DD271719A1

DD271719A1 - LIQUID FOR GAS REFRIGERATION AND / OR PROTECTION GAS PRODUCTION AFTER THE DRIP GAS PROCESS

Info

Publication number: DD271719A1
Application number: DD88315261A
Authority: DD
Inventors: Hans Vogel; Klaus Pechau; Ulrich Baumgart; Achim Witthauer
Original assignee: Wtz Getriebe & Kupplungen Veb
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1989-09-13

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.The invention relates to a liquid agent for gas carburization and / or protective gas production by the dropping gas process for use in particular in the conversion of existing drop gas carburizing plants. The object of the invention is to carry out the dropping gas carburizing and the protective gas production with a low-sulfur agent consisting of only one liquid. According to the invention, this is achieved by the fact that the C potential of the furnace atmosphere can be regulated by adding a buffer substance in different concentrations while at the same time increasing the carburization rate.

Description

Field of application of the invention

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.The invention relates to a liquid agent for Gasaufkohlung and / or protective gas generation by the dropping gas process, the use of which is given in particular in the conversion of existing drop gas carburizing.

Charakteristik des bekannten Standes d«r TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die Gasaufkohlung besitzt einen dominierenden Platz unter den Wärmebehandlungsverfahren. Bekannt sind folgende Verfahrensvarianten:Gas carburization has a dominant place among the heat treatment processes. The following process variants are known:

— 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.- Gflsaufohlung based on the endothermic generator method. In this case, the carrier gas generated in the generator is supplied to the Aufkthlungsofen and by addition of e.g. Propane regulated so that reproducible C potentials can be achieved in the oven.

Nachteilig sind hohe Investitionskosten) Platzbedarf, Unterhalt, Bedienung und Betriebsstörungen sowie der Einsatz gasförmiger bzw. verflüssigter Kohlenwasaerstoffe und damit in Zusammenhang stehende sicherheitstechnische Erfordernisse.Disadvantages are high investment costs) space requirements, maintenance, operation and breakdowns and the use of gaseous or liquefied Kohlenwasaerstoffe and related safety requirements.

— 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.- Gas carburization on the basis of a synthetic propellant gas. Here were several gases ζ. Β. Methanol, nitrogen and acetone from tanks fed to the furnace. The C potential is regulated. High space requirements, increased safety requirements and the provision of larger amounts of gas are required here.

—· TropfgasQufkohlung/Einstoffverfahren- · Drip gas recuperation / single-substance method

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.This generator-free process is based on the dripping of organic liquids directly into the heated Kohlungsofen = The liquids are split and form the carbon dioxide gas. In practice, the actual carburizing period, while operating on an undetermined excess of carbon, is followed by a period of diffusion with no or very little supply of the carbonaceous agent. A true mastery of the coal yield in highly variable surface conditions from batch to batch is not possible under these conditions. In addition, following an incubation time dependent on the batch surface for atmospheric formation at the time of the z. known method with Einstoff-Aufkohlungsrnitteln always reaches the soot limit and is exceeded and thus over-charring the material to be treated can not be excluded. Another disadvantage is the generation of only a small amount of gas, which precludes their safe use in chamber furnaces and makes it impossible to remove gas for continuous monitoring of the gas composition and the control of the liquid supply according to the instantaneous demand. Thus, an automatic control of the C potential is not possible. This method is therefore not suitable for batches with strongly changing surfaces and high quality requirements.

— Tropfgasaufkohlung/Zweistoffverfahren- Drop gas carburization / dual-fuel process

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.This method is based on dripping two liquids into the heat treatment furnace at the same time throughout the carbonization period. The first liquid produces a carrier gas-like gas, which only has the furnace flushing at batch start, the maintenance of any overpressure during the entire treatment period and the formation of a specific base gas composition. The second liquid forms by splitting the required carbon gas.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The object of the invention is to combine the advantages of the generator gas methods with the advantages of the dropping methods and to eliminate their disadvantages by the development of a C-level regulating and protective gas effect agent which is very easily pyrolytically fissile and low in sulfur and no tar-like or sooty Forms reaction products and compared to the known Gasaufkohlungsverfahren the same or a higher carbon performance guaranteed.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to carry out the dropping gas carburizing and the protective gas production with a consisting of only one liquid low-sulfur M'ttel, the C-potential during the carburizing process is adjustable and both the carburizing rate and the quality of the carburization or the quality of Protective gases are to be influenced.

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.According to the invention the object is achieved in that a means of several Flüssigkeitakomponi.iten in the required mixing ratio and respecting the chemical and physical properties of the individual components in the function as Verdönnunge- and carrier means and as a means for supplying the required carbon is added with the addition of a buffer substance which ensures compliance with ideal carburizing conditions by controlling the C-level in the required order of magnitude while increasing the rate of carburisation. Depending on the level of the required C-level and thus the required marginal carbon content and the desired Schutzgaswtrkung the Pufferubetanz is used in different concentrations.

Die Messung und Regelung des C-Potentlals im Aufkohiungsmedium werden dabei Ober den Partialdruck des Sauerstoffes mit bekanntem Meßgerät und herkömmlicher Doslerpumpe durchgeführt.The measurement and control of the C-Potentlals in Aufkohiungsmedium be performed above the partial pressure of oxygen with a known meter and conventional Doslerpumpe.

Ausführungtbelsplel

1. Bauteile aus dem Einsatzstahl 16 MnCr 5 wurden mit dem erfindungsgemäßen Mittel folgender Volumenanteile aufgekohlt: 20% Methanol1. Components from the case-hardening steel 16 MnCr 5 were carburized with the agent according to the invention of the following proportions by volume: 20% methanol

55% Terpentinöl55% turpentine oil

15% Cyclohexanol15% cyclohexanol

10% Cyclohexanon10% cyclohexanone

The carburizing temperature was 930 ⁰ C with a holding time of B hours. In conjunction with an automatic Control guarantees this mixing ratio always such a feed rate that only at certain C potentials from the surface actually absorbed carbon continuously under equilibrium conditions

nachgeliefert wird.is replenished.

As a result of this carburization, a carburizing depth of 1.0 mm with a marginal carbon content of 0.84% was obtained.

erreicht (siehe Diagramm). Unter gleichen Bedingungen wurden mit dem bekannten Aufkohlungsmittel Gafol einereached (see diagram). Under the same conditions with the known carburizing Gafol a

Thickness depth of 0.5 mm with 1% edge carbon content. When using the agent according to the invention

wird gegenüber den bekannten Eintropfmitteln in Abhängigkeit von der Technologie eine Energieeinsparung bis zu 40%erreicht.Energy savings of up to 40% are achieved compared to the known dripping agents, depending on the technology.

2. Eine Schutzgasbehandlung des Werkstoffes 16MnCr 5 erfolgte mit dem erfindungsgemäßen Mittel folgender Volumentanteile:2. A protective gas treatment of the material 16MnCr 5 was carried out with the agent according to the invention of the following parts by volume:

15% Methanol15% methanol

45% Terpentinöl45% turpentine oil

20% Cyclohexanol20% cyclohexanol

20% Cyclohexanon20% cyclohexanone

As a result of this treatment, a constant C level of 0.19% carbon was achieved (see diagram). Metallographic examinations of attached test samples did not show any after 6 hours of treatment at 930 ⁰ C. Decarburization.

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.In two embodiments, the invention has been explained in detail. The diagram shows the C-level of the furnace atmosphere and readings of the oxygen probe in mV for Examples 1 and 2 and ESHT for Example 1.

Claims

1. Liquid agent for gas carburization and / or protective gas production by the dropping gas process, characterized in that a mixture of the volume fractions 15-60% methanol / 30-60% turpentine oil and / or terpinene and 5-50% of a buffer substance is used.

2. A liquid composition according to claim 1, characterized in that mesityl oxide, cyclohexanol or cyclohexanone or a mixture thereof is used as the buffer substance.

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