Saltbad — enhet og applikasjon

Ved oppvarming av produkter i væske, på grunn av de høye verdiene av koeffisienten for varmeoverføring fra væske til metall, kan en betydelig høyere oppvarmingshastighet oppnås. På den annen side, på grunn av den mye høyere varmeledningsevnen til væsker sammenlignet med gasser, må temperaturfordelingen i dem være mer jevn, og derfor vil oppvarmingen av individuelle produkter eller deler av produktet skje under de samme forholdene.

Den raskeste oppvarmingshastigheten kan oppnås i et flytende metall som smeltet bly. Blybadet er en jerndigel fylt med bly, installert i sjakt elektrisk ovn under eksosdekselet. Når blyet smelter og når en forhåndsbestemt temperatur, senkes små deler ned i det, som raskt varmes opp, for eksempel for bråkjøling eller herding, mens blyets termiske ledningsevne sikrer en høy jevn oppvarming av delene som faller inn i det. men et blybad har en rekke betydelige feil:

• skadelig arbeid med bly, spesielt ved høye temperaturer,

• umulig å bruke for oppvarming til temperaturer over 800 ° C (ved høyere temperaturer fordamper bly intensivt),

• lav varmekapasitet til bly, på grunn av at det raskt avkjøles når det senkes ned i større deler.

Følgelig fikk blybad kun begrenset bruk. I motsetning til bly har forskjellige salter, nitrater og baser funnet mye bredere anvendelse. Siden en rekke salter, nitrater og baser som brukes har svært forskjellige smeltepunkter, for enhver temperatur i området fra 250 til 1300 °C kan et slikt salt eller en blanding av salter velges slik at det fordamper lite ved den temperaturen og samtidig. tiden er flytende. Tabell 1 viser smeltepunkter og bruksområder for enkelte salter og nitrater.

Salt- og saltbad konstruktivt utført som bad med ekstern oppvarming, bad med innvendige varmeovner og elektroder... De to første typene utføres ved relativt lave temperaturer — disse er hovedsakelig salpeter- og alkaliske bad som brukes til varmebehandling av profiler og plater av lette legeringer (450-525 °C).

Eksternt oppvarmede saltbad er et rektangulært eller sirkulært kar sveiset av vanlig karbonstål plassert i en sjakt med metallvarmere.

Saltbad med innvendige varmeelementer er laget på samme måte, men har ikke eksterne varmeelementer, og i stedet er rørformede hermetiske varmeelementer nedsenket i nitrat. De har betydelige fordeler:

1. Litt mindre dimensjoner og lavere varmetap sammenlignet med eksterne varmebad,

2. forbruket av oppvarmingslegeringer i dem er ti ganger mindre,

3.De er tryggere fordi nitrater kan eksplodere når de overopphetes i nærvær av jernoksider, og slik overoppheting i eksterne varmebad kan oppstå på grunn av forurensning av bunnlagene av nitrat, noe som resulterer i at bunnen av badet blir overopphetet av bunnvarmerne.

Ulempen med rørvarmere i nitratbad er deres korte levetid på grunn av høy temperatur og korrosjon av rørkappen med nitrat.

Tabell 1. Smeltepunkt og område for noen salter

Salt- og alkaliske bad av begge typer når veldig store størrelser (lengde 6-8 m) og en effekt på flere hundre kilowatt. For høyere temperaturer brukes bad med elektrode. De er en metall- eller keramisk digel fylt med salt, hvor metallelektroder matet av en nedtrappingstransformator med en spenning på 8-25 V senkes.

I kald tilstand leder saltet nesten ikke strøm, men hvis det varmes opp av en ekstern kilde, etableres en strøm mellom elektrodene og frigjør Joule-varme til saltet. Derfor tjener det smeltede saltet i seg selv som en varmeovn i slike bad, der gjenstandene som skal varmes ned er nedsenket.

Elektrodebad leveres med deksel og ytre elektroder. Førstnevnte brukes foreløpig ikke på grunn av lav effektivitet og ujevn oppvarming. I slike bad er strømtettheten på overflaten av elektrodene på grunn av de store dimensjonene til sistnevnte ikke høy, derfor er det bare naturlig termisk sirkulasjon av saltet i dem, som utjevner temperaturene i sistnevnte langs høyden. Likevel, i slike bad kan temperaturforskjellen i øvre og nedre nivå nå 20-25 ° C.

Således er den største ulempen med slike bad den utilstrekkelig intensive sirkulasjonen av saltet, noe som fører til en reduksjon i oppvarmingshastigheten til produktene, og derfor i driften av badet, og til en ujevn fordeling av temperaturen i det langs høyden.

Dessuten, i disse badene fyller strømlinjene nesten hele volumet av saltet; derfor flyter også strøm gjennom produktene. Med en ugunstig form av sistnevnte (skarpe kanter, tynne broer mellom to deler av produktet), kan økte strømtettheter konsentreres i dem, noe som vil føre til overoppheting og kan føre til avvisning eller til og med smelting.

Ris. 1. Saltbad med eksterne elektroder og skillevegg: 1 — bad, 2 — kledning, 3 — forkle, 4 — paraply, 5 — skillevegg: 6 — pyrometer, 7 — elektrode, 8 — ildfast murverk, 9 — termisk isolasjon.

Disse ulempene overvinnes ved at elektrodesaltbad med eksterne elektroder blir mer og mer utbredt. I dem er elektrodene to stenger med en rektangulær eller sirkulær seksjon, senket ned i saltet i en avstand på 25-50 mm fra hverandre.

I slike bad er nesten alle strømlinjer plassert i rommet mellom to elektroder, derfor passerer bare ubetydelige strømmer gjennom de oppvarmede delene og deres individuelle punkter overopphetes ikke. I tillegg, for å fullstendig utelukke passasje av strøm gjennom delene, kan den delen av kammeret hvor elektrodene er plassert, skilles fra dens arbeidsdel med en skillevegg (fig. 1).

Siden strømtettheten mellom stavene er veldig høy, blir saltet mellom dem overopphetet og intens termisk sirkulasjon begynner, og de oppvarmede saltpartiklene stiger inn i rommet mellom elektrodene og divergerer på det øvre nivået gjennom volumet av badet, mens de er kaldere. nedre lag settes inn i interelektroderommet under.

Ved svært høye strømtettheter mellom elektrodene (ca. 15-25 A / cm2), begynner elektromagnetiske krefter å råde, og kaster salt ned i interelektroderommet, som et resultat av at sirkulasjonsretningen snur og dens intensitet øker. Slik tvungen sirkulasjon av salt øker betydelig både koeffisienten for varmeoverføring fra salt til produkter og jevnheten til oppvarming av produkter langs høyden på badene (opptil ± 3 ° C).

På grunn av de nevnte fordelene har bad med eksterne elektroder nylig blitt brukt mer og mer utbredt. Saltbad produseres enfase og trefase (fig. 1) ved effekt fra 20 til 150 kW og ved forskjellige temperaturer opp til 1300 ° C. De brukes til oppvarming av ulike produkter for bråkjøling og herding og først og fremst for verktøy (inkludert høyhastighetsstål), så vel som for isotermisk gløding. I tillegg, ved å velge riktig saltsammensetning i dem, er det mulig å sikre gjennomføringen av termokjemisk prosessering, karburering og cyanidering av stål.

En velkjent fordel med oppvarming i saltbad er å dekke gjenstander som fjernes fra badekaret med et tynt lag salt. Denne filmen beskytter overflaten av produktet mot oksidasjon i luften, samtidig som den sprekker og spretter tilbake når den er avkjølt eller nedsenket i en kjøletank.

Varmebestandige metalldigler av elektrodebad som opererer opp til 1000 ° C er laget av krom-nikkel stål, og deres levetid kan antas å være 1 år. Keramiske digler kan brukes opp til 1400°C, de kan komprimeres, brennes eller settes sammen fra individuelle keramiske plater av høy aluminium som er bundet sammen i en løsning.

Elektroder kan lages av krom-nikkel-stål eller lavkarbonstål, for eksempel klasse 10. Elektroder holder seg i høytemperaturbad i 3-6 måneder, i middelstemperaturbad i opptil ett år.

Arrangementet av saltbaddeksler spiller en viktig rolle... Et åpent saltspeil avgir en energimengde som tilsvarer ca. 5-6 ganger varmetapet til et lukket bad ved 1000 ° C. Derfor må badedekslet være tilstrekkelig isolert , samtidig skal det være enkelt å folde tilbake eller flytte til siden under lasting og lossing. En betydelig reduksjon i tap av badespeil kan oppnås ved å belegge overflaten med et lag cellegrafittkarbonpulver.

Siden saltet ikke ledes i kald tilstand, er det nødvendig å varme det opp for å kjøre badekaret. Det mest praktiske er bruken av innledende nikrommotstand. Sistnevnte, før badet stivner, senkes i salt og kobles til to elektroder. Når badet er oppvarmet, oppvarmer transformatorstrømmen som strømmer gjennom motstanden det, på grunn av hvilket saltlagene ved siden av motstanden oppvarmes og på sin side begynner å lede. Motstanden slås deretter av og fjernes fra saltet.For en slik motstand kan en meget høy spesifikk overflateeffekt i størrelsesorden 10-15 W / cm2 tillates. Det bør imidlertid tas i betraktning at når du arbeider i salt, blir nichrome svært skjøre og krever forsiktig håndtering.

Noen ganger, i stedet for en metallmotstand mellom elektrodene, etter å ha slått av ovnen, legges stykker av elektrodekull, som varmes opp når badekaret slås på, og oppvarmer saltet. Til slutt kan du ganske enkelt varme opp saltområdene nær elektrodene med en gassbrenner. Operasjonen med å varme opp badekaret er ganske lang, så noen ganger er det å foretrekke å ikke avkjøle badene over natten, og la dem stå på med redusert spenning.

I tillegg til intermitterende elektrodebad, brukes også kontinuerlige enheter... For individuelle bad kan det brukes et transportbånd over badekaret for å bære delene og senke dem i saltet. Enheter for komplekse varmebehandlingsprosesser, utført sekvensielt i flere bad, er mer komplekse, da dette krever opprettelse av alternativ bevegelse av deler i horisontale og vertikale retninger. Vanligvis løses denne oppgaven ved hjelp av en transportør eller en karusell med løfteinnretning.

Derfor, sammenlignet med konvensjonelle elektriske ovner, har saltbad følgende fordeler:

1. høy oppvarmingshastighet og derfor høy ytelse for like dimensjoner,

2. lett å utføre ulike typer termisk og termokjemisk behandling,

3. beskyttelse av produkter mot oksidasjon under oppvarming og avkjøling.

Ulempene med saltbad er som følger:

1.høyt spesifikt energiforbruk på grunn av økt varmetap fra baderomsspeilet og behovet for kontinuerlig drift på grunn av varigheten og kompleksiteten til oppvarmingen (sistnevnte forårsaker underbelastningsdrift),

2. ganske høyt forbruk av salt,

3. vanskelige arbeidsforhold selv med god ventilasjon.

Utbredelsen av saltbad forklares av det faktum at fordelene deres i mange tilfeller oppveier ulempene.

For de laveste temperaturene brukes oljebad, utført med både intern og ekstern oppvarming. Elektrodekjeler for oppvarming av vann og produksjon av vanndamp fungerer på samme måte som elektrodesaltbad.