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Durchlaufofen für Temperaturen über 1000' C zum Glühen von
Werkstoffen in sehr reiner Schutzgasatmosphäre Für viele Zwecke der Technik ist
es erwünscht, eine Glühbehandlung von Gegenständen in besonders reiner el el Glühatmosphäre,
z. B. in sehr reinem Schutzgas, vorzunehmen. GlühÖfen, die für die Glühbehandlung
mit einem mehr oder weniger reinen Schutzgas gefüllt werden, sind bekannt. Mit dem
Grad der Reinheit des Schutzgases steigen dieKosten für denBetrieb solcher Glühöfen
stark an, so daß eine Glühung in sehr reinem Schutzgas erhebliche finanzielle Aufwendungen
erfordert.
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Aber abgesehen vonden Betriebskosten einer Glühbehandlung in sehr
reinem Schutz,-las, treten bei der Forderung, Gegenstände unter extrem sauberen
Bedingungen in Schutzgas zu '-]üben, Schwierigkeiten auf. Diese Schwierigkeiten
werden um so größer, je
höher dieGlühteniperatur desOfens sein muß, da dann
nicht allein die Reinheit des verwendeten Schutzgases die Reinheit der Glühatinosphäre
bestimmt, sondern diese durch Verunreinigungen aus dem Ofen selbst. z. B. aus seinen
Baustoffen, verschlechtert wird.
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Soll die Glühbehundlung zur Erzielung besonderer Eigenschaften im
Glühgut nicht nur bei hohen Teniperaturen vorgenommen werden, sondern wird aus wirtschaftlichen
oder technischen Gründen außerdem noch gefordert, die Glühung im Durchlaufverfahren
durchzuführen, so werden die Schwierigkeiten für die Aufrechterhaltung einer sehr
reinen Glühatmosphäre noch größer.
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Es ist der Zweck der Erfindun'-, diese Schwierig-I el keiten zu beheben
und eine Glühofeneinrichtung zu schaffen, mit der es trotz der Anwendung von Glühternperaturen
über 1000' C und trotz der Ausbildung, als Durchlaufofeii möglich ist, eine
Glübbehalidlung, in extrem reiner Schutz,-asatinosphäre durchzuführen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, um beim indul,-tiven Erhitzen
von metallischen Werkstücken eine Oberflächetio--%-vdatioil zu verhindern, das Glühgut
mit einer eng die Oberfläche unischließenden oder abdeckenden keramischen Hülle
zu versehen. Die Hülle soll dabei als Hohlkörper ausgebildet sein, so daß durch
deren poröse Wandungen das Schutzgas aus dem Hohlraum heraus auf die Werkstückoberfläche
austritt.
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Bei dieser Anordnung läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß durch
Diffusion an den Ein- und Austrittsstellen des Glühgutes in bzw. aus dem porösen
Keramikkörper eine Verunreinigung der Schtitzgasel el atmosphäre eintritt. 2.Vlit
dieser bekannten Anordnung läßt sich daher nicht die geforderte hohe Reinheit der
Schutzgasatmosphäre erreichen.
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Weiterhin sind bereits Durchlauföfen bekanntgeworden, bei denen das
Schutzgas durch mehrere über einen größeren Teil des Ofens verteilt angeordnete
Zuführungsrohre zugeführt wird. Bei diesen Anordnungen wird aber nicht verhindert,
daß die beispielsweise durch Undichtigkeiten in den Ofen gelangenden oder aus den
Bauteilen des Ofens stammenden Verunreinigungen die Oberfläche des Glühgutes erreichen
und dort die Glühatmosphäre verschlechtern.
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Ferner sindGlühöfenbekannt, bei denen dasSchutzgas zuerst durch die
Ofenkammer und dann durch den Raum geleitet wird, in dem sich die Heizwiderstände
befinden. Bei Verwendung eines solchen Ofens als Durchlaufofen wird durch Difftision
an den Ein- und Austrittsstellen des Glühgutes in bzw. aus dein Ofen die Ofenatmosphäre
in unkontrollierbarer Weise verunreinigt.
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Auch Ofen mit zwei verschiedenen Arten von Schutzgasen sind bekannt.
Diese Ofen sind als Haubenöfen ausgebildet. Bei ihnen wird der Raum zwischen Haube
und Ofenwand mit einem Gas gefüllt. das mit dein Schutzgas im innern der Haube nicht
reagiert. Der Nachteil dieser Ofen besteht darin, daß nach jeder Glühung der Ofen
geöffnet werden muß, um das Glühgut herauszunehmen. Dabei wird aber immer eine beträchtliche
Verunreinigung der Ofenatmosphäre eintreten, so daß eine Glüllung unter extrem reinem
Schutzgas mit einem solchen Ofen nicht wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
Ein weiterer Nachteil ist es, daß die Wirkung einer Schutzgasspülung in einem Haubenofen
weniger gut zur Geltung kommt als in einem Durchlaufofen.
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Gemäß der Erfindung besteht die Lösung der gestellten Aufgabe darin,
daß innerhalb des Glühofenraumes, der mit Schutzgas gefüllt wird, ein Abschirnieinsatz
in der#,#'eise angeordnet wird, daß er das durch ihn hindurchgeführte Glühgut allseitig
umgibt und nur ein geringer Zwischenraum zwischen Glühgut und ZD
Abschirmung
besteht. Zu diesem Zweck ist der Abschirmeinsatz mit einer den Behandlungsrauni
bildenden durchgehenden Öffnung versehen ', die von einer Stirnseite des
Einsatzes bis zur anderen reicht. Diese Öffnung bildet ganz oder teilweise
die heiße Zone des Ofens. Die Wand der durchgehenden Öffnung ist an z#I mehreren
Stellen mit Durchlässen oder Düsen versehen. durch die das von einer besonderen
Lieferquelle bezogene extrem reine Schutzgas direkt auf daS Glühgut geleitet wird:
dieses Schutzgas kann dabei entweder durch ein Rohrsvstern dieSeil Durchlässen zugeführt
werden.. oder es tritt zuerst in besondere. im Ab.;chirmeinsatz angeordnete Sammelkammern
ein. in
denen ein Druck- und Wärmeausgleich erfolgt, und #trÖmt dann aus diesen
Sammelkaniniern durch die Durchlasse unmittelbar auf das Glühgut. Infolge des ,geringen
Zwischenraumes zwischen Glühgut und Ab-..#cliirmtin" genügt bereits eine verhältnismäßi.'
geringe 'Menge dPS extrem reinen Schutzgases, um das Glühgut allseitig mit diesem
zu umgeben. Durch eine e,eei-iiet -ewählte Strömungs1-eschwindi-keit des be-'-,
i' el #,onders reinen Schutzgases wird dafür gesorgt, daß z5 el aus dein
übrigen Glühofenraum kein SchutzgaS geringerer Reinheit durch Diffusion in den Raum
zwi-,chen Glühgut und Abschirmung gelangen kann. Das aus diesem Raum austretende
Schtitzgas tritt in den übrigen Ofenraum und unterhält gemeinsam mit dem dein übrigen
Ofenraum zugefülirten Schutzgas geringerer Reinheit in bekannter Weise einen Überdruck
im Ofenraum gegenüber der Atmosphäre und verhindert dadurch, daß von außen durch
Undichtigkeiten o,--ler durch die Ein- und Austrittsöffnungen für das Glübgut diu
Of(!natmosphäre in unerwünschter Weise #,vr*#clileclitert wird.
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Durch die erfindungsgemäße Ofenkonstruktion werden alle durch Undichtigkeiten
in den Ofen gelangenz# den oder aus den Baustoffen des Ofens stammenden N-erunrein!
un-en durch die Abschirmung vom Glüh-9 e, gilt ferngehalten.
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Der Abschirmeinsatz wird aus solchen Baustoffen hergestellt, die auch
bei Temperaturen über 1000' C eine genügende mechanische Festigkeit
besitzen und deren Bestandteile mit dem Glühgut nicht reagieren. Als günstig hab-en
sich beispielsweise für die Glühbehandlung von Eisen-Silizium-Legierungen Abschirmeinsätze
aus Nickel, Nickel-Chrom, Eisen, Eisen-Silizium oder Eisen-Aluminium oder Legierungen
ans den genannten Baustoffen oder ihren Kornponenten erwiesen. Die Wirksamkeit dieser
Stoffe beruht zum Teil auf Getter- bzw. Katalysatorwirkungen.
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Findet die Glühbehandlung bei so hohen Temperaturen statt, bei denen
ein Verdampfen des Abschirmeinsatzes und eine unerwünschte Beeinflussung, des Glühgutes
durch Eindiffundieren des verdampften Materials zu befürchten ist, so wird zweckmäßig
der Abschirmeinsatz aus dem gleichen Material hergestellt, aus dem das Glühgut besteht.
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Zur Erhöhung der Warrnfestigkeit des Abschirmeinsatzes kann dieser
durch Teile ans warmfestern Material verstärkt werden, beispielsweise Können Stäbe
aus gesinterter Tonerde oder Zirkonoxyd in den Abschirmeinsatz eingezogen werden.
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Da bei den hohen Glühtemperaturen die Gefahr des Zusammenschweißens
zwischen dem Abschirmeinsatz und dem durchlaufenden Glühgut gegeben ist, ist es
zweckmäßig, in dieFlächedesAbschirrneinsatzes, über die das Glühgut während der
Glühung läuft, hitzehu>tandige Oxyde, z. B. Aluminiumoxyd, einzusintern. Man kann
auch dem Abschirmeinsatz geringe Mengen Aluminium zuleIgieren. muß aber dann den
Abschirmeinsatz vor der Inbetriebnahme in o--%,vd;ereirdcr Atmosphäre glühen.
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Ein Ausführutigsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
DieAbbildung zeigt einen Querschnitt durch denGlühofen mit eineinAbschirnieinsatz
gemäß der Erfindung. Im einzelnen bedeutet: 1 äußere Umhüllung des Glühofens,
2 Abschirmeinsatz 3 durchgehende Öffnung im Abschirineinsatz, 4 Ofenraum,
5 Sammelkammer für das extrem reine Schtitzgas, 6 Durchlässe in der
Wand der durchgehenden öffnung, 7 Zuführung des extrem reinen Schutzgases,
8 Zuführung des Schutzgases geringerer Reinheit. Ein wesentlicher Vorteil
der erfilidungsgenläßen Anordnung liegt darin, #daß man nur eine geringe Menge von
extrem reinem Schutzgas zu verwenden braucht und daß dieses direkt ohne jede #-erunreinigung
durch den Ofen auf das zu glühende Gut geleitet wird. Ein weiterer Vorteil der Anordnung
besteht darin, daß man alle Maßnahmen, die für eine Durchlaufglühung zweckmäßig
sind, wie die Anordnung von Temperaturzonen zum vorherigen Säubern des Glühgutes
und gegebenenfalls ein an den Glühvorgang anschließendes Aufbringen einer Isolation,
im gleichen Arbeitsgang vornehmen kann, weil die damit vere blinden - Verunreinigung
der Glühatmosphäre nicht mehr gefürchtet zu werden braucht. Wie bereits erwähnt,
kann man durch geeignete Bemessung der Geschwindigkeit des den Abschirmeinsatz durchströmenden
besonders leinen Gases immer dafür sorgen, daß in der eigentlichen Glühzone die
erforderliche Reinheit der Glühatmosphäre beibehalten wird.
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Es ist möglich, den Abschirmeinsatz so auszubilden und ihn im Glühraum
so anzuordnen, daß er induktiv beheizt werden kann, so daß der Ofen selbst durch
die hohen Glühtemperaturen weniger beansprucht wird, wodurch seine Lebensdauer erhöht
und seine Gasdichtigkeit wesentlich verbessert wird.
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Der erfindungsgemäße Durchlaufofen kann überall el el dort angewendet
werden, wo eine Glühung bei hohen Temper aturen unter extrem reiner Glühatmosphäre
notwendig ist. Es können beispielsweise Bänder und Drähte aus Titan oder Zirkon
in Helium oder anderen Schutzgasen sowie Bänder und Drähte aus Molybdän oder Wolfram
-in besonders gereinigten Edel,-asen geglüht werden.
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Bei der Durchführung der Glühbehandlung muß man in den meisten Fällen
dafür sorgen, daß dieReinheit des geglühtenMaterials nicht dadurch aufgehoben wird,
daß die noch heißen Teile nach dem Austritt aus dem Abschirineinsatz mit unsauberer
Glühatmosphäre in Berührung kommen und erneut Verunreinigungen aufnehmen. Dieser
Gefahr kann man dadurch begegnen, daß man den Austrittsspalt des Abschirmeinsatzes
bis in die kalte Zone des Ofens führt.