一、设计任务与目标

1、设计任务：本次专业课程设计的题目是“950℃中温井式电阻炉的设计”，该设计的主要任务包括选择合适的炉型、确定炉膛尺寸、设计炉体结构、计算电阻炉功率等。

2、设计目标：通过本次设计，加深对热处理设备基础知识的理解，提高综合运用知识的能力；掌握工程设计或撰写论文的步骤和方法；提高制图能力，学会应用有关设计资料进行设计计算和理论分析的方法，以提升独立分析和解决问题的能力。

二、炉型选择

根据热处理工艺需求及工件特性，选择了周期式中温井式电阻炉，该类型电阻炉适用于多种热处理工艺，特别是需要均匀加热和精确控制温度的场合，其最高使用温度可达950℃，满足设计要求。

三、炉膛尺寸的确定

炉膛有效尺寸（排料法）

工件尺寸：φ90×1000mm，装炉量为16根。

工件间隙：长轴类工件间隙需大于或等于工件直径，此处取100~200mm。

炉膛内径D：根据几何关系和排料法计算，得出D=890mm，考虑炉壁内径比料筐大200~300mm，故取D砌=1500mm。

炉墙砖型号：选用BSL·427·467型轻质粘土扇形砖，其尺寸为A=168mm，B=190.8mm，R=765mm，r=675mm。

炉膛有效高度H

- 根据工件长度和装炉方式，确定炉膛有效高度为1100mm，确保工件在炉内受热均匀。

炉口直径和高度

炉口直径：根据工件尺寸和装炉需求，合理确定炉口直径，以便工件顺利进出。

炉口高度：根据炉膛深度和操作便利性，设计合适的炉口高度。

四、炉体结构设计

炉壁设计

- 采用轻质粘土扇形砖砌筑炉壁，具有良好的保温性能和热稳定性。

- 炉壁厚度根据炉膛温度和使用环境确定，确保足够的强度和保温效果。

炉底设计

- 炉底采用耐高温材料制成，能够承受工件的重量和热量传递。

- 设计合理的通风孔或排烟系统，确保炉内气氛流通和废气排出。

炉盖设计

- 炉盖采用密封式设计，减少热量损失和气氛污染。

- 设置观察窗和测温孔，方便观察炉内情况和测量温度。

炉壳设计

- 炉壳采用金属材料制成，具有良好的机械强度和密封性能。

- 外壳表面涂有耐高温涂料，增强防腐能力和美观度。

五、电阻炉功率的确定

炉衬材料蓄热量Q蓄

- 根据炉衬材料的物理性质和使用条件，计算其蓄热量。

加热工件的有效热量Q件

- 根据工件材质、形状、尺寸和加热速率等因素，计算加热工件所需的有效热量。

工件夹具吸热量Q夹

- 考虑工件夹具的材料和结构特点，估算其在加热过程中吸收的热量。

通过炉衬的散热损失Q散

- 根据炉衬材料的导热系数和炉内外温差等因素，计算散热损失量。

开启炉门的辐射热损失Q辐

- 当炉门开启时，会有大量热量通过对流和辐射方式散失到外界环境中，这部分热量损失也需要进行计算并纳入总功率需求中。

六、结论

通过以上设计和计算过程可以看出，950℃中温井式电阻炉的设计涉及到多个方面因素的综合考虑和权衡，在实际设计过程中还需要根据具体应用场景和使用要求进行适当调整和优化以确保最终设计方案既满足生产需求又经济实用。