Saltbade — enhed og anvendelse

Ved opvarmning af produkter i væske kan der på grund af de høje værdier af varmeoverførselskoefficienten fra væske til metal opnås en væsentlig højere opvarmningshastighed. På den anden side, på grund af væskers meget højere varmeledningsevne sammenlignet med gasser, skal temperaturfordelingen i dem være mere ensartet, og derfor vil opvarmningen af ​​enkelte produkter eller dele af produktet foregå under de samme forhold.

Den hurtigste opvarmningshastighed kan opnås i et flydende metal såsom smeltet bly. Blybadet er en jerndigel fyldt med bly, installeret i aksel elektrisk ovn under udstødningsdækslet. Når blyet smelter og når en forudbestemt temperatur, sænkes små dele ned i det, som hurtigt opvarmes, for eksempel til bratkøling eller temperering, mens blyets termiske ledningsevne sikrer en høj ensartethed af opvarmning af de dele, der falder ned i det. men et blybad har en række væsentlige defekter:

• skadeligt arbejde med bly, især ved høje temperaturer,

• umuligt at bruge til opvarmning til temperaturer over 800 ° C (ved højere temperaturer fordamper bly intensivt),

• lav varmekapacitet af bly, på grund af hvilken det hurtigt afkøles, når det nedsænkes i større dele.

Følgelig blev blybade kun brugt i begrænset omfang. I modsætning til bly har forskellige salte, nitrater og baser fundet meget bredere anvendelse. Da et antal anvendte salte, nitrater og baser har meget forskellige smeltepunkter, kan et sådant salt eller en blanding af salte for enhver temperatur i området fra 250 til 1300 °C vælges til at fordampe lidt ved den temperatur og ved samme temperatur. tiden er flydende. Tabel 1 viser smeltepunkter og anvendelsesområder for nogle salte og nitrater.

Salt- og saltbade konstruktivt udført som bade med ekstern opvarmning, bade med interne varmelegemer og elektroder... De to første typer udføres ved relativt lave temperaturer — disse er hovedsageligt salpeter- og alkaliske bade, der anvendes til varmebehandling af profiler og plader af lette legeringer (450-525°C).

Eksternt opvarmede saltbade er et rektangulært eller cirkulært kar svejset af almindeligt kulstofstål placeret i en aksel med metalvarmere.

Saltbade med indvendige varmelegemer er lavet ens, men har ikke eksterne varmeelementer, og i stedet nedsænkes rørformede hermetiske varmeelementer i nitrat. De har betydelige fordele:

1. Lidt mindre dimensioner og lavere varmetab sammenlignet med eksterne varmebade,

2. forbruget af varmelegeringer i dem er ti gange mindre,

3.De er sikrere, fordi nitrater kan eksplodere, når de overophedes i nærvær af jernoxider, og en sådan overophedning i eksterne varmebade kan forekomme på grund af forurening af de nederste lag af nitrat, hvilket resulterer i, at bunden af ​​badet overophedes af bundvarmerne.

Ulempen ved rørvarmere i nitratbade er deres korte levetid på grund af den høje temperatur og korrosion af rørkappen med nitrat.

Tabel 1. Smeltepunkt og interval for nogle salte

Salt- og alkaliske bade af begge typer når meget store størrelser (længde 6-8 m) og en effekt på flere hundrede kilowatt. Til højere temperaturer bruges bade med en elektrode. De er en metal- eller keramisk digel fyldt med salt, hvori metalelektroder, der føres af en step-down transformer med en spænding på 8-25 V, sænkes.

I kold tilstand leder saltet næsten ikke strøm, men hvis det opvarmes af en ekstern kilde, etableres en strøm mellem elektroderne og frigiver Joule-varme til saltet. Derfor tjener selve det smeltede salt som varmelegeme i sådanne bade, hvori de artikler, der skal opvarmes, nedsænkes.

Elektrodebade leveres med dæksel og ydre elektroder. Førstnævnte bruges i øjeblikket ikke på grund af deres lave effektivitet og ujævne opvarmning. I sådanne bade er strømtætheden på overfladen af ​​elektroderne på grund af de store dimensioner af sidstnævnte ikke høj, derfor er der kun naturlig termisk cirkulation af saltet i dem, hvilket udligner temperaturerne i sidstnævnte langs højden. Ikke desto mindre kan temperaturforskellen i de øvre og nedre niveauer i sådanne bade nå 20-25 ° C.

Den største ulempe ved sådanne bade er således den utilstrækkeligt intensive cirkulation af saltet, hvilket fører til et fald i opvarmningshastigheden af ​​produkterne og derfor i driften af ​​badet og til en ujævn fordeling af temperaturen i det langs højden.

Desuden fylder strømlinierne i disse bade næsten hele saltets volumen; derfor løber der også strøm gennem produkterne. Med en ugunstig form af sidstnævnte (skarpe kanter, tynde broer mellem to dele af produktet) kan øgede strømtætheder koncentreres i dem, hvilket vil føre til overophedning og kan føre til afvisning eller endda smeltning.

Ris. 1. Saltbad med fjernelektroder og skillevæg: 1 - bad, 2 - beklædning, 3 - forklæde, 4 - paraply, 5 - skillevæg: 6 - pyrometer, 7 - elektrode, 8 - ildfast murværk, 9 - termisk isolering.

Disse ulemper overvindes ved, at elektrodesaltbade med eksterne elektroder bliver mere og mere udbredte. I dem er elektroderne to stænger med en rektangulær eller cirkulær sektion, sænket ned i saltet i en afstand på 25-50 mm fra hinanden.

I sådanne bade er næsten alle strømlinjer placeret i rummet mellem to elektroder, derfor passerer kun ubetydelige strømme gennem de opvarmede dele, og deres individuelle punkter overophedes ikke. Derudover, for fuldstændigt at udelukke passage af strøm gennem delene, kan den del af kammeret, hvor elektroderne er placeret, adskilles fra dens arbejdsdel af en skillevæg (fig. 1).

Da strømtætheden mellem stavene er meget høj, overophedes saltet mellem dem, og intens termisk cirkulation begynder, og de opvarmede saltpartikler stiger ind i mellemrummet mellem elektroderne og divergerer på det øverste niveau gennem badets volumen, mens de er koldere nedre lag indsættes i interelektroderummet nedenfor.

Ved meget høje strømtætheder mellem elektroderne (ca. 15-25 A / cm2) begynder elektromagnetiske kræfter at sejre, hvilket kaster salt ned i interelektroderummet, hvilket resulterer i, at cirkulationsretningen vender og dens intensitet øges. En sådan tvungen cirkulation af salt øger betydeligt både varmeoverførselskoefficienten fra salt til produkter og ensartetheden af ​​opvarmning af produkter langs badehøjden (op til ± 3 ° C).

På grund af de nævnte fordele er bade med eksterne elektroder for nylig blevet brugt mere og mere udbredt. Saltbade fremstilles enfaset og trefaset (fig. 1) ved effekt fra 20 til 150 kW og ved forskellige temperaturer op til 1300 ° C. De bruges til opvarmning af forskellige produkter til bratkøling og temperering og primært til værktøj (inkl. højhastighedsstål), såvel som til isotermisk udglødning. Ved at vælge den passende saltsammensætning i dem er det desuden muligt at sikre udførelsen af ​​termokemisk behandling, karburerings- og cyanideringsoperationer af stål.

En velkendt fordel ved opvarmning i saltbade er at dække genstande fjernet fra badet med et tyndt lag salt. Denne film beskytter produktets overflade mod oxidation i luften, samtidig med at den revner og springer tilbage, når den afkøles eller nedsænkes i en køletank.

Varmebestandige metaldigler af elektrodebade, der opererer op til 1000 ° C, er lavet af krom-nikkelstål, og deres levetid kan antages at være 1 år. Keramiske digler kan bruges op til 1400°C, de kan komprimeres fuldt ud, brændes eller samles af individuelle brændte højaluminiums keramiske plader bundet sammen i en opløsning.

Elektroder kan være lavet af krom-nikkel stål eller lavkulstofstål, for eksempel klasse 10. Elektroder holder sig i højtemperaturbade i 3-6 måneder, i mellemtemperaturbade i op til et år.

Arrangementet af saltbadeafdækninger spiller en vigtig rolle... Et åbent saltspejl udsender en energimængde svarende til omkring 5-6 gange varmetabet for et lukket bad ved 1000 °C. Derfor skal badeafdækningen være tilstrækkeligt isoleret , samtidig skal den være let at folde tilbage eller flytte til siden under på- og aflæsning. En betydelig reduktion af tab af badeværelsesspejle kan opnås ved at belægge overfladen med et lag cellegrafitkulstofpulver.

Da saltet ikke ledes i kold tilstand, er det nødvendigt at varme det op for at køre badet. Det mest bekvemme er brugen af ​​initial nichrome modstand. Sidstnævnte, før badet størkner, nedsænkes i salt og forbindes med to elektroder. Når badet opvarmes, opvarmer transformatorstrømmen, der strømmer gennem modstanden, det, på grund af hvilket saltlagene, der støder op til modstanden, opvarmes og igen begynder at lede. Modstanden slukkes derefter og fjernes fra saltet.For en sådan modstand kan en meget høj specifik overfladeeffekt i størrelsesordenen 10-15 W/cm2 tillades. Man skal dog huske på, at når man arbejder i salt, bliver nichrome meget skrøbelig og kræver omhyggelig håndtering.

Nogle gange, i stedet for en metalmodstand mellem elektroderne, efter at ovnen er slukket, lægges stykker af elektrodekul, som opvarmes, når badet tændes, opvarmer saltet. Til sidst kan du blot opvarme saltområderne nær elektroderne med en gasbrænder. Opvarmningen af ​​badet er ret lang, så nogle gange foretrækkes det ikke at afkøle badene natten over og lade dem stå ved reduceret spænding.

Udover intermitterende elektrodebade anvendes også kontinuerlige enheder... Til individuelle bade kan der anvendes et transportbånd over badet til at bære delene og nedsænke dem i saltet. Enheder til komplekse varmebehandlingsprocesser, udført sekventielt i flere bade, er mere komplekse, da dette kræver oprettelse af alternativ bevægelse af dele i vandrette og lodrette retninger. Normalt løses denne opgave ved hjælp af en transportør eller en karrusel med en løfteanordning.

Sammenlignet med konventionelle elektriske ovne har saltbade således følgende fordele:

1. høj opvarmningshastighed og derfor høj ydeevne for lige dimensioner,

2. let at udføre forskellige typer termisk og termokemisk behandling,

3. beskyttelse af produkter mod oxidation under opvarmning og afkøling.

Ulemperne ved saltbade er som følger:

1.højt specifikt energiforbrug på grund af øget varmetab fra badeværelsesspejlet og behovet for dets kontinuerlige drift på grund af varigheden og kompleksiteten af ​​opvarmningen (sidstnævnte forårsager underbelastningsdrift),

2. ret højt forbrug af salt,

3. vanskelige arbejdsforhold selv med god ventilation.

Udbredelsen af ​​saltbade forklares med, at deres fordele i mange tilfælde opvejer deres ulemper.

Til de laveste temperaturer anvendes oliebade, udført med både intern og ekstern opvarmning. Elektrodekedler til opvarmning af vand og fremstilling af vanddamp fungerer på samme måde som elektrodesaltbade.