อ่างเกลือ -- อุปกรณ์และการใช้งาน

เมื่อให้ความร้อนกับผลิตภัณฑ์ในของเหลว เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากของเหลวเป็นโลหะมีค่าสูง จึงสามารถบรรลุอัตราการให้ความร้อนที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในทางกลับกัน เนื่องจากของเหลวมีค่าการนำความร้อนที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับก๊าซ การกระจายอุณหภูมิในของเหลวจึงต้องมีความสม่ำเสมอมากกว่า ดังนั้นการให้ความร้อนของผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้นหรือชิ้นส่วนของผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน

อัตราการให้ความร้อนที่เร็วที่สุดสามารถทำได้ในโลหะเหลว เช่น ตะกั่วหลอมเหลว อ่างตะกั่วเป็นเบ้าหลอมเหล็กที่เต็มไปด้วยตะกั่ว ติดตั้งใน เตาไฟฟ้าเพลา ใต้ฝาครอบท่อไอเสีย เมื่อตะกั่วหลอมเหลวและถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ ชิ้นส่วนเล็กๆ จะถูกลดระดับลงไปในนั้น ซึ่งจะถูกให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว เช่น สำหรับการชุบแข็งหรือการแบ่งเบาบรรเทา ในขณะที่การนำความร้อนของตะกั่วช่วยให้มั่นใจได้ถึงความร้อนที่สม่ำเสมอสูงของชิ้นส่วนที่ตกลงไป แต่อ่างตะกั่วมีข้อบกพร่องที่สำคัญหลายประการ:

• การทำงานที่เป็นอันตรายกับสารตะกั่ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง

• เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 800 ° C (ที่อุณหภูมิสูงกว่า ตะกั่วจะระเหยอย่างเข้มข้น)

• ความจุความร้อนต่ำของตะกั่ว ซึ่งจะทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเมื่อแช่อยู่ในชิ้นส่วนขนาดใหญ่

ด้วยเหตุนี้ อ่างตะกั่วจึงมีการใช้งานอย่างจำกัดเท่านั้น เกลือ ไนเตรต และเบสต่างๆ แตกต่างจากตะกั่วตรงที่พบว่านำไปใช้ได้กว้างกว่ามาก เนื่องจากเกลือ ไนเตรต และเบสจำนวนหนึ่งที่ใช้มีจุดหลอมเหลวที่แตกต่างกันมาก สำหรับอุณหภูมิใดๆ ในช่วงตั้งแต่ 250 ถึง 1300 °C เกลือหรือส่วนผสมของเกลือดังกล่าวอาจถูกเลือกให้ระเหยเพียงเล็กน้อยที่อุณหภูมินั้นและในเวลาเดียวกัน เวลาเป็นของเหลว ตารางที่ 1 แสดงจุดหลอมเหลวและขอบเขตของการใช้เกลือและไนเตรตบางชนิด

อ่างเกลือและเกลือดำเนินการอย่างสร้างสรรค์เป็นอ่างที่มีระบบทำความร้อนภายนอก อ่างที่มีเครื่องทำความร้อนภายในและอิเล็กโทรด... สองประเภทแรกดำเนินการที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ - ส่วนใหญ่เป็นดินประสิวและอ่างอัลคาไลน์ที่ใช้สำหรับการรักษาความร้อนของโปรไฟล์และแผ่นโลหะผสมเบา (450 -525 องศาเซลเซียส)

อ่างเกลืออุ่นภายนอกเป็นภาชนะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือวงกลมที่เชื่อมจากเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาที่วางอยู่ในเพลาที่มีเครื่องทำความร้อนโลหะ

อ่างเกลือที่มีเครื่องทำความร้อนภายในทำเหมือนกัน แต่ไม่มีองค์ประกอบความร้อนภายนอก แต่แทนที่จะแช่องค์ประกอบความร้อนแบบท่อสุญญากาศในไนเตรต พวกเขามีข้อได้เปรียบที่สำคัญ:

1. ขนาดที่เล็กกว่าเล็กน้อยและการสูญเสียความร้อนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับอ่างให้ความร้อนภายนอก

2. การใช้โลหะผสมความร้อนในนั้นน้อยกว่าสิบเท่า

3.ปลอดภัยกว่าเนื่องจากไนเตรตสามารถระเบิดได้เมื่อได้รับความร้อนมากเกินไปเมื่อมีเหล็กออกไซด์ และความร้อนสูงเกินไปในอ่างให้ความร้อนภายนอกอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการปนเปื้อนของไนเตรตชั้นล่าง ส่งผลให้ก้นอ่างได้รับความร้อนสูงเกินไปจากเครื่องทำความร้อนด้านล่าง

ข้อเสียของเครื่องทำความร้อนท่อในอ่างไนเตรตคืออายุการใช้งานสั้นเนื่องจากอุณหภูมิสูงและการกัดกร่อนของปลอกหุ้มท่อด้วยไนเตรต

ตารางที่ 1 จุดหลอมเหลวและพิสัยของเกลือบางชนิด

อ่างเกลือและอัลคาไลน์ของทั้งสองประเภทมีขนาดใหญ่มาก (ความยาว 6-8 ม.) และกำลังไฟหลายร้อยกิโลวัตต์สำหรับอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะใช้การอาบน้ำที่มีอิเล็กโทรด พวกมันเป็นเบ้าหลอมโลหะหรือเซรามิกที่เต็มไปด้วยเกลือซึ่งอิเล็กโทรดโลหะที่ป้อนโดยหม้อแปลงสเต็ปดาวน์ที่มีแรงดันไฟฟ้า 8-25 V จะลดลง

ในสภาวะที่เย็น เกลือแทบจะไม่นำกระแส แต่ถ้าได้รับความร้อนจากแหล่งภายนอก จะเกิดกระแสระหว่างอิเล็กโทรดและปล่อยความร้อนจูลเข้าไปในเกลือ ดังนั้นเกลือที่หลอมละลายจึงทำหน้าที่เป็นเครื่องทำความร้อนในอ่างดังกล่าวซึ่งแช่สิ่งของที่จะให้ความร้อน

อ่างอิเล็กโทรดมาพร้อมกับฝาปิดและอิเล็กโทรดด้านนอก อดีตไม่ได้ใช้ในปัจจุบันเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำและความร้อนไม่สม่ำเสมอ ในอ่างดังกล่าวความหนาแน่นกระแสบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดเนื่องจากขนาดใหญ่ของหลังไม่สูงดังนั้นจึงมีการหมุนเวียนความร้อนตามธรรมชาติของเกลือเท่านั้นซึ่งทำให้อุณหภูมิในหลังเท่ากันตามความสูง อย่างไรก็ตามในห้องอาบน้ำดังกล่าวความแตกต่างของอุณหภูมิในระดับบนและล่างอาจสูงถึง 20-25 ° C

ดังนั้นข้อเสียเปรียบหลักของการอาบน้ำดังกล่าวคือการไหลเวียนของเกลือไม่เพียงพอซึ่งนำไปสู่การลดลงของอัตราการให้ความร้อนของผลิตภัณฑ์ดังนั้นในการทำงานของอ่างอาบน้ำและการกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอ ความสูง.

ยิ่งกว่านั้นในอ่างเหล่านี้กระแสน้ำจะเติมเกลือเกือบเต็มปริมาตร ดังนั้นกระแสจึงไหลผ่านผลิตภัณฑ์ด้วย ด้วยรูปร่างที่ไม่เอื้ออำนวยของหลัง (ขอบคม, สะพานบาง ๆ ระหว่างสองส่วนของผลิตภัณฑ์) ความหนาแน่นกระแสที่เพิ่มขึ้นสามารถกระจุกตัวอยู่ในนั้นซึ่งจะนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปและอาจนำไปสู่การปฏิเสธหรือแม้แต่การหลอมละลาย

ข้าว. 1. อ่างเกลือพร้อมอิเล็กโทรดระยะไกลและพาร์ติชัน: 1 - อ่างอาบน้ำ 2 - การหุ้ม 3 - ผ้ากันเปื้อน 4 - ร่ม 5 - พาร์ติชัน: 6 - ไพโรมิเตอร์ 7 - อิเล็กโทรด 8 - อิฐทนไฟ 9 - ฉนวนกันความร้อน

ข้อเสียเหล่านี้สามารถเอาชนะได้ด้วยการอาบน้ำเกลืออิเล็กโทรดที่มีอิเล็กโทรดภายนอกแพร่หลายมากขึ้น ในนั้นอิเล็กโทรดเป็นแท่งสองแท่งที่มีส่วนสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือวงกลมซึ่งหย่อนลงไปในเกลือที่ระยะ 25-50 มม. จากกันและกัน

ในอ่างดังกล่าว กระแสไฟเกือบทั้งหมดอยู่ในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้ว ดังนั้นกระแสที่ไม่สำคัญเท่านั้นที่ไหลผ่านชิ้นส่วนที่ร้อนและจุดแต่ละจุดจะไม่ร้อนเกินไป นอกจากนี้ เพื่อไม่ให้กระแสไหลผ่านส่วนต่างๆ ได้อย่างสมบูรณ์ ส่วนของห้องที่อิเล็กโทรดตั้งอยู่สามารถแยกออกจากส่วนที่ทำงานด้วยพาร์ติชัน (รูปที่ 1)

เนื่องจากความหนาแน่นกระแสระหว่างแท่งสูงมาก เกลือระหว่างแท่งทั้งสองจึงร้อนเกินไปและการไหลเวียนของความร้อนที่รุนแรงจะเริ่มขึ้น และอนุภาคเกลือที่ร้อนขึ้นในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดและที่ระดับบนจะแยกออกจากปริมาตรของอ่างในขณะที่เย็นกว่า ชั้นล่างแทรกเข้าไปในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าด้านล่าง

ที่ความหนาแน่นกระแสสูงมากระหว่างอิเล็กโทรด (ประมาณ 15-25 A / cm2) แรงแม่เหล็กไฟฟ้าจะเริ่มมีชัย โยนเกลือลงไปในพื้นที่ระหว่างอิเล็กโทรด อันเป็นผลให้ทิศทางการไหลเวียนกลับทิศทางและความเข้มของมันเพิ่มขึ้น การไหลเวียนของเกลือที่ถูกบังคับดังกล่าวจะเพิ่มทั้งค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนจากเกลือไปยังผลิตภัณฑ์และความสม่ำเสมอของการให้ความร้อนของผลิตภัณฑ์ตามความสูงของอ่าง (สูงถึง± 3 ° C)

เนื่องจากข้อได้เปรียบดังกล่าว อ่างน้ำที่มีอิเล็กโทรดภายนอกจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น อ่างเกลือผลิตเฟสเดียวและสามเฟส (รูปที่ 1) ที่กำลัง 20 ถึง 150 กิโลวัตต์และที่อุณหภูมิต่างๆ สูงถึง 1,300 ° C ใช้สำหรับทำความร้อนผลิตภัณฑ์ต่างๆ สำหรับการดับและการแบ่งเบาบรรเทา และสำหรับเครื่องมือเป็นหลัก (รวมถึง เหล็กกล้าความเร็วสูง) เช่นเดียวกับการหลอมด้วยความร้อนแบบไอโซเทอร์มอล นอกจากนี้ การเลือกองค์ประกอบของเกลือที่เหมาะสมในสิ่งเหล่านี้ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงกระบวนการทางความร้อนเคมี

ข้อดีที่ทราบกันดีของการให้ความร้อนในอ่างเกลือคือการทาเกลือบางๆ ทับสิ่งของที่นำออกจากอ่าง ฟิล์มนี้ปกป้องพื้นผิวของผลิตภัณฑ์จากการเกิดออกซิเดชันในอากาศ ในขณะเดียวกันก็แตกและดีดกลับเมื่อเย็นลงหรือเมื่อแช่อยู่ในถังทำความเย็น

ถ้วยใส่ตัวอย่างโลหะทนความร้อนของอ่างอิเล็กโทรดที่ทำงานได้ถึง 1,000 ° C ทำจากเหล็กโครเมียม-นิกเกิล และอายุการใช้งานสามารถสันนิษฐานได้คือ 1 ปี ถ้วยใส่ตัวอย่างเซรามิกสามารถใช้งานได้ถึง 1,400°C สามารถบีบอัด เผา หรือประกอบจากแผ่นเซรามิกอะลูมิเนียมสูงที่เผาแล้วแต่ละแผ่นเชื่อมติดกันในสารละลาย

อิเล็กโทรดสามารถทำจากเหล็กกล้าโครเมียม-นิกเกิลหรือเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เช่น คลาส 10 อิเล็กโทรดจะอยู่ในอ่างที่มีอุณหภูมิสูงเป็นเวลา 3-6 เดือน ในอ่างที่มีอุณหภูมิปานกลางนานถึงหนึ่งปี

การจัดวางผ้าคลุมอาบน้ำเกลือมีบทบาทสำคัญ... กระจกเกลือแบบเปิดจะปล่อยพลังงานในปริมาณเท่ากับการสูญเสียความร้อนประมาณ 5-6 เท่าของอ่างปิดที่อุณหภูมิ 1,000 ° C ดังนั้นผ้าคลุมอาบน้ำจะต้องมีฉนวนที่เพียงพอ ในขณะเดียวกันก็ต้องพับกลับหรือเลื่อนไปด้านข้างได้ง่ายระหว่างการขนถ่าย การลดการสูญเสียกระจกห้องน้ำได้อย่างมากทำได้โดยการเคลือบพื้นผิวด้วยชั้นของผงคาร์บอนกราไฟต์ของเซลล์

เนื่องจากเกลือไม่ได้ดำเนินการในสภาวะเย็น จึงจำเป็นต้องอุ่นเกลือเพื่อใช้งานในอ่าง วิธีที่สะดวกที่สุดคือการใช้ความต้านทานนิโครมเริ่มต้น หลังก่อนที่อ่างอาบน้ำจะแข็งตัวจะถูกแช่ในเกลือและเชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าสองตัว เมื่ออาบน้ำอุ่น กระแสของหม้อแปลงที่ไหลผ่านความต้านทานจะทำให้ร้อนขึ้น เนื่องจากชั้นของเกลือที่อยู่ติดกับความต้านทานจะถูกทำให้ร้อนและในที่สุดก็เริ่มดำเนินการ จากนั้นตัวต้านทานจะถูกปิดและนำออกจากเกลือสำหรับความต้านทานดังกล่าว อนุญาตให้ใช้กำลังพื้นผิวจำเพาะที่สูงมากในระดับ 10-15 W / cm2 ได้ อย่างไรก็ตาม ควรระลึกไว้เสมอว่าเมื่อทำงานในเกลือ นิโครมจะเปราะบางมากและต้องใช้ความระมัดระวัง

บางครั้งแทนที่จะมีความต้านทานโลหะระหว่างอิเล็กโทรดหลังจากปิดเตาแล้วจะมีการวางชิ้นส่วนของถ่านหินอิเล็กโทรดซึ่งจะทำให้ร้อนขึ้นเมื่อเปิดอ่างน้ำให้ความร้อนกับเกลือ สุดท้าย คุณสามารถอุ่นเกลือบริเวณใกล้ขั้วไฟฟ้าด้วยเตาแก๊ส การทำงานของการทำความร้อนในอ่างน้ำนั้นค่อนข้างนาน ดังนั้นบางครั้งก็ไม่ควรทำให้อ่างเย็นลงข้ามคืนโดยปล่อยให้เปิดด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง

นอกจากอ่างอิเล็กโทรดแบบไม่ต่อเนื่องแล้ว ยังมีการใช้หน่วยต่อเนื่อง... สำหรับอ่างแต่ละอ่าง อาจใช้สายพานลำเลียงเหนืออ่างเพื่อยกชิ้นส่วนและจุ่มลงในเกลือ หน่วยสำหรับกระบวนการบำบัดความร้อนที่ซับซ้อนซึ่งดำเนินการตามลำดับในอ่างหลายแห่งนั้นซับซ้อนกว่า เนื่องจากต้องมีการสร้างการเคลื่อนไหวแบบอื่นของชิ้นส่วนในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง โดยปกติแล้วงานนี้แก้ไขได้โดยใช้สายพานลำเลียงหรือสายพานหมุนพร้อมอุปกรณ์ยก

ดังนั้นเมื่อเทียบกับเตาไฟฟ้าทั่วไป อ่างเกลือมีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. อัตราการให้ความร้อนสูงและประสิทธิภาพสูงสำหรับขนาดที่เท่ากัน

2. ง่ายต่อการทำการบำบัดด้วยความร้อนและเทอร์โมเคมีประเภทต่างๆ

3. การป้องกันผลิตภัณฑ์จากการเกิดออกซิเดชันระหว่างการทำความร้อนและความเย็น

ข้อเสียของการอาบน้ำเกลือมีดังนี้:

1.การใช้พลังงานที่เฉพาะเจาะจงสูงเนื่องจากการสูญเสียความร้อนที่เพิ่มขึ้นจากกระจกห้องน้ำและความจำเป็นในการใช้งานอย่างต่อเนื่องเนื่องจากระยะเวลาและความซับซ้อนของการทำความร้อน (สาเหตุหลังทำให้การทำงานน้อยเกินไป)

2. การบริโภคเกลือในปริมาณที่ค่อนข้างสูง

3. สภาพการทำงานที่ยากลำบากแม้จะมีการระบายอากาศที่ดี

ความชุกของการอาบน้ำเกลือนั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าในหลาย ๆ กรณีข้อดีของมันนั้นมีมากกว่าข้อเสีย

สำหรับอุณหภูมิต่ำสุด จะใช้อ่างน้ำมันที่ให้ความร้อนทั้งภายในและภายนอก หม้อต้มน้ำอิเล็กโทรดสำหรับทำน้ำร้อนและผลิตไอน้ำทำงานในลักษณะเดียวกับอ่างเกลืออิเล็กโทรด