DD131292B1

DD131292B1 - EINRICHTUNG ZUii SCHUTZGASERZEUGUNG IM OFENRAUM

Info

Publication number: DD131292B1
Authority: DD
Publication date: 1982-03-31

Description

Anwendungsgebiet dar Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schutzgaserzeugung im Ofenraum für die chemisch-metallurgische Beeinflussung von Werkstücken während der Wärmebehandlung,

Charaktoristik der bekannten_technischen Lösungen

Die bekannten Einrichtungen zur Erzeugung des Schutzgases in Wärmebehandlungsanlagen sind in den meisten Fällen separate Einrichtungen, und das in diesen Anlagen erzeugte Schutzgas aus Propan- bzw» Erdgasluftgemisch besitzt vorzugsweise eine konstante Zusammensetzung^ Qualitätsunterschiede zur jeweils gewünschten Sollzusammensetzung im Ofenraum v/erden durch die Zugabe von geringen Mengen Gas oder Luft in das Schutzgas oder Trägergas noch vor Einspeisung in den Ofenraum ausgeglichene Sowohl zur Einhaltung der Zusammensetzung des Trägergases am Schutzgaserzeuger als auch zur Realisierung der jeweils erforderlichen Sollzusammensetzung vom Schutzgas im Ofenraum sind entsprechende Meß- und Regeleinrichtungen notwendig«

Bei einer der bekannten Spaltretorten zur Erzeugung von Schutzgas wird 'dabei die für das Aufspalten der Kohlenwasserstoffe notwendige Luftmenge durch den Wärmestrom aus dem Ofenraum intensiv vorgewärmt, so daß endothermer Spaltprozoß in einen exothermen Vorgang überführt wird«, Die im Ofenraum eingesetzte Retorte ist dabei relativ klein gegenüber Spaltretorten von endothermeη Schutzgaserzeugern und besteht

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aus einer Brennkammer mit Vorwärmer für die Vorwärmung des Brennstoff-Luftgemisches innerhalb des Ofenraumes, Aus dem Vorwärmer gelangt das Brennstoff-Luftgemisch in die Brennkammer und von da in den die zu behandelnden Werkstücke enthaltenden Ofenraum. Der Strömungsquerschnitt des Vorwärmers ist so bemessen, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches größer als seine Brenngeschwindigkeit ist. Dabei ist sehr nachteilig, daß im Ofenraum auftretende Temperaturschwankungen die Spalttemperaturen beeinflussen und damit die Qualität des erzeugten Schutzgases verringern«. Die Erzeugung eines qualitativen Schutzgases, beispielsweise mit einem bestimmten C-Potential und Temperaturbereich, ist damit nicht gewährleistete Um die genannten Nachteile zu überwinden, wurde eine Spaltretorte entwickelt, die unmittelbar in der wärmeisolierenden Ofenwand eingebaut wird_o In einer Öffnung der Ofenwand ist dabei ein Katalysatorbett angeordnet, das elektrisch über ein innerhalb des Katalysatorbettes vorgesehenes Heizregister beheizt wird. Das Heizregister steht unmittelbar mit.den Katalysatoren in direkter Berührung. Über zwei nach außen führende rohrförmige Anschlußstutzen erfolgt die elektrische Beheizung,, Über Rohrleitungen wird das Brennstoff- oder ein Brennstoff-Luftgemisch in das beheizte Katalysatorbett eingeführt, und das bei der Reaktion entstehende Gasgemisch tritt durch Austrittsöffnungen in den Innenraum des Ofens о

Bei dieser Einrichtung ergeben sich ungünstige Verhältnisse infolge des in jeder Ofenwand vorliegenden Temperaturunterschiedes zwischen innen und außen. Es ist mit hohen Temperaturen und Überhitzungen der Retorte und des Katalysatorbettes im Bereich des Ofeninneren zu rechnen, während der an der Ofenaußenwand befestigte Retortenbereich relativ kalt bleibt. Ausschlaggebend für Funktion und Schutzgasqualität ist jedoch neben der Gewährleistung eines konstanten Gas-Luftgemisches eine gleichbleibende Spalttemperatur im gesamten Retortenraum. Außerdem wird zum Spalten der erforderlichen Schutzgasmenge von üblicherweise größer 10 nr/h ein bestimmter Reaktionsraum zur Aufnahme des Katalysators benötigt, der ohne weitere Änderungen der äußeren Abmessungen des betreffenden Ofens ausschließlich innerhalb der feuerfesten Aus-

kleidung nicht erreicht wird und. einen wesentlich höheren Aufwand zum Einbau der Spaltretorte benötigte

Ziel der Erfindung

Um nicht nur den apparativen Aufwand zu verkleinern, sondem auch wesentliche Energiemengen einzusparen, die für die Durchführung des endothermen Schutzgases im seperativen Schutzgaserzeuger benötigt v/erden, soll der bei etv/a 1000° G ablaufende Spaltprozeß unter Nutzung des im Ofenraum vorhandenen Wärmestromes unmittelbar im Ofenraum stattfinden·

Ί0 Darlegung, des Wesens der_n

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erzeugung von Schutzgas im Ofenraum zu entwickeln, die es gestattet, den erforderlichen Reaktionszustand des Gasgemisches im Ofenraum ohne störende Reaktionen und die notwendige Qualität des Schutzgases zu erreichen, damit entsprechende Wärmebehandlungsverfahren, wie das Gasaufkohlen, Hknkhärten, !Carbonitrieren und andere in einem Temperaturbereich von 500 - 1000° O durchführbar sind₀

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Spalteinrichtung gelöst, die beheizt und gegenüber dem Ofenraum wärmeisoliert ist, unmittelbar in den Ofenraum hineinragt und aus einem speziellen Mantelstrahlheizrohr besteht, das von einem isolierten Rohr in der Art umgeben wird, daß zwischen Mantel— Strahlheizrohr und-dem wärmeisolierten Rohr ein Hohlraum entsteht о Dieser Hohlraum dient zur Verteilung des Gas-,

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Luftgemisches einerseits und zur Aufnahme der inerteir katalytischer! Schichten andererseits und stellt gleichzeitig den Reaktionsraum dar. Über eine Austrittsöffnung gelangt das Schutzgas in den Ofenraum, während das umhüllende Rohr mit dem Mantelstrahlheizrohr gasdicht und lösbar verbunden ist« Die Beheizung der Spalteinrichtung erfolgt dabei separat über das Mantelstrahlheizrohr, und die zur Erzeugung des Schutzgases erforderlichen Ausgangsmengen an Gas und Luft werden im Gemisch gleichmäßig verteilt und dem beheizten Teil des Mantelstrahlheizrohres zugeführt«

Die erfinderische Lösung garantiert eine konstante Temperatur im Reaktionsraum der Spalteinrichtung un_abhängig von der

Ofenraumtemperatur· Infolge der Abstimmung der Isolierdicke auf die jeweilige Ofenraumtemperatur (z· B· Gaskarbonitrieren bei 500 - 600° C oder Gasaufkohlen bei 800 - 930° O) ist gleichzeitig über die Spalteinrichtung die erforderliche anteilige Heizleistung für den Ofenraum bzw·¹ das Wärmegut gesicherte

Ausführunp;sb ei spiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden_e' Die dazugehörige Zeichnung zeigt in

Pig«' 1: die Spalt einrichtung

Fig.' 2* die Spalteinrichtung in der Draufsicht bei der

- Schnittstelle

Figo' 3i äen Einbau der Spalteinrichtung im Ofenraum·'

Die Spalteinrichtung 1 besteht aus einem speziellen Mantelstrahlheizrohr 2, dem ein isoliertes Rohr 4 in der Art und V/eise zugeordnet ist, daß zwischen dem Mantelstrahlheizrohr und dem Bohr 4 ein Hohlraum 3 entsteht· Das Rohr 2 besteht aus hitzebeständigem Material und ist mit dem Mantelstrahlheizrohr 2 am oberen Ende gasdicht und lösbar verbunden, während am unteren Ende der ringförmige Spalt zum Ofenraum hin offen ist.' Innerhalb des Hohlraumes 3 wird das Gas-Luftgemisch über eine Rohrleitung 17 zugeführt, im Verteilerraum 13 gleichmäßig verteilt und durchströmt die inerte Schicht 5 und die katalytischem Schichten 6, 7j bis es über die Austrittsöffnung 8 als Schutzgas in den Ofenraum gelangt. Das Rohr 4 ist mit einer Isolierung 9> die vorzugsweise aus keramischen Faserstoffen besteht und in dünnen hitzebeständigen Blechmantel bzw, Maschendraht oder Streckmetall 10 eingefaßt ist, umhüllt und gewährleistet, daß unterschiedliche Ofentemperaturen den Prozeß der Schutzgaserzeugung im Reaktionsraum 12Miegativ beeinflussen,. Dabei ist die Isolierung 9 sowohl in der-Dicke als auch in der Lage zum Reaktionsraum 12 und zum Ofenraum 18 variierbarо Das bedeutet, daß beispielsweise bei der endothermen Schutzgaserzeugung die Dicke der Isolierung 9 stärker und die Länge größer zu wählen ist als bei der exothermen Schutzgaserzeugung· Die Körnung der katalytisch en und inerten Schichten 6, 7» 5

sollte entsprechend des schmalen Ringspaltes nicht über 5 mm betragen, wobei die Dimensionierung des Raumes zur Aufnahme der katalytischer* Schichten 6, 7 abhängig von Schutzgasleistung und der Güte des Katalysators istγ Als Richtwert kann 1 2 nr/h Schutzgas je dnr Katalysatorvolumen verwendet werden« Bei den katalytischen Schichten 6, 7 handelt es sich Z₄ B₀ beim Gasaufkohlen um zwei verschiedene Katalysatoren, die in einem bestimmten Mengenverhältnis, vorzugsweise 1 zu 2, im Hohlraum 3 eingesetzt sind»

Im Reaktionsraum 12 ist gleichzeitig eine höhenmäßig variable Semperaturmeßstelle 11 gasdicht zum Reakbionsraum 12 vorgesehen, die eine ständige Temperaturkontrolle ermöglicht. Die Figur 2 zeigt die Anwendung der Erfindung in einem Mehrzweckkammerofen· Die gesamte Spalteinrichtung 1 ist so in den Ofen eingesetzt, daß die Spalteinrichtung 1 mit dem gesamten Reaktionsraum 12 sich im Ofeninneren befindet. Über eine Flanschverbindung 14 wird die Spalteinrichtung 1 gasdicht eingebaut, während die mögliche Zufuhr von Zusatzgas über eine wassergekühlte Sonde 15 erfolgt, sorgt die separate Spaltretortenheizung 16 für die Einhaltung der notwendigen Spaltteaperatur·

Gegenüber den bekannten separaten Schutzgaserzeugern wird mit der vorliegenden Spalteinrichtung 1 durch die Ausbildung des Reaktionsräumes 12 « schmaler Kreisring, gleichmäßig vom Außenrohr beheizt - ein wesentlicher Vorteil hinsichtlich der optimalen Nutzung des Katalysators für eine vollständige Spaltung des eingeleiteten Gas-Luftgemisches erreichte Infolge der direkten Temperaturmessung und «regelung im Reakbionsraum 12 werden mögliche Überhitzungen und damit erhöhter Verschleiß der Spalteinrichtung 1 vermieden»

Claims

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Erfindungsanspruch

1· Einrichtung zur Schutzgaserzeugung im Ofenraum für die chemisch-metallurgische Beeinflussung von Werkstücken während der Wärmebehandlung, wobei die Einrichtung unmittelbar im Ofenraum vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine beheizte und gegenüber dem Ofenraum wärmeisolierte Spalt einrichtung (1) unmittelbar im Ofen.· raum angeordnet ist und aus einem Mantelstrahlheizrohr (2) besteht, dem ein mit dem Mantelstrahlheizrohr (2) bildenden Hohlraum (3) isoliertes Rohr (4) zugeordnet ist ·
2. Einrichtung zur Sehntzgaserzeugung im Ofenraum nach punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Hohlraum (3) eine inerte Schicht (5) sowie katalytisch^ Schichten (6; 7) vorgesehen sind.

Einrichtung zur Schutzgaserzeugung im Ofenraum nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Rohr (4) am oberen Ende mit dem Mantelstrahlheizrohr (2) gasdicht und lösbar verbunden ist»

4, Einrichtung zur Schutzgaserzeugung im Ofenraum nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierung (9) des Piohres (4) in seiner Dicke und Lage entsprechend des im Reaktionsraum (12) ablaufenden chemisch-thermischen Prozesses anpaßbar ist.

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