Электрические печи с жидкими теплоносителями

Электрические печи с жидкими теплоносителями (соляные, масляные, щелочные ванны) позволяют осуществить быстрый и равномерный нагрев и охлаждение изделий из черных и цветных металлов под различные виды термообработки в интервале температур 150—1300 °С. Их отличает высокий коэффициент теплоотдачи к поверхности изделий, равномерность температурного поля в жидкости, возможность нагрева без использования защитных атмосфер.

В качестве теплоносителей используют различные соли, расплавы щелочей и масла. Так, например, для нагрева под закалку изделий из легированных и быстрорежущих сталей в интервале температур 950—1300 °С используют смесь из 90 % ВаС1₂ и 10 % NaCl. Нагрев под закалку и нормализацию углеродистых и легированных сталей в интервале температур 700—1060 °С проводят в смесях следующего состава: ВаС1₂ + КС1 + NaCl. Для осуществления ступенчатой и изотермической, а также светлой закалки изделий их нагрев проводят в смесях из NaN0₃ + KN0₃ + NaN0₂ и КОН + + NaOH. Последние соли используют также для отпуска закаленных изделий.

Рис. 6.9. Конструкции соляных ванн:

1 – футеровка; 2 – электроды; 3 - соль

Печи классифицируют по ряду признаков: по виду жидкого теплоносителя (соляные, селитровые, щелочные, масляные); по способу нагрева жидкости (ванны прямого и наружного нагрева); по рабочей температуре рабочего пространства (низкотемператур­ные ванны — до 650 °С, среднетемпературные —до 850 °С и высокотемпературные— до 1300 °С).

В электродных соляных ваннах электрический ток подводят к расплавленной соли электродами, погруженными в соль. Нагрев соли осуществляется при прохождении электрического тока от электрода к электроду. Питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 380 и 220 В через понижающие трансформаторы. Рабочее напряжение на электродах обычно составляет 10—20 В. Ванны, различаются конструкцией электродной группы (рис. 6.9). Электроды обычно изготовляют из низкоуглеродистых сталей. Питание ванны осуществляют двух- (рис. 6.9 б и в) и трехфазным током (рис. 6.9 а, г, е).

Футеровки ванн обычно двухслойные из огнеупорного и теплоизоляционного материала. Их заключают в металлический кожух. Помимо наружного кожуха имеется также и внутренний, отделяющий огнеупор от изоляции, что предохраняет последнюю от пропитывания солью. Теплопроводность теплоизоляционных изделий, пропитанных солью, резко повышается, что увеличивает тепловые потери ванной в окружающее пространство. С целью уменьшения тепловых потерь зеркалом расплава ванны снабжаются съемными футерованными крышками. Обычно по периметру ванны размещают бортовые газоотсосы для удаления газов и паров, выделяющихся из расплава.

С целью интенсификации нагрева некоторые ванны снабжаются специальными мешалками. Перемешивание осуществляют также путем барботирования через расплав воздуха или иных газов.

Рис. 6.10. Определение размеров рабочего пространства соляной ванны с трехфазной электродной группой:

1 — контур нагревательного изделия;

2 — уровень соли

Окалина, попавшая с электродов и изделий в ванну, может окислять и обезуглероживать изделия. Для устранения этого расплав в ванне периодически раскисляют. Составы раскислителей зависят от состава расплава. В частности, для ванн из хлористого бария в качестве раскислителя используют смесь из буры, кварцевого песка и ферросилиция.

Следует отметить, что эксплуатация ванн требует выполнения особых мер по технике безопасности, исключающих попадание в ванну влаги.

Расчет продолжительности нагрева изделий можно выполнить по методике Д. В. Будрина и Е. Л. Суханова. Установочную мощность трансформатора, кВт, для питания печей вычисляют по формуле

Здесь G — производительность печи, кг/ч; — изменение энталь­пии материала при нагреве, кДж/кг; —термический коэффициент полезного действия печи; — коэффициент, учитывающий расход тепла на нагрев подвесок, ; —коэффициент, учитывающий затраты энергии на испарение теплоносителя и нагрев добавляемой соли ; —коэффициент запаса мощности на падение питающего напряжения, увеличение потерь тепла кожухом и т. п., .

Термический КПД печи (ванны) зависит от температуры и наличия крышки. Для ванн без крышки он изменяется от 0,7 (температура печи 200 °С) до 0,3 при повышении температуры теплоносителя до 1200 °С. Для печей с крышкой этот коэффициент при тех же температурах изменяется от 0,9 до 0,5. Зависимость % от температуры — линейная.

Минимально допустимые размеры рабочего пространства соляной ванны с трехфазной электродной группой приведены на рис. 6.11. В соответствии с рекомендациями Е. Л. Суханова для садки с размерами b, h и внутренние размеры ванны определяются по следующим зависимостям, мм:

; ;

Здесь — число корзин.

Печи могут работать как в одно-, двух- и трехступенчатом, так и в методическом режиме. В последнем случае они снабжаются конвейером с подвешенными к нему корзинами. Группа ванн с различными теплоносителями позволяет осуществлять ступенчатую закалку. В этом случае линия оборудуется ваннами для очистки и мойки изделий, а также сушилками.

Дата добавления: 2015-12-07