粉末冶金電爐及設計（簡體書）

《普通高等教育“十二五”規劃教材：粉末冶金電爐及設計》共分九章，主要針對粉末冶金行業用電爐的結構、使用、原理及設計進行了介紹。分別介紹了粉末冶金電爐的發展現狀及趨勢，傳熱原理及築爐材料，電熱元件的類型、性能、選擇及設計，粉末冶金電阻爐的結構及設計實例，粉末冶金感應爐、電弧爐的結構及設計，粉末冶金真空爐的結構及設計，以及粉末冶金電爐的溫度測量、溫度控制的方法及手段。
《普通高等教育“十二五”規劃教材：粉末冶金電爐及設計》適合冶金行業的高校學生、工程技術人員、電爐設計人員及電爐操作人員等參閱。

《普通高等教育"十二五"規劃教材:粉末冶金電爐及設計》適合冶金行業的高校學生、工程技術人員、電爐設計人員及電爐操作人員等參閱。

1概論
1.1國內外粉末冶金行業的發展現狀
1.1.1國外粉末冶金行業的發展現狀
1.1.2我國粉末冶金行業的發展現狀
1.2粉末冶金加熱爐概述
1.2.1粉末冶金加熱爐的類型
1.2.2粉末冶金電爐的選用原則
1.2.3粉末冶金電爐的基本結構
1.3粉末冶金電爐的歷史沿革及發展趨勢
本章小結
複習思考題

2粉末冶金電爐傳熱理論
2.1傳熱概述
2.1.1傳熱的基本方式
2.1.2溫度場和溫度梯度
2.2穩定態傳導傳熱
2.2.1導熱的基本定律
2.2.2導熱係數
2.2.3平壁的傳導傳熱
2.2.4圓筒壁的傳導傳熱
2.3對流傳熱
2.3.1對流傳熱的機理
2.3.2對流傳熱的數學公式
2.3.3對流傳熱的實驗公式
2.4輻射傳熱
2.4.1熱輻射的基本概念
2.4.2熱輻射的基本定律
2.4.3物體表面間的輻射換熱
2.4.4氣體輻射
2.5穩定態綜合傳熱
2.5.1通過平壁的傳熱
2.5.2通過圓筒壁的傳熱
本章小結
複習思考題

3粉末冶金電爐用築爐材料
3.1耐火材料的概述
3.1.1電爐對耐火材料的要求
3.1.2耐火材料的分類
3.1.3常用耐火材料的性能
3.1.4特種耐火材料的性能
3.2耐火材料及其用途
3.2.1重質耐火材料
3.2.2輕質耐火材料
3.2.3耐火纖維材料
3.2.4耐火材料新品種
3.3保溫材料
3.3.1高溫保溫材料
3.3.2中溫保溫材料
3.3.3低溫保溫材料
3.4不定型耐火材料
3.4.1不定型耐火材料的定義
3.4.2不定型耐火材料的分類
3.4.3不定型耐火材料的特點
3.4.4耐火澆注料
3.4.5耐火可塑料
3.5其他築爐材料
3.5.1水泥石棉板
3.5.2石棉橡膠板
3.5.3常用膠合劑
3.5.4耐火塗料
3.5.5耐火膠泥
3.5.6爐用鋼材
本章小結
複習思考題

4粉末冶金電爐電熱元件及設計
4.1電熱元件概述
4.1.1電熱元件的使用要求
4.1.2電熱元件的分類
4.2電熱元件材料及其性能
4.2.1金屬電熱元件
4.2.2非金屬電熱元件
4.3電熱元件的表面負荷
4.3.1金屬電熱元件的允許表面負荷
4.3.2非金屬電熱元件的允許表面負荷
4.4電熱元件的計算方法
4.4.1金屬電熱元件尺寸的計算
4.4.2非金屬電熱元件尺寸的計算
4.5電熱元件在爐內的安裝
4.5.1電熱元件的安裝方式
4.5.2電熱元件的安裝原則
本章小結
複習思考題

5粉末冶金電阻爐
5.1電阻爐概述
5.1.1電阻爐的分類及用途
5.1.2電阻爐的優點
5.1.3粉末冶金用電阻爐的使用范圍及要求
5.1.4粉末冶金用電阻爐的設計方法及步驟
5.2電阻爐結構設計
5.2.1爐型的選擇
5.2.2結構設計
5.3電爐功率的分配與確定
5.3.1電爐功率的分配
5.3.2用估算法確定功率
5.3.3用熱平衡法確定功率
5.4粉末冶金用電阻爐類型
5.4.1還原用電阻爐
5.4.2碳管爐
5.4.3燒結用電阻爐
5.5粉末冶金用電阻爐設計實例
5.5.1設計任務和要求
5.5.2電阻爐結構設計
5.5.3電阻爐功率的確定
本章小結
複習思考題

6粉末冶金感應爐
6.1概述
6.1.1感應加熱原理
6.1.2感應電流分佈
6.1.3感應加熱的電流頻率
6.1.4感應加熱設備的類型
6.2感應加熱設備頻率的選擇
6.3感應器的設計
6.3.1感應器的分類及結構
6.3.2感應器的設計
6.4粉末冶金用感應爐的類型
6.4.1中頻感應透熱爐
6.4.2中頻感應燒結爐
6.4.3高頻碳化爐
本章小結
複習思考題

7粉末冶金電弧爐
7.1電弧爐概述
7.1.1電弧爐分類
7.1.2電弧的構造及特性
7.2電弧加熱基礎
7.2.1直流電弧
7.2.2等離子體
7.2.3電弧加熱與一般電阻加熱的比較
7.2.4電弧中熔滴數目和大小的影響因素
7.3電弧熔煉工藝參數的選擇
7.3.1熔煉電流
7.3.2熔煉電壓
7.3.3自耗電極的直徑
7.3.4自耗電極的長度
7.3.5自耗電極的質量
7.3.6熔化速率
7.3.7熔煉極性
7.3.8冷卻強度
7.3.9熔煉真空度
7.4粉末冶金用電弧爐的類型
7.4.1真空熔煉電弧爐
7.4.2等離子電弧爐
7.4.3電子束爐
本章小結
複習思考題

8粉末冶金真空爐
8.1真空爐概述
8.1.1真空爐分類
8.1.2真空的定義及真空度的量度
8.1.3真空的獲得和測量
8.2真空爐的結構及設計
8.2.1真空爐的結構特點
8.2.2真空爐的基本結構
8.2.3真空爐的結構設計
8.3真空爐功率的確定
8.3.1熱平衡計算法
8.3.2經驗確定法
8.3.3冷卻水消耗量的計算
8.4爐子真空系統的設計
8.4.1真空系統的設計參數及基本原則
8.4.2真空系統的類型
8.4.3管路流導的計算
8.4.4真空爐真空系統的計算
8.4.5真空密封
8.5粉末冶金用真空爐的類型
8.5.1真空碳管電阻爐
8.5.2真空矽鉬棒爐
8.5.3真空鉬絲爐
8.5.4真空感應熔煉爐
本章小結
複習思考題

9溫度測量及控制
9.1溫度測量方法
9.1.1接觸測量法
9.1.2非接觸測量法
9.1.3溫度傳感器的類型
9.2溫度測量工具
9.2.1熱電偶
9.2.2熱電阻
9.2.3光學高溫計
9.2.4輻射式高溫計
9.3溫度控制
9.3.1位式控制方式
9.3.2晶閘管溫度控制
9.3.3變壓器控制
9.4計算機在溫度控制中的應用
9.4.1計算機溫度控制系統的組成
9.4.2計算機溫度控制過程
9.5PLC在溫度控制中的應用
9.5.1PLC的控制作用
9.5.2PLC的組成
9.5.3PLC輸入及輸出應用實例
9.6PID控制
9.6.1PID控制原理
9.6.2PID參數的整定
9.6.3PID參數的切換

本章小結
複習思考題
參考文獻

有時為提高其流動性或減少加水量，還可另加塑化劑或減水劑。有時為促進其凝結和硬化，可加促硬劑。由于其基本組成和施工、硬化過程與土建工程中常用的混凝土相同，因此也常被稱為耐火混凝土。
3.4.4.1耐火澆注料的結構
耐火澆注料（耐火混凝土）由膠結料、骨料、摻和料三部分組成，有時還加入促凝劑。
耐火骨料是耐火混凝土的主體，各種耐火材料（黏土質、高鋁質、硅質、鎂質等），經過煅燒后的熟料，或各種廢磚破碎到一定程度均可作為耐火骨料。骨料的顆粒大小對制品的質量有很大的影響，所以對骨料顆粒的大小除有一定的限制外，在數量上也有一定比例要求，耐火骨料相當于普通建筑用混凝土的碎石和砂子。在耐火混凝土的配料中，骨料一般占70％～80％。其中，粗骨料（5～20mm）在配料中占35％～45％；細骨料（0.15～5mm）占30％～35％。
膠結料（結合劑）起膠結硬化作用，使制品具有一定的強度。可作膠結料的有：普通硅酸鹽水泥、礬土水泥（高鋁水泥）、鎂質水泥、水玻璃、磷酸等。為保證混凝土有足夠的耐火度（膠結料在高溫下為熔劑，其量越多，混凝土耐火度越低），并為減少在使用過程中體積收縮，膠結料的用量應盡可能的少些，一般為10％～25％，而且希望膠結料與骨料不能生成較多的低熔物。
有的耐火混凝土（如磷酸鹽耐火混凝土）在配料中還必須加入少量促凝劑，以加速混凝土的硬化與固結。
為了改善耐火混凝土的性能，如提高在升溫過程中的強度、減少體積收縮等，常加入10％～25％的摻和料。摻和料的原料與骨料相同，是經過磨細的耐火材料熟料細粉，其中70％～80％的細度在0.088mm以下。
3.4.4.2常用耐火澆注料
澆注料中粒狀料的強度一般皆高于結合劑硬化體的強度和其同顆粒之間的結合強度，故澆注料的常溫強度實際上取決于結合劑硬化體的強度。中溫和高溫下強度的變化也主要發生于或首先發生于結合劑硬化體中，故可認為高溫強度也受結合劑控制。
多數或絕大多數易熔組分總是包含在結合劑中，若所用粒狀和粉狀料的材質一定，則澆注料的耐高溫性會在相當大程度上受結合劑所控制。結合劑的種類和用量對澆注料的耐火度和荷重軟化溫度等高溫性質的影響也十分顯著。另外，澆注料硬化后的高溫體積穩定性較低和抗渣性較低等特點也與此有關。一般而論，澆注料的抗熱震性較同材質的燒結制品優越，這主要是由于澆注料硬化體的結構特點，能吸收或緩沖熱應力和應變之故。
A鋁酸鈣水泥澆注料
鋁酸鈣水泥澆注料是以鋁酸鈣為主要成分的水泥為結合劑，以礬土熟料為骨料及摻和料制成的水硬性澆注料。由于鋁酸鈣水化速度很快，因此這種澆注料的特點是硬化快、早期強度高。但到350℃開始排除結晶水后，體積收縮，強度下降，因此烘爐時必須嚴格按預定曲線進行。在1100～1200℃以上，鋁酸鹽耐火澆注料的強度有所提高。鋁酸鹽水泥耐火混凝土的組成見表3—25，其主要性能指標見表3—26。