Druskos vonios – prietaisas ir pritaikymas

Kaitinant gaminius skystyje, dėl didelių šilumos perdavimo iš skysčio į metalą koeficiento verčių galima pasiekti žymiai didesnį kaitinimo greitį. Kita vertus, dėl daug didesnio skysčių šilumos laidumo, lyginant su dujomis, temperatūros pasiskirstymas juose turi būti tolygesnis, todėl atskirų gaminių ar gaminio dalių kaitinimas vyks tomis pačiomis sąlygomis.

Didžiausias kaitinimo greitis gali būti pasiektas naudojant skystą metalą, pavyzdžiui, išlydytą šviną. Švino vonia yra geležinis tiglis, užpildytas švinu, įmontuotas veleno elektrinė krosnis po išmetimo dangteliu. Kai švinas ištirpsta ir pasiekia iš anksto nustatytą temperatūrą, į jį nuleidžiamos mažos detalės, kurios greitai įkaista, pavyzdžiui, grūdinimui ar grūdinimui, o švino šilumos laidumas užtikrina aukštą į jį patenkančių dalių šildymo vienodumą. tačiau švino vonia turi keletą reikšmingų defektų:

• kenksmingas darbas su švinu, ypač aukštoje temperatūroje,

• negalima naudoti kaitinant iki aukštesnės nei 800 °C temperatūros (esant aukštesnei temperatūrai švinas intensyviai išgaruoja),

• maža švino šiluminė talpa, dėl kurios jis greitai atvėsta panardintas į didesnes dalis.

Todėl švino vonios buvo naudojamos tik ribotai. Skirtingai nuo švino, įvairios druskos, nitratai ir bazės buvo pritaikytos daug plačiau. Kadangi daugelis naudojamų druskų, nitratų ir bazių turi labai skirtingas lydymosi temperatūras, bet kokiai temperatūrai nuo 250 iki 1300 °C galima pasirinkti tokią druską arba druskų mišinį, kad esant tokiai temperatūrai ir tuo pačiu metu jis mažai išgaruotų. laikas yra skystas. 1 lentelėje pateikiamos kai kurių druskų ir nitratų lydymosi temperatūros ir taikymo sritys.

Druskos ir druskos vonios konstruktyviai atliekamos kaip vonios su išoriniu šildymu, vonios su vidiniais šildytuvais ir elektrodais... Pirmieji du tipai atliekami palyginti žemoje temperatūroje – tai daugiausia salietros ir šarminės vonios, naudojamos profilių ir lengvųjų lydinių lakštų terminiam apdorojimui. (450 -525 °C).

Išoriškai šildomos druskos vonios – tai iš paprasto anglinio plieno suvirintas stačiakampis arba apskritas indas, įdėtas į šachtą su metaliniais šildytuvais.

Druskos vonios su vidiniais šildytuvais gaminamos vienodos, tačiau neturi išorinių kaitinimo elementų, o vietoj jų vamzdiniai hermetiški kaitinimo elementai panardinami į nitratą. Jie turi reikšmingų pranašumų:

1. Šiek tiek mažesni matmenys ir mažesni šilumos nuostoliai, palyginti su išorinėmis šildymo voniomis,

2. šildymo lydinių sąnaudos juose dešimt kartų mažesnės,

3.Jie yra saugesni, nes esant geležies oksidams perkaitinti nitratai gali sprogti, o išorinėse šildymo voniose toks perkaitimas gali įvykti dėl apatinių sluoksnių užteršimo nitratais, todėl vonios dugnas perkaista nuo apatinių šildytuvų.

Vamzdžių šildytuvų nitratinėse voniose trūkumas yra trumpas jų tarnavimo laikas dėl aukštos temperatūros ir vamzdžio apvalkalo korozijos su nitratais.

1 lentelė. Kai kurių druskų lydymosi temperatūra ir diapazonas

Abiejų tipų druskos ir šarminės vonios pasiekia labai didelius dydžius (ilgis 6-8 m) ir kelių šimtų kilovatų galią, aukštesnei temperatūrai naudojamos vonios su elektrodu. Tai metalinis arba keraminis druskos pripildytas tiglis, į kurį nuleidžiami metaliniai elektrodai, maitinami 8-25 V įtampos žeminamuoju transformatoriumi.

Šaltoje būsenoje druska sunkiai praleidžia srovę, tačiau jei ją šildo koks nors išorinis šaltinis, tada tarp elektrodų susidaro srovė ir į druską išleidžiama Džaulio šiluma. Todėl pati išlydyta druska tarnauja kaip šildytuvas tokiose voniose, kuriose panardinami kaitinami gaminiai.

Elektrodų vonios yra su dangteliu ir išoriniais elektrodais. Pirmieji šiuo metu nenaudojami dėl mažo efektyvumo ir netolygaus šildymo. Tokiose voniose srovės tankis elektrodų paviršiuje dėl didelių pastarųjų matmenų nėra didelis, todėl jose vyksta tik natūrali druskos šiluminė cirkuliacija, kuri pastarosiose temperatūras išlygina išilgai aukščio. Nepaisant to, tokiose voniose temperatūros skirtumas viršutiniame ir apatiniame lygiuose gali siekti 20-25 ° C.

Taigi pagrindinis tokių vonių trūkumas yra nepakankamai intensyvi druskos cirkuliacija, dėl kurios sumažėja produktų kaitinimo greitis, taigi ir vonios veikimas, ir netolygus temperatūros pasiskirstymas joje. aukštis.

Be to, šiose voniose dabartinės linijos užpildo beveik visą druskos tūrį; todėl gaminiais teka ir srovė. Esant nepalankiai pastarųjų formai (aštrios briaunos, ploni tilteliai tarp dviejų gaminio dalių), jose gali susikoncentruoti padidėję srovės tankiai, o tai lems perkaitimą ir gali sukelti atmetimą ar net tirpimą.

Ryžiai. 1. Druskos vonia su nuotoliniais elektrodais ir pertvara: 1 — vonia, 2 — apkala, 3 — prijuostė, 4 — skėtis, 5 — pertvara: 6 — pirometras, 7 — elektrodas, 8 — ugniai atsparus mūras, 9 — šilumos izoliacija.

Šiuos trūkumus įveikia vis labiau plintančios elektrodinės druskos vonios su išoriniais elektrodais. Juose elektrodai yra du strypai su stačiakampio arba apskrito pjūviu, nuleisti į druską 25-50 mm atstumu vienas nuo kito.

Tokiose voniose beveik visos srovės linijos yra tarp dviejų elektrodų, todėl per šildomas dalis praeina tik nežymios srovės, o atskiri jų taškai neperkaista. Be to, norint visiškai išvengti srovės pratekėjimo per dalis, kameros dalis, kurioje yra elektrodai, gali būti atskirta nuo jos darbinės dalies pertvara (1 pav.).

Kadangi srovės tankis tarp strypų yra labai didelis, tarp jų esanti druska perkaista ir prasideda intensyvi šiluminė cirkuliacija, o įkaitintos druskos dalelės pakyla į tarpą tarp elektrodų ir viršutiniame lygyje nukrypsta per vonios tūrį, o šaltesnis. apatiniai sluoksniai įterpiami į žemiau esančią tarpelektrodinę erdvę.

Esant labai dideliam srovės tankiui tarp elektrodų (apie 15-25 A/cm2), ima vyrauti elektromagnetinės jėgos, kurios išmeta druską žemyn į tarpelektrodų erdvę, dėl to cirkuliacijos kryptis pasikeičia ir jos intensyvumas didėja. Tokia priverstinė druskos cirkuliacija žymiai padidina tiek šilumos perdavimo iš druskos į gaminius koeficientą, tiek produktų kaitinimo vienodumą išilgai vonių aukščio (iki ± 3 °C).

Dėl minėtų privalumų pastaruoju metu vis plačiau naudojamos vonios su išoriniais elektrodais. Druskos vonios gaminamos vienfazės ir trifazės (1 pav.), kurių galia nuo 20 iki 150 kW ir įvairiose temperatūrose iki 1300 ° C. Jos naudojamos įvairiems gesinimo ir grūdinimo produktams šildyti ir pirmiausia įrankiams (įskaitant greitaeigiams plienams), taip pat izoterminiam atkaitinimui Be to, juose parenkant atitinkamą druskos sudėtį, galima užtikrinti plienų termocheminio apdorojimo, karbiuravimo ir cianidavimo operacijų atlikimą.

Gerai žinomas kaitinimo druskos voniose privalumas – iš vonios išimtus daiktus padengti plonu druskos sluoksniu. Ši plėvelė apsaugo gaminio paviršių nuo oksidacijos ore, o tuo pačiu metu skilinėja ir atšoka aušinant arba panardinant į aušinimo baką.

Karščiui atsparūs metaliniai elektrodinių vonių tigliai, veikiantys iki 1000 °C, yra pagaminti iš chromo-nikelio plieno, jų tarnavimo laikas gali būti 1 metai. Keraminius tiglius galima naudoti iki 1400°C temperatūroje, juos galima pilnai sutankinti, degti arba surinkti iš atskirų degtų aukšto aliuminio keraminių plokščių, sujungtų į tirpalą.

Elektrodai gali būti pagaminti iš chromo-nikelio plieno arba mažai anglies turinčio plieno, pavyzdžiui, 10 klasės. Aukštos temperatūros voniose elektrodai išsilaiko 3-6 mėnesius, vidutinės temperatūros voniose iki vienerių metų.

Svarbų vaidmenį atlieka druskos vonios užvalkalų išdėstymas... Atviras druskos veidrodis skleidžia energijos kiekį, maždaug 5-6 kartus didesnį už uždaros vonios šilumos nuostolius esant 1000 ° C. Todėl vonios dangtis turi būti pakankamai izoliuotas , tuo pačiu turi būti lengva sulankstyti atgal arba perkelti į šoną pakrovimo ir iškrovimo metu. Ženkliai sumažinti vonios veidrodžio nuostolius galima jo paviršių padengus ląstelių grafito anglies miltelių sluoksniu.

Kadangi druska neleidžiama šaltoje būsenoje, norint išsimaudyti, būtina ją pašildyti. Patogiausia yra naudoti pradinį nichromo atsparumą. Pastaroji, kol vonia nesustingsta, panardinama į druską ir prijungiama prie dviejų elektrodų. Kaitinant vonią, per varžą tekanti transformatoriaus srovė ją įkaitina, dėl to įkaista ir, savo ruožtu, ima vesti prie varžos esantys druskos sluoksniai. Tada rezistorius išjungiamas ir pašalinamas iš druskos.Tokiam pasipriešinimui galima leisti labai didelę savitąją paviršiaus galią, 10-15 W/cm2. Tačiau reikia nepamiršti, kad dirbant su druska nichromas tampa labai trapus ir reikalauja kruopštaus tvarkymo.

Kartais vietoj metalinės varžos tarp elektrodų, išjungus krosnį, klojami elektrodų anglies gabaliukai, kurie, įkaitinus įjungus vonią, įkaitina druską. Galiausiai dujiniu degikliu galite tiesiog pašildyti šalia elektrodų esančias druskos vietas. Vonios šildymo procesas yra gana ilgas, todėl kartais pageidautina neaušinti vonių per naktį, paliekant jas įjungtas esant sumažintai įtampai.

Be nutrūkstančių elektrodų vonių, dar naudojami ir ištisiniai mazgai... Atskiroms vonioms virš vonios gali būti naudojamas konvejerio diržas detalėms pernešti ir panardinti į druską. Sudėtingų terminio apdorojimo procesų įrenginiai, atliekami nuosekliai keliose voniose, yra sudėtingesni, nes tam reikia sukurti pakaitinį dalių judėjimą horizontalia ir vertikalia kryptimis. Paprastai ši užduotis išsprendžiama naudojant konvejerį arba karuselę su kėlimo įrenginiu.

Taigi, palyginti su įprastomis elektrinėmis krosnelėmis, druskos vonios turi šiuos privalumus:

1. Didelis kaitinimo greitis ir dėl to didelis našumas vienodiems matmenims,

2. lengva atlikti įvairių tipų terminį ir termocheminį apdorojimą,

3. gaminių apsauga nuo oksidacijos kaitinant ir vėsinant.

Druskos vonių trūkumai yra šie:

1.didelis specifinis energijos suvartojimas dėl padidėjusių šilumos nuostolių iš vonios veidrodžio ir poreikio jį nuolat veikti dėl šildymo trukmės ir sudėtingumo (pastarasis sukelia per mažą apkrovą),

2. gana didelis druskos suvartojimas,

3. sunkios darbo sąlygos net ir esant gerai ventiliacijai.

Druskos vonių paplitimas paaiškinamas tuo, kad daugeliu atvejų jų privalumai nusveria trūkumus.

Žemiausiai temperatūrai naudojamos aliejinės vonios, atliekamos tiek su vidiniu, tiek su išoriniu šildymu. Elektrodiniai katilai vandeniui šildyti ir vandens garams gaminti veikia taip pat, kaip ir elektrodinės druskos vonios.