§ 8. Четырехтигельные электродные печи-ванны и другие конструкции печей-ванн

Иногда в одном каркасе и кладке монтируют три или четыре электродные печи-ванны типа С-25 или С-45. Обычно трех- или четырехтигельные печи-ванны используют для обработки быстро­режущей стали. Четырехтигельная ванна показана на рис. 34.

Рис. 34. Четырехтигельная электродная печь-ванна

Каждый тигель предназначен для отдельной операции: первый для подогрева инструментов из быстрорежущей стали приблизи­тельно до 650° С, второй — для подогрева до 850° С, третий — для окончательного нагрева до 1260—1280° С, а четвертый — для охлаждения под ступенчатую закалку. В соответствии с этими операциями в тиглях находятся следующие смеси солей: в первом смесь солей 50% КС1 и 50% Na₂C0₃, во втором 30% KC1 и 70% ВаС1₂, в третьем 100% ВаС1₂ и в четвертом 33,3% КС1,

33,3% NaCl и 33,3% ВаС1₂. Перед загрузкой в тигли соли под­вергают следующей подготовке: хлористый калий и углекислый натрий тщательно высушивают и измельчают, а хлористый барий прокаливают при 600—700° С. Расплавленные соли во втором и третьем тиглях раскисляют бурой или борной кислотой. Во вто­рой тигель раскислитель вводится через каждые 4 ч работы, а в третий — через каждые 2 ч.

Раскисление высокотемпературной ванны (1260—1280° С) реко­мендуется производить порошком ферросилиция, так как раски­сление бурой вызывает сильное парообразование, которое влияет на точность показаний ардометра. Для раскисления используется мелкоистолченный и просеянный порошок 72%-ного ферросили­ция (200—300 г на один тигель). Хорошие результаты получаются, если температуру ванны перед раскислением повысить до 1300— 1320° С, затем засыпать ферросилиций, дать выдержку 20—30 мин, а потом снять образовавшийся шлак. Раскисление ферросили­цием производится не реже одного раза в смену.

В каждом тигле имеется по два электрода, которые изготов­ляют из стали марки Х17 или 4Х18Н25С2. Можно также изго­товлять электроды из стали 20, но стойкость их будет значительно ниже. Электрод не должен нагреваться при прохождении тока через него. Так как практически этого избежать невозможно и электроды нагреваются, то нужно следить за тем, чтобы нагрев был минимальным. Электроды должны погружаться в ванну не менее чем на ³/₄ высоты тигля. Ввиду загрязнения ванн солями при переносе инструментов из одного тигля в другой необхо­димо производить очистку третьего тигля через каждые 4 ч, а очи­стку остальных тиглей — один раз в смену. При переносе ин­струментов из ванны подогрева (850° С), состоящей из хлори­стого бария и хлористого калия, в ванну окончательного нагрева (1260—1280° С) последняя загрязняется хлористым калием и происходит образование пара. Для избежания этого подогрев ведут в хлорбариевой ванне без хлористого калия при рабо­чей температуре приблизительно 1000° С. В этом случае ванна окончательного нагрева не загрязняется и сильного парообра­зования не происходит.

Печи-ванны, предназначенные для одной соли, могут оказаться не подходящими для другой, так как разные соли имеют различное электросопротивление, которое по-разному изменяется в за­висимости от температуры. Поэтому трансформаторы печей-ванн должны иметь достаточное количество ступеней для регулирования напряжения. Мощность рассмотренной ванны 75 квт, произво­дительность ее 75—100 кг\ч. Аналогично этому агрегату отдельные электродные ванны могут быть поставлены рядом и использо­ваться как полуавтоматическая линия. Так, например, для об­работки инструментов из быстрорежущей стали применяются соляные печи-ванны* СВС-100/6,5, СВС-35Х2/8.5 и СВС-75Х2/13. Печь-ванна СВС-100/6,5- предназначается для первоначального

подогрева инструментов до температуры 650° С, печь-ванна СВС-35Х2/8,5 служит для второго подогрева. В линию мо­гут быть также установлены селитровая ванна, промывочный и закалочный баки, а также отпускная печь-ванна. Для посте­пенного погружения инструментов в первую печь-ванну преду­смотрен наклонный конвейер, вследствие чего печь-ванна имеет большую длину. Нагрев печи-ванны СВС-100/6,5 осуществляется с помощью трех однофазных электродных групп, питающихся от одного трехфазного трансформатора. Другие печи-ванны имеют по две электродные группы, каждая из которых питается от однофазного трансформатора. Электроды изготовляют из вы­сокохромистой стали.

Особенностями данных печей-ванн являются: охлаждение проточной водой горизонтальных частей электродов у печей-ванн СВС-35Х 2/8,5 и СВС-75Х2/13, защита электродов шамот­ными кирпичами от разъедания солью на ее поверхности, пуск печей-ванн с помощью выемного блока из нихрома, питаю­щегося от трансформатора печи-ванны, и установленный сигна­лизатор уровня соли. Конструкция электродных групп обеспечи­вает равномерную температуру в рабочем пространстве и увели­чивает срок службы электродов.

Существуют электродные соляные печи-ванны, имеющие большую глубину с утопленными электродами. В ваннах (рис. 35, а, б) имеются три и две пары электродов, расположенные верти­кально по глубине ванны, одна пара над другой. В таких печах-ваннах не рекомендуется использовать длинные электроды, так как в этом случае происходит падение напряжения на рабочей части электрода.

Разъедание электродов в печах-ваннах с утопленными элек­тродами значительно уменьшается, так как они расположены в расплаве солей. В результате электромагнитной циркуляции и перемещения соли температура в ванне распределяется равно­мерно по всей высоте. Такие ванны применяют для нагрева длин­ных осевых деталей. Преимущество этих печей-ванн перед шахтными печами состоит в том, что в них детали после закалки не окисляются. К недостаткам этих печей следует отнести трудно­сти с выводом электродов через кладку. При смене электродов при­ходится производить перефутеровку печи-ванны. Перефутеровку можно не производить, если использовать погруженные (неутоп-ленные) длинные электроды. В этом случае (рис. 35, в) для созда­ния более равномерной температуры в нижней части ванны сокра­щается расстояние между электродами [11].

Утопленные электроды применяют и для больших ванн прямо­угольной формы (рис. 36, а). В них электроды располагают гори­зонтально в нижней части ванны, вследствие чего увеличивается рабочий объем ванны и облегчается ее механизация. Для луч­шей стойкости электродов они охлаждаются водой изнутри. Это также предотвращает возможность прорыва соли в месте за-

делки электродов. Вода к электродам таких печей-ванн подво­дится по трубе 1, а отводится по трубе 2 (рис. 36, б). Перемеши­вание соли происходит исключительно конвекцией.

Иногда в тигельных печах-ваннах применяют непрерывные графитовые электроды, которые устанавливают у основания тигля.

Цилиндрические графитовые электроды могут подаваться в гори­зонтальном направлении через противоположные стенки тигля в то время, когда печь-ванна работает. Таким образом, перемеще­ние электродов до требуемого расстояния происходит без раз­борки какой-либо части кладки печи. Электроды мало изнаши­ваются, так как соль действует только на концы электродов. Электроды расположены на дне ванны, и весь объем соли пред-

ставляет собой рабочую зону. Эти электроды имеют и недостатки, так как они перемещаются, поэтому между стенкой тигля и элек­тродом обязательно должны быть зазоры, через которые может просачиваться расплавленная соль. Кроме того, соль будет обо­гащаться углеродом, и при нагреве возможно науглероживание деталей.

В конструкции печи-ванны фирмы Линдберг-Аптон стальные электроды устанавливаю в отдельные вертикальные каналы,

Рис. 36. Электродные печи-ванны с утопленными электродами

каждый из которых сообщается с рабочим пространством ванны дву­мя другими каналами, наклоненными в противоположные стороны. Под действием электродного тока в расплавленной соли возникают конвекционные круговые потоки, которые проходят через каналы. В одном канале поток движется вверх от рабочего пространства к электроду, а в другом — соль движется от электрода к рабочему пространству. Эти печи-ванны питаются от сети без трансформа­тора. Температура соли в рабочем пространстве отличается от тем­пературы в электродном канале только на несколько градусов. Электроды печи не требуют водяного охлаждения и легко заменя­ются. У таких печей-ванн рабочее пространство может быть пол­ностью использовано под загрузку.