Sāls vannas — ierīce un pielietojums

Sildot produktus šķidrumā, pateicoties augstajām siltuma pārneses koeficienta vērtībām no šķidruma uz metālu, var sasniegt ievērojami lielāku sildīšanas ātrumu. Savukārt šķidrumu daudz augstākas siltumvadītspējas dēļ salīdzinājumā ar gāzēm temperatūras sadalījumam tajos jābūt vienmērīgākam, un līdz ar to atsevišķu izstrādājumu vai izstrādājuma daļu sildīšana notiks vienādos apstākļos.

Vislielāko sildīšanas ātrumu var sasniegt šķidrā metālā, piemēram, izkausētā svinā. Svina vanna ir dzelzs tīģelis, kas pildīts ar svinu, iemontēts iekšā šahtas elektriskā krāsns zem izplūdes pārsega. Kad svins kūst un sasniedz iepriekš noteiktu temperatūru, tajā tiek nolaistas mazas detaļas, kuras ātri uzkarsē, piemēram, rūdīšanai vai rūdīšanai, savukārt svina siltumvadītspēja nodrošina tajā iekrītošo detaļu sildīšanas augstu vienmērīgumu. bet svina vannai ir vairāki būtiski defekti:

• kaitīgs darbs ar svinu, īpaši augstā temperatūrā,

• nav iespējams izmantot karsēšanai līdz temperatūrai virs 800 ° C (augstākā temperatūrā svins intensīvi iztvaiko),

• zema svina siltumietilpība, kā dēļ tas ātri atdziest, iegremdējot lielākās daļās.

Līdz ar to svina vannas tika izmantotas tikai ierobežoti. Atšķirībā no svina, dažādi sāļi, nitrāti un bāzes ir atraduši daudz plašāku pielietojumu. Tā kā vairākiem izmantotajiem sāļiem, nitrātiem un bāzēm ir ļoti atšķirīgas kušanas temperatūras, jebkurai temperatūrai diapazonā no 250 līdz 1300 °C var izvēlēties tādu sāli vai sāļu maisījumu, kas šajā temperatūrā un tajā pašā laikā iztvaiko maz. laiks ir šķidrs. 1. tabulā ir norādīti dažu sāļu un nitrātu kušanas punkti un pielietojuma jomas.

Sāls un sāls vannas konstruktīvi tiek veiktas kā vannas ar ārējo apkuri, vannas ar iekšējiem sildītājiem un elektrodiem... Pirmie divi veidi tiek veikti salīdzinoši zemā temperatūrā — tās galvenokārt ir salpetra un sārma vannas, ko izmanto profilu un vieglo sakausējumu lokšņu termiskai apstrādei. (450 -525 °C).

Ārēji apsildāmas sāls vannas ir taisnstūrveida vai apļveida trauks, kas metināts no vienkārša oglekļa tērauda, ​​kas ievietots šahtā ar metāla sildītājiem.

Sāls vannas ar iekšējiem sildītājiem ir izgatavotas vienādas, taču tām nav ārējo sildelementu, un tā vietā cauruļveida hermētiski sildelementi tiek iegremdēti nitrātā. Viņiem ir ievērojamas priekšrocības:

1. Nedaudz mazāki izmēri un mazāki siltuma zudumi salīdzinājumā ar ārējām apkures vannām,

2. apkures sakausējumu patēriņš tajos ir desmit reizes mazāks,

3.Tie ir drošāki, jo dzelzs oksīdu klātbūtnē, pārkarsējot, nitrāti var eksplodēt, un šāda pārkaršana ārējās apkures vannās var notikt apakšējo nitrātu slāņu piesārņojuma dēļ, kā rezultātā vannas dibens pārkarst no apakšējiem sildītājiem.

Cauruļu sildītāju trūkums nitrātu vannās ir to īsais kalpošanas laiks augstās temperatūras un cauruļu apvalka korozijas ar nitrātiem dēļ.

1. tabula. Dažu sāļu kušanas temperatūra un diapazons

Abu veidu sāls un sārma vannas sasniedz ļoti lielus izmērus (garums 6-8 m) un jaudu vairākus simtus kilovatu Augstākām temperatūrām tiek izmantotas vannas ar elektrodu. Tie ir ar sāli pildīts metāla vai keramikas tīģelis, kurā tiek nolaisti metāla elektrodi, ko baro pazeminošs transformators ar spriegumu 8-25 V.

Aukstā stāvoklī sāls gandrīz nevada strāvu, bet, ja to silda kāds ārējs avots, tad starp elektrodiem izveidojas strāva un izdala džoula siltumu sālī. Tāpēc pats izkausētais sāls kalpo kā sildītājs šādās vannās, kurās iegremdē karsējamos priekšmetus.

Elektrodu vannām ir vāks un ārējie elektrodi. Pirmie pašlaik netiek izmantoti to zemās efektivitātes un nevienmērīgās apkures dēļ. Šādās vannās strāvas blīvums uz elektrodu virsmas pēdējo lielo izmēru dēļ nav liels, tāpēc tajās notiek tikai dabiskā sāls termiskā cirkulācija, kas izlīdzina temperatūras pēdējās gar augstumu. Tomēr šādās vannās temperatūras starpība augšējā un apakšējā līmenī var sasniegt 20-25 ° C.

Tādējādi šādu vannu galvenais trūkums ir nepietiekami intensīva sāls cirkulācija, kas samazina produktu sildīšanas ātrumu un līdz ar to arī vannas darbību, kā arī nevienmērīgu temperatūras sadalījumu tajā. augstums.

Turklāt šajās vannās pašreizējās līnijas piepilda gandrīz visu sāls tilpumu; tāpēc caur produktiem plūst arī strāva. Ar pēdējo nelabvēlīgo formu (asas malas, plāni tilti starp divām izstrādājuma daļām) tajās var koncentrēties palielināts strāvas blīvums, kas novedīs pie pārkaršanas un var izraisīt noraidīšanu vai pat kušanu.

Rīsi. 1. Sāls vanna ar attālinātiem elektrodiem un starpsienu: 1 — vanna, 2 — apšuvums, 3 — priekšauts, 4 — lietussargs, 5 — starpsiena: 6 — pirometrs, 7 — elektrods, 8 — ugunsizturīgs mūris, 9 — siltumizolācija.

Šos trūkumus novērš arvien plašākas elektrodu sāls vannas ar ārējiem elektrodiem. Tajos elektrodi ir divi stieņi ar taisnstūra vai apļveida sekciju, kas nolaisti sālī 25-50 mm attālumā viens no otra.

Šādās vannās gandrīz visas strāvas līnijas atrodas telpā starp diviem elektrodiem, tāpēc caur apsildāmajām daļām iziet tikai nenozīmīgas strāvas un to atsevišķie punkti nepārkarst. Turklāt, lai pilnībā izslēgtu strāvas pāreju caur detaļām, kameras daļu, kurā atrodas elektrodi, var atdalīt no tās darba daļas ar starpsienu (1. att.).

Tā kā strāvas blīvums starp stieņiem ir ļoti augsts, sāls starp tiem tiek pārkarsēts un sākas intensīva termiskā cirkulācija, un uzkarsētās sāls daļiņas paceļas telpā starp elektrodiem un augšējā līmenī novirzās caur vannas tilpumu, kamēr aukstāks. apakšējie slāņi tiek ievietoti zemāk esošajā starpelektrodu telpā.

Pie ļoti liela strāvas blīvuma starp elektrodiem (apmēram 15-25 A / cm2) sāk dominēt elektromagnētiskie spēki, kas izmet sāli lejā starpelektrodu telpā, kā rezultātā cirkulācijas virziens mainās un tā intensitāte palielinās. Šāda sāls piespiedu cirkulācija ievērojami palielina gan siltuma pārneses koeficientu no sāls uz produktiem, gan produktu sildīšanas vienmērīgumu vannu augstumā (līdz ± 3 ° C).

Minēto priekšrocību dēļ pēdējā laikā arvien plašāk tiek izmantotas vannas ar ārējiem elektrodiem. Sāls vannas tiek ražotas vienfāzes un trīsfāžu (1. att.) ar jaudu no 20 līdz 150 kW un dažādās temperatūrās līdz 1300 ° C. Tās izmanto dažādu produktu sildīšanai rūdīšanai un rūdīšanai un galvenokārt instrumentiem (t.sk. ātrgaitas tēraudiem), kā arī izotermiskai atlaidināšanai.Turklāt, izvēloties tajos atbilstošu sāls sastāvu, iespējams nodrošināt tēraudu termoķīmiskās apstrādes, karburizācijas un cianizācijas operāciju veikšanu.

Labi zināma karsēšanas sāls vannās priekšrocība ir no vannas izņemto priekšmetu pārklāšana ar plānu sāls kārtiņu. Šī plēve aizsargā izstrādājuma virsmu no oksidēšanās gaisā, tajā pašā laikā plaisājot un atsitoties, atdzesējot vai iegremdējot dzesēšanas tvertnē.

Karstumizturīgie elektrodu vannu metāla tīģeļi, kas darbojas līdz 1000 ° C, ir izgatavoti no hroma-niķeļa tērauda, ​​un to kalpošanas laiks var būt 1 gads. Keramikas tīģeļus var izmantot līdz 1400°C, tos var pilnībā sablīvēt, apdedzināt vai salikt no atsevišķām apdedzinātām augstas alumīnija keramikas plāksnēm, kas savienotas kopā šķīdumā.

Elektrodus var izgatavot no hroma-niķeļa tēraudiem vai zema oglekļa tērauda, ​​piemēram, 10. klases. Augstas temperatūras vannās elektrodi turas 3-6 mēnešus, vidējas temperatūras vannās līdz vienam gadam.

Svarīga loma ir sāls vannas pārvalku izkārtojumam... Atvērts sāls spogulis izstaro enerģijas daudzumu, kas aptuveni 5-6 reizes pārsniedz slēgtas vannas siltuma zudumus 1000 ° C temperatūrā. Tāpēc vannas vākam jābūt pietiekami izolētam , tajā pašā laikā iekraušanas un izkraušanas laikā tai jābūt viegli atlocāmai vai pārvietojamai uz sāniem. Būtisku vannas istabas spoguļa zudumu samazinājumu var panākt, pārklājot tā virsmu ar šūnu grafīta oglekļa pulvera slāni.

Tā kā sāls netiek vadīts aukstā stāvoklī, tas ir jāsasilda, lai palaistu vannu. Visērtāk ir izmantot sākotnējo nihroma pretestību. Pēdējais, pirms vanna sacietē, tiek iegremdēta sālī un savienota ar diviem elektrodiem. Kad vanna tiek uzkarsēta, transformatora strāva, kas plūst caur pretestību, to sasilda, kā rezultātā pretestībai blakus esošie sāls slāņi tiek uzkarsēti un, savukārt, sāk vadīt. Pēc tam rezistors tiek izslēgts un noņemts no sāls.Šādai pretestībai var pieļaut ļoti lielu īpatnējo virsmas jaudu 10-15 W/cm2. Tomēr jāpatur prātā, ka, strādājot sālī, nihroms kļūst ļoti trausls un prasa rūpīgu apiešanos.

Dažreiz metāla pretestības vietā starp elektrodiem pēc krāsns izslēgšanas tiek uzlikti elektrodu ogļu gabali, kas, ieslēdzot vannu, uzkarst, silda sāli. Visbeidzot, jūs varat vienkārši sildīt sāls zonas pie elektrodiem ar gāzes degli. Vannas sildīšanas darbība ir diezgan ilga, tāpēc dažreiz vannu ieteicams neatdzesēt uz nakti, atstājot tās ieslēgtas ar pazeminātu spriegumu.

Papildus intermitējošām elektrodu vannām tiek izmantotas arī nepārtrauktas vienības... Atsevišķām vannām virs vannas var izmantot konveijera lenti, lai pārvietotu detaļas un iegremdētu tās sālī. Sarežģītu termiskās apstrādes procesu vienības, kas tiek veiktas secīgi vairākās vannās, ir sarežģītākas, jo tam nepieciešams izveidot alternatīvu detaļu kustību horizontālā un vertikālā virzienā. Parasti šis uzdevums tiek atrisināts, izmantojot konveijeru vai karuseli ar pacelšanas ierīci.

Tādējādi, salīdzinot ar parastajām elektriskajām krāsnīm, sāls vannām ir šādas priekšrocības:

1. augsts sildīšanas ātrums un līdz ar to augsta veiktspēja vienādiem izmēriem,

2. viegli veikt dažāda veida termisko un termoķīmisko apstrādi,

3. izstrādājumu aizsardzība pret oksidēšanu karsēšanas un dzesēšanas laikā.

Sāls vannu trūkumi ir šādi:

1.liels īpatnējais enerģijas patēriņš, ko izraisa palielināti siltuma zudumi no vannas istabas spoguļa un nepieciešamība pēc tā nepārtrauktas darbības apkures ilguma un sarežģītības dēļ (pēdējā izraisa nepietiekamu slodzi),

2. diezgan liels sāls patēriņš,

3. sarežģīti darba apstākļi pat ar labu ventilāciju.

Sāls vannu izplatība ir izskaidrojama ar to, ka daudzos gadījumos to priekšrocības pārsniedz trūkumus.

Zemākajām temperatūrām tiek izmantotas eļļas vannas, kuras veic gan ar iekšējo, gan ārējo apkuri. Elektrodu katli ūdens sildīšanai un ūdens tvaiku ražošanai darbojas tāpat kā elektrodu sāls vannas.