Jak se PTFE ohřívače používají při ohřevu roztavených solných lázní pro tepelné zpracování kovů?

Čepel se kalí kalením do lázně roztavené dusičnanové soli při 300 C. Tato sůl je roztavená a ponorný ohřívač, který ji takto udržuje, musí vydržet dvojí útok: silně korozivní chemii soli a dlouhotrvající vysokou teplotu. V těchto obtížných metalurgických systémech neočekávané, ale velmi efektivní řešení pro vybrané pracovní rozsahy poskytují speciálně vyvinuté fluoropolymerové ponorné ohřívače. Technologie ohřívačů na bázi PTFE a PFA poskytují odolnost proti korozi, která není dostupná u konvenčních kovových prvků v rámci specifikovaných teplotních omezení.

Systém tepelného ošetření roztavené solné lázně ohřívačem PTFE tedy nabývá na významu v aplikacích solné lázně s nižší teplotou, kde je důležité čisté vytápění, odolnost proti korozi a snížená údržba.

Úvod do solných lázní při tepelném zpracování
Roztavené solné lázně jsou běžně používané postupy pro přesné tepelné zpracování kovů, jako jsou:

Austempering

Martempering

*Žíhání*

• Temperování

Nitridace

Funkce préchauffage

Tyto koupele se obvykle skládají z kombinací solí dusičnanu sodného a draselného. V určitých aplikacích však mohou být použity soli na bázi chloridů. Provozní teplota je normálně mezi přibližně 150 stupni a 400 stupni v závislosti na složení a potřebách procesu.

Roztavená sůl nabízí velmi homogenní přenos tepla kolem obrobku, snižuje teplotní gradienty a deformace během zpracování. Rychlé, rovnoměrné zahřívání také napomáhá metalurgické stejnoměrnosti u kalených ocelí a specializovaných slitin.

Ale chemické prostředí ve vaně je opravdu nepřátelské.

Proč roztavené dusičnanové soli tak silně napadají kov?
Dusičnany v roztaveném stavu jsou dobrými oxidačními činidly. Při vysokých teplotách sůl agresivně napadá mnoho kovových povrchů oxidací a tvorbou vodního kamene. Standardní ponorné ohřívače s kovovým pláštěm rychle selhávají, pokud jsou trvale vystaveny takovým teplotám.

Běžné problémy s kovovým topným tělesem
V podmínkách roztavené soli jsou typické kovové ohřívače náchylné k problémům:

Oxidace povrchu

Nárůst měřítka-

Koroze, důlková koroze

Nižší účinnost přenosu tepla

Předčasné poškození pláště

Oxidové usazeniny-na topné ploše snižují účinnost přenosu tepla. To pak může způsobit lokální přehřátí pod izolační vrstvou vodního kamene a další zrychlení poruchy ohřívače.

Žhnoucí sůl a plastový ohřívač jsou neobvyklým spojením v průmyslu tepelného -zpracování, ale fluoropolymerové-ohřívače s pláštěm mohou fungovat mnohem lépe než některé kovové varianty v dusičnanových lázních s nižší-teplotou.

Funkce ohřívací technologie založené na PFA a PTFE
Průmyslový vyhledávací výraz je běžně ohřívače PTFE, ale mnoho aplikací v lázni s roztavenou solí PTFE vůbec nepoužívá a místo toho používá ponorné ohřívače s pláštěm PFA, které jsou mnohem vhodnější pro vysoké teploty.

PFA, zkratka pro Perfluoroalkoxy alkan, je součástí stejné rodiny fluoropolymerů jako PTFE, ale má lepší tavnou-zpracovatelnost a tepelný výkon.

Teplotní schopnost PFA
PFA má maximální teplotu při nepřetržitém používání asi 260 stupňů. Plášť ohřívače je schopen účinně odolávat oxidaci a korozi díky chemické kompatibilitě roztavených dusičnanů s fluoropolymery v tomto provozním okně.

Toto omezení teploty je velmi významné při návrhu systému. Zhoršení stavu fluoropolymerů nad prahem nepřetržitého-použití může být rychlé a vyžaduje použití různých topných materiálů.

Výhody plášťových ohřívačů PFA
Ponorné ohřívače PFA také nabízejí řadu významných výhod pro aplikace roztavené soli při nižších teplotách:

Výhoda nemovitosti v solné lázni
Odolnost proti korozi Odolný vůči oxidační chemii dusičnanů
Nepřilnavý povrch Zabraňuje usazování soli-a spékání
Smáčená oblast, žádný kov Snižuje kovové znečištění
Hladký fluoropolymerový plášť Vylepšená čistitelnost
Vynikající chemická odolnost Prodlužuje životnost
Funkce nepřilnavosti-je velmi užitečná. Drsné povrchy jsou náchylné ke krystalizaci a spékání roztavených solí během tepelných cyklů. Fluorpolymerový povlak zabraňuje přilnavosti, aby se zabránilo tvorbě silných izolačních usazenin na povrchu ohřívače.

Aplikace tepelného zpracování PTFE ohřívací lázně s roztavenou solí
Systémy tepelného zpracování roztavené solné lázně ohřívačem PTFE jsou nejschůdnější ve specializovaných úlohách při nižších teplotách, kde je odolnost proti korozi důležitější než vysoká tepelná kapacita.

Procesy temperování
Austempering je proces kalení ocelových dílů do lázně roztaveného dusičnanu udržovaného na střední teplotě pod kontrolou. Pro získání správné bainitické mikrostruktury je potřeba přesně kontrolovat tepelnou stabilitu.

PFA-ohřívače s pláštěm mohou poskytovat velmi homogenní přívod tepla a jsou odolné vůči napadení směsí dusičnanů.

Žíhací a temperovací lázně
Fluoropolymerové ponorné ohřívače jsou často v povoleném teplotním rozsahu pro systémy žíhání a temperování při nižších teplotách. Chemicky inertní potah pomáhá udržovat vanu čistou a snižuje znečištění kovy.

Speciální chemické tepelné zpracování
U některých speciálních slitin a přesných součástí je nutné tepelné zpracování-citlivé na znečištění. V některých případech mohou být topné plochy bez kovu -prospěšné ve srovnání s typickými kovovými prvky.

Když jsou potřeba kovové ohřívače
Fluoropolymerové ohřívače lze použít v systémech s roztavenou solí se střední teplotou, ale nemohou nahradit kovové topné články v procesech s nejvyšší teplotou.

- Materiály pro nepřetržitý provoz nad přibližně 260 stupňů, jako jsou:

Incoly

Nerez

Slitiny na -niklové bázi

Karbid křemíku (SiC)

se obvykle používají místo toho.

Tyto materiály mohou odolat mnohem vyšším teplotám, ale ve srovnání s fluoropolymery ztrácejí určitou odolnost proti korozi. To činí výrobu ochranného okují a pravidelnou údržbu součástí normálního fungování systému ve vysokoteplotních pecích se solnou lázní.

Rozhodovací proces nakonec sestává z vyvážení:

Pracovní teplota

Stupeň koroze

Nezbytná čistota

Doba trvání ohřívače

Servisní období

Bezpečnostní poznámka: Nebezpečí vlhkosti a roztavené soli
V průmyslu jsou systémy roztavené soli poměrně nebezpečné a vyžadují přísné kontroly provozu.

Nebezpečí znečištění vody
I malé množství vody přidané do roztavené soli může způsobit explozivní růst páry. I malé množství nahromaděné vlhkosti může při kontaktu s horkou solnou lázní rychle propuknout v páru.

Mezi možné výsledky patří:

Násilné házení solí-

Spaluje teplo

Porucha zařízení

Nebezpečí požáru.

Zranění operátora.

Proto musí být koncové těsnění elektrokotle vždy udržováno bez vlhkosti. Elektrické spoje, kabelové vstupy a zakončení pláště musí být pečlivě zabezpečeny proti vnikání vlhkosti a kondenzaci.

Nezbytné jsou také přísné protokoly spouštění a vypínání, aby se zabránilo neúmyslnému znečištění vody během údržby nebo nečinnosti.

Úvahy o konstrukci ohřívače solné lázně s fluoropolymerem
Specializované fluoropolymerové ohřívače pro provoz s roztavenou solí jsou navrženy odlišně od typických vodních chemických ohřívačů.

Typické konstrukční vlastnosti
Vysoce výkonné systémy mohou zahrnovat:

Těžká stěnová konstrukce pláště PFA

Topné články s nízkou hustotou wattů

Zesílené systémy těsnění koncovek

Vertikální montážní uspořádání

Přesná integrace regulace teploty

Nízká wattová hustota je zvláště kritická, protože lokalizované přehřátí může poškodit fluoropolymery, i když je celková teplota lázně v rámci specifikace.

Pečlivé řízení teploty tak zvyšuje životnost ohřívače a stabilitu procesu.

Závěr.
Ponorné ohřívače PTFE a PFA vytvořily mezeru v-systémech ohřevu roztavené soli s nižší teplotou pro přesné zpracování kovů. Fluoropolymerové-ohřívače s pláštěm poskytují jedinečně čistý, korozi-odolný a-nepřilnavý zdroj tepla, který dokáže přežít drsné podmínky dusičnanové soli v rámci stanovených provozních limitů.

Aplikace technologie tepelného zpracování roztavené solné lázně PTFE ukazuje, že chemicky odolné fluoropolymery mohou být lepší než tradiční kovové materiály pro určité aplikace tepelného zpracování. Ohřívače z kovových slitin jsou stále potřebné pro vyšší-teplotní solné lázně, ale fluoropolymerové systémy i nadále poskytují podstatné výhody pro aplikace při mírném-austemperování, žíhání a specifickém tepelném-zpracování.

A v nejdrsnějších průmyslových situacích nejtvrdší kovy vždy vítězí. Za určitých okolností poskytují pečlivě vyvinuté fluoropolymery nejtrvalejší odpověď na neúnavný chemický útok.