DE102006011302A1 - Feuerfeste Auskleidung für Vakuum- und Schutzgasöfen - Google Patents

Abstract

Feuerfeste Auskleidung für Vakuum und Schutzgasöfen, bestehend aus einer feuerfesten, in sich geschlossen Auskleidung dadurch gekennzeichnet, dass die das Ofeninnere bzw. die Ofenmuffel bildende Auskleidung aus Graphit und/oder Kohlefasern mit einem metallischen und/oder keramischen Überzug in Form einer auf der Unterlage fest haftenden Beschichtung ausgeführt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Auskleidung des Innenraumes für Vakuum- und Schutzgasöfen, wie sie für Warmbehandlungs- und Sinterprozesse in Gebrauch sind. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf das Verfahren zur Herstellung solcher feuerfesten Ofenauskleidungen.
• Industrieöfen der bezeichneten Art besitzen in ihrem Innern, der Ofenmuffel, eine feuerfeste, in sich geschlossene Auskleidung, die für jegliche Anwendungsfälle ausgelegt und für die verschiedenen technologischen Zwecke geeignet sein muss.
• Als Auskleidungsmaterial hat sich seit vielen Jahren Kunstkohle und Graphit oder auch aus Kohle oder Mineralien hergestelltes Fasermaterial empfohlen. Dieses Auskleidungsmaterial, welches vorzugsweise auch für Sinteröfen Anwendung findet, hat neben der hohen Temperaturbeständigkeit, sofern Luft und Sauerstoff ab gewissen Arbeitstemperaturen ferngehalten wird, auch weitere vorteilhafte Eigenschaften. Diese bestehen bei sehr niedrigem Wärmeausdehnungsvermögen und der dadurch gegebenen Temperaturwechselbeständigkeit in der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit, Eigenschaften, denen hinsichtlich der Ausstattung solcher Industrieöfen eine hohe Bedeutung zukommt.
• Es kommt hinzu, dass Kohlenstoffprodukte dieser Verwendungszwecke auch gegenüber chemischen Einflüssen sich sehr stabil verhalten, wobei nicht zuletzt auch der hohe Sublimationspunkt des Kohlenstoffs, der weit oberhalb der technisch in Frage kommenden Temperaturen liegt, eine weitere vorteilhafte Gebrauchseigenschaft zu seiner Verwendung als feuerfeste Auskleidung darstellt.
• Feuerfeste Auskleidungen oder Isolierblöcke für das Ofeninnere, der Ofenmuffel, oder der beim Sintern von Metallen zur Anwendung kommenden, in sich geschlossenen Tiegel, sind in mannigfaltigen Ausführungen bekannt.
• So wird durch das D-GM 8335274.0 ein Industrieofen mit einer Isolierung aus Mineralfasermaterial vorgeschlagen, bei dem das Fasermaterial aus blockförmigen Fasermodulen zusammengesetzt und wobei der Ofeninnenraum durch Widerstandsheizleiter beheizbar ist. Bei dieser Ofenausführung mit der in seinem Innern angeordneten Isolierung bereitet das Anbringen und Befestigen der Fasermodule an ihren Traghalterungen und die Anordnung der Heizleiter gewisse Schwierigkeiten, weshalb eine derartige Anordnung und Halterung der Fasermodule und der elektrischen Widerstandsheizleiter sich vorzugsweise nur für Bauteile geringerer Masse eignet.
• Zu diesem Stand der Technik zählt fernerhin ein Isolierblock aus feuerfester Mineralfasermatte gem. der DE OS 3200218, dessen Besonderheit in der Ausführung sowie deren Befestigung und geometrischen Ausgestaltung des Isolierblockes zu sehen ist.
• Weitere Vertreter des Standes der Technik sind das D-GM 8204267, die DE PS 3205501, das D-GM 29613515 und andere Vorveröffentlichungen, die insbesondere die Einbauten und Ausstattung von Sinteröfen betreffen.
• All diesen vorbekannten Ofenausführungen ist es gemeinsam, dass die Ofeneinbauten, insbesondere die aus Graphit- und Kohlefasern bestehenden Isolationsmaterialien, bei den hier hin Betracht kommenden Arbeitstemperaturen, also während des Sinterprozesses, eine relativ hohe Emission des Kohlenstoffs erzeugen und damit die Ofenatmosphäre anreichern. Bei und für die Sinterung von Werkstoffgruppen auf der Basis von Eisenwerkstoffen, Stählen und Hartmetallen spielt erfahrungsgemäß die Gegenwart von Kohlenstoff in den hier in Betracht stehenden Mengen keine bedeutende Rolle.
• Anders hingegen bei der Herstellung von MIM, PIM und CIM Werkstoffen, die auf der Basis der Kunststoffspritztechnologie und der pulvermetallurgischen Sintertechnologie hergestellt werden.
• Dieses Ausgangsmaterial, welches in einer spritzfähigen Masse bereitgestellt und einem üblichen Entbinderungsprozess sowie einem anschließenden Sintern unterzogen wird, darf einem aus der Ofenauskleidung heraustretenden freien Kohlenstoff nicht ausgesetzt werden, weil die daraus entstehenden Kohlenstoffverbindungen, insbesondere bei Edelstählen, Titan und Titanlegierungen, erhebliche Qualitätsbeeinträchtigungen des Endproduktes mit sich bringen würden. Um etwaigen freien Kohlenstoff bei der Sinterung der MIM, PIM und CIM Werkstoffe von der Sinteratmosphäre auszuschließen, wurde bereits für Öfen dieses Gebrauchszweckes der Vorschlag unterbreitet, den Brennkammermantel mit einer Folie zu überziehen oder mit einer Kunststoff- oder auch Harzschicht zu schützen (D-GM 9207535.5).
• Mit diesen hier in Vorschlag gebrachten Maßnahmen ist die Schaffung und Aufrechterhaltung einer ansprechenden Sinteratmosphäre nur bedingt und teilweise unzureichend möglich. Für den Prozess zum Restentbindern und Sintern von Sintermetallen der neuartigen Werkstoffgruppen MIM, PIM und CIM bedarf es neuer und effektiverer Lösungsansätze, um dem Problem der Kohlenstoffemission in die Sinteratmosphäre beizukommen.
• Der Zweck der Erfindung besteht folglich darin, eine kohlenstofffreie Atmosphäre beim Sintern der genannten Werkstoffverbindungen zu ermöglichen.
• Dazu wurde von der Aufgabenstellung ausgegangen, die aus hochkohlenstoffhaltigen Ofeneinbauten vor jeglichem erosiven Verschleiß zu schützen und ein Aufladen der Ofenatmosphäre mit Kohlenstoff zu unterbinden
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die das Ofeninnere bzw. die Ofenmuffel bildende Auskleidung aus Graphit und/oder Kohlefasern mit einem metallischen und/oder keramischen Überzug in Form einer auf der Unterlage fest haftenden Beschichtung ausgeführt ist.
• Zur Lösung der Erfindung gehört es, die als metallische oder keramische Beschichtung oder auch die Kombination beider Beschichtungsmaterialien aus Titanverbindungen, Siliziumverbindungen und Aluminiumoxyden auszuführen.
• Teil der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren anzugeben, mit dem das schichtmäßige Überziehen der Auskleidung mit den Beschichtungsmaterialien ermöglicht wird. Das Verfahren besteht darin, die Beschichtung der Ofenteile im eingebauten Zustand vor der Inbetriebnahme des Ofens vorzunehmen, wobei die Beschichtung auf die erhitzten Ofenteile erfolgt.
• Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Ofenausstattung besteht zunächst darin, die Korrosion und erosive Wirkung der die Ofenatmosphäre anreichernden Gase und Kohlepartikel zu verringern und damit eine kohlenstoffhaltige Verunreinigung der Ofenatmosphäre zu vermeiden. Die auf diese Weise vor einer Emission von Kohlenstoff geschützten kohlenstoffhaltigen Einbauten bedürfen nur einem geringen Wartungs- bzw. Reparaturaufwand und stellen insoweit eine Verlängerung der Betriebszeit und eine bessere Haltbarkeit des Feuerfestsystems im Ofeninnern dar.

Claims (4)

1. Feuerfeste Auskleidung für Vakuum und Schutzgasöfen, bestehend aus einer feuerfesten, in sich geschlossen Auskleidung dadurch gekennzeichnet, dass die das Ofeninnere bzw. die Ofenmuffel bildende Auskleidung aus Graphit und/oder Kohlefasern mit einem metallischen und/oder keramischen Überzug in Form einer auf der Unterlage fest haftenden Beschichtung ausgeführt ist.
2. Feuerfeste Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als metallische oder keramische Beschichtung gebildete Überzug aus Titanverbindungen, Siliziumverbindungen und/oder Aluminiumoxyden ausgeführt ist.
3. Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Auskleidung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Ofenteile vor der Inbetriebnahme des Ofens auf die erhitzten Auskleidungsteile des Ofeninnern erfolgt.
4. Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Auskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Auskleidungsteile des Ofeninnern durch Aufdampfen vorgenommen wird.