§ 9. Низкотемпературные печи-ванны для отпуска и охлаждения при закалке

Для отпуска и охлаждения при ступенчатой и изотермиче­ской закалке применяют масляные ванны, а также ванны со смесью солей, имеющих низкую температуру плавления. Масляная элек-

трическая ванна для низкого отпуска показана рис. 37, а. Ванна имеет квадратную форму. Габаритные размеры ванны 950 X 950 X X 900 мм. В рабочем пространстве ванны установлен стальной тигель, в котором находится масло. Пространство между на­ружным каркасом и тиглем заполняется теплоизоляционным ма­териалом. Размер тигля 600 X 500 X 400 мм. Рабочая темпера­тура ванны не выше 250° С. Производительность при отпуске изделий 40 кг/ч. Загрузить в ванну можно сразу 80 кг.

Нагреватели изготовляют из стальной проволоки марки 1X17Ю5 диаметром 3 мм, которая уложена в предохранительные шамот­ные трубки, помещенные в железные трубы. Нагревательные трубы проходят через рабочее пространство ванны и нагревают масло. Мощность ванны 10 кет. Ванна снабжена бортовым от­сосом для удаления масляных паров. Эти ванны могут быть также использованы для старения деталей. Другая конструкция масля­ной электрованны круглого сечения для отпуска и старения пред­ставлена на рис. 37, б.

ВНИИЭТО разработал типаж таких масляных ванн с трубчаты­ми нагревателями. Эти печи-ванны имеют индексы СВМ-2,5-2,5/3; СВМ-3.5. 5/3, СВМ-5.5/3 и т. д. Цифры обозначают длину рабо­чего пространства (диаметр) и высоту в дм, знаменатель — температуру в сотнях градусов. Рабочая температура печей-ванн СВМ 260° С. В печах-ваннах диаметром более 5 дм для обеспечения равномерной температуры по объему ванны уста­новлены дополнительные подовые нагреватели. В больших ваннах глубиной свыше 10 дм предусмотрены мешалки для механического перемешивания масла.

В качестве среды для низкотемпературных соляных ванн выбирают азотнокислые и азотистокислые соли. Ванны с азотно­кислым калием и азотнокислым натрием (или азотистокислые соли) называются селитровыми ваннами. Состав ванн приведен выше в табл. 2. Так как рабочая температура в ваннах с азотисто- и азотнокислыми солями относительно невысока, тигли можно изготовлять литыми чугунными или сварными из ^листовой мало­углеродистой стали толщиной 10—12 мм. В этом случае отпадает необходимость применять жароупорные стали.

При использовании ванны с азотисто- и азотнокислыми со­лями в качестве охладителя для изотермической закалки детали перед охлаждением не должны нагреваться в цианистой ванне, так как попадание цианистых солей может вызвать выплески­вание и взрыв. Нагревать детали рекомендуется в обычных со­ляных ваннах (50% КС1 + 50% NaCl). Ванны для изотермиче­ской закалки следует регулярно очищать от солей, переносимых деталями из высокотемпературной ванны. Равномерная темпера­тура и хорошее охлаждение деталей при изотермической закалке достигаются путем установки в ваннах механических мешалок с приводом от электродвигателей. Применяемые для изотермиче­ской закалки в качестве охлаждающей среды азотисто- и азотно-

В-Б

1070

А-А

9

Рис. 37. Электрические печи-ванны для низкого отпуска и охлаждения при ступен­чатой и изотермической за­калке:

а — с изолированными нагрева­телями; б — масляная ванна круглого сечения; / — кожух; 2 — стальной тигель; Я — труб­чатый нагреватель; 4 — термо­метр; 5— переключатель нагре­вателей

кислые соли натрия и калия имеют следующие недостатки: кор­родирование деталей при недостаточной промывке их после ванны, склеивание мелких деталей, потемнение поверхности деталей.

Понизить температуру ванн с расплавленными азотисто- и азотнокислыми солями до 135° С и ускорить их охлаждающую способность можно путем добавления в расплавленную ванну некоторого количества воды. Если добавлять воду в ванну при температуре 180° С при помешивании, то сильного расплескивания не произойдет. Для придания деталям светлого вида в качестве изотермической среды используют едкий натр и едкое кали.

Едкий натр может быть расплавлен в ванне, показанной на рис. 28, причем в нижней части тигля помещается сетка, ниже которой находится крыльчатка для перемешивания щелочи. Крыльчатка получает вращение от вертикального вала электро­двигателя мощностью 0,5 кет при 1400 об/мин. Перемешивание щелочи способствует получению более однородной закалки и более высокой твердости. Рабочая температура ванны 370—410° С. Ванна с едким натром должна раскисляться желтой кровяной солью KiFe (CN)_e или бурой по0,2% отвеса расплавленной соли через один-два дня, при малой загрузке один раз в неделю. Для более низкой рабочей температуры (160—180° С) ванна состав­ляется из смеси 35% едкого натра и 65% едкого кали. Раскисление этой ванны ведут желтой кровяной солью в смеси с бурой. Детали после изотермической закалки в расплавленных едких^ щелочах получаются светлыми. Электрические печи-ванны для изотерми­ческой закалки показаны на рис. 38. Нагрев осуществляется труб­чатыми нагревателями, погруженными в соль. Для создания более равномерной температуры в ваннах установлены мешалки, дей­ствующие от электродвигателя. Особенностью ванн, показанных на рис. 38, а и б,является наружное охлаждение тигля змеевиком, через который пропускается воздух, охлаждающий тигель и на­ходящуюся в нем соль. Включение печи на нагрев или на охлаж­дение производят автоматически с помощью устройства, регули­рующего температуру. В печи-ванне (рис. 38, в) имеется специаль­ная камера для очистки соли от примесей и насос для циркуляции расплавленной соли. Небольшое добавление воды к щелочам (4— 10%) также снижает температуру затвердевания расплавленных смесей, повышает их закаливающую способность и улучшает качество закаливаемых деталей.

Эффективное устройство для ввода воды в расплав солей или щелочей внедрено на Горьковском металлургическом заводе [4]. Устройство (рис. 39) состоит из П-образной коробки /, Г-об-разных щитков 2, надвинутых на противоположные открытые торцы коробки, трубы 3 для подвода воды, укрепленной в верхней части коробки, рассекателя 4 струи воды (или спреера). Все устройство устанавливается над ванной так, что нижняя кромка коробки опущена в соль на 20—50 мм. Перемешивание соли про­изводится сжатым воздухом через перфорированные трубки, уло-

Рис. 38. Электрические печи-ванны для изотермической за­калки:

а и б — с охлаждением тигля; в— с камерой для очистки соли; / — трубчатые электрические нагрева­тели; 2 — бортовой отсос> 3 — зме­евик для охлаждения ванны; 4 — крыльчатка; 5 — аварийный сток; 6 — привод крыльчатки; 7—термо­пара; 8 — камера для очистки соли; 9 — рабочая камера

женные на дне ванны, или механической мешалкой. При этом спо­собе введения воды не происходит выбрасывание расплава и воды. Поступающая вода частично растворяется в расплаве, а частично сразу испаряется. Образующийся пар выходит через торцовые зазоры, а брызги соли и воды остаются на внутренней поверхности коробки и щитков. Вследствие наличия воды закаливающая способность расплава повышается и поэтому можно производить изотермическую закалку деталей большого сечения.

Для охлаждения при изотермической закалке рекомендуется использовать печи-ванны больших размеров. В этих ваннах не­обходимо не только нагревать среду для закалки, но и охлаж­дать ее, так как при охлаждении деталей с закалочной температуры среда ванны (расплав щелочи или селитры) сильно нагревает­ся. Ванна ОКБ-1118 для изотермической закалки конструкции ВНИИЭТО показана на рис. 40. Кожух ванны ОКБ-1118 имеет сварную конструкцию из листовой и профильной стали. К осно­ванию кожуха приварена рама, которую устанавливают на пол цеха. Эта рама способствует естественной циркуляции воздуха между полом и нижней частью кожуха. В верхней части ванны приварены угольники, которые служат опорой для нагревателей. Внутри ванны в нижней части находятся кронштейны, на которые устанавливают сетчатую корзину, служащую для очистки ванны от солей, вносимых в ванну из нагревательной печи-ванны. Футеровка печи-ванны состоит из диатомитового кирпича и за­сыпки. Диатомитовая засыпка служит компенсатором при рас­ширении ванны. Рабочие размеры печи-ванны 700 X 1230 х

X 625 мм. .Габаритные размеры соответственно 2180 X 2300 X 2110 мм.

Нагревают ванну с помощью трубчатых нагревателей, которые погружены в расплав щелочи или селитры. Установленная мощ­ность печи-ванны 48 кет. Для сокращения времени разогрева печи-ванны применяется съемный блок нагревателей, представ­ляющий собой раму с укрепленными на ней трубчатыми нагрева-

Подача Воды

Рис. 40. Общий вид электрованны ОКБ-1118:

— кожух; 2 — футеровка; 3 — ванна; 4 — корзина; 5 — воздуховод; 6 — во] 7 — камера водоохлаждения; 8 — трубчатый нагреватель

телями. В печи-ванне ОКБ-1118 создается равномерная темпера­тура (до 350° С) по объему ванны путем перемешивания расплава воздухом, который подается по трубопроводу при небольшом дав­лении в нижнюю часть ванны.

Для понижения температуры расплава после закалки исполь­зуется система охлаждения. К ванне через воронку подается вода, которая с помощью специального приспособления разбрызги­вается над расплавом, при этом вода частично растворяется в нем, а частично превращается в пар. Производительность печи-ванны 360 кг/ч.