為總面積的7085。爐底寬度B與長度L之比一般應(yīng)保持在2/3-1/2。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,爐膛高度與寬度之比多數(shù)在0.5-0.9范圍內(nèi)變動(dòng)。對于滲碳、退火等工藝周期長的爐子，裝料多，取上限；淬火、正火等工藝周期較短的爐子，裝料相對少一些，取下限 。,2、爐膛高

6、度,爐襯一般由耐火材料和保溫材料組成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題： （1）確定砌體的厚度尺寸要滿足強(qiáng)度要求，并與耐火磚、保溫磚的尺寸相吻合， （2）為了減少爐襯蓄熱量和縮短冷爐升溫時(shí)間，在符合耐火、保溫和機(jī)械強(qiáng)度的要求下，盡量采用輕質(zhì)耐火材料； （3）保溫材料的使用溫度不能超過允許溫度，否則將使保溫性能降低； （4）爐襯外表面溫升以保持在4060為宜，否則會(huì)增大熱損失和使環(huán)境溫度升高。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,三、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 爐體包括爐墻、爐底、爐門、爐殼等。,1、爐襯材料的選擇,中低溫爐爐墻砌體：爐殼鋼板石棉板保溫層（硅藻土磚或蛭石粉填充料）內(nèi)層耐火層（輕質(zhì)粘土磚）。高溫爐爐墻：爐殼鋼

7、板石棉板保溫層輕質(zhì)磚重質(zhì)磚或高鋁磚。 注：（1）爐墻通常采用標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，因此爐墻尺寸應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸（23011365mm）加磚縫厚度（一般為2mm）的倍數(shù)。見附表18。 （2）為防止?fàn)t墻反復(fù)熱脹冷縮，大型爐的粘土磚爐墻，每米長度應(yīng)留56mm膨脹縫，各層之間應(yīng)錯(cuò)開。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,2、爐墻,保溫材料,輕質(zhì)耐火磚,包括平頂、拱頂和吊頂。 爐膛寬度小于400600mm的小型爐，可采用平頂。電熱元件常布置在爐頂與爐底上。 爐膛寬度小于3.5-4m采用拱頂。 拱頂常采用輕質(zhì)楔形磚與標(biāo)準(zhǔn)直角磚混合砌筑，上部填充輕質(zhì)保溫制品，拱角（受拱頂重量及其受熱產(chǎn)生的膨脹力形成推力作用于拱角）采用重

8、質(zhì)磚。 跨度特別大的爐子采用吊頂。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,3、 爐頂,拱角磚,支撐磚,保溫材料,錯(cuò)砌,環(huán)砌,外殼鋼板（612mm）石棉板保溫材料（硅藻土磚砌成方格子，在方格子中填充蛭石或硅藻土粉） 12層硅藻土磚輕質(zhì)耐火磚+重質(zhì)耐火磚和電熱元件擱板磚。,4、 爐底,爐門框的大小取決于工件的尺寸大小，要保證裝、出爐操作方便。爐門框的寬度與高度之比，一般與爐膛相同。爐門框結(jié)構(gòu)通常是在鑄造或鋼板焊接框架內(nèi)重質(zhì)磚砌筑，可控氣氛爐常用耐熱鋼制造。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,5 、爐門框,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求：爐門一般比爐門框稍大，邊緣重疊95130mm，爐門邊緣與爐門框要重疊；要有足夠厚的

9、保溫層；爐門要壓緊爐門框；爐門下緣常楔入工作臺(tái)上的砂槽內(nèi)等。 結(jié)構(gòu)通常是在鑄鐵框架保溫磚耐火磚，爐門上應(yīng)設(shè)置窺視口。,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,6 、爐門,(1)砌磚體尺寸應(yīng)是磚尺寸(230、113、65等)的整數(shù)倍 (還應(yīng)計(jì)入灰縫尺寸)。在砌磚體高度方向上絕不能用砍削磚的辦法來滿足砌磚體尺寸。 (2)與鐵鉻鋁電熱元件接觸的高鋁質(zhì)擱磚、引出套管等的Al2O3不得低于60%，F(xiàn)e2O3含量應(yīng)小于15，表面不得有熔洞和渣蝕。 (3)可控氣氛爐內(nèi)壁的耐火磚，必須是一級品，F(xiàn)e2O3含量應(yīng)不大于1%。 (4)耐火磚爐襯的灰縫：爐墻和爐底不大于2mm，爐頂不大于15mm，可控氣氛爐不大于1 mm

10、。 ,51 爐型的選擇和爐膛尺寸的確定,7、 對爐襯砌筑的一般要求,52 電阻功率的計(jì)算,(5)、爐襯的磚縫必須相互交錯(cuò)，錯(cuò)開量應(yīng)以磚長的1/2為宜。爐墻拐角處砌筑必須相互咬合。 (6)、砌磚體必須留膨脹縫。每米砌磚體的膨脹 統(tǒng)一般規(guī)定為：粘土磚和硅藻土磚為5-6mm。 高鋁磚為810 mm。 (7)、隔熱層用硅藻土磚時(shí)必須干砌。磚縫空隙用干燥的隔熱填科填滿。 (8)、固定在砌體內(nèi)的金屬預(yù)埋件應(yīng)在砌磚時(shí)同時(shí)安裝。 (9)、除爐口等待殊情況下，不得用重質(zhì)耐火磚砌筑在與爐殼直接接觸的部位，以減少熱損失。,52 電阻功率的計(jì)算,計(jì)算電阻爐功率的方法：,熱平衡計(jì)算法：綜合考慮了影響功率的各種因素，結(jié)果

11、比較準(zhǔn)確。,經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法：簡單，局限性大，僅限某種類型的爐子。,電阻爐熱支出項(xiàng)目示意圖,一、熱平衡計(jì)算法 熱平衡計(jì)算法基本原理：根據(jù)爐子輸入總功率（收入項(xiàng)）應(yīng)等于各項(xiàng)能量消耗（支出項(xiàng)）總合原則確定爐子功率方法。 1、熱處理電阻爐的主要能量支出項(xiàng),（1）、加熱工件所需熱量Q件（有效熱量）,P爐子的生產(chǎn)率（kg/h） t1、t2工件入爐前加熱的初始和終了溫度。 c1、c2工件在t1、t2時(shí)的比熱容kJ/(kg. ),G裝一次裝爐重量kg 加加熱階段時(shí)間h（工件入爐后加熱到最終加 熱溫度t2所需加熱時(shí)間）,52 電阻功率的計(jì)算,若以加熱階段作為熱平衡時(shí)間單位時(shí)：,根據(jù)爐子生產(chǎn)率計(jì)算：,（2）、加熱輔助

12、構(gòu)件（料筐、工夾具、支承架、爐底板及料盤）所需要熱量Q輔,52 電阻功率的計(jì)算,p輔每小時(shí)加熱輔助構(gòu)件的重量kg/h； t1、t2輔助構(gòu)件加熱的初始和終了溫度； c1、c2輔助構(gòu)件在t1、t2時(shí)的比熱容kJ/(kg. ),（3）、加熱控制氣體所需熱量Q控,V控控制氣體的用量m3/h t1、t2控制氣體入爐前溫度和工作溫度。 C控控制氣體在在t1t2的平均比熱容kJ/(kg. ),52 電阻功率的計(jì)算,（4）、通過爐襯的散熱損失Q散 此項(xiàng)熱損失是指爐膛內(nèi)熱量通過爐墻、爐頂、爐底散發(fā)到大氣中的熱損失。 爐墻加熱階段：砌體蓄熱量近似代表加熱階段的熱損失。 爐體處于穩(wěn)定態(tài)傳熱時(shí)，通過雙層爐襯的散熱損失

13、：,52 電阻功率的計(jì)算,（5）、通過開啟爐門或爐壁縫隙的輻射熱損失Q輻,3.6時(shí)間系數(shù) F爐門開啟面積(正常工作時(shí)，爐門開啟高度為爐膛高度的一半)或縫隙面積； t爐門開啟率（即平均1小時(shí)內(nèi)開啟的時(shí)間），對常開爐門或爐壁縫隙而言t=1；若每小時(shí)開啟6分鐘， t6/60=0.1,52 電阻功率的計(jì)算,（6）、通過開啟爐門或爐壁縫隙的溢氣或吸氣熱損失Q溢或Q吸,對于一般箱式電阻爐，開啟爐門時(shí)，通常以加熱吸入的冷空氣所需要的熱量作為該項(xiàng)熱損失，即,52 電阻功率的計(jì)算,（7）、砌體蓄熱量Q蓄 砌體蓄熱量是指爐子從室溫加熱至工作溫度并且達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)爐襯本身所吸收的熱量。對雙層砌體可按下式計(jì)算：,注：

14、爐子并非在每一生產(chǎn)周期都從室溫開始加 熱，Q蓄應(yīng)視具體情況而定。,（8）、其它熱損失Q它 包括：未考慮到的各種熱損失及一些不易精確計(jì)算的熱損失，如爐襯磚縫不嚴(yán)、爐子長期使用后保溫材料隔熱性能和爐子密封性能降低以及熱電偶、電熱元件引出桿熱短路等造成熱損失。此項(xiàng)熱損失可取上述各項(xiàng)熱損失總和的某一近似百分?jǐn)?shù)。 密封箱式爐為15-20% 機(jī)械化爐為25% 敞開式鹽浴爐為30-50%,52 電阻功率的計(jì)算,2、爐子所需功率 (1)連續(xù)作業(yè)爐或長時(shí)間在恒溫下工作的周期作業(yè)爐（如淬火用箱式爐），可不考慮砌體的蓄熱損失。,總的熱量支出為：Q總=Q件+Q輔+Q控+Q散+Q輻+Q吸+Q它 爐子的功率應(yīng)有一定儲(chǔ)備，

15、安裝功率為：,K功率儲(chǔ)備系數(shù),爐子的熱效率為：,周期作業(yè)爐空爐升溫時(shí)間：,52 電阻功率的計(jì)算,一般周期作業(yè)式電阻爐空爐從室溫升到額定溫度需要38小時(shí)，若升溫時(shí)間太長，則說明功率不夠，需將P安加到滿足空爐升溫時(shí)間數(shù)值。,(2)周期作業(yè)爐,二、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法 1、類比法 與同類爐子相比較，當(dāng)爐膛尺寸和爐體結(jié)構(gòu)確定后，依據(jù)生產(chǎn)率、升溫時(shí)間等方面的具體要求，與性能較好的同類爐子相比較，而確定新設(shè)計(jì)爐子的功率。如果所設(shè)計(jì)的爐子與參考爐子在尺寸、爐襯材料的選擇以及技術(shù)指標(biāo)等方面有所不同，可依據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增減。,52 電阻功率的計(jì)算,類比法、經(jīng)驗(yàn)公式法,2、經(jīng)驗(yàn)公式法：適用于周期作業(yè)封閉式電阻爐,52 電阻

16、功率的計(jì)算,53 功率的分配及電熱元件的接線,一、電阻爐的功率分配（保證爐內(nèi)溫度均勻、按工藝要求分區(qū)分布爐溫） 箱式電阻爐： （1）小箱式爐，電熱元件一般布置在爐側(cè)壁和爐底，有的也安在爐頂。 （2）較大的箱式爐，爐門口端約1/4-1/3的部位應(yīng)適當(dāng)加大功率，或在爐門上另裝一組電熱元件。 （3）電熱元件引出桿常從爐后壁引出，后壁不便布置元件。 （4）一般熱處理爐，單位爐壁上的功率負(fù)荷控制在1535kw/m2。,53 功率的分配及電熱元件的接線,井式電阻爐：深度較大的井式爐爐膛上下各部常分區(qū)配給不同的功率并分區(qū)控溫。,53 功率的分配及電熱元件的接線,連續(xù)作業(yè)電阻爐 加熱區(qū)的功率應(yīng)當(dāng)是最大，均熱區(qū)

17、的功率降低，保溫區(qū)的功率最小。,二、電阻爐的電壓選擇 1、一般電阻爐均采用車間電網(wǎng)電壓，即380V供電，只有部分小型爐采用220V。 2、當(dāng)電熱元件表面功率負(fù)荷相同時(shí)，采用較高的電壓，可降低電熱元件的總重量，但此時(shí)電熱元件較細(xì)長，在爐膛內(nèi)較難于布置。,53 功率的分配及電熱元件的接線,3、電阻爐在以下幾種情況下需要調(diào)壓、降壓供電： （1）采用SiC棒作電熱元件，需調(diào)壓供電，適應(yīng)電熱元件使用中不斷老化。 （2）吸熱型可控氣氛爐：此氣氛下，爐壁會(huì)沉積碳黑，電壓較高時(shí)，靠近壁面的電熱元件易透過碳黑沉積層發(fā)生短路。 （3）電阻溫度系數(shù)較大的電熱元件，需配調(diào)壓器。 （4）真空爐內(nèi)采用電阻較小的碳質(zhì)電熱元

18、件，且為防止發(fā)生真空放電，采用低壓（小于100V）。,53 功率的分配及電熱元件的接線,三、電阻爐接線形式的選擇 電阻爐接線形式的選擇一般原則： 1、盡量保持三相平衡； 2、每組元件的功率要適中； 3、保護(hù)電熱元件； 4、使用中改變接法。,53 功率的分配及電熱元件的接線,1、盡量保持三相平衡 除功率較小的爐子外（小于25KW），可采用單相供電，皆宜三相供電。 爐子功率2575KW，采用星形接法； 爐子功率大于75KW，分兩組或多組的星形和三角形接法。,53 功率的分配及電熱元件的接線,2、每組元件的功率要適中 通常每組功率為3075KW。,53 功率的分配及電熱元件的接線,兩組星形 三角形,

19、3、保護(hù)電熱元件 碳化硅棒在使用過程中會(huì)逐漸老化，電阻增大。若把老化的碳化棒與電阻較小的碳化棒串聯(lián)使用，則在電阻較大的碳化棒上產(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)的元件壽命趨于一致。,53 功率的分配及電熱元件的接線,4、使用中改變接法。,53 功率的分配及電熱元件的接線,一、電熱元件材料的基本性能要求 1、較高的熔點(diǎn)和高溫強(qiáng)度； 2、良好的高溫抗氧化性，能長時(shí)穩(wěn)定工作； 3、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù)； 4、較小的膨脹系數(shù)； 5、較好的塑性； 6、良好的抗蝕性。,54電熱元件材料及其選擇,1、較高的熔點(diǎn)和高溫強(qiáng)度 電熱元件在工作溫度中，應(yīng)能保持不熔

20、化，不揮發(fā)，不發(fā)生明顯的蠕變和坍塌。 2、良好的高溫抗氧化性 要求電熱元件具有較高的耐氧化界限溫度。,54電熱元件材料及其選擇,3、較大的電阻率和較小的電阻溫度系數(shù),54電熱元件材料及其選擇,4、較小的膨脹系數(shù) 電熱元件在開爐、停爐和爐溫波動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生熱脹冷縮。對熱膨脹系數(shù)較大的元件，應(yīng)留有充分的膨脹余地。,54電熱元件材料及其選擇,5、較好的塑性 以便于加工成形和維修； 6、良好的抗蝕性。 在選擇電熱元件時(shí)，應(yīng)注意對各種氣體介質(zhì)的抗蝕能力，在腐蝕性氣氛中工作時(shí)，應(yīng)降低其使用溫度。,54電熱元件材料及其選擇,二、 采用電熱元件材料及特性 1、金屬電熱元件材料 鎳鉻系材料 鐵鉻鋁系材料 純金屬,

21、54電熱元件材料及其選擇,純金屬 優(yōu)點(diǎn)：鉬最常用。熔點(diǎn)高，塑性很好，可作成線狀、帶狀和圓筒狀的電熱元件。 缺點(diǎn)：高溫易氧化，晶粒變粗，性質(zhì)變脆，需在氫氣、氨分解氣或在真空中使用。電阻溫度系數(shù)大。價(jià)格昂貴，熱處理爐中使用較少。,54電熱元件材料及其選擇,鎳鉻系材料 牌號：Cr20Ni80、Cr15Ni60、Cr20Ni80Ti3、Cr23Ni18 組織為：奧氏體 優(yōu)點(diǎn)：抗高溫氧化性強(qiáng)、具有較高的高溫強(qiáng)度，且經(jīng)高溫加熱后其機(jī)械性能不發(fā)生很大變化，具有良好的塑性和焊接性等。 缺點(diǎn)：電阻率小，電阻溫度系數(shù)大，不抗硫蝕，不抗?jié)B碳，價(jià)格昂貴。,54電熱元件材料及其選擇,54電熱元件材料及其選擇,鐵鉻鋁系材

22、料 牌號：1Cr13Al14、0Cr13Al6Mo2、0Cr25Al5、0Cr27Al7Mo2 組織為：鐵素體 優(yōu)點(diǎn)：高溫抗氧化性強(qiáng)?？沽蛭g，電阻率較大，電阻溫度系數(shù)較低。價(jià)格較便宜，常使用。 缺點(diǎn)：塑性較差，經(jīng)高溫加熱，晶粒粗大，性脆，難于維修；高溫強(qiáng)度低，易塌陷。,附表12 常見的金屬電熱元件材料性能。,2、非金屬電熱材料： 碳化硅電熱元件 二硅化鉬電熱元件 碳系電熱元件,54電熱元件材料及其選擇,碳化硅電熱元件 主要成分:SiC（9798） 優(yōu)點(diǎn)：氧化介質(zhì)下長期工作（1350）、電阻率大。 缺點(diǎn)：易老化（調(diào)壓）；易于氫氣和水蒸汽發(fā)生作用，縮短壽命；材質(zhì)脆、強(qiáng)度低。,54電熱元件材料及其選

23、擇,二硅化鉬電熱元件 主要成分：二硅化鉬 特點(diǎn)：耐高溫、不易老化；最高使用溫度17001800；電阻溫度系數(shù)大；1350會(huì)軟化，失去剛性；在空氣、氧化，二氧化碳?xì)夥罩杏休^長的壽命；含硫和氫的氣氛中會(huì)破壞表面氧化膜，宜將使用溫度降低到1350 。,54電熱元件材料及其選擇,碳系電熱元件 碳系電熱元件包括石墨、碳粒和各種碳質(zhì)制品。（石墨電熱元件） 石墨使用最多；常在中性氣氛或真空中使用；14002500的爐子，最高達(dá)3600；熱膨脹系數(shù)??；熱導(dǎo)率大；易加工；耐急冷急熱性好，價(jià)格低廉；,54電熱元件材料及其選擇,溫度（加熱元件溫度爐膛溫度100200） 一般爐溫小于1000，選用NiCr系，F(xiàn)eCr

24、Al系 爐溫在10001200，選用FeCrAl系 爐溫大于1200，選用純金屬或非金屬。,54電熱元件材料及其選擇,三、電熱元件的表面負(fù)荷率 1、定義：電熱元件的表面負(fù)荷率W指元件單位表面積上所發(fā)出的電功率（W/cm2）。 2、允許表面負(fù)荷率：W越高，發(fā)出熱量越多，元件溫度越高，元件材料用量減少,元件使用壽命降低。 表面負(fù)荷率有一個(gè)允許的數(shù)值（允許表面負(fù)荷率）。,54電熱元件材料及其選擇,影響W允因素： 1、元件材料的特性 2、散熱條件 散熱條件越好，電熱元件越不易超溫，允許的表面負(fù)荷率也越大。 （1）爐膛溫度低的，散熱條件好； （2）敞露型的元件散熱條件優(yōu)于封閉型的； （3）爐側(cè)壁的元件散

25、熱條件優(yōu)于爐底板下的； （4）螺旋型的電熱元件的螺距越大，散熱條件越好。 3、腐蝕作用 爐內(nèi)有控制氣體或腐蝕氣體時(shí)，W允應(yīng)取低值。,54電熱元件材料及其選擇,55 電熱元件的設(shè)計(jì),電熱元件的計(jì)算 （1）電熱元件的尺寸 （2）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 （3）碳化硅：確定其數(shù)目和端電壓,55 電熱元件的設(shè)計(jì),一、金屬電熱元件的計(jì)算 1、電熱元件的尺寸 （1）、基本要求 電熱元件應(yīng)具有一定電阻值，保證爐子所需功率； 滿足不超過允許表面負(fù)荷率，保證電熱元件使用壽命。,（2）、元件的電阻和長度,55 電熱元件的設(shè)計(jì),（3）、電熱元件的允許表面負(fù)荷率和長度,（4）、線狀和帶狀電熱元件尺寸,a、直徑為d的線狀電熱元件

26、：直徑、長度，質(zhì)量,元件的直徑：,每個(gè)元件的重量為：,55 電熱元件的計(jì)算,元件的長度：,（4）、影響電熱元件尺寸和重量的因素,每個(gè)電熱元件的直徑，長度和質(zhì)量都是元件功率p、端電壓U、表面負(fù)荷率W允和工作溫度下材料的電阻率t等參數(shù)的函數(shù)。,b、帶狀電熱元件寬和厚、長度、質(zhì)量,每個(gè)電熱元件的長度為：,電熱元件寬為b，厚為a,每段電熱元件的質(zhì)量為：,4、電熱元件的結(jié)構(gòu)尺寸（線狀和帶狀）,D：高溫下，螺旋圈易倒伏，造成短路，使元件過早損壞，應(yīng)增加剛度，D應(yīng)選小一些； h：節(jié)距愈大，散熱條件越好，可以降低電熱元件溫度，提高壽命，但過大，L大，不易安裝。所以h(24)d,線狀電熱元件也可繞成波紋狀：對F

27、eCrAl元件：深度H150250mm；CrNi元件H200300mm；波紋間距h3d、1020長度L（1/4-1/6）H,帶狀元件皆制成波紋型,波紋高度：H10b 波紋間距：h（1030）a 曲率半徑：r（48）a 波紋體長度：,55 電熱元件的計(jì)算,55 電熱元件的計(jì)算,線狀電熱元件的波紋式、螺旋式及帶狀電熱元件的波紋式三種方式中，從使用壽命來說，以線狀波紋式為最好，帶狀波紋式次之，而線狀螺旋式最差。但線狀螺旋形電熱元件，結(jié)構(gòu)簡單，容易繞制，應(yīng)用廣泛；線狀波紋形元件，制作困難，成本較高。,二、碳化硅電熱元件的計(jì)算（數(shù)目和端電壓） 1、根據(jù)爐膛尺寸確定SiC棒的規(guī)格，并計(jì)算每根的功率,2、根據(jù)爐子安裝功率和每根SiC棒功率確定根數(shù),3、計(jì)算端電壓 4、確定電壓調(diào)節(jié)范圍,55 電熱元件的計(jì)算,U調(diào)（0.35-2）U,56電熱元件的安裝,一、電熱元件在爐內(nèi)的安裝方式 安裝原則: (1)保證元件固定可靠； (2)保證爐膛溫度分布均勻； (3)盡可能減少元件之間及其爐壁、支撐磚之間的輻射遮蔽，以防止元件過熱損壞；