Классификация печей с жидкими теплоносителями

Печи с жидкими теплоносителями можно классифицировать по следующим признакам:

· по виду жидкого теплоносителя;

· по способу нагрева теплоносителя;

· по максимальной рабочей температуре теплоносителя.

В зависимости от вида применяемого теплоносителя различаются соляные, селитровые, щелочные ванны и ванны с металлическими расплавами.

По способу нагрева теплоносителя различаются ванны прямого нагрева, в которых нагрев теплоносителя осуществляется за счет протекания по нему электрического тока, подводимого при помощи электродов; ванны с наружным обогревом, у которых нагрев теплоносителя, находящегося в металлическом тигле, осуществляется косвенным способом при помощи нагревателей сопротивления, расположенных снаружи тигля; ванны с внутренним косвенным нагревом, в которых нагрев теплоносителя осуществляется при помощи трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов) или газовых радиантных труб.

В зависимости от требуемой температуры нагрева различают ванны низкотемпературны - с рабочей температурой до 700 °С, среднетемпературные — до 1000 °С и высокотемпературные — до 1300 °С.

В свою очередь, низкотемпературные ванны подразделяют еще на три подгруппы: ванны, работающие при 140...400 °С, при 400...600 °С и при 600 ... 700 °С, поскольку в этих температурных интервалах они имеют различное назначение и, кроме того, в них используются различные по составу соли.

 

Требования, предъявляемые к солям, щелочам и другим материалам для печей-ванн

 

Состав рабочей среды печи с жидким теплоносителем выбирается в зависимости от её назначения, заданной температуры технологического процесса и физико-химических свойств солей и их смесей в твёрдом и расплавленном состояниях.

В твёрдом состоянии соли должны устойчиво сохраняться без разложения при длительном хранении на воздухе, быть, по возможности, мало гигроскопичными и хорошо растворяться в воде. Последнее необходимо для того, чтобы застывшую соль можно было легко удалить с поверхности термообработанных стальных изделий. Кроме того, коррозионное воздействие расплавов на нагреваемые детали и оборудование, на котором производится обработка, должно быть минимальным.

Расплавы должны обладать небольшой летучестью, высокой жидкотекучестью, хорошей теплопроводностью и быть достаточно инертными по отношению к погруженным в них стальным изделиям, чтобы не вызывать их разъедания и значительного окисления.

Соли для электродных печей-ванн должны также обладать достаточно высокой электрической проводимостью в расплавленном виде и не разлагаться под действием проходящего через них электрического тока.

В зависимости от физико-химических свойств каждую соль или смесь солей можно применять только в определённом, сравнительно узком интервале температур (200...400 °С), в котором она уже достаточно жидкотекуча, но не обладает ещё чрезмерной летучестью и химической активностью по отношению к поверхности погружённых в неё изделий. Нижняя граница температурной области применения солей или их смесей должна быть на 40...70 °С выше температуры их плавления.

Материалы, применяемые а качестве раскислителей печей ванн вводимые в расплавы для предупреждения их окисляющего и обезуглероживающего воздействия на поверхность обрабатываемых стальных деталей должны отвечать следующим требованиям:

· эффективно защищать поверхность нагреваемых стальных изделий от обезуглероживания в течение 4...8 часов с момента раскисления;

· не разъедать поверхность нагреваемых изделий и возможно менее интенсивно воздействовать на материал кладки, электродов и тиглей соляных ванн;

· находиться в достаточно измельчённом состоянии, удобном для применения и обеспечивающем наибольшую эффективность их действия;

· по возможности не быть токсичными, так как в противном случае необходимо строгое соблюдение всех установленных правил хранения и применения ядовитых веществ.

Наиболее распространённые составы печей с жидким теплоносителем с указанием их температуры плавления и использования, а также области применения приведены в табл. 4.1. Составы применяемых раскислителей для наиболее распространённых ванн приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.1. Наиболее распространенные составы печей с жидким теплоносителем
Составы ванн, в вес. %	Температура плавления, в ºС	Температурный интервал применения, в ºС	Область применения
100% ВаСl2	960	1020…1350	Окончательный нагрев под закалку деталей из легированных и быстрорежущих сталей
90% BaCl2 + 10% NaCl	785	950…1300
78% BaCl2 + 22% NaCl	635	700…950	Предварительный нагрев изделий из легированных и быстрорежущих сталей
50% BaCl2 + 50% NaCl	700	750…920
100% NaCl	800	850…950	Окончательный нагрев под закалку изделий из углеродистых и легированных сталей
100 % KCl	776	820…920
56% KCl + 44% NaCl	663	700…900
50 % CaCl2 + 50 BaCl2	600	650…900
35% NaCl + 65% Na2CO3	620	650…820
28% NaCl + 72% CaCl2	500	540…870
100% NaNO3	317	325…600	Нагрев под закалку алюминиевых сплавов; отпуск стальных деталей; охлаждающая среда при патентировании, при ступенчатой и изотермической закалках
100% KNO3	337	360…600
55% KNO3 + 45% NaNO2	145	155…550
50% NaNO3 + 50% NaNO2	240	280…540
45% NaNO3 + 55% KNO3	218	230…550
95% NaNO2 + 5% Na2CO3	304	380…520
100% NaOH	318	350…500	Охлаждающая среда при светлой и изотермической закалке
100% KOH	380	400…650
60% NaOH + 40% NaCl	450	500…700
35% NaOH + 65% KOH	155	170…350
20% NaOH + 80% KOH (+ 6 % H2O)	130	150…250
100% Pb	327	350…850	Охлаждающая среда при изотермических процессах
60% Pb + 40% Sn	200	220…600
35% Pb + 55% Sn + 10% Cd	150	160…600

 

 

Таблица 4.2
Составы раскислителей для наиболее распространенных печей-ванн
Составы ванн в вес. %	Раскислители	Количество раскислителея в % от веса соли в ванне
100% ВаСl2	Бура	2,0…3,0
	Mg(BF4)2	1,0…2,0
90% BaCl2 + 10% NaCl	SiO2	Менее 1,0
	Ферросилиций	Менее 0,5
100 % NaCl	Сухой древесный уголь, бура, ферросилиций, карборунд, желтая кровяная соль.	0,5
100 % KCl
56 % KCl + 44 % NaCl
78% BaCl2 + 22% NaCl	Бура, ферросилиций	1,0…2,0
50% BaCl2 + 50% NaCl
100 % NaOH	Желтая кровяная соль	0,5
60 % NaOH + 40 % NaCl
35 % NaOH + 65 % KOH

 

Раскислители входят в определенных количествах в состав смесей или же периодически вводятся в ванну отдельно, в количествах, указанных в табл. 4.2.

В соответствии с характером воздействия на окислы металлов, образующиеся в работающей соляной ванне, раскислители можно разделить на две группы:

1. Раскислители, размягчающие окислы, которые присутствуют в соляной ванне: древесный уголь, графит, кристаллический кремний, ферросилиций и др.

2. Раскислители, связывающие окислы металлов в сложные соединения, выпадающие в виде осадка на дно соляной ванны и легко удаляемые оттуда вычерпыванием: бура, борная кислота, фтористые соединения и др.

В последнее время изучается возможность замены солей расплавами синтетических шлаков, стекол, силикатов и боросиликатов. Для безокислительного нагрева с удалением окалины применяют расплавы силикатов на основе стеклянной фритты, которые состоят из 37...72% SiO₂ , 10...25% В₂О₃ , 14...25% (Na₂0 + K₂O). Их можно применять до температур 1100 °С, при которых время растворения окалины составляет 20...50 с. Наиболее эффективным является использование в качестве жидкой нагревательной среды натрий-боросиликатных расплавов, включающих 32...36% SiO₂, 28...32% B₂O₃, 20...24%Na₂O , 6...7% К₂0 и по 1...2% Al₂O₃, СаО, MgO. Данный расвлав можно применять при температурах 850...1300 °С. Он имеет небольшую вязкость, хорошую смачиваемость, предохраняет стали от окисления и обезуглероживания, не разъедает поверхность изделий, растворяет окалину и дает чистую поверхность металла Улучшают свойства расплава добавки HF, Na₃AlF₆. Натрий-бор-силикатные расплавы рекомендуется применять для нагрева под закалку быстрорежущих, нержавеющих, жаростойких и других специальных сталей. Они могут пользоваться для электролизного борирования стали.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: