Kako se PTFE grijači koriste za zagrijavanje kupki rastaljene soli za toplinsku obradu metala?

Oštrica se pojačava kaljenjem u kupki s rastaljenom nitratnom soli na 300 C. Ova sol je rastaljena, a potopni grijač koji ju održava takvim mora izdržati dvostruki napad: jako korozivnu kemiju soli i dugotrajnu visoku temperaturu. U ovim teškim metalurškim sustavima, posebno razvijeni fluoropolimerni uronjeni grijači pružaju neočekivano, ali vrlo učinkovito rješenje za odabrana radna područja. Tehnologije grijača temeljene na PTFE i PFA pružaju otpornost na koroziju koja nije dostupna s konvencionalnim metalnim elementima unutar specificiranih temperaturnih ograničenja.

Stoga sustav toplinske obrade kupelji s rastaljenom solnom kupkom PTFE grijača dobiva na značaju u primjenama solne kupke s nižim temperaturama gdje su važni čisto grijanje, otpornost na koroziju i smanjeno održavanje.

Uvod u kupke s rastaljenom soli u toplinskoj obradi
Kupke s rastaljenom soli često su korišteni postupci precizne toplinske obrade metala kao što su:

Austempering

Martempering

* Žarenje *

• Kaljenje

Nitriranje

Functions de préchauffage

Ove kupke općenito se sastoje od kombinacija soli natrijevog i kalijevog nitrata. Soli na bazi klorida, međutim, mogu se koristiti u određenim primjenama. Radna temperatura je obično između oko 150 stupnjeva i 400 stupnjeva, ovisno o sastavu i potrebama procesa.

Rastaljena sol nudi vrlo homogen prijenos topline oko obratka, smanjujući toplinske gradijente i deformacije tijekom obrade. Brzo, ravnomjerno zagrijavanje također pomaže metalurškoj ujednačenosti kod očvrslih čelika i specijaliziranih legura.

Ali kemijsko okruženje unutar kupke je stvarno neprijateljsko.

Zašto rastaljene nitratne soli tako jako napadaju metal?
Nitrati u rastaljenom stanju su dobra oksidacijska sredstva. Na visokim temperaturama sol će agresivno napasti mnoge metalne površine putem oksidacije i stvaranja kamenca. Standardni uronjeni grijači s metalnim omotačima brzo se pokvare kada su stalno izloženi takvim temperaturama.

Uobičajeni problemi s metalnim grijaćim elementom
U uvjetima rastaljene soli, tipični metalni grijači skloni su problemima:

Oksidacija površine

Povećanje-razmjera

Korozija, piting

Niža učinkovitost prijenosa topline

Prijevremeni slom ovojnice

Nakupljanje oksidnog kamenca-na površini grijanja smanjuje učinkovitost prijenosa topline. To zatim može uzrokovati lokalno pregrijavanje ispod izolacijskog sloja kamenca i daljnje ubrzanje kvara grijača.

Užarena sol i plastični grijač neobičan su spoj u-industriji toplinske obrade, ali grijači s omotačem od-fluoropolimera mogu raditi daleko bolje od nekih metalnih opcija u nitratnim kupkama-na nižim temperaturama.

Funkcija tehnologije grijača temeljene na PFA i PTFE
Pojam za pretraživanje u industriji obično su PTFE grijači, ali mnoge primjene u kupki rastaljene soli uopće ne koriste PTFE i umjesto toga koriste PFA-potopne grijače koji su mnogo prikladniji za visoke temperature.

PFA, skraćenica od Perfluoroalkoxy alkane, dio je iste obitelji fluoropolimera kao PTFE, ali ima bolju-obradivost taljenja i toplinsku izvedbu.

PFA temperaturna sposobnost
PFA ima maksimalnu kontinuiranu temperaturu upotrebe od oko 260 stupnjeva. Plašt grijača može se učinkovito oduprijeti oksidaciji i koroziji zbog kemijske kompatibilnosti rastaljenih nitrata s fluoropolimerima u ovom radnom prozoru.

Ovo ograničenje temperature je vrlo značajno u dizajnu sustava. Propadanje fluoropolimera iznad praga kontinuirane-uporabe može biti brzo što zahtijeva različite materijale za grijanje.

Prednosti PFA obloženih grijača
PFA uronjeni grijači također nude brojne značajne prednosti za primjenu rastaljene soli na nižim temperaturama:

Prednost imovine u kupki od rastaljene soli
Otpornost na koroziju Otporan na oksidirajuću nitratnu kemiju
Neljepljiva površina Sprječava nakupljanje soli-i stvrdnjavanje
Mokro područje, bez metala Smanjuje metalnu kontaminaciju
Glatki omotač od fluorpolimera Poboljšana mogućnost čišćenja
Izvanredna kemijska otpornost Produžuje životni vijek
Ne{0}}neprianjajuća značajka vrlo je korisna. Hrapave površine podložne su kristalizaciji i stvrdnjavanju rastaljenih soli tijekom toplinskog ciklusa. Premaz od fluoropolimera sprječava prianjanje kako bi se spriječilo stvaranje debelih izolacijskih naslaga na površini grijača.

Primjena toplinske obrade PTFE grijaće kupke rastaljene soli
Sustavi toplinske obrade kupelji rastaljene soli PTFE grijača najizvedivi su u specijaliziranim zadacima nižih temperatura gdje je otpornost na koroziju važnija od velikog toplinskog kapaciteta.

Procesi kaljenja
Austempering je proces kaljenja čeličnih dijelova u rastaljenoj nitratnoj kupelji, koja se održava na kontroliranoj srednjoj temperaturi. Kako bi se dobila ispravna bainitska mikrostruktura, potrebno je precizno kontrolirati toplinsku stabilnost.

PFA-grijači s plaštem mogu dati vrlo homogeni unos topline i otporni su na napade mješavine nitrata.

Kupke za žarenje i kaljenje
Fluoropolimerni uronjeni grijači često su unutar dopuštenog toplinskog raspona za sustave žarenja i kaljenja na nižim temperaturama. Kemijski inertan pokrov pomaže u održavanju čistoće kade i smanjuje onečišćenje metala.

Specijalna kemijska toplinska obrada
Toplinska obrada-osjetljiva na kontaminaciju potrebna je za određene specijalne legure i precizne komponente. U određenim slučajevima, grijaće površine-bez metala mogu biti korisne u usporedbi s tipičnim metalnim elementima.

Kada su potrebni metalni grijači
Fluoropolimerni grijači mogu se koristiti u sustavima rastaljene soli umjerene temperature, ali ne mogu zamijeniti metalne grijaće elemente u procesima s najvišim temperaturama.

- Materijali za kontinuirani rad iznad približno 260 stupnjeva kao što su:

Incoly

Nehrđajući čelik

Legure-na bazi nikla

silicijev karbid (SiC)

obično se koriste umjesto toga.

Ovi materijali mogu izdržati puno više temperature, ali gube nešto otpornosti na koroziju u usporedbi s fluoropolimerima. To čini proizvodnju zaštitnog kamenca i periodično održavanje dijelom normalnog funkcioniranja sustava u visokotemperaturnim pećima za solnu kupku.

Na kraju se proces odlučivanja svodi na balansiranje:

Radna temperatura

Stupanj korozije

Potrebna čistoća

Trajanje grijača

Razdoblja usluge

Sigurnosna napomena: Opasnosti od vlage i rastaljene soli
U industriji sustavi rastaljene soli prilično su opasni i zahtijevaju strogu kontrolu rada.

Opasnosti od onečišćenja vode
Čak i male količine vode dodane rastaljenoj soli mogu rezultirati eksplozivnim rastom pare. Čak i male količine pohranjene vlage mogu brzo prsnuti u paru u dodiru s vrućom slanom kupkom.

Mogući ishodi uključuju:

Snažno povraćanje soli-

Spaljuje toplinu

Kvar opreme

Opasnosti od požara.

Ozljeda operatera.

Stoga se brtva stezaljke uronjivog grijača uvijek mora održavati bez vlage. Električni priključci, ulazi za kabele i završeci plašta moraju se pažljivo osigurati od prodora vlage i kondenzacije.

Također su potrebni strogi protokoli za pokretanje i isključivanje, kako bi se izbjeglo nenamjerno onečišćenje vode tijekom održavanja ili mirovanja.

Razmatranja dizajna grijača za fluoropolimernu solnu kupku
Specijalizirani fluoropolimerni grijači za rad s rastaljenom soli dizajnirani su drugačije od tipičnih vodenih kemijskih grijača.

Karakteristike tipičnog dizajna
Sustavi visokih performansi mogu uključivati:

Teška zidna PFA konstrukcija plašta

Grijaći elementi male gustoće vata

Ojačani sustavi za brtvljenje terminala

Raspored vertikalne montaže

Precizna integracija kontrole temperature

Niska gustoća vata je posebno kritična jer lokalno pregrijavanje može oštetiti fluoropolimere čak i ako je ukupna temperatura kupke unutar specifikacije.

Dakle, pažljivo upravljanje temperaturom produžuje vijek trajanja grijača i stabilnost procesa.

Zaključak.
PTFE i PFA uronjeni grijači otvorili su nišu u-sustavima toplinske kupke rastaljene soli na nižim temperaturama za preciznu obradu metala. Grijači obloženi-fluoropolimerima pružaju jedinstveno čist,-otporan na koroziju i neprianjajući-izvor topline koji može preživjeti teške uvjete nitratne soli unutar određenih radnih ograničenja.

Primjena tehnologije toplinske obrade kupelji rastaljene soli PTFE grijača pokazuje da kemijski otporni fluoropolimeri mogu biti bolji od tradicionalnih metalnih materijala za određene primjene toplinske obrade. Grijači od metalnih legura i dalje su potrebni za solne kupke-na višim temperaturama, ali fluoropolimerni sustavi i dalje daju znatne prednosti za primjene kaljenja, žarenja i posebne toplinske-obrade na umjerenim-temperaturama.

A u najtežim industrijskim situacijama, najčvršći metali ne pobjeđuju uvijek. U nekim okolnostima, pažljivo razvijeni fluoropolimeri daju najtrajniji odgovor na nemilosrdni kemijski napad.