Электрическая соляная печь

Электрическая соляная печь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

асс 21Ü, 15оа

=СССР м 67675

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобретена

ЬЙЬ) 1 Uit.tiÐ

Отдела 11эобрвтеийй

Гccn:-aiba при О " И ССО)

А В Кочинашвили

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СОЛЯНАЯ ПЕЧЬ

Заявлено 4 июня 1945 г. в Наркомавиапром СССР за № 9830 (3386861

Опубликовано 31 декабря 1946 г.

Широко применяемые в практике термической обработки соляные ванные печи предназначены для термообработки быстрорежущей стали, ее заменителей и других инструментальных сталей. Соляные ванны как нагревательные аппараты имеют специфические достоинства, которые отличают их от камерных .печей.

При правильно выбранных составах солей соляная ванна:

1) дает равномерный прогрев по всей толще изделия, чего нельзя обеспечить в камерной печи;

2) предохраняет нагреваемые изделия от окисления не только во воемя пребывания в расплавленной среде, но,и во время переноса из ванны в ванну;

3) дает быстрый нагрев изделий, чтс очень важно в условиях серийных обработок;

4) экономична в эксплоатации;

5) удобна при ступенчатых обработках, необходимых в целях повышения стойкости обрабатываемых изделий.

Эти достоинства привели к тому, что соляные ванные печи получили довольно широкое распространение в практике термической обработки металла.

В зависимости от того, какая принципиальная электрическая схема положена в основу конструкции соляной ванной печк, сни разделя. ются на однофазные и трехфазные.

Согласно же принятому технологическому процессу электросоляные ванные печи бывают:

1) одноагрегатные, которые предназначены для одного температур-. ного режима и в которых может быть выполнена одна какая-нибудь операция;

2) многоагрегатные, которые представляют собой комбинацию нескольких агрегатов в одной единице и предназначены для производства ряда разных операций, в которых может быть создано одновременно несколько разных температурных режимов.

Одноагрегатные ванные печи имеют следующие недостатки:

1) они неудобны при большой производительности (при потоке);

2) требуют большого количества оборудования; 3) неэкономичны, так как тепловые потери с поверхности достаточно велики; 4) сами рабочие зоны, в которых находятся расплавленные среды, малы и неудобны; 5) черезвычайно затруднена работа под напряжением.

Хотя многоагрегатные соляные ванные печи (принципиально не отличающиеся от одноагрегатных) допускают серийную и ступенча№ б7675 тую обработку быстрорежущей ста ли и ее заменителей, тем не менее им присущи недостатки как одноагрегатных печей, так и свои ссбственные.

Собственные недостатки следующие:

1) рабочая зона расплавленной среды загромождена электродами с электродержателями;

2) удельный расход мощности (конечно, при одинаковых условиях работы) на 1 кг обработанных изделий точно такой же, как и у одноагрегатных ванных печей, т, е. экономических преимуществ не имеет;

3) электродержатели горят, а болтовые соединения от высокого температурного режима завариваются.

Эти недостатки и затруднения нарушают нормальную эксплоатацию печей как при единичной работе, так и в потоке.

Предлагаемая универсальная ванная печь при условии выполнения требуемых для нее фасонных агрегатов, электродных пластин из мягкой стали, лишена указанных выше недостатков, допускает серийную и поточную работу почти на всех марках инструментальных сталей; она одновременно может быть использована как на большую производительность, так и в индивидуальном режиме для каждой ванны в отдельности.

В зависимости от выбора специального фасонного огнеупора и использования специальных сменных предохранительных чехлов для основных электродных пластин долговечность печи может быть значительно увеличена.

При одной группе питающих ванную печь трансформаторов могут быть установлены две печи, дублирующие друг друга и допускающие непрерывную работу на одной из них при ремонте другой.

Конструктивно предлагаемая печь выполняется из нескольких тиглей, из которых средние нагреваются путем пропускания через них электрического тока, а крайние получают тепло путем теплопередачи от соседних тиглей и служат — один. для предварительного подогрева изделий, а другой — для охлаждения

Новизна этой конструкции заключается в том, что камеры (тигли) предварительнсго подогрева и охлаждения непбсредственно примыкают к торцам рабочей камеры, разделенной поперек электродами на ряд отсеков, включаемых в работу избирательно.

Изложенное поясняется чертежом, на фиг. 1 которого предлагаемая печь показана в частичном продольном разрезе, на фиг. 2 — в плане, на фиг. 3 и 4 в тигель в двух проекциях, на фиг. 5 и 6 в электродная плита в двух проекциях и на фиг. 7 — электрическая схема питания печи от трехфазной сеги тремя однофазными трансформаторами (возможно применить и питание от фаз одного трехфазного трансформатора).

Предлагаемая ванная печь представляет собой горизонтально расположенный в шамотной кладке канал глубиной 450 мм и шириной

230 мм, упирающийся rio концам в симметричные полукруглые стальные тигли 1 и 5. Стальными плитами 6 (равных габаритов) этот горизонтальный канал перегораживается в двух местах; тем самым образуются три тигля 2, 8 и 4 одинаковой глубины и ширины, но разные по длине. У каждого из этих тиглей две стороны— стальные перегородки, а две другие и дно — шамотная кладка.

Торцевые тигли 1 и 5 изготовляются из обыкновенных цельнотянутых стальных труб, разрезанных по образующей и развернутых по концам в размер, равный диаметру трубы. Тигли 1 и 5 свариваются со своими стальными плитами T и 8. Дно тигля приваривается из 10 — 15-мм железнсго ли ста. Вид тигля явствует из фиг. 3 и 4.

Плиты 7 и 8 торцевых тиглей и плиты 6, образующие тигли 2; 8 и 4, служат одновременно стенками тиглей и электродными пластинами, к которым приключаются шины вторичной сторо_#_o 67675 ны трех однофазных трансформаторов (фиг. 7).

В тиглях 2, 3 и 4, образующих как бы рабочую камеру, тепловой режим, создается и поддерживается за счет электрического тока, протекающего через содержимое этих тиглей.

В тиглях 1 и 5 тепловой режим создается и поддерживается за счет теплопередачи от смежных с ними тиглей 2 и 4, обогреваемых током.

Тепловой режим, создаваемый этой теплопередачей, вполне достаточен для тех термических опера, ций, для которых предназначены тигли 1 и 5.

Шамотная футеровка выкладывается на огнеупорной глине и выложена (несмотря на невысокие зоны температур) симметрично, вплоть до железного каркаса, чем создается препятствие для прорывов солей. Расстояние между каркасом и кирпичом набито диатомитом (можнс шамотным порошком).

Кожух изнутри выкладывается асбестовым картоном.

Каркас печи представляет собой кожух овальной формы из 8 — 10-мм железа, переходящий вверху в отсасывающий колпак для естественной или же искусственной. тяги (при цианировании).

Футеровка печи может быть выполнена нормальным шамотным кирпичом или же фасонными блоками специальных размеров, отчего длительность работы ванны увеличится. Одновременно с этим через. вычайно упростится футеровка печи.

Как указывалось выше, три средних тигля имеют регулируемый и принудительный прогрев, боковые же тигли 1 и 5 прогреваются теплопередачей. Таким образом, предлагаемая ванная печь в своем комплексе имеет пять тиглей, что, в свою очередь, даст возможность производить:

1) операцию предварительного подогрева, темперетура которого для всех инструментальных марок сталей одинаково равна 550 †6 и создается в тигле 5 в силу конструктивных особенностей ванной печи;

2) операцию первого нагрева, которая для быстрорежущих марок сталей производится при температурах 850 — 880, а для заменителей — при температурах 800 — 850 .

Необходимый режим создае гся в тигле 4 соответствующим напряжением трансформатора П1, определяющим необходимую силу тока;

3) операцию окончательного нагрева, температура которого для быстрорежущих марок сталей равна

1270 — 1300 и создается в тигле 8 соответствующим напряжением трансформатора П, также определяющим необходимую силу тока;

4) операцию окончательного нагрева для заменителей быстрорежущих сталей, имеющих температурный режим в интервале 1190 — 1210, эта операция осуществляется в том же тигле переключением трансформатора II на низшую ступень напряжения;

5) операцию охлаждения (ступенчатая закалка) до 500 †5, которая осуществляется в тигле 1, так как она одинакова для всех марок быстрорежущих сталей и их заменителей.

Комбинация тиглей 1, 4 и 5 при определенных ступенях напряжения трансформаторов 1 — И1 создает серию температурных режимов, допускающих обработку быстрорежущей стали и ее заменителей. Специальный подбср геометрических форм тиглей 1, .

2 и 8 способствует созданию и поддержанию указанных выше режимов, при условии длительной и непрерывной работы.

Необходимо заметить, что в силу большой тепловой инерции снижение температуры в тигле 8 с

1250 †13 до 1190 †12 не отражается на температурном режиме остальных тиглей, что дает возможность легко менять режим THI ля 8, не меняя режима остальных тиглей.

Тигель 2 предназначен для самостоятельных операций по окончательному нагреву некоторых сталей прп температурах 780 †8 . Нагрев № 67675 в этом тигле осуществляется: за счет тепловсго режима смежного с ним тигля 8; за счет переключения трансформатора 1 на: а) низкую ступень для получения 1=780—

810, б):эысшую ступень для получения t=830 .

Необходимо отметить, что собственный тепловой режим тигля 2 (при отключенном трансформаторе) таков, что температура 780 — 800 дс:стигается без обтекания этого тигля током, тем не менее включение его необходимо для выравнивания температур по всей толще расплавленной соли. Под,влиянием электрического тока происходит энергичное перемешивание расплавленной соли.

Подготовительная операция при закалке указанных сталей производится в тигле 5.

Операции окончательного нагрева для других марск сталей прои температурах 850 †8 производятся в тигле 4, который вполне подходит по своему температурному режиму. Для операции же предварительного подогрева в этом случае используется тигель 5, Таким образом, на предлагаемой ванной печи возможны следующие операции:

1. Самостоятельные: а) ступенчатая закалка быстрорежущей стали, б) ступенчатая закалка ее заменителей, в) закалка углеродистых инструментальных сталей, г) закалка хромистых инструментальных сталей.

2. Самостоятельные и одновременные; а),ступенчатая закалка быстрорежущих я самостоятельная закалка инструментальных углеродистых и .хромистых сталей; б) ступенчатая закалка замените лей быстрорежущих и самостоятельная закалка инструментальных углеродистых и хромистых сталей без какой-либо особой перестройки.

Необходимо указать, что температуры, необходимые для закалки легированных марок сталей (инструментальных), находятся также в диапазоне температур тигля 2.

Предлагаемая ванная печь мсжет быть также использована с успехом для химико-термической обработки сталей (цианирование и пр.), осуществляя необходимую тепловую обработку сталей в свинце и соответствующих, например цианистых, солях. При этом, как и раньше, принудительный прогрев получают тигли 2, 3 и 4 с регулировкой нагрева путем переключения трансформаторов на высшие и низшие ступени напряжения, Общая корректировка температурных режимов ванн может быть произведена подбором геометрических форм тиглей, как прогреваемых, так и не прогреваемых током.

В силу своих конструктивных особенностей, предлагаемая соляная ванная печь имеет следующие свойства:

1. По температурам своих расплавленных сред может работать как тепловой агрегат в потоке на любую производительность (в зависимости, конечно, от установленной мощности): на быстрорежущую сталь, на заменители ее и на любую инструментальную сталь как в отдельности для каждой марки, так:и одновременно без особой перестройки.

2. Допускает возможность производить все подготовительные операции (подогрев и предварительный нагрев), а при ступенчатой закалке — охлаждение в средах, расположенных в непосредственной близо- . сти друг от друга, что особо важно для малогабаритных изделий.

3, Обеспечивает равномерный прогрев расплавленных солей по всей толще, что легко нарушается,в трехфазных ваннах при несимметричной установке электродов (что влияет на неравномерное обгорание электродов) .

4. Допускает работ. на ванне под напряжением, что особо важно для длительного поддержания желаемого температурного режима.

5. Обеспечивает экономичность, так как в ней сочетается внутренний обогрев расплавленных солей и № 67675

Фиг. 1 компактное расположение тиглей, имеющих общие стенки, что резко снижает тепловые потери стенками.

6. Не нуждается в дорогостоящих специальных тиглях, так как для перегородок отливаются простые плиты, которые от разъедания предохраняются специальными чехлами 9 (из листовой стали, толщиной 8 — 10 мм).

7. Создает безопасные и культурные условия работы, несмотря на вредность самих рабочих процессов.

8. Отмечается простота футеровки и ремонта, что еще более упрощается при наличии специальных фасонных блоков.

9. При длительном режиме работы и запроектированном напряжении на всех тиглях устанавливаются зависимые друг от друга и вполне определенные для каждого тигля тепловые режимы, что исключает необходимость проверки тем|пературы, представляющей известные производственные трудности.

10. Большая тепловая инерция ванной печи, которая дает возможность производить остановки для ремонта на сроки, за которые в существующих печах происходит застывание солей.

Предмет изобретения

Электрическая соляная печь для термообработии металлических изделий, имеющая камеры предваритель ного подогрева и охлаждения, расположенные по обе стороны от нагреваемой электрическим током средней камеры и получающие тепло от последней за счет теплопередачи, о тл и ч а ю щ а я ся тем, что выполненные в виде тиглей камеры предварительного подогрева и ох лаждения непосредственно примыкают к торцам рабочей камеры, разделенной поперек электродами на ряд отсеков, включаемых в работу избирательно. № 67675

Фиг. 2

Фиг. 3 Фиг. 4

Фиг. 7

Фиг. 5

К злекшродам 6

Фиг. 6

Отв. редактор А, Н. Панасенко. Тех. редактор Д. М. Уша

Л24870 Подписано к печати 15i 1949 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 2185

Тип. «Московский печатник»