DD271719A1 - Fluessiges mittel zur gasaufkohlung und/oder schutzgaserzeugung nach dem tropfgasverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluessiges Mittel zur Gasaufkohlung und/oder Schutzgaserzeugung nach dem Tropfgasverfahren zum Einsatz insbesondere bei der Umruestung vorhandener Tropfgasaufkohlungsanlagen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Tropfgasaufkohlung und die Schutzgaserzeugung mit einem aus nur einer Fluessigkeit bestehenden schwefelarmen Mittel durchzufuehren. Erfindungsgemaess wird das dadurch geloest, dass das C-Potential der Ofenatmosphaere durch Zusatz einer Puffersubstanz in unterschiedlichen Konzentrationen regelbar ist bei gleichzeitiger Erhoehung der Aufkohlungsgeschwindigkeit.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein flüssiges Mittel zur Gasaufkohlung und/oder Schutzgaserzeugung nach dem Tropfgasverfahren, wobei dessen Einsatz insbesondere bei der Umrüstung vorhandener Tropfgasaufkohlungsanlagen gegeben ist.

Charakteristik des bekannten Standes d«r Technik

Die Gasaufkohlung besitzt einen dominierenden Platz unter den Wärmebehandlungsverfahren. Bekannt sind folgende Verfahrensvarianten:

— Gflsaufkohlung auf der Basis der endothermen Generatorverfahren. Dabei wird das im Generator erzeugte Trägergas dem Aufkthlungsofen zugeführt und durch Zugabe von z.B. Propan geregelt, so daß im Ofen reproduzierbare C-Potentiale erzielt werden.

Nachteilig sind hohe Investitionskosten) Platzbedarf, Unterhalt, Bedienung und Betriebsstörungen sowie der Einsatz gasförmiger bzw. verflüssigter Kohlenwasaerstoffe und damit in Zusammenhang stehende sicherheitstechnische Erfordernisse.

— Gasaufkohlung auf der Basis eines synthetischen Schubgases. Hier wurden mehrere Gase ζ. Β. Methanol, Stickstoff und Aceton aus Tanks dem Ofen zugeführt. Das C-Potential wird geregelt. Hoher Platzbedarf, erhöhte Sicherheitsanforderungen und die Bereitstellung größerer Gasmengen sind hierbei erforderlich.

—· TropfgasQufkohlung/Einstoffverfahren

Dieses generatorfreie Verfahren beruht auf dem Eintropfen organischer Flüssigkeiten direkt in den aufgeheizten Kohlungsofen= Die Flüssigkeiten werden dabei aufgespalten und bilden das Kohlungsgas. In der Praxis schließt sich an die eigentliche Aufkohlungsperiode, während der mit einem unbestimmten KohlungsmittelQberschuß gearbeitet wird, eine Diffusionsperiode ohne oder mit nur stark eingeschränkter Zufuhr des Kohlungsmittels an. Eine wirkliche Beherrschung des Kohlungsergubnisses bei von Charge zu Charge stark schwankenden Oberflächenverhältnissen ist unter diesen Bedingungen nicht möglich. Hinzu kommt, daß im Anschluß an eine von der Chargenoberfläche abhängige Inkubationszeit zur Atmosphärenbildung bei den z.Zt. bekannten Verfahren mit Einstoff-Aufkohlungsrnitteln immer die Rußgrenze erreicht und überschritten wird und damit eine Überkohlung des Behandlungsgutes nicht auszuschließen ist. Ein weiterer Nachteil ist die Erzeugung einer nur geringen Gasmenge, die ihre sichere Anwendung bei Kammeröfen ausschließt und eine Entnahme von Gas zur laufenden Überwachung der Gaszusammensetzung und der Steuerung der Flüssigkeitszufuhr gemäß des Momentanbedarfes unmöglich macht. Damit ist eine automatische Steuerung des C-Potentials nicht möglich. Dieses Verfahren ist deshalb für Chargen mit stark wechselnden Oberflächen und hohen Qualitätsansprüchen nicht geeignet.

— Tropfgasaufkohlung/Zweistoffverfahren

Dieses Verfahren beruht darauf, daß gleichzeitig während der ganzen Kohlungsdauer zwei Flüssigkeiten in den Wärmebehandlungsofen eingetropft werden. Die erste Flüssigkeit erzeugt ein trägergasa'hnliches Gas, dem lediglich die Ofenspülung bei Chargenbeginn, die Erhaltung eines beliebigen Überdruckes während der ganzen Behandlungsdauer und die Bildung einer bestimmten Grundgaszusammensetzung zukommt. Die zweite Flüssigkeit bildet durch Aufspaltung das erforderliche Kohlungsgas.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Vorteile der Generatorgasverfahren mit den Vorteilen der Eintropfverfahren zu kombinieren und deren beider Nachteile auszuschließen durch die Entwicklung eines den C-Pegel regelnden und Schutzgaswirkung erzielenden Mittels, das sehr leicht pyrolytisch spaltbar und schwefelarm ist und keine teerähnlichen oder rußenden Reaktionsprodukte bildet sowie gegenüber den bekannten Gasaufkohlungsverfahren die gleiche oder eine höhere Kohlungsleistung gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tropfgasaufkohlung und die Schutzgaserzeugung mit einem aus nur einer Flüssigkeit bestehenden schwefelarmen M'ttel durchzuführen, wobei das C-Potential während des Aufkohlungsvorganges regelbar ist und sowohl die Aufkohlungsgeschwindigkeit als auch die Qualität der Aufkohlung bzw. die Qualität des Schutzgases zu beeinflussen sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Mittel aus mehreren Flüssigkeitakomponi.iten im erforderlichen Mischungsverhältnis und unter Beachtung der chemisch-physikalischen Eigenschaften der Einzelkomponenten in der Funktion als Verdönnunge- und Tragermittel sowie als Mittel zur Lieferung des erforderlichen Kohlenstoffes unter Zusatz einer Puffersubstanz eingesetzt wird, die die Einhaltung idealer Aufkohlungebedingungen durch die Regelung des C-Pegels in den geforderten Größenordnungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Aufkohlungsgeschwindigkelt gewährleistet. Je nach Höhe des geforderten C-Pegels und somit des geforderten Randkohlenstoffgehaltes sowie der gewünschten Schutzgaswtrkung wird die Puffersubetanz in unterschiedlichen Konzentrationen eingesetzt.

Die Messung und Regelung des C-Potentlals im Aufkohiungsmedium werden dabei Ober den Partialdruck des Sauerstoffes mit bekanntem Meßgerät und herkömmlicher Doslerpumpe durchgeführt.

Ausführungtbelsplel

1. Bauteile aus dem Einsatzstahl 16 MnCr 5 wurden mit dem erfindungsgemäßen Mittel folgender Volumenanteile aufgekohlt: 20% Methanol

55% Terpentinöl

15% Cyclohexanol

10% Cyclohexanon

Die Aufkohlungstemperatur betrug 930⁰C bei einer Haltezeit von B Stunden. In Verbindung mit einer automatischen Steuerung garantiert dieses Mischungsverhältnis stets eine solche Zufuhrgeschwindigkeit, daß nur der bei bestimmten C-Potentialen von der Oberfläche tatsächlich aufgenommene Kohlenstoff kontinuierlich unter Gleichgewichtsbedingungen

nachgeliefert wird.

Im Ergebnis dieser Aufkohlung wurde eine Aufkohlungstiefe von 1,0 mm mit einem Randkohlenstoffgehalt von 0,84%

erreicht (siehe Diagramm). Unter gleichen Bedingungen wurden mit dem bekannten Aufkohlungsmittel Gafol eine

Aufkdhlungstiefe von 0,5 mm mit einem Randkohlenstoffgehalt von 1 % erzielt. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Mittels

wird gegenüber den bekannten Eintropfmitteln in Abhängigkeit von der Technologie eine Energieeinsparung bis zu 40%erreicht.

2. Eine Schutzgasbehandlung des Werkstoffes 16MnCr 5 erfolgte mit dem erfindungsgemäßen Mittel folgender Volumentanteile:

15% Methanol

45% Terpentinöl

20% Cyclohexanol

20% Cyclohexanon

Im Ergebnis dieser Behandlung wurde ein konstanter C-Pegel von 0,19% Kohlenstoff erreicht (s. Diagramm). Metallographische Untersuchungen beigefügter Zeugenproben zeigten nach 6stündiger Behandlungszeit bei 930⁰C keine Randentkohlung.

In zwei Ausführungsbeispielen wurde die Erfindung näher erläutert. Im Diagramm werden der C-Pegel der Ofenatmosphäre und Anzeigewerte der Sauerstoffsonde in mV für die Ausführiingsbeispiele 1 und 2 sowie ESHT für Beispiel 1 dargestellt.

Claims (2)

1. Flüssiges Mittel zur Gasaufkohlung und/oder Schutzgaserzeugung nach dem Tropfgasverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus den Volumenanteilen 15-60% Methanol/ 30-60% Terpentinöl und/oder Terpinen und 5-50% einer Puffersubstanz verwendet wird.

2. Flüssiges Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Puffersubstanz Mesityloxid, Cyclohexanol oder Cyclohexanon oder ein Gemisch daraus verwendet wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnung