CH626656A5

CH626656A5 - Heat treatment installation with a frame construction

Info

Publication number: CH626656A5
Application number: CH1240477A
Authority: CH
Inventors: Brian Charles Lilley
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-10-11
Publication date: 1981-11-30
Also published as: AT359104B; AU510708B2; ATA729177A; SE7711419L; ZA775735B; FR2367830A1; JPS5353506A; GB1582438A; DE2745725A1; AU2921777A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehandlungsanlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zur Behandlung von Metallen in einem Bad aus geschmolzenem Salz. The invention relates to a heat treatment plant according to the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to a plant for treating metals in a bath of molten salt.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallen bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, die Oberflächeneigenschaften metallischer Artikel, insbesondere Artikel aus Eisen oder eisenhaltigen Legierungen, durch Behandlung dieser Artikel in einem Bad aus geschmolzenem Salz zu verbessern. Bei diesen bekannten Behandlungsverfahren werden die metallischen Teile beispielsweise dadurch carboriert und nitridiert, dass sie in einem alkalicyanidhalti-gen Bad aus geschmolzenem Salz erhitzt werden. Aus anderen Verfahren ist es bekannt, die Metallteile in Bädern aus geschmolzenem Salz zu erhitzen, um Phasenänderungen in den Metallteilen hervorzurufen, die Metallteile in Bädern, beispielsweise einem eine Mischung aus Alkalimetallnitrat und Alkalimetallnitrit enthaltendem Bad, zu benhandeln, um die Metallteile zu reinigen, beispielsweise Farbe von den Teilen oder Sand von Gussrohlingen zu entfernen, und die Teile in wässrigen Medien, beispielsweise heissen Salzlösungen, zu behandeln, um sie zu waschen. Various methods for the heat treatment of metals are already known. For example, it is known to improve the surface properties of metallic articles, particularly articles made of iron or iron-containing alloys, by treating these articles in a bath of molten salt. In these known treatment processes, the metallic parts are carburized and nitrided, for example, by heating them in an alkali cyanide-containing bath of molten salt. From other processes, it is known to heat the metal parts in molten salt baths to cause phase changes in the metal parts, to treat the metal parts in baths, e.g. a bath containing a mixture of alkali metal nitrate and alkali metal nitrite, to clean the metal parts, for example Remove paint from the parts or sand of cast blanks and treat the parts in aqueous media such as hot saline solutions to wash them.

Eine Anlage, in welcher derartige Wärmebehandlungen durchgeführt werden können, enthält gewöhnlich ein Bad bzw. eine Wanne mit geschmolzenem Salz oder einem wässrigen Medium. Das Bad ist hierbei von einem feuerfesten Material umgeben und in einem äusseren Rahmengerüst angeordnet. Ausserdem ist eine derartige Wärmebehandlungsanlage mit einer Heizung für das Bad ausgerüstet. A plant in which such heat treatments can be carried out usually contains a bath or tub with molten salt or an aqueous medium. The bathroom is surrounded by a refractory material and arranged in an outer frame. In addition, such a heat treatment system is equipped with a heater for the bathroom.

Einige bei diesen Verfahren verwendeten Salze sind toxisch und bisweilen sogar in äusserst hohem Masse toxisch. Dies trifft besonders für die Alkalimetallcyanide zu, die häufig bei Wärmebehandlungen in Bädern aus geschmolzenem Salz verwendet werden. Einige Salze sind auch korrosiv, insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Ausserdem entwickeln sich bei den erhöhten Temperaturen, die häufig zwischen 400 und 800°C liegen und sogar 1000°C erreichen können, bei denen diese Wärmebehandlungsverfahren durchgeführt werden, schädliche Dämpfe bzw. Abgase. Deshalb ist es oft notwendig, den über dem Bad liegenden Raum mit einer Überdachung abzuschliessen und dafür zu sorgen, dass ein Abzugssystem die Dämpfe aus der Überdachung absaugt, um das Bedienungspersonal vor den schädlichen Dämpfen zu schützen. Da jedoch das Bedienungspersonal Zugang zum Bad haben muss, ist eine Öffnung in der Überdachung not-5 wendig. Some of the salts used in these processes are toxic and sometimes even extremely toxic. This is especially true for the alkali metal cyanides that are often used in heat treatments in molten salt baths. Some salts are also corrosive, especially at elevated temperatures. In addition, harmful vapors or exhaust gases develop at the elevated temperatures, which are often between 400 and 800 ° C and can even reach 1000 ° C at which these heat treatment processes are carried out. It is therefore often necessary to cover the room above the bathroom with a canopy and to ensure that an exhaust system sucks the vapors out of the canopy in order to protect the operating personnel from the harmful vapors. However, since the operating personnel must have access to the bathroom, an opening in the roofing is necessary.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Bereich der Öffnung der Überdachung einen «Vorhang» aus inertem Gas vorzusehen. Unter inertem Gas wird in diesem Fall ein Gas verstanden, welches für das Bedienungspersonal weder io schädlich noch lästig ist und das Bedienungspersonal dadurch vor den schädlichen Dämpfen schützt, dass es letztere daran hindert aus der Öffnung auszutreten. Ein derartiges Gas kann beispielsweise Luft sein. It has proven advantageous here to provide a “curtain” made of inert gas in the area of the opening of the roof. In this case, inert gas is understood to be a gas which is neither harmful nor troublesome for the operating personnel and which protects the operating personnel from the harmful vapors by preventing the latter from escaping from the opening. Such a gas can be air, for example.

Ein Vorhang aus inertem Gas wurde bisher mittels eines 15 Rohrs aufgebaut, welches mit einer geeigneten Gasquelle verbunden und in der Öffnung der Überdachung zwischen dem Bedienungspersonal und dem Bad angeordnet war. Eine derartige Anordnung des Rohrs hat sich als nachteilig für das Bedienungspersonal insoweit erwiesen, als es gewöhnlich über 20 das Niveau des Bads hinausragte und dadurch das Bedienungspersonal beim Zugang zum Bad hinderte. Dadurch wurde eine Überwachung des Bads und ein Transport von Metallteilen zu und vom Bad erschwert. A curtain made of inert gas has so far been built up by means of a pipe which was connected to a suitable gas source and was arranged in the opening of the roof between the operating personnel and the bath. Such an arrangement of the pipe has proven to be disadvantageous for the operating personnel in so far as it usually protrudes above the level of the bath and thereby prevents the operating personnel from accessing the bath. This made it difficult to monitor the bathroom and to transport metal parts to and from the bathroom.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine An-25 läge zur Wärmebehandlung von Metallen zu schaffen, welche die obengenannten Nachteile nicht aufweist. The invention is based on the object of creating an arrangement for the heat treatment of metals which does not have the disadvantages mentioned above.

Die erfindungsgemässe Wärmebehandlungsanlage ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet. The heat treatment plant according to the invention is characterized by the features stated in the characterizing part of patent claim 1.

30 Da der Vorhang aus inertem Gas aus der Rahmenkonstruktion selbst ausströmt, braucht für diesen kein zusätzliches Rohrsystem vorgesehen werden. Da in aller Regel die obere Oberfläche des Bads auf gleicher Höhe wie der oberste Teil der Rahmenkonstruktion ist, wird bei der erfinderischen Aus-35 führung — im Gegensatz zu den bekannten Wärmebehandlungsanlagen, die mit einem zusätzlichen Rohrsystem versehen werden mussten, — der Zugang zum Bad nicht erschwert. 30 Since the curtain of inert gas flows out of the frame structure itself, no additional pipe system needs to be provided for it. Since the upper surface of the bathroom is usually at the same height as the uppermost part of the frame construction, the inventive design, unlike the known heat treatment systems, which had to be provided with an additional pipe system, gives access to the bathroom not difficult.

Bei Inbetriebnahme kann die Rahmenkonstruktion mit einer Quelle für inertes Gas, beispielsweise Luft, verbunden 40 sein. Die Öffnung(en) in der Rahmenkonstruktion können so angeordnet sein, dass nach einem Einschalten der Gasversorgung ein Gasvorgang zumindest zwischen das Bedienungspersonal und das Bad gelegt und gegen den Abzugsteil der Überdachung gerichtet wird. Dadurch wird das Bedie-45 nungspersonal vor den beim Betrieb der Anlage entstehenden schädlichen Dämpfen geschützt. Die Rahmenkonstruktion kann auch mehrere Öffnungen für die Erzeugung eines Gas-vorhangs haben. When commissioned, the frame structure may be connected 40 to a source of inert gas, such as air. The opening (s) in the frame construction can be arranged in such a way that after the gas supply is switched on, a gas process is at least placed between the operating personnel and the bathroom and directed against the pull-off part of the roofing. This protects the operating personnel from the harmful vapors that arise during operation of the system. The frame construction can also have several openings for the production of a gas curtain.

Die Überdachung kann den über der Anlage liegenden 50 Raum abschliessen und mit einem beweglichen Teil, beispielsweise einem Fenster, bestückt sein. Der bewegliche Teil kann in eine Stellung gebracht werden, die einen Zugang zum Bad erlaubt und geschlossen werden, wenn ein Zugang zum Bad nicht notwendig ist. The canopy can close off the 50 room above the system and can be equipped with a moving part, for example a window. The movable part can be brought into a position that allows access to the bathroom and can be closed when access to the bathroom is not necessary.

55 55

Die Steuereinrichtung für die Zufuhr des inerten Gases kann funktionell mit der Überdachung derart verbunden sein, dass bei einem Bewegen, beispielsweise Verschieben eines Teils der Überdachung, derart, dass eine Öffnung in der 60 Überdachung hergestellt wird, die Gasversorgung eingeschaltet wird, und umgekehrt bei einer Bewegung eines Teils der Überdachung, derart, dass die Öffnung geschlossen wird, die Gasversorgung abgeschaltet wird. Beispielsweise kann der bewegliche Teil der Überdachung in der oben beschriebenen 65 Weise funktionell mit einem Ventil zur Steuerung der Gasversorgung verbunden sein. The control device for the supply of the inert gas can be functionally connected to the canopy in such a way that when moving, for example moving part of the canopy in such a way that an opening is made in the canopy, the gas supply is switched on and vice versa Movement of part of the canopy such that the opening is closed, the gas supply is switched off. For example, the movable part of the canopy can be functionally connected to a valve for controlling the gas supply in the manner described above.

Die Wärmebehandlungsanlage weist ein Bad auf, in dem Metallteile wärmebehandelt werden, z.B. ein Bad aus Stahl The heat treatment plant has a bath in which metal parts are heat treated, e.g. a steel bath

3 3rd

626656 626656

oder einem anderen Metall, beispielsweise ein Bad aus Titan oder ein mit Titan ausgekleidetes Bad, das von einem feuerfesten Material umgeben ist. Das feuerfeste Material verringert hierbei die Wärmeverluste. Das feuerfeste Material kann eine Baueinheit aus feuerfestem Mauerwerk oder aus feuerfestem anorganischem faserförmigem Material sein, das in der Rahmenkonstruktion angeordnet und mit einer Aushöhlung bzw. Ausnehmung zur Aufnahme des Bads bzw. der Wanne für das Bad versehen ist. Statt dessen kann die Ausnehmung bzw. Aushöhlung in der aus feuerfestem Mauerwerk bestehenden Baueinheit selbst als Badbehälter dienen. or another metal, for example a bath made of titanium or a bath lined with titanium, which is surrounded by a refractory material. The refractory material reduces heat loss. The refractory material can be a structural unit made of refractory masonry or of refractory inorganic fibrous material, which is arranged in the frame construction and is provided with a cavity or recess for receiving the bath or tub for the bath. Instead, the recess or cavity in the structural unit consisting of fireproof masonry itself can serve as a bath container.

Die Gerüstkonstruktion kann beispielsweise kastenartig umgrenzt sein, wobei sie mit horizontalen oberen Streben, vertikalen Seitenstreben und ggf. horizontalen Bodenteilen bestückt ist. Die oberen bzw. Oberstreben der Rahmenkonstruktion haben mindestens eine Öffnung durch welche ein Vorhang aus inertem Gas gegen den Abzugsteil der Überdachung gerichtet werden kann. The scaffold structure can be delimited, for example, in a box-like manner, it being equipped with horizontal upper struts, vertical side struts and, if appropriate, horizontal base parts. The upper or upper struts of the frame construction have at least one opening through which a curtain made of inert gas can be directed against the exhaust part of the roof.

Zur Heizung des Bads ist eine geeignete Heizanlage, beispielsweise ein Gas- oder Ölbrenner, vorgesehen. Wenn die Wärmebehandlungsanlage eine Baueinheit aus feuerfestem Mauerwerk aufweist, kann das Mauerwerk einen zum Bad führenden Kanal, in welchem die Vorrichtung zur Badheizung angeordnet ist, aufweisen. Ebenso kann im Mauerwerk ein vom Bad wegführender Kanal vorgesehen sein, durch welchen die vom Gas oder dem Öl herrührenden Abgase zu einem geeigneten Feuerkanal geführt werden können. Statt dessen können elektrische Heizeinrichtungen, beispielsweise ein Elektrodenpaar angeordnet werden; dies gilt insbesondere für den Fall, in dem das Bad durch eine Aushöhlung in einer aus feuerfestem Mauerwerk bestehenden Baueinheit besteht. A suitable heating system, for example a gas or oil burner, is provided for heating the bathroom. If the heat treatment system has a structural unit made of fireproof masonry, the masonry can have a channel leading to the bathroom, in which the device for heating the bathroom is arranged. Likewise, a duct leading away from the bath can be provided in the masonry, through which the exhaust gases originating from the gas or the oil can be guided to a suitable fire duct. Instead, electrical heating devices, for example a pair of electrodes, can be arranged; this applies in particular to the case in which the bath consists of a cavity in a structural unit consisting of fireproof masonry.

Um das feuerfeste Material beim Gebrauch der Wärmebehandlungsanlage vor Zerstörung zu schützen, können Platten, beispielsweise eine Blechbeplankung an der Rahmenkonstruktion befestigt werden. In order to protect the refractory material from destruction when using the heat treatment system, plates, for example sheet metal sheeting, can be attached to the frame structure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beigefügten schematischen Darstellungen näher erläutert. An embodiment of the invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying schematic diagrams.

In den Zeichnungen zeigen: The drawings show:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wärmebehandlungsanlage; und 1 is a perspective view of an embodiment of a heat treatment plant; and

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Aufriss, 5 eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Wärmebehandlungsanlage. Fig. 2 is a perspective view, partly in elevation, 5 of part of the heat treatment system shown in Fig. 1.

Die Wärmebehandlungsanlage umfasst eine Baueinheit aus feuerfestem Mauerwerk 1 mit einer darin vorgesehenen Aushöhlung 2, welche selbst als Bad bzw. Wanne für die zu io behandelnden Metallteile dient. Statt dessen kann die Aushöhlung 2 eine gesonderte Wannenform aufnehmen. Die Baueinheit aus feuerfestem Mauerwerk ist innerhalb einer Rahmenkonstruktion mit horizontalen Oberstreben 3, vertikalen Seitenstreben 4 und ggf. horizontalen Bodenteilen 15 (nicht gezeigt) angeordnet. An der Rahmenkonstruktion sind Beplankungs- bzw. Abdeckplatten 5, welche das feuerfeste Mauerwerk schützen und eine oben angeordnete Deckplatte 6 gehaltert. Auf dem Rahmenwerk ist eine zu einem Abzugskanal 8 führende Überdachung 7 angeordnet. An der Stirn-20 seite der Überdachung 7 ist ein in vertikaler Richtung auf-und abwärts verschiebbares Fenster 9 angeordnet, welches dem Bedienungspersonal der Wärmebehandlungsanlage den Zugang zum Bad gestattet. Die Oberstreben 3 der Rahmenkonstruktion sind hohl und an ein mit einem Ventil 11 be-25 stücktes Rohr 10 angeschlossen, welches seinerseits mit einer Luftversorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Die an der Stirnseite der Wärmebehandlungsanlage verlaufende Oberstrebe 3, d.h. die unmittelbar dem Fenster 9 benachbarte Oberstrebe 3 weist mehrere Löcher 12 auf. In den 30 Zeichnungen sind folgende Teile nicht dargestellt: die Einrichtung zum Beheizen des Bads, die am hinteren Ende der Baueinheit aus feuerfestem Mauerwerk 1 angeordnet ist und beispielsweise aus einem Öl- oder Gasbrenner bestehen kann und die Einrichtung zum Einbringen der zu behandelnden 35 Metallteile in das Bad. Die Metallteile können mittels eines durch eine in der Seitenwand der Überdachung vorgesehene Öffnung führendes Förderwerk ins Bad eingebracht bzw. vom Bad herausgeholt werden. The heat treatment system comprises a structural unit made of fireproof masonry 1 with a cavity 2 provided therein, which itself serves as a bath or tub for the metal parts to be treated. Instead, the cavity 2 can accommodate a separate trough shape. The structural unit made of fireproof masonry is arranged within a frame structure with horizontal top struts 3, vertical side struts 4 and, if appropriate, horizontal floor parts 15 (not shown). Planking or cover plates 5, which protect the fireproof masonry, and a cover plate 6 arranged at the top are held on the frame construction. A canopy 7 leading to a discharge duct 8 is arranged on the framework. On the front side of the roof 7 there is a window 9 which can be moved up and down in the vertical direction and which allows the operating personnel of the heat treatment system access to the bathroom. The upper struts 3 of the frame construction are hollow and connected to a tube 10 which is equipped with a valve 11 and which in turn is connected to an air supply source (not shown). The upper strut 3 running at the end of the heat treatment system, i.e. the upper strut 3 directly adjacent to the window 9 has a plurality of holes 12. The following parts are not shown in the 30 drawings: the device for heating the bath, which is arranged at the rear end of the structural unit made of fireproof masonry 1 and can consist, for example, of an oil or gas burner, and the device for introducing the 35 metal parts to be treated into the bathroom. The metal parts can be brought into the bathroom or removed from the bathroom by means of a conveyor through an opening provided in the side wall of the roof.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

626 656

1. Heat treatment system with a frame structure, in which a structural unit made of refractory material with a bath provided therein for the treatment of metal parts is arranged, and a roof surrounding the upper part of the system for extracting the vapors developed by the bath, characterized in that at least part of the The frame structure itself is tubular and there is at least one opening (12) from which a curtain of inert gas can be directed to the exhaust section (8) of the canopy (7), and that the canopy (7) has a movable access to the bathroom allowing part (9) is equipped.

2. Heat treatment system according to claim 1, characterized in that the movable part (9) of the roof (7) is functionally connected to control a control device (11) of the supply source of the inert gas.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Heat treatment plant according to one of claims 1 or 2, characterized in that the frame construction is box-like, has horizontally extending top struts (3) and vertically extending side struts (4), at least one horizontally extending top strut (3) at least one opening (12 ) Has.