염욕 — 장치 및 응용

액체에서 제품을 가열할 때 액체에서 금속으로의 열 전달 계수 값이 높기 때문에 훨씬 더 높은 가열 속도를 얻을 수 있습니다. 반면에 기체에 비해 액체의 열전도율이 훨씬 높기 때문에 액체의 온도 분포가 더 균일해야 하므로 개별 제품 또는 제품 부품의 가열이 동일한 조건에서 발생합니다.

용융 납과 같은 액체 금속에서 가장 빠른 가열 속도를 얻을 수 있습니다. 납조는 납을 채운 철제 도가니로 샤프트 전기로 배기 덮개 아래. 납이 녹고 미리 정해진 온도에 도달하면 작은 부품이 담금질 또는 템퍼링과 같이 빠르게 가열되는 반면 납의 열전도율은 떨어지는 부품의 높은 균일 성을 보장합니다. 그러나 납 수조에는 여러 가지 중요한 결함이 있습니다.

• 특히 고온에서 유해한 납 작업,

• 800 ° C 이상의 온도로 가열하는 데 사용할 수 없음(더 높은 온도에서는 납이 집중적으로 증발함),

• 납의 낮은 열용량으로 인해 더 큰 부품에 담갔을 때 빠르게 냉각됩니다.

결과적으로 납 수조는 제한적으로만 사용되었습니다. 납과 달리 다양한 염, 질산염 및 염기가 훨씬 더 광범위하게 사용됩니다. 사용되는 많은 염, 질산염 및 염기는 융점이 매우 다르기 때문에 250 ~ 1300 °C 범위의 모든 온도에서 이러한 염 또는 염 혼합물은 해당 온도에서 거의 증발하지 않도록 선택할 수 있습니다. 시간은 유동적입니다. 표 1은 일부 염과 질산염의 녹는점과 적용 분야를 나타냅니다.

외부 가열이 있는 욕, 내부 히터 및 전극이 있는 욕으로 건설적으로 수행되는 염욕 및 염욕... 처음 두 가지 유형은 상대적으로 낮은 온도에서 수행됩니다. 이들은 주로 프로필 및 경합금 시트의 열처리에 사용되는 초석 및 알칼리성 욕입니다. (450 -525 °C).

외부 가열 염욕은 금속 히터가 있는 샤프트에 배치된 일반 탄소강으로 용접된 직사각형 또는 원형 용기입니다.

내부 히터가 있는 염욕은 동일하게 만들어지지만 외부 가열 요소가 없으며 대신 관형 밀폐 가열 요소가 질산염에 잠겨 있습니다. 다음과 같은 중요한 이점이 있습니다.

1. 외부 가열 수조에 비해 약간 작은 치수와 낮은 열 손실,

2. 가열 합금 소비량은 10 배 적습니다.

삼.산화철이 있는 상태에서 질산염이 과열되면 폭발할 수 있고, 외부 가열 수조에서 이러한 과열은 질산염 바닥층의 오염으로 인해 발생할 수 있으며, 그 결과 수조 바닥이 바닥 히터에 의해 과열될 수 있기 때문에 더 안전합니다.

질산염 수조에서 튜브 히터의 단점은 높은 온도와 질산염으로 인한 튜브 재킷의 부식으로 인해 사용 수명이 짧다는 것입니다.

표 1. 일부 염의 융점 및 범위

두 가지 유형의 소금 및 알칼리성 수조는 매우 큰 크기(길이 6-8m)와 수백 킬로와트의 전력에 도달하며 더 높은 온도의 경우 전극이 있는 수조가 사용됩니다. 그들은 8-25V 전압의 강압 변압기에 의해 공급되는 금속 전극이 낮아지는 소금으로 채워진 금속 또는 세라믹 도가니입니다.

차가운 상태에서 소금은 전류를 거의 전도하지 않지만 외부 소스에 의해 가열되면 전극 사이에 전류가 형성되어 줄 열을 소금으로 방출합니다. 따라서, 용융염 자체는 가열될 물품이 침지되는 이러한 수조에서 가열기 역할을 한다.

전극 수조에는 덮개와 외부 전극이 있습니다. 전자는 효율성이 낮고 가열이 고르지 않아 현재 사용되지 않습니다. 이러한 수조에서는 후자의 큰 치수로 인해 전극 표면의 전류 밀도가 높지 않으므로 소금의 자연적인 열 순환만 있어 높이를 따라 후자의 온도를 균등화합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 수조에서 상하의 온도차는 20-25 ° C에 달할 수 있습니다.

따라서 이러한 욕조의 주요 단점은 소금의 집중 순환이 불충분하여 제품의 가열 속도가 감소하여 욕조 작동이 느려지고 그에 따라 온도가 고르지 않게 분포된다는 것입니다. 높이.

더욱이, 이러한 수조에서 전류 라인은 거의 모든 양의 소금을 채웁니다. 따라서 전류도 제품을 통해 흐릅니다. 후자의 바람직하지 않은 모양(날카로운 모서리, 제품의 두 부분 사이의 얇은 다리)으로 인해 전류 밀도가 증가하여 과열로 이어지고 거부 또는 용융으로 이어질 수 있습니다.

쌀. 1. 원격 전극 및 칸막이가 있는 염욕: 1 - 욕조, 2 - 클래딩, 3 - 앞치마, 4 - 우산, 5 - 칸막이: 6 - 고온계, 7 - 전극, 8 - 내화 벽돌, 9 - 단열.

이러한 단점은 점점 더 널리 보급되고 있는 외부 전극이 있는 전극 염욕에 의해 극복됩니다. 그들에서 전극은 직사각형 또는 원형 단면을 가진 두 개의 막대이며 서로 25-50mm의 거리에서 소금으로 내려갑니다.

이러한 수조에서 거의 모든 전류선은 두 전극 사이의 공간에 위치하므로 미미한 전류 만 가열 부품을 통과하고 개별 지점은 과열되지 않습니다. 또한 부품을 통한 전류의 통과를 완전히 배제하기 위해 전극이 있는 챔버 부분을 칸막이로 작업 부분과 분리할 수 있습니다(그림 1).

막대 사이의 전류 밀도가 매우 높기 때문에 막대 사이의 염이 과열되고 강렬한 열 순환이 시작되고 가열된 염 입자가 전극 사이의 공간으로 상승하고 상위 레벨에서 욕조의 부피를 통해 발산합니다. 하위 레이어는 아래의 전극 간 공간에 삽입됩니다.

전극 사이의 매우 높은 전류 밀도(약 15-25A/cm2)에서 전자기력이 우세하기 시작하여 소금을 전극 간 공간으로 던지고 그 결과 순환 방향이 반전되고 강도가 증가합니다. 이러한 소금의 강제 순환은 소금에서 제품으로의 열 전달 계수와 욕조 높이를 따라 제품 가열의 균일성(최대 ± 3 ° C)을 크게 증가시킵니다.

언급한 장점으로 인해 최근에는 외부 전극이 있는 수조가 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 염욕은 20~150kW의 전력과 최대 1300°C의 다양한 온도에서 단상 및 3상(그림 1)으로 생산됩니다. 담금질 및 템퍼링을 위해 다양한 제품을 가열하는 데 사용되며 주로 도구(포함) 고속 강) 및 등온 어닐링 또한 적절한 염 조성을 선택하여 강의 열화학 처리, 침탄 및 시안화 작업을 수행할 수 있습니다.

염욕에서 가열하는 잘 알려진 이점은 염욕에서 꺼낸 품목을 얇은 소금 층으로 덮는 것입니다. 이 필름은 제품 표면이 공기 중에서 산화되는 것을 방지함과 동시에 냉각 시 또는 냉각 탱크에 담갔을 때 균열 및 반발을 방지합니다.

1000 ° C까지 작동하는 전극조의 내열성 금속 도가니는 크롬-니켈 강으로 만들어지며 수명은 1년으로 가정할 수 있습니다. 세라믹 도가니는 최대 1400°C까지 사용할 수 있으며 완전히 압축, 소성 또는 용액에 함께 결합된 개별 소성 높은 알루미늄 세라믹 플레이트로 조립할 수 있습니다.

전극은 크롬-니켈강 또는 저탄소강(예: 클래스 10)으로 만들 수 있습니다. 전극은 고온 수조에서 3-6개월 동안, 중온 수조에서 최대 1년 동안 유지됩니다.

소금욕 덮개의 배열이 중요한 역할을 합니다... 열린 소금 거울은 1000°C에서 닫힌 욕조의 열 손실의 약 5-6배에 해당하는 에너지를 방출합니다. 따라서 목욕 덮개는 충분히 단열되어야 합니다. , 동시에 적재 및 하역 중에 뒤로 접히거나 옆으로 이동하기 쉬워야 합니다. 셀 흑연 탄소 분말 층으로 표면을 코팅하면 욕실 거울 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

염은 찬 상태에서 전도되지 않기 때문에 욕탕을 틀기 위해서는 데워야 한다. 가장 편리한 것은 초기 니크롬 저항을 사용하는 것입니다. 후자는 욕조가 굳기 전에 소금에 담그고 두 개의 전극에 연결합니다. 수조가 가열되면 저항을 통해 흐르는 변압기 전류가 가열되어 저항에 인접한 염층이 가열되어 전도가 시작됩니다. 그런 다음 저항을 끄고 소금에서 제거합니다.이러한 저항의 경우 10-15W/cm2 정도의 매우 높은 비표면력이 허용될 수 있습니다. 그러나 소금에서 작업할 때 니크롬은 매우 약해지기 때문에 주의해서 다루어야 한다는 점을 명심해야 합니다.

때로는 전극 사이의 금속 저항 대신 용광로를 끈 후 전극 석탄 조각을 깔아 욕조를 켤 때 가열하여 소금을 가열합니다. 마지막으로 가스 버너를 사용하여 전극 근처의 소금 부분을 간단히 가열할 수 있습니다. 수조를 가열하는 작업은 상당히 길기 때문에 때로는 수조를 밤새 냉각하지 않고 전압을 낮춘 상태로 두는 것이 좋습니다.

간헐적인 전극 수조 외에도 연속 장치도 사용됩니다... 개별 수조의 경우 부품을 운반하고 소금에 담그기 위해 수조 위에 컨베이어 벨트를 사용할 수 있습니다. 여러 수조에서 순차적으로 수행되는 복잡한 열처리 공정을 위한 장치는 수평 및 수직 방향으로 부품을 번갈아 이동해야 하므로 더 복잡합니다. 일반적으로 이 작업은 리프팅 장치가 있는 컨베이어 또는 캐러셀을 사용하여 해결됩니다.

따라서 기존의 전기로에 비해 염욕은 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 높은 가열 속도 및 그에 따른 동일한 치수에 대한 고성능,

2. 다양한 형태의 열처리 및 열화학적 처리가 용이하며,

3. 가열 및 냉각 중 산화로부터 제품 보호.

소금욕의 단점은 다음과 같습니다.

1.욕실 거울의 열 손실 증가로 인한 높은 비 에너지 소비 및 난방의 지속 시간과 복잡성으로 인한 지속적인 작동의 필요성 (후자는 저부하 작동을 유발함),

2. 상당히 높은 소금 소비,

3. 환기가 잘 되어도 어려운 작업환경.

소금욕의 유행은 많은 경우에 그들의 장점이 단점보다 크다는 사실에 의해 설명됩니다.

가장 낮은 온도의 경우 오일 배스가 사용되며 내부 및 외부 가열이 모두 수행됩니다. 물을 가열하고 수증기를 생성하는 전극 보일러는 전극 염욕과 동일한 방식으로 작동합니다.