नमक स्नान - उपकरण और अनुप्रयोग

तरल में उत्पादों को गर्म करते समय, तरल से धातु में गर्मी हस्तांतरण गुणांक के उच्च मूल्यों के कारण, काफी उच्च ताप दर प्राप्त की जा सकती है। दूसरी ओर, गैसों की तुलना में तरल पदार्थों की तापीय चालकता बहुत अधिक होने के कारण, उनमें तापमान वितरण अधिक समान होना चाहिए, और इसलिए व्यक्तिगत उत्पादों या उत्पाद के कुछ हिस्सों का ताप समान परिस्थितियों में होगा।

तरल धातु जैसे पिघले हुए सीसे में सबसे तेज़ ताप दर प्राप्त की जा सकती है। लेड बाथ सीसा से भरा एक लोहे का क्रूसिबल है, जिसमें स्थापित किया गया है शाफ्ट इलेक्ट्रिक भट्टी निकास कवर के नीचे। जब सीसा पिघलता है और एक पूर्व निर्धारित तापमान तक पहुँच जाता है, तो छोटे हिस्से इसमें कम हो जाते हैं, जो जल्दी से गर्म हो जाते हैं, उदाहरण के लिए, शमन या तड़के के लिए, जबकि सीसे की तापीय चालकता इसमें गिरने वाले भागों के ताप की उच्च एकरूपता सुनिश्चित करती है। लेकिन सीसा स्नान में कई महत्वपूर्ण दोष हैं:

• सीसा के साथ हानिकारक कार्य, विशेष रूप से उच्च तापमान पर,

• 800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर गर्म करने के लिए उपयोग की असंभवता (उच्च तापमान पर, सीसा तीव्रता से वाष्पित हो जाता है),

• लेड की ताप क्षमता कम होती है, जिसके कारण बड़े हिस्से में डुबाने पर यह जल्दी ठंडा हो जाता है।

नतीजतन, सीसा स्नान केवल सीमित उपयोग प्राप्त हुआ। सीसे के विपरीत, विभिन्न लवणों, नाइट्रेटों और क्षारों का अधिक व्यापक उपयोग हुआ है। चूंकि उपयोग किए गए कई लवण, नाइट्रेट और क्षार में बहुत भिन्न गलनांक होते हैं, 250 से 1300 डिग्री सेल्सियस की सीमा में किसी भी तापमान के लिए ऐसे नमक या लवण के मिश्रण का चयन किया जा सकता है ताकि उस तापमान पर और उसी तापमान पर थोड़ा वाष्पित हो सके। समय तरल है। तालिका 1 में गलनांक और कुछ लवणों और नाइट्रेट्स के अनुप्रयोग के क्षेत्र दिए गए हैं।

नमक और नमक स्नान रचनात्मक रूप से बाहरी ताप के साथ स्नान, आंतरिक हीटर और इलेक्ट्रोड के साथ स्नान के रूप में किए जाते हैं। पहले दो प्रकार अपेक्षाकृत कम तापमान पर किए जाते हैं - ये मुख्य रूप से नमक और क्षारीय स्नान होते हैं जिनका उपयोग प्रोफाइल और हल्के मिश्र धातु की चादरों के ताप उपचार के लिए किया जाता है। (450 -525 डिग्री सेल्सियस)।

बाहरी रूप से गर्म नमक स्नान धातु के हीटर के साथ शाफ्ट में रखे सादे कार्बन स्टील से वेल्डेड एक आयताकार या गोलाकार पोत है।

आंतरिक हीटरों के साथ नमक के स्नान को समान बनाया जाता है, लेकिन बाहरी ताप तत्व नहीं होते हैं, और इसके बजाय ट्यूबलर हर्मेटिक ताप तत्व नाइट्रेट में डूबे होते हैं। उनके महत्वपूर्ण लाभ हैं:

1. बाहरी हीटिंग बाथ की तुलना में थोड़ा छोटा आयाम और कम गर्मी का नुकसान,

2. उनमें ताप मिश्र धातुओं की खपत दस गुना कम है,

3.वे सुरक्षित हैं क्योंकि लोहे के आक्साइड की उपस्थिति में अत्यधिक गरम होने पर नाइट्रेट फट सकते हैं, और नाइट्रेट की निचली परतों के संदूषण के कारण बाहरी ताप स्नान में इस तरह की अधिक गर्मी हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप स्नान के तल को नीचे के हीटरों द्वारा गर्म किया जा सकता है।

नाइट्रेट स्नान में ट्यूब हीटर का नुकसान उच्च तापमान और नाइट्रेट के साथ ट्यूब जैकेट के क्षरण के कारण उनकी छोटी सेवा जीवन है।

तालिका 1. गलनांक और कुछ लवणों की सीमा

दोनों प्रकार के नमक और क्षारीय स्नान बहुत बड़े आकार (लंबाई 6-8 मीटर) और कई सौ किलोवाट की शक्ति तक पहुँचते हैं। उच्च तापमान के लिए, इलेक्ट्रोड वाले स्नान का उपयोग किया जाता है। वे एक धातु या सिरेमिक क्रूसिबल हैं जो नमक से भरे होते हैं, जिसमें 8-25 वी के वोल्टेज के साथ स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर द्वारा खिलाए गए धातु इलेक्ट्रोड को उतारा जाता है।

ठंडी अवस्था में, नमक शायद ही करंट का संचालन करता है, लेकिन अगर इसे किसी बाहरी स्रोत से गर्म किया जाता है, तो इलेक्ट्रोड के बीच एक करंट स्थापित हो जाता है और जूल गर्मी को नमक में छोड़ देता है। इसलिए, पिघला हुआ नमक ही ऐसे बाथ में हीटर का काम करता है, जिसमें गर्म किए जाने वाले सामान को डुबोया जाता है।

इलेक्ट्रोड स्नान कवर और बाहरी इलेक्ट्रोड के साथ आते हैं। पूर्व में उनकी कम दक्षता और असमान हीटिंग के कारण वर्तमान में उपयोग नहीं किया जाता है। इस तरह के स्नान में, बाद के बड़े आयामों के कारण इलेक्ट्रोड की सतह पर वर्तमान घनत्व अधिक नहीं होता है, इसलिए उनमें नमक का केवल प्राकृतिक थर्मल संचलन होता है, जो बाद में ऊंचाई के साथ तापमान को बराबर करता है। फिर भी, ऐसे स्नान में ऊपरी और निचले स्तरों में तापमान का अंतर 20-25 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।

इस प्रकार, इस तरह के स्नान का मुख्य नुकसान नमक का अपर्याप्त गहन संचलन है, जो उत्पादों के हीटिंग की दर में कमी की ओर जाता है, और इसलिए स्नान के संचालन में, और इसमें तापमान के असमान वितरण के साथ ऊंचाई।

इसके अलावा, इन स्नानों में वर्तमान लाइनें नमक की लगभग पूरी मात्रा भरती हैं; इसलिए करंट भी उत्पादों के माध्यम से बहता है। बाद के एक प्रतिकूल आकार (तेज किनारों, उत्पाद के दो हिस्सों के बीच पतले पुल) के साथ, वर्तमान घनत्व में वृद्धि को उनमें केंद्रित किया जा सकता है, जिससे अति ताप हो जाएगा और अस्वीकृति या यहां तक ​​​​कि पिघलने का कारण बन सकता है।

चावल। 1. दूरस्थ इलेक्ट्रोड और विभाजन के साथ नमक स्नान: 1 - स्नान, 2 - क्लैडिंग, 3 - एप्रन, 4 - छाता, 5 - विभाजन: 6 - पाइरोमीटर, 7 - इलेक्ट्रोड, 8 - दुर्दम्य चिनाई, 9 - थर्मल इन्सुलेशन।

इन नुकसानों को इलेक्ट्रोड नमक स्नान से दूर किया जाता है, जिससे बाहरी इलेक्ट्रोड अधिक से अधिक व्यापक हो जाते हैं। उनमें, इलेक्ट्रोड एक आयताकार या गोलाकार खंड के साथ दो छड़ें होती हैं, जो एक दूसरे से 25-50 मिमी की दूरी पर नमक में उतारी जाती हैं।

इस तरह के स्नान में, लगभग सभी वर्तमान लाइनें दो इलेक्ट्रोड के बीच की जगह में स्थित होती हैं, इसलिए केवल नगण्य धाराएं गर्म भागों से गुजरती हैं और उनके अलग-अलग बिंदु ज़्यादा गरम नहीं होते हैं। इसके अलावा, भागों के माध्यम से वर्तमान के पारित होने को पूरी तरह से बाहर करने के लिए, कक्ष का वह हिस्सा जहां इलेक्ट्रोड स्थित हैं, को एक विभाजन (चित्र 1) द्वारा इसके कार्यशील भाग से अलग किया जा सकता है।

चूँकि छड़ों के बीच का वर्तमान घनत्व बहुत अधिक है, उनके बीच का नमक ज़्यादा गरम होता है और तीव्र तापीय संचलन शुरू होता है, और गर्म नमक के कण इलेक्ट्रोड के बीच की जगह में उठते हैं और ऊपरी स्तर पर स्नान की मात्रा के माध्यम से विचलन करते हैं, जबकि ठंडा निचली परतें नीचे इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में डाली जाती हैं।

इलेक्ट्रोड (लगभग 15-25 ए / सेमी 2) के बीच बहुत उच्च वर्तमान घनत्व पर, विद्युत चुम्बकीय बल प्रबल होने लगते हैं, नमक को इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में नीचे फेंकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप संचलन की दिशा उलट जाती है और इसकी तीव्रता बढ़ जाती है। नमक के इस तरह के मजबूर संचलन से नमक से उत्पादों तक गर्मी हस्तांतरण के गुणांक और स्नान की ऊंचाई के साथ उत्पादों के हीटिंग की एकरूपता (± 3 डिग्री सेल्सियस तक) दोनों में काफी वृद्धि होती है।

उल्लिखित लाभों के कारण, बाहरी इलेक्ट्रोड वाले स्नान हाल ही में अधिक से अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए गए हैं। नमक स्नान एकल-चरण और तीन-चरण (छवि 1) 20 से 150 किलोवाट की शक्ति और 1300 डिग्री सेल्सियस तक के विभिन्न तापमानों पर उत्पादित होते हैं। उनका उपयोग शमन और तड़के के लिए और मुख्य रूप से उपकरणों के लिए विभिन्न उत्पादों को गर्म करने के लिए किया जाता है (सहित) हाई-स्पीड स्टील्स), साथ ही इज़ोटेर्मल एनीलिंग के लिए। इसके अलावा, उनमें उपयुक्त नमक संरचना का चयन करके, स्टील्स के थर्मोकेमिकल प्रसंस्करण, कार्बराइजिंग और साइनाइडेशन संचालन के संचालन को सुनिश्चित करना संभव है।

नमक के स्नान में गर्म करने का एक प्रसिद्ध लाभ नमक की एक पतली परत के साथ स्नान से निकाली गई वस्तुओं को ढंकना है। यह फिल्म उत्पाद की सतह को हवा में ऑक्सीकरण से बचाती है, जबकि ठंडा होने पर या शीतलन टैंक में डूबने पर क्रैकिंग और रीबाउंडिंग करती है।

1000 डिग्री सेल्सियस तक चलने वाले इलेक्ट्रोड स्नान के गर्मी प्रतिरोधी धातु क्रूसिबल क्रोमियम-निकल स्टील्स से बने होते हैं, और उनकी सेवा का जीवन 1 वर्ष माना जा सकता है। सिरेमिक क्रूसिबल का उपयोग 1400 डिग्री सेल्सियस तक किया जा सकता है, वे एक समाधान में एक साथ बंधे व्यक्तिगत उच्च एल्यूमीनियम सिरेमिक प्लेटों से पूरी तरह से कॉम्पैक्ट, निकाल या इकट्ठे हो सकते हैं।

इलेक्ट्रोड क्रोमियम-निकल स्टील्स या निम्न-कार्बन स्टील्स से बने हो सकते हैं, उदाहरण के लिए कक्षा 10. इलेक्ट्रोड उच्च तापमान वाले स्नान में 3-6 महीने तक रहते हैं, मध्यम तापमान वाले स्नान में एक वर्ष तक।

सॉल्ट बाथ कवर की व्यवस्था एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है... एक खुला सॉल्ट मिरर 1000 डिग्री सेल्सियस पर एक बंद बाथ के लगभग 5-6 गुना गर्मी के नुकसान के बराबर ऊर्जा की मात्रा का उत्सर्जन करता है। इसलिए, बाथ कवर को पर्याप्त रूप से इंसुलेट किया जाना चाहिए। , साथ ही लोडिंग और अनलोडिंग के दौरान इसे वापस मोड़ना या साइड में ले जाना आसान होना चाहिए। सेल ग्रेफाइट कार्बन पाउडर की एक परत के साथ इसकी सतह को कोटिंग करके बाथरूम के दर्पण के नुकसान में एक महत्वपूर्ण कमी प्राप्त की जा सकती है।

चूँकि नमक ठंडी अवस्था में नहीं होता है, इसलिए स्नान चलाने के लिए इसे गर्म करना आवश्यक है। सबसे सुविधाजनक प्रारंभिक नाइक्रोम प्रतिरोध का उपयोग है। उत्तरार्द्ध, स्नान के जमने से पहले, नमक में डूब जाता है और दो इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है। जब स्नान को गर्म किया जाता है, तो प्रतिरोध के माध्यम से प्रवाहित होने वाला ट्रांसफार्मर इसे गर्म करता है, जिसके कारण प्रतिरोध से सटे नमक की परतें गर्म हो जाती हैं और बदले में संचालन करने लगती हैं। रोकनेवाला फिर बंद कर दिया जाता है और नमक से हटा दिया जाता है।इस तरह के प्रतिरोध के लिए, 10-15 W / cm2 के क्रम की बहुत उच्च विशिष्ट सतह शक्ति की अनुमति दी जा सकती है। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि नमक में काम करते समय, निक्रोम बहुत नाजुक हो जाता है और सावधानीपूर्वक निपटने की आवश्यकता होती है।

कभी-कभी, इलेक्ट्रोड के बीच धातु प्रतिरोध के बजाय, भट्ठी को बंद करने के बाद, इलेक्ट्रोड कोयले के टुकड़े रखे जाते हैं, जो स्नान चालू होने पर गर्म हो जाते हैं, नमक को गर्म करते हैं। अंत में, आप बस गैस बर्नर के साथ इलेक्ट्रोड के पास नमक वाले क्षेत्रों को गर्म कर सकते हैं। स्नान को गर्म करने का कार्य काफी लंबा होता है, इसलिए कभी-कभी स्नान को रात भर ठंडा नहीं करना बेहतर होता है, जिससे उन्हें कम वोल्टेज पर छोड़ दिया जाता है।

आंतरायिक इलेक्ट्रोड स्नान के अलावा, निरंतर इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है। जटिल गर्मी उपचार प्रक्रियाओं के लिए इकाइयाँ, कई स्नान में क्रमिक रूप से की जाती हैं, अधिक जटिल होती हैं, क्योंकि इसके लिए क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में भागों के वैकल्पिक संचलन के निर्माण की आवश्यकता होती है। आम तौर पर, यह कार्य एक कन्वेयर या एक लिफ्टिंग डिवाइस के साथ कैरोसेल का उपयोग करके हल किया जाता है।

इस प्रकार, पारंपरिक विद्युत भट्टियों की तुलना में, नमक स्नान के निम्नलिखित फायदे हैं:

1. उच्च ताप दर और इसलिए समान आयामों के लिए उच्च प्रदर्शन,

2. विभिन्न प्रकार के थर्मल और थर्मोकेमिकल उपचार करने में आसान,

3. हीटिंग और कूलिंग के दौरान ऑक्सीकरण से उत्पादों की सुरक्षा।

नमक स्नान के नुकसान इस प्रकार हैं:

1.बाथरूम के दर्पण से गर्मी के नुकसान में वृद्धि के कारण उच्च विशिष्ट ऊर्जा की खपत और हीटिंग की अवधि और जटिलता के कारण इसके निरंतर संचालन की आवश्यकता (उत्तरार्द्ध अंडरलोड ऑपरेशन का कारण बनता है),

2. नमक की काफी अधिक खपत,

3. अच्छे वेंटिलेशन के साथ भी मुश्किल काम करने की स्थिति।

नमक स्नान की व्यापकता को इस तथ्य से समझाया गया है कि कई मामलों में उनके फायदे उनके नुकसान से अधिक हैं।

सबसे कम तापमान के लिए, तेल स्नान का उपयोग किया जाता है, आंतरिक और बाहरी दोनों तापों के साथ किया जाता है। पानी को गर्म करने और जल वाष्प के उत्पादन के लिए इलेक्ट्रोड बॉयलर उसी तरह काम करते हैं जैसे इलेक्ट्रोड नमक स्नान।