盐浴——装置和应用
在液体中加热产品时，由于从液体到金属的热传递系数值很高，因此可以实现明显更高的加热速率。另一方面，由于液体的热导率比气体高得多，因此液体中的温度分布必须更均匀，因此单个产品或产品部分的加热将在相同条件下进行。
最快的加热速率可以在液态金属（如熔融铅）中实现。铅浴是一个装满铅的铁坩埚，安装在 竖井电炉 在排气罩下。当铅熔化并达到预定温度时，小零件被放入其中，这些零件会被快速加热，例如用于淬火或回火，而铅的导热性确保落入其中的零件的加热高度均匀。但铅浴有许多重大缺陷：
• 有害的铅工作，特别是在高温下，
• 不能用于加热到 800°C 以上的温度（在更高的温度下，铅会强烈蒸发），
• 铅的低热容量，因此当浸入较大的部件时会迅速冷却。
因此，铅浴只得到了有限的使用。与铅不同的是，各种盐类、硝酸盐和碱的应用更为广泛。由于使用的许多盐、硝酸盐和碱具有非常不同的熔点，对于 250 至 1300 °C 范围内的任何温度，可以选择这种盐或盐的混合物，以便在该温度下蒸发很少，同时时间是流动的。表1给出了一些盐类和硝酸盐的熔点和应用领域。
盐和盐浴建设性地作为带外部加热的浴、带内部加热器和电极的浴...前两种类型在相对较低的温度下进行——这些主要是硝石和碱性浴，用于热处理型材和轻合金板材(450 -525 °C)。
外部加热盐浴是一种矩形或圆形容器，由普通碳钢焊接而成，放置在带有金属加热器的轴中。
带内部加热器的盐浴是一样的，但没有外部加热元件，取而代之的是管状密封加热元件浸入硝酸盐中。它们具有显着优势：
1. 与外部加热浴相比，尺寸略小，热损失更低，
2.其中加热合金的消耗量小十倍，
3.它们更安全，因为硝酸盐在存在氧化铁的情况下过热时会爆炸，而外部加热浴中的这种过热可能是由于硝酸盐底层的污染而发生的，导致浴底部被底部加热器过热。
硝酸盐浴中管式加热器的缺点是由于高温和硝酸盐腐蚀管套，因此使用寿命短。
表 1. 一些盐的熔点和范围
两种类型的盐和碱浴都达到非常大的尺寸（长度 6-8 m）和数百千瓦的功率。对于更高的温度，使用带电极的浴。它们是一个装满盐的金属或陶瓷坩埚，由电压为 8-25 V 的降压变压器供电的金属电极被降低到坩埚中。
在冷状态下，盐几乎不导电，但如果它被一些外部源加热，则在电极之间建立电流并将焦耳热释放到盐中。因此，熔盐本身用作此类浴中的加热器，待加热的物品浸入其中。
电极槽带有盖子和外部电极。前者效率低、受热不均，目前已不用。在这样的浴中，由于后者尺寸大，电极表面的电流密度不高，因此它们中只有盐的自然热循环，这使后者沿高度的温度相等。然而，在这样的浴池中，上下层的温差可以达到 20-25°C。
因此，这种浴的主要缺点是盐的循环不够充分，这会导致产品加热速率下降，从而导致浴的运行速度下降，并导致其中的温度分布不均匀高度。
此外，在这些浴池中，电流线几乎填满了整个盐体积；因此电流也流过产品。由于后者的形状不利（锋利的边缘，产品两部分之间的薄桥），增加的电流密度可能会集中在其中，这将导致过热并可能导致拒绝甚至熔化。
米。 1、盐浴带远传电极及隔板：1—浴槽，2—包层，3—围裙，4—伞，5—隔板：6—高温计，7—电极，8—耐火砌体，9—保温。
这些缺点被越来越普遍的外电极盐浴所克服。其中，电极是两根具有矩形或圆形截面的杆，彼此相距 25-50 毫米，浸入盐中。
在这种浴槽中，几乎所有电流线都位于两个电极之间的空间内，因此只有微不足道的电流通过加热部件，它们的各个点不会过热。此外，为了完全排除电流通过零件，电极所在的室部分可以通过隔板与其工作部分隔开（图1）。
由于棒之间的电流密度非常高，它们之间的盐过热并开始强烈的热循环，加热的盐颗粒上升到电极之间的空间并在上层通过浴体积发散，而较冷的下层插入下方的电极间空间。
在电极之间的电流密度非常高（大约 15-25 A / cm2）时，电磁力开始占主导地位，将盐分抛入电极间空间，结果循环方向反转，其强度增加。盐的这种强制循环显着提高了从盐到产品的传热系数以及产品沿浴槽高度（高达 ± 3 ° C）的加热均匀性。
由于上述优点，最近越来越广泛地使用带有外部电极的浴槽。盐浴以 20 至 150 kW 的功率和高达 1300 °C 的各种温度生产单相和三相（图 1）。它们用于加热各种产品以进行淬火和回火，主要用于工具（包括高速钢），以及等温退火。此外，通过选择合适的盐成分，可以确保钢的热化学处理、渗碳和氰化操作的进行。
在盐浴中加热的一个众所周知的优点是用一层薄薄的盐覆盖从浴中取出的物品。该膜保护产品表面在空气中不被氧化，同时在冷却或浸入冷却槽时开裂和回弹。
工作温度高达 1000°C 的电极槽的耐热金属坩埚由铬镍钢制成，其使用寿命可假定为 1 年。陶瓷坩埚可在高达 1400°C 的温度下使用，它们可以完全压实、烧制或由单独烧制的高铝陶瓷板在溶液中粘合在一起组装而成。
电极可以由铬镍钢或低碳钢制成，例如 10 级。电极在高温浴中放置 3-6 个月，在中温浴中放置长达一年。
盐浴盖的布置起着重要的作用……打开的盐镜发出的能量大约相当于 1000°C 的封闭浴的热损失的 5-6 倍。因此，浴盖必须充分隔热，同时在装卸过程中必须易于向后折叠或移动到侧面。通过在其表面涂上一层细胞石墨碳粉，可以显着减少浴室镜子的损耗。
由于盐不是在冷状态下进行的，因此必须将其加热才能运行浴槽。最方便的是使用初始镍铬合金电阻。后者在浴液凝固之前浸入盐中并连接到两个电极。当浴被加热时，流经电阻的变压器电流将其加热，因此与电阻相邻的盐层被加热，进而开始导电。然后关闭电阻器并从盐中取出。对于这样的电阻，可以允许 10-15 W/cm2 数量级的非常高的比表面功率。然而，应该记住，在盐中工作时，镍铬合金变得非常脆弱，需要小心处理。
有时，在关闭炉子后，放置电极煤块而不是电极之间的金属电阻，当打开浴槽时，这些煤块会加热，从而加热盐。最后，您可以简单地用煤气灯加热电极附近的盐区。加热浴槽的操作时间相当长，因此有时最好不要将浴槽冷却过夜，而是让它们在较低的电压下开启。
除了间歇式电极浴外，还使用连续式单元……对于单独的浴槽，可以在浴槽上方使用传送带来运送零件并将它们浸入盐中。用于在多个浴槽中依次进行的复杂热处理工艺的装置更加复杂，因为这需要创建零件在水平和垂直方向上的交替运动。通常，此任务使用带有提升装置的传送带或转盘来解决。
因此，与传统的电炉相比，盐浴具有以下优点：
1. 加热速率高，因此尺寸相同时性能高，
2.易于进行各种类型的热处理和热化学处理，
3、保护产品在加热和冷却过程中不被氧化。
盐浴的坏处如下：
1.由于浴室镜子的热损失增加以及由于加热的持续时间和复杂性而需要连续运行（后者导致欠载运行），因此单位能耗高，
2.盐的消耗量相当高，
3. 即使通风良好，工作条件也很困难。
盐浴之所以流行，是因为在许多情况下，盐浴的优点大于缺点。
对于最低温度，使用油浴，通过内部和外部加热进行。用于加热水和产生水蒸气的电极锅炉的工作方式与电极盐浴相同。