Sófürdők – eszköz és alkalmazás

A termékek folyadékban történő hevítésekor a folyadékról fémre történő hőátadási együttható magas értékei miatt lényegesen nagyobb fűtési sebesség érhető el. Másrészt a folyadékok gázokhoz képest jóval nagyobb hővezető képessége miatt egyenletesebbnek kell lennie bennük a hőmérséklet-eloszlásnak, ezért az egyes termékek vagy termékrészek melegítése azonos körülmények között történik.

A leggyorsabb fűtési sebesség folyékony fémben, például megolvadt ólomban érhető el. Az ólomfürdő egy ólommal töltött vastégely, amelybe be van szerelve tengelyes elektromos kemence a kipufogófedél alatt. Amikor az ólom megolvad és elér egy előre meghatározott hőmérsékletet, apró alkatrészeket engednek bele, amelyeket gyorsan felmelegítenek, például kioltáshoz vagy temperáláshoz, míg az ólom hővezető képessége biztosítja a beleeső részek melegítésének magas egyenletességét. de az ólomfürdőnek számos jelentős hibája van:

• káros ólommal végzett munka, különösen magas hőmérsékleten,

• nem használható 800 °C feletti hőmérsékletre (magasabb hőmérsékleten az ólom intenzíven elpárolog),

• az ólom alacsony hőkapacitása, aminek köszönhetően gyorsan lehűl, ha nagyobb részekre merítjük.

Következésképpen az ólomfürdőket csak korlátozottan használták. Az ólomtól eltérően a különféle sók, nitrátok és bázisok sokkal szélesebb körben alkalmazhatók. Mivel számos felhasznált só, nitrát és bázis olvadáspontja nagyon eltérő, a 250 és 1300 °C közötti bármely hőmérsékleten kiválasztható olyan só vagy sók keveréke, hogy ezen a hőmérsékleten és ugyanakkor kevéssé párologjon el. az idő folyékony. Az 1. táblázat tartalmazza egyes sók és nitrátok olvadáspontját és felhasználási területeit.

Só- és sófürdők konstrukciósan külső fűtéses fürdőként, belső fűtőtesttel és elektródákkal ellátott fürdők... Az első két típust viszonylag alacsony hőmérsékleten végzik – ezek főként salétrom- és lúgos fürdők, amelyeket profilok és könnyűötvözetlemezek hőkezelésére használnak. (450-525 °C).

A külső fűtésű sófürdő egy sima szénacélból hegesztett téglalap vagy kör alakú edény, amelyet fém fűtőtestekkel ellátott aknába helyeznek.

A belső melegítővel ellátott sófürdők ugyanúgy készülnek, de nincs külső fűtőelemük, helyette a cső alakú, hermetikus fűtőelemeket nitrátba merítik. Jelentős előnyeik vannak:

1. Kissé kisebb méretek és kisebb hőveszteség a külső fűtőfürdőkhöz képest,

2. a fűtőötvözetek fogyasztása tízszer kisebb,

3.Biztonságosabbak, mert a nitrátok vas-oxidok jelenlétében túlhevítve felrobbanhatnak, és a külső fűtőfürdőben az ilyen túlmelegedés az alsó nitrátrétegek szennyeződése miatt következhet be, aminek következtében az alsó fűtőtestek túlmelegítik a fürdő alját.

A nitrátfürdőben lévő csőfűtők hátránya a rövid élettartamuk a magas hőmérséklet és a csőköpeny nitráttal történő korróziója miatt.

1. táblázat: Egyes sók olvadáspontja és tartománya

Mindkét típusú sós és lúgos fürdő nagyon nagy méretű (6-8 m hosszú) és több száz kilowatt teljesítményű, magasabb hőmérsékleten elektródával ellátott fürdőket használnak. Sóval töltött fém vagy kerámia tégely, amelybe 8-25 V feszültségű, lecsökkentő transzformátorral táplált fémelektródákat engednek le.

Hideg állapotban a só alig vezet áramot, de ha valamilyen külső forrás melegíti, akkor az elektródák között áram jön létre, és Joule-hőt ad ki a sóba. Ezért maga az olvadt só fűtőként szolgál az ilyen fürdőkben, amelyekbe a melegítendő cikkeket merítik.

Az elektródafürdők burkolattal és külső elektródákkal vannak ellátva. Előbbiek alacsony hatásfokuk és egyenetlen fűtésük miatt jelenleg nem használatosak. Az ilyen fürdőkben az elektródák felületén az utóbbiak nagy méretei miatt nem nagy az áramsűrűség, ezért bennük csak természetes termikus keringés van, ami az utóbbiak hőmérsékletét a magasság mentén kiegyenlíti. Ennek ellenére az ilyen fürdőkben a hőmérséklet-különbség a felső és az alsó szinten elérheti a 20-25 ° C-ot.

Így az ilyen fürdők fő hátránya a só nem kellően intenzív keringése, ami a termékek melegítési sebességének csökkenéséhez, és ezáltal a fürdő működésének csökkenéséhez, valamint a hőmérséklet egyenetlen eloszlásához vezet. a magasság.

Sőt, ezekben a fürdőkben a jelenlegi vonalak a só szinte teljes térfogatát kitöltik; ezért áram is átfolyik a termékeken. Ez utóbbiak kedvezőtlen formájával (éles élek, vékony hidak a termék két része között) megnövekedett áramsűrűség koncentrálódhat bennük, ami túlmelegedéshez, illetve kilökődéshez vagy akár olvadáshoz vezethet.

Rizs. 1. Sófürdő távoli elektródákkal és válaszfallal: 1 — fürdőkád, 2 — burkolat, 3 — kötény, 4 — esernyő, 5 — válaszfal: 6 — pirométer, 7 — elektróda, 8 — tűzálló falazat, 9 — hőszigetelés.

Ezeket a hátrányokat kiküszöböli a külső elektródákkal ellátott elektródos sófürdők egyre elterjedtebbé válása. Bennük az elektródák két téglalap vagy kör alakú rúd, amelyek egymástól 25-50 mm távolságra a sóba süllyesztettek.

Az ilyen fürdőkben szinte az összes áramvezeték két elektróda közötti térben helyezkedik el, ezért a felmelegedett részeken csak jelentéktelen áramok haladnak át, egyes pontjaik nem melegszenek túl. Ezen túlmenően, hogy teljesen kizárjuk az áram áthaladását az alkatrészeken, a kamra azon része, ahol az elektródák találhatók, válaszfallal választható el a munkarészétől (1. ábra).

Mivel a rudak közötti áramsűrűség nagyon nagy, a közöttük lévő só túlmelegszik, és intenzív hőkeringés indul meg, a felhevült sórészecskék pedig az elektródák közötti térbe emelkednek, és a felső szinten a fürdő térfogatán át eltérnek, míg hidegebb lesz. az alsó rétegek beilleszkednek az alatta lévő elektródák közötti térbe.

Az elektródák közötti nagyon nagy áramsűrűségnél (kb. 15-25 A / cm2) elektromágneses erők kezdenek érvényesülni, amelyek sót dobnak le az elektródák közötti térbe, aminek következtében a keringés iránya megfordul és intenzitása megnő. A só ilyen kényszerkeringése jelentősen növeli mind a sóról a termékekre való hőátadási együtthatót, mind a termékek melegítésének egyenletességét a fürdők magassága mentén (± 3 ° C-ig).

Az említett előnyök miatt az utóbbi időben egyre szélesebb körben alkalmazzák a külső elektródákkal ellátott fürdőket. A sófürdőket egyfázisú és háromfázisú (1. ábra) 20-150 kW teljesítménnyel és 1300 °C-ig különböző hőmérsékleteken állítják elő. Különféle termékek melegítésére szolgálnak hűtésre és temperálásra, és elsősorban szerszámokhoz (beleértve a gyorsacélok), valamint izoterm izzításra, emellett a bennük lévő megfelelő sóösszetétel megválasztásával biztosítható az acélok termokémiai feldolgozásának, karburálási és cianidozási műveleteinek lefolytatása.

A sófürdőben való melegítés jól ismert előnye, hogy a fürdőből kivett tárgyakat vékony sóval fedjük be. Ez a film megvédi a termék felületét a levegőben lévő oxidációtól, ugyanakkor megreped és visszapattan lehűléskor vagy hűtőtartályba merítéskor.

Az 1000 °C-ig üzemelő elektródafürdők hőálló fémtégelyei króm-nikkel acélból készülnek, élettartamuk 1 évre tehető. A kerámia tégelyek 1400°C-ig használhatók, teljesen tömöríthetők, égethetők, vagy egyedileg égetett magas alumínium kerámia lemezekből oldatban összeragaszthatók.

Az elektródák készülhetnek króm-nikkel acélból vagy alacsony széntartalmú acélból, például 10. osztályú. Az elektródák magas hőmérsékletű fürdőben 3-6 hónapig, közepes hőmérsékletű fürdőben akár egy évig is elállnak.

A sófürdő burkolatainak elrendezése fontos szerepet játszik... A nyitott sótükör 1000 °C-on egy zárt fürdő hőveszteségének körülbelül 5-6-szorosának megfelelő mennyiségű energiát bocsát ki. Ezért a fürdőburkolatot megfelelően szigetelni kell , ugyanakkor könnyen visszahajthatónak vagy oldalra mozgathatónak kell lennie be- és kirakodáskor. A fürdőszobai tükör veszteségei jelentősen csökkenthetők, ha felületét cellás grafit szénpor réteggel vonják be.

Mivel a sót nem hideg állapotban vezetik, a fürdő futtatásához fel kell melegíteni. A legkényelmesebb a kezdeti nikróm ellenállás használata. Ez utóbbit, mielőtt a fürdő megszilárdulna, sóba merítjük és két elektródához kötjük. Amikor a fürdőt felmelegítik, az ellenálláson átfolyó transzformátoráram felmelegíti, aminek következtében az ellenállás melletti sórétegek felmelegednek, és viszont vezetni kezdenek. Ezután az ellenállást kikapcsolják és eltávolítják a sóból.Ilyen ellenálláshoz nagyon nagy, 10-15 W/cm2 nagyságrendű fajlagos felületi teljesítmény is megengedhető. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a sóban végzett munka során a nikróm nagyon törékennyé válik, és gondos kezelést igényel.

Néha az elektródák közötti fémellenállás helyett a kemence kikapcsolása után elektródaszéndarabokat helyeznek el, amelyek a fürdő bekapcsolásakor felmelegednek, felmelegítik a sót. Végül egyszerűen felmelegítheti az elektródák közelében lévő sóterületeket egy gázégővel. A fürdő fűtése meglehetősen hosszú ideig tart, ezért néha célszerű nem egy éjszakán át hűteni a fürdőt, és csökkentett feszültség mellett hagyni.

A szakaszos elektródafürdők mellett folyamatos egységeket is alkalmaznak... Egyedi fürdőknél a fürdő felett szállítószalag használható az alkatrészek szállítására és sóba merítésére. A több fürdőben egymás után végrehajtott összetett hőkezelési folyamatok egységei összetettebbek, mivel ehhez az alkatrészek vízszintes és függőleges irányú váltakozó mozgását kell létrehozni. Általában ezt a feladatot szállítószalag vagy emelőeszközzel ellátott körhinta segítségével oldják meg.

Így a hagyományos elektromos kemencékhez képest a sófürdők a következő előnyökkel rendelkeznek:

1. nagy fűtési sebesség és ezért nagy teljesítmény egyenlő méretekhez,

2. könnyen elvégezhető különféle típusú termikus és termokémiai kezelések,

3. a termékek védelme az oxidációtól melegítés és hűtés közben.

A sófürdők hátrányai a következők:

1.magas fajlagos energiafogyasztás a fürdőszobai tükör megnövekedett hővesztesége miatt, valamint a fűtés időtartama és összetettsége miatti folyamatos működésének szükségessége (ez utóbbi alulterhelést okoz),

2. meglehetősen magas sófogyasztás,

3. nehéz munkakörülmények még jó szellőzés mellett is.

A sófürdők elterjedtségét az magyarázza, hogy sok esetben előnyeik meghaladják a hátrányokat.

A legalacsonyabb hőmérsékleten olajfürdőket használnak, mind belső, mind külső fűtéssel. A víz melegítésére és vízgőz előállítására szolgáló elektróda kazánok ugyanúgy működnek, mint az elektródos sófürdők.