DE102019007488A1 - Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen, mit einer nicht entflammbaren Prozessatmosphäre - Google Patents

Verfahren zur Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen, mit einer nicht entflammbaren Prozessatmosphäre Download PDF

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Abstract

Zur Veranschaulichung wird der „Stand der Technik“ anhand eines Schachtofens aus dem Bereich der Wärmebehandlung beschrieben.Schachtöfen dienen unter anderem zur Einbringung von Kohlenstoff in den Randschichtbereich von Metallerzeugnissen (hier zum Beispiel Zahnräder eines Getriebes), um diese durch anschließendes Härten / Abschrecken in einen verschleißfesten Zustand zu versetzen.Um diesen verschleißfesten Zustand gewährleisten zu können, werden die Metallerzeugnisse im warmen Zustand einer kohlenstoffhaltigen Gasatmosphäre ausgesetzt.Bei den vorherrschenden hohen Prozesstemperaturen (hier zum Beispiel 950°C) diffundiert der in der Gasatmosphäre enthaltene Kohlenstoff in die Metallerzeugnisse ein. Die für diesen Vorgang benötigte Prozessatmosphäre beinhaltet in seinen Bestandteilen Sauerstoff, welcher über die verschiedensten Prozessgasbeimischungen oder Prozessgaserzeugungen in die Prozessatmosphäre gelangt. Ebenfalls ist hier mit ungewollten Sauerstoffeintrag durch Leckagen oder Undichtigkeit des Prozessraumes zu rechnen.Um den gefährlichen Effekten der Prozessgasatmosphäre entgegen zu wirken, wird ein Gemisch aus Stickstoff (N2) und einem Kohlenstoffträgergas, wie zum Beispiel Propan (C3H8) verwendet.Wichtig ist, dass in dieser neuen Prozessgasatmosphäre kein Sauerstoff vorhanden ist und somit die Entflammbarkeit deutlich behindert oder sogar ausgeschlossen werden kann, da der Hauptbestandteil der neuen Prozessgasatmosphäre aus Stickstoff (N2) bestehtDurch die hier beschriebene verfahrenstechnische Maßnahme ist die Prozessgasatmosphäre nicht entflammbar und birgt keine Explosionsgefahr.Ebenfalls kann Metaldusting durch das Fehlen von Sauerstoff und dessen Allotropen ausgeschlossen werden. Die mit Prozessgas beaufschlagten Bauteile der Innenflächen des Prozessraumes der Wärmebehandlungsanlage werden durch Metaldusting nicht zerstört, die Anlagenstandzeit wird folglich bedeutend erhöht.

Description

  • Die Erfindung zählt zum technischen Gebiet der
  • „Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen“.
  • Stand der Technik:
  • Zur Veranschaulichung wird der „Stand der Technik“ anhand eines Schachtofens aus dem Bereich der Wärmebehandlung beschrieben.
  • Schachtöfen dienen unter anderem zur Einbringung von Kohlenstoff in den Randschichtbereich von Metallerzeugnissen (hier zum Beispiel Zahnräder eines Getriebes), um diese durch anschließendes Härten / Abschrecken in einen verschleißfesten Zustand zu versetzen.
  • Um diesen verschleißfesten Zustand gewährleisten zu können, werden die Metallerzeugnisse im warmen Zustand einer kohlenstoffhaltigen Gasatmosphäre ausgesetzt.
  • Bei den vorherrschenden hohen Prozesstemperaturen (hier zum Beispiel 950°C) diffundiert der in der Gasatmosphäre enthaltene Kohlenstoff in die Metallerzeugnisse ein. Die für diesen Vorgang benötigte Prozessatmosphäre beinhaltet in seinen Bestandteilen Sauerstoff, welcher über die verschiedensten Prozessgasbeimischungen oder Prozessgaserzeugungen in die Prozessatmosphäre gelangt. Ebenfalls ist hier mit ungewollten Sauerstoffeintrag durch Leckagen oder Undichtigkeit des Prozessraumes zu rechnen.
  • Mängel zum Stand der Technik.
  • Das herkömmlich verwendete Prozessgasgemisch ist brennbar, hoch explosiv, und zerstört während der jeweiligen Wärmebehandlung, die mit Prozessgas beaufschlagten Innenwandungen der Prozessräume, (hier Retorten und Deckelanschäftung genannt) durch Metaldusting.
  • Meine Problemstellung:
  • Die für die Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen benötigte kohlenstoffhaltige Prozessgasatmosphäre so zu gestalten, dass sie nicht entflammbar ist.
  • Lösung:
  • Abstand von den herkömmlichen entflammbaren Prozessgasatmosphären nehmen und auf Stickstoff (N2) als Trägergas für die komplette Wärmebehandlung umzuschwenken und den benötigten Kohlenstoff für die jeweilige Wärmebehandlung, durch Beimischung von sauerstofflosen technischen Kohlenstoffträgergasen den Metallerzeugnissen zur Verfügung zu stellen.
  • Beschreibung:
  • Als Prozessgasatmosphäre ein Gemisch aus Stickstoff (N2) und einem Kohlenstoffträgergas, wie zum Beispiel Propan (C3H8) zu verwenden.
  • Wichtig ist, dass in dieser neuen Prozessgasatmosphäre kein Sauerstoff vorhanden ist und somit die Entflammbarkeit deutlich behindert oder sogar ausgeschlossen werden kann, da der Hauptbestandteil der neuen Prozessgasatmosphäre aus Stickstoff (N2) besteht.
  • Vorteile der Erfindung:
  • Durch die im oberen Teil beschriebene verfahrenstechnische Maßnahme ist die Prozessgasatmosphäre nicht entflammbar und birgt keine Explosionsgefahr.
  • Ebenfalls kann Metaldusting durch das Fehlen von Sauerstoff und dessen Allotropen ausgeschlossen werden. Die mit Prozessgas beaufschlagten Bauteile der Innenflächen des Prozessraumes der Wärmebehandlungsanlage werden durch Metaldusting nicht zerstört, die Anlagenstandzeit wird folglich bedeutend erhöht.
  • Hinweise auf Fundstellen
  • Keine
  • Literaturverweis
  • Keine

Claims (1)

  1. Eine verfahrenstechnische Änderung der Zusammensetzung der Prozessgasatmosphäre bei der Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen (hier zum Beispiel Zahnräder eines Getriebes) in Wärmebehandlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Prozessgasatmosphäre für die gesamte Zeit der Wärmebehandlung aus Stickstoff (N2) besteht und der für den jeweiligen Wärmebehandlungsabschnitt benötigte Kohlenstoff (C), zu den Prozesszeitabschnitten der Notwendigkeit, der Prozessgasatmosphäre zugeführt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4306918A (en) * 1980-04-22 1981-12-22 Air Products And Chemicals, Inc. Process for carburizing ferrous metals
DE10325795B4 (de) * 2003-06-05 2005-07-28 Thyssenkrupp Stahl Ag Verfahren zum Herstellen von aufgekohlten Stahlbändern

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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