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Verfahren zur Änderung der chemischen Zusammensetzung von Bandmetall und Vor- richtungen zur Durchführung des Verfahrens
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214. 458vorbestimmten, relativ kurzen Zeit umzuwälzen, und dann, wenn eine tiefergreifende Abänderung der chemischen Zusammensetzung des Metallbandes gewünscht wird, das Reaktionsgas entsprechend länger umzuwälzen. Eine solche genaue Kontrolle des Ausmasses und der Tiefe, über welche die chemische Zusammensetzung des Bandmetalls abgeändert wird, ist jedoch nicht möglich, wenn in Glühöfen gemäss der franz.
Patentschrift Nr. 1. 214. 458 reaktionsfähiges Gas bereits während des Aufheizens des Metallbandes umgewälzt wird, da dann die eine Änderung der chemischen Zusammensetzung des Metallbandes bewirkende Reaktion bereits bei relativ niederen Temperaturen einsetzt, und je nach Durchmesser des Bundes, Stärke und Breite des Bandes usw., mit über unbestimmte Zeiträume wechselnder Geschwindigkeit ablaufen würde. Die so stark schwankende Geschwindigkeit der Reaktion des Gases mit dem Metallband macht es praktisch unmöglich, eine Änderung der Zusammensetzung des Metallbandes in einem bestimmten Ausmass herbeizuführen.
Dieser Nachteil wird, wie bereits erwähnt, durch das erfindungsgemässe Zweistufenverfahren zur Gänze vermieden, da die Änderung der Zusammensetzung des Metallbandes erst eintritt, wenn die Zusammensetzung der Atmosphäre abgeändert wurde, aber dann auch mit gleichförmiger Geschwindigkeit abläuft.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 218307 ist bekanntgeworden, zwecks oberflächliche Entkohlung von Tempergut das Tempergut zunächst mittels eines nichtoxydierenden Gasgemisches auf die richtige Tempertemperatur zu bringen und dann mittels eines oxydierenden, Kohlensäure enthaltenden Gasgemisches zu tempern. Die direkte Übertragung dieses Prinzips ist jedoch nicht möglich auf ein Verfahren zur Änderung der chemischen Zusammensetzung von Metallbändern über ihre ganze Oberfläche, da fest gewickelte Bunde, welche erst vergleichbar sind mit stückigem Tempergut, nicht über ihre gesamte Oberfläche chemisch behandelt werden können. In der Kombination eines Verfahrens gemäss der deutschen Patentschrift Nr. 218307 und eines Verfahrens gemäss der franz.
Patentschrift Nr. 1. 214. 458 ist die vor-
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zuhaltern gewickelt, die von Schnüren, Litzen, Wellblech oder auch Spiralfedern gebildet sein können. Diese Distanzhalter werden zweckmässig vor dem Einsetzen des Bundes in die Behandlungskammer herausgezogen, können jedoch in vielen Fällen auch während der Behandlung innerhalb der Windungen des Bundes belassen werden.
Innerhalb der Behandlungskammer ruht der offene Bund C auf einer die Form eines Rostes besitzenden Stützsohle P', welche die Oberseite einer Verteilerkammer P bildet, über welche die Gase, d. h. die Heizgase einerseits und die Behandlungsgase anderseits, zwischen die Windungen des offenen Bundes geführt werden und in welcher Leitbleche B und B'angeordnet sind, mittels welcher die von der Gaseingangsöffnung 1 a ankommenden Gase in geeigneter Weise auf die Zwischenräume zwischen den Windungen des Bundes verteilt werden. Nachdem die Gase die Zwischenräume zwischen den Windungen des Bundes durchströmt haben, strömen sie über die Gasausgangsöffnung 2 aus der Behandlungskammer H aus.
Um das Ein- und Ausbringen des offenen Bundes C in die Behandlungskammer H und aus ihr heraus zu erleichtern, können im Boden H" der Behandlungskammer H Rillen H'vorgesehen sein, in welche die Tragarme, beispielsweise eines Hubstaplers, eingeführt werden können.
Von der Gasausgangsöffnung 2 verläuft eine Leitung 3, 6, in welche ein Gebläse 4 und ein Gaserhitzer 5 eingeschaltet ist, zur Gaseingangsöffnung 1 ader Behandlungskammer H, wobei zwischen der Gasein-
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u. zw. das für die Aufheizung des offenen Bundes dienende Schutzgas, in bekannter Weise, beispielsweise durch Flammrohre oder durch elektrische Heizelemente, auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt.
Im Leitungsstück 3 und im Leitungsstück 6 der für die Umwälzung des Heizgases dienenden Leitung sind Absperrorgane, u. zw. Klappen 7 und 8, in Nähe der Gasausgangsöffnung 2 und des Gaseintritts- stutzens 1 vorgesehen, so dass die Möglichkeit besteht, die für die Umwälzung des Heizgases vorgesehene
Leitung 3, 4, 5, 6 völlig von der Behandlungskammer A zu trennen, womit gewährleistet ist, dass nach erfolgter Aufheizung des Bandmetalls und der darauffolgenden Behandlung des Bandmetalls mit dem reaktionsfähigen Gas das reaktionsfähige Gas nicht durch Schutzgas verdünnt wird.
Für die Umwälzung des reaktionsfähigen Gases, z. B. eines ammoniakhaltigen Gases für den Fall, dass ein Stahlband nitriert werden soll, liegt im Nebenschluss zur Leitung 3, 4, 5, 6 für das Heizgas eine
Leitung 9 für die Umwälzung des reaktionsfähigen Gases, welche vom oberen Ende der Gasausgangs- öffnung 2 über ein Gebläse 10 zum Gaseingangsstutzen 1 führt. Auch hier sind Absperrorgane in Form von Klappen 11, 12 vorgesehen, durch welche die Leitung 9 für die Umwälzung des reaktionsfähigen
Gases von der Behandlungskammer H getrennt werden kann, wenn in dieser ein offener Bund C aufgeheizt wird.
Um die Zusammensetzung des reaktionsfähigen Gases während der gesamten Behandlungsdauer des
Bandmetalls im wesentlichen konstant halten zu können, ist eine Reaktionsgasleitung 13, welche in Strö- mungsrichtung des reaktionsfähigen Gases gesehen, vor dem Gebläse 10 in die Leitung 9 mündet, und über welche frisches Reaktionsgas dem Umwälzsystem zugeführt wird, und eine Abblasleitung 14 an der Oberseite der Behandlungskammer vorgesehen, über welche umgewälztes reaktionsfähiges Gas abgeblasen wird.
Sowohl in die Reaktionsgasleitung 13 als auch in die Abblasleitung 14 sind Ventile 13'bzw. 15 eingeschaltet, so dass die Möglichkeit besteht, durch Zuführung von frischem Reaktionsgas und durch Abblasen von verbrauchtem reaktionsfähigem Gas in etwa gleichen Mengen eine etwa gleichbleibende Zusammensetzung des reaktionsfähigen Gases aufrechtzuerhalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird in der beschriebenen Vorrichtung wie folgt durchgeführt : Ein offener Bund von dem verlangten Fertigprodukt entsprechender Stärke und Zusammensetzung wird in die Behandlungskammer H eingebracht und auf der Stützsohle P'abgesetzt. Sodann wird bei geschlossener Chargieröffnung, geschlossenen Klappen 11 und 12 in der Umwälzleitung 9 für das reaktionsfähige Gas und bei geöffneten Klappen 7 und 8 in der Leitung 3, 6 für das Heizgas das Gebläse 4 und der Erhitzer 5 in Gang gesetzt, so dass das Heizgas nach kräftiger Erhitzung durch den Erhitzer 5 von unten nach oben durch die Behandlungskammer H und durch die Zwischenräume zwischen die Windungen des Bundes C gefördert wird.
Die Heizleistung des Erhitzers 5 kann ohne Gefahr einer Überhitzung des Metallbandes sehr gross gewählt werden, da das die Form eines offenes Bundes besitzende Metallband eine grosse Wärmeaustauschfläche darbietet. Das Aufheizen des offenen Bundes kann somit in äusserst kurzer Zeit vorgenommen werden. Das verwendete Heizgas kann den Erfordernissen entsprechend zusammengesetzt, beispielsweise dem Metall des Metallbandes gegenüber passiv oder insbesondere im Falle der Stahlbandbehandlung, desoxydierend sein.
Nachdem das Metallband auf die für die anschliessende Behandlung mit dem reaktionsfähigen Gas erforderliche Temperatur aufgeheizt worden ist, werden das Gebläse 4 und der Erhitzer 5 abgeschaltet, die Klappen 7 und 8 im Umwälzsystem für das Heizgas geschlossen, die Klappen 11 und 12 im Umwälzsystem für das reaktionsfähige Gas geöffnet und das Gebläse 10 für die Umwälzung des reaktionsfähigen Gases in Gang gesetzt. Das reaktionsfähige Gas gelangt sodann ebenso wie vorher das Heizgas in innige Berührung mit dem Metallband, so dass die gewünschte Änderung der chemischen Zusammensetzung des Metallbandes über die gesamte Länge desselben gleichmässig erfolgt.
Es ist möglich, insbesondere wenn nur eine oberflächliche Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Metallbandes erzielt werden soll oder wenn nur ein sehr dünnes Metallband behandelt wird, dass die gewünschte Änderung der chemischen Zusammensetzung des Metallbandes bereits in einer Hitze erzielt werden kann. Für
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Process for changing the chemical composition of strip metal and devices for carrying out the process
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214. 458 to circulate for a predetermined, relatively short time, and then, if a more profound change in the chemical composition of the metal strip is desired, to circulate the reaction gas correspondingly longer. Such a precise control of the extent and the depth over which the chemical composition of the strip metal is changed, however, is not possible if in annealing furnaces according to the French.
Patent No. 1,214,458 reactive gas is already circulated while the metal strip is being heated, since the reaction causing a change in the chemical composition of the metal strip then begins at relatively low temperatures, and depending on the diameter of the collar, thickness and width of the strip etc., would run at a changing speed over indefinite periods of time. The strongly fluctuating speed of the reaction of the gas with the metal strip makes it practically impossible to bring about a change in the composition of the metal strip to a certain extent.
As already mentioned, this disadvantage is completely avoided by the two-stage process according to the invention, since the change in the composition of the metal strip does not occur until the composition of the atmosphere has been changed, but then also takes place at a constant speed.
It has become known from German Patent No. 218307 to first bring the tempered material to the correct tempering temperature by means of a non-oxidizing gas mixture and then to temper it by means of an oxidizing gas mixture containing carbonic acid for the purpose of superficial decarburization of tempered material. However, this principle cannot be applied directly to a process for changing the chemical composition of metal strips over their entire surface, since tightly wound coils, which are comparable to lumpy tempered material, cannot be chemically treated over their entire surface. In the combination of a method according to the German patent specification No. 218307 and a method according to the French.
Patent No. 1,214,458 is the previous
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pegs wrapped, which can be formed by cords, braids, corrugated iron or spiral springs. These spacers are expediently pulled out before the collar is inserted into the treatment chamber, but in many cases can also be left within the coils of the collar during the treatment.
Inside the treatment chamber, the open collar C rests on a support base P 'in the form of a grate, which forms the top of a distribution chamber P through which the gases, i.e. H. the heating gases on the one hand and the treatment gases on the other hand, are guided between the turns of the open collar and in which baffles B and B 'are arranged, by means of which the gases arriving from the gas inlet opening 1a are appropriately distributed to the spaces between the turns of the collar . After the gases have flowed through the spaces between the turns of the collar, they flow out of the treatment chamber H via the gas outlet opening 2.
In order to facilitate the introduction and removal of the open collar C into and out of the treatment chamber H, grooves H 'can be provided in the base H ″ of the treatment chamber H, into which the support arms, for example of a forklift, can be inserted.
A line 3, 6, in which a blower 4 and a gas heater 5 is switched on, runs from the gas outlet opening 2 to the gas inlet opening 1 ader treatment chamber H, wherein between the gas inlet
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u. between the protective gas used to heat the open federal government, heated to the desired temperature in a known manner, for example by flame tubes or by electrical heating elements.
In the line piece 3 and in the line piece 6 of the line serving for the circulation of the heating gas are shut-off devices, u. between flaps 7 and 8, provided in the vicinity of the gas outlet opening 2 and the gas inlet connection 1, so that there is the possibility of the one provided for the circulation of the heating gas
Line 3, 4, 5, 6 to be completely separated from the treatment chamber A, which ensures that after the strip metal has been heated and the strip metal has been treated with the reactive gas, the reactive gas is not diluted by protective gas.
For the circulation of the reactive gas, e.g. B. an ammonia-containing gas in the event that a steel strip is to be nitrided, is in the shunt to the line 3, 4, 5, 6 for the heating gas
Line 9 for the circulation of the reactive gas, which leads from the upper end of the gas outlet opening 2 via a fan 10 to the gas inlet connection 1. Here, too, shut-off devices in the form of flaps 11, 12 are provided, through which the line 9 for the circulation of the reactive
Gas can be separated from the treatment chamber H when an open collar C is heated in this.
To determine the composition of the reactive gas during the entire treatment period of the
To be able to keep strip metal essentially constant is a reaction gas line 13 which, viewed in the direction of flow of the reactive gas, opens into line 9 upstream of the fan 10, and via which fresh reaction gas is fed to the circulation system, and a blow-off line 14 on the top the treatment chamber is provided through which circulated reactive gas is blown off.
Valves 13 ′ or in both the reaction gas line 13 and the blow-off line 14 are provided. 15 switched on, so that it is possible to maintain an approximately constant composition of the reactive gas by supplying fresh reaction gas and by blowing off used reactive gas in approximately equal amounts.
The method according to the invention is carried out in the described device as follows: An open bundle of the required finished product of the appropriate thickness and composition is introduced into the treatment chamber H and placed on the support sole P ′. Then with the charging opening closed, the flaps 11 and 12 in the circulation line 9 for the reactive gas and with the flaps 7 and 8 open in the lines 3, 6 for the heating gas, the fan 4 and the heater 5 are set in motion so that the heating gas after vigorous heating by the heater 5 from bottom to top through the treatment chamber H and through the spaces between the turns of the collar C is promoted.
The heating output of the heater 5 can be selected to be very large without the risk of the metal strip overheating, since the metal strip, which has the shape of an open collar, presents a large heat exchange surface. The open covenant can thus be heated up in an extremely short time. The heating gas used can be composed according to the requirements, for example it can be passive with respect to the metal of the metal strip or, in particular, in the case of steel strip treatment, be deoxidizing.
After the metal strip has been heated to the temperature required for the subsequent treatment with the reactive gas, the fan 4 and the heater 5 are switched off, the flaps 7 and 8 in the circulation system for the heating gas are closed, the flaps 11 and 12 in the circulation system for the Reactive gas opened and the fan 10 set in motion for the circulation of the reactive gas. The reactive gas then comes into intimate contact with the metal strip, just like the heating gas before, so that the desired change in the chemical composition of the metal strip takes place uniformly over its entire length.
It is possible, especially if only a superficial change in the chemical composition of the metal strip is to be achieved or if only a very thin metal strip is treated, that the desired change in the chemical composition of the metal strip can be achieved in one heat. For
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