DE1192486B

DE1192486B - Verfahren zum regelbaren Aufkohlen der Oberflaechenschicht von Werkstuecken aus Stahl

Info

Publication number: DE1192486B
Application number: DEM48932A
Authority: DE
Inventors: Urs Wyss
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1960-06-17
Filing date: 1961-05-03
Publication date: 1965-05-06
Also published as: NL126085C; IT649978A; GB911479A; NL266000A; BE605100A; FR1292199A; US3201290A; CH404338A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTWW^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C23c

Deutsche Kl.: 48 b-11/12

M48932VIb/48b
3. Mai 1961
6. Mai 1965

Es sind verschiedene Verfahren zur Aufkohlung von Werkstücken in geeigneten Gasatmosphären, sogenannte Gasaufkohlungsverfahren, bekannt, die in vielen Abwandlungen in der Praxis durchgeführt werden. Diese bekannten Verfahren lassen sich in drei Hauptgruppen einteilen, und zwar:

a) Die Aufkohlungsgase werden in einem geeigneten Gasgenerator erzeugt und in den Wärmebehandlungsofen bereits in der benötigten Zusammensetzung eingeleitet.

b) Die Aufkohlungsgase werden durch thermische Zersetzung kontinuierlich zugeführter, geeigneter, unter Normalbedingungen vorzugsweise flüssiger Substanzen im Wärmebehandlungsofen erst hergestellt. Im folgenden wird diese Verfahrensgruppe als »Eintropfverfahren« bezeichnet, auch für die Fälle, wo die Flüssigkeit von Eintritt in den Ofen vergast wird.

c) Aufkohlung mit Hilfe einer festen und einer gasförmigen Phase, d. h. über das Boudouardsche Gleichgewicht, wobei im Wärmebehandlungsofen sich ein gewisser Vorrat an Kohlenstoff (z. B. in Form von Koks, Holzkohle usw.) befindet. Diese Verfahren liegen so abseits, daß sienichtweiter berücksichtigt zu werden brauchen.

Die Verfahren nach a) weisen den großen Nachteil auf, daß der Betrieb eines Generators in vielen Fällen einen unverhältnismäßig großen Aufwand erfordert. Es ist auch schon bekannt, für die Gasaufkohlung ein Gas mit der ungefähren Zusammensetzung V₃ CO+²/₃ H₂ als Trägergas, gegebenenfalls verdünnt mit N₂, zu verwenden und für die Aufkohlungsreaktion ein Gas bzw. einen Dampf mit stark aufkohlendem Charakter, wie z.B. Propan, einzubringen. Bei dieser Art von Trägergasverfahren ist bei großen aufzukohlenden Oberflächen auch eine riesige Trägergasmenge mit entsprechend großer Generatorkapazität erforderlich. Nur bei großen Trägergasmengen kann unter diesen Bedingungen die Grundzusammensetzung des Gases während der Aufkohlung einigermaßen erhalten bleiben, was Voraussetzung ist für eine Regelung des C-Pegels über den Gehalt einer Gaskomponente in der Ofenatmosphäre. Unter diese Gruppe fällt auch ein Verfahren, wonach in Retorten über einem Katalysator durch Einleiten von organischen Gasen und Dämpfen sowie Luft bei einer Temperatur über 900° C durch teilweise Verbrennung ein Gas für die Zementierung von Stahl erzeugt wird, welches dann aus den Retorten in die Einsatzöfen geleitet wird.

Die Verfahren nach b) haben zwar den Vorteil Verfahren zum regelbaren Aufkohlen der
Oberflächenschicht von Werkstücken aus Stahl

Anmelder:

Maag-Zahnräder & -Maschinen

Aktien-Gesellschaft, Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Urs Wyss, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 17. Juni 1960 (6934)

der einfachen Betriebseinrichtungen und Betriebsführung, doch ist es unter Verwendung der in der Literatur hierfür genannten Substanzen noch nicht gelungen, das C-Potential während des ganzen Chargenverlaufs über den Gehalt des Ofengases an einer kritischen Gaskomponente zu steuern. Der Grund hierfür liegt einerseits in einer unvollständigen und unkontrollierbaren Spaltung der hierfür verwendeten Substanzen, da die Gaszusammensetzung von vielen Komponenten der Betriebsführung abhängt und darüber keine Voraussagen möglich sind. Andererseits ändert sich bei den bisher bekannten »Eintropfverfahren« die Grundzusammensetzung der Ofenatmosphäre dauernd während des Chargenverlaufs und mit der Menge des eingetropften Kohlungsmittels, wodurch eine Regelung des C-Pegels, also des momentanen Kohlenstoffangebots, durch Steuerung der Zufuhr an Kohlungsmittel über den Gehalt einer Gaskomponente der Ofenatmosphäre unmöglich wird. Ein weiterer wesentlicher Grund liegt darin, daß es bisher bei keinem der bekannten Eintropfverfahren möglich war, Ofengase aus dem Ofen in genügender Menge kontinuierlich abzuleiten und einem Regelgerät zuzuführen, ohne Gefahr von Lufteinsaugung in den Kohlungsofen, was jede Kontrolle illusorisch machen würde. Es gibt im Laufe des Aufkohlungsvorganges immer wenigstens eine Periode, während der der Kohlungsmittelbedarf so gering, wenn nicht gar Null und damit die mit der Zufuhr verbundene Gasentwicklung so klein wird, daß ein Abzweigen von Kontrollgas unmöglich ist. Man ist bei den Eintropfverfahren und den Verfah-

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ren, bei denen organische Dämpfe eingeführt werden, nauigkeit zu erfüllen, muß man als Substanz für die deshalb den Weg gegangen, ohne eine dem wirk- Bildung des Aufkohlungsgases eine solche wählen, liehen Kohlungsmittelbedarf entsprechende Regu- die nach thermischer Zersetzung und Kohlenstoffliermöglichkeit vorerst einen Überschuß an Kohlungs- abgabe an das aufzukohlende Gut, also nach Bemittel zuzuführen und eine sogenannte Diffusions- 5 endigung der Kohlungsreaktion, eine möglichst weitperiode ohne Zufuhr von Kohlungsmittel anzu- gehend gleiche Zusammensetzung der Gase in der schließen. Von einer Beherrschung des Aufkohlungs- Ofenatmosphäre liefert, wie sie von der Überdruck ergebnisses kann jedoch keine Rede sein, besonders erzeugendes Trägergas liefernden Substanz erhalten wenn von Charge zu Charge unterschiedlich große wird. Mit anderen Worten hat die Auswahl von Werkstückoberflächen aufzukohlen sind, so daß man io Trägergas liefernder Substanz und Kohlungsgas liekeine erfahrungsgemäßen Anhaltspunkte für die fernder Substanz so zu erfolgen, daß man von beiden Menge und Zeit der Zufuhr von Kohlungsmittel hat. thermisch zersetzten Substanzen, nachdem der für Es ist dabei von sekundärem Interesse, ob die Auf- die Aufkohlung bestimmte Kohlenstoff abgeschieden kohlungsgase fertig gemischt in den Ofen eingeführt ist, die gleichen Verhältnisse in den Mengenanteilen oder durch thermische Zersetzung entsprechend ge- 15 CO+H₂ erhält. Nur auf diese Weise ist es möglich, wählter organischer Flüssigkeiten oder durch Korn- nach der Kohlungsreaktion eine Ofenatmosphäre zu bination dieser beiden Möglichkeiten, z. B. durch erhalten, die über die ganze Chargenzeit unabhängig Anreichern der Trägergase mit flüssigen Kohlen- bleibt von dem eingesetzten Mengenverhältnis der Wasserstoffen, erhalten werden. Infolge der Unsicher- beiden gasliefernden Substanzen. Diese Konstanz der heit über die momentane Zusammensetzung der 20 Gaszusammensetzung und Unabhängigkeit von den Ofenatmosphäre bei den »Eintropfverfahren« hat eingespeisten Mengen der einzelnen gasliefernden man eine einfache Steuerung des C-Pegels im Wärme- Substanzen ist aber wieder Voraussetzung für die behandlungsofen über die Änderung des Gehaltes an Heranziehung einer Gaskomponente in einem Regeleiner Gaskomponente als Meßwert nicht für mög- Vorgang und für die Steuerung des momentanen lieh gehalten. 25 Kohlenstoffangebots nach einem vorbestimmten Pro-

Es wurde jedoch nun überraschenderweise gefun- gramm. Bei den bekannten Verfahren erfolgte keine

den, daß es bei den »Eintropfverfahren« sehr wohl Auswahl der gasliefernden Substanzen im Hinblick

möglich ist, den momentanen Kohlenstoffbedarf auf eine konstante Gaszusammensetzung nach der

unter Berücksichtigung der gewünschten Randauf- Kohlungsreaktion, dies ist auch der Grund, warum

kohlung und Einsatztiefe durch Bestimmung der 30 eine Steuerung und die Einstellung eines Programms

Änderung einer Gaskomponente des den Wärme- für das Kohlenstoffangebot nicht möglich war.

behandlungsofen verlassenden und rasch abgekühlten F i g. 1 zeigt in einem Diagramm die Abhängig-

Abgases zu regeln. Die Steuerung ist besonders keit des CO-Gehaltes in der Ofenatmosphäre von

zweckmäßig über den CO_ä-Gehalt oder den Wasser- dem Mischungsverhältnis der die Ofenatmosphäre

dampfgehalt, da mit diesen Gaskomponenten die Be- 35 liefernden Flüssigkeiten, wobei verschiedene Sub-

stimmung der Verschiebung der Gleichgewichtsbe- stanzen als Kohlungsmittel verwendet werden. Es ist

dingungen im Ofen auf Grund des Boudouardschen deutlich zu sehen, daß sich die Zusammensetzung

und Wassergasgleichgewichts unter herrschenden der Ofengase nach Kohlenstoffabscheidung bei ver-

Ofentemperaturen bei fortschreitender Kohlungs- schiedenen Mischverhältnissen Methylalkohol zu

reaktion entsprechend dem gewünschten Grad der 40 Kohlungsmittel ändert. Eine so gut wie konstante

Randaufkohlung und der Einsatztiefe leicht und Ofenatmosphäre ist bei allen in Frage kommenden

genau möglich ist. Mischungsverhältnissen von Methanol und Äthyl-

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum acetat zu erwarten. Eine besondere Durchführungsregelbaren Aufkohlen der Oberflächenschicht von form des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht Werkstücken aus Stahl durch Gasaufkohlung mit 45 daher in der Anwendung von Methylalkohol als einer im Ofenraum durch thermische Zersetzung von Trägergas liefernde Flüssigkeit zusammen mit Äthylgegebenenfalls sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen acetat als Aufkohlungsgas liefernde Flüssigkeit,
gebildeten Gasatmosphäre und ist dadurch gekenn- Nach einem bekannten Verfahren wird dem durch zeichnet, daß man eine Kombination von zwei ver- Cracken von Methanol entstehenden Gas reiner schiedenen Substanzen verwendet, von denen die 50 Propandampf beigemischt und das Gemisch dem eine ein überdruckerzeugendes Trägergas und die Ofen zugeführt. Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, andere ein Aufkohlungsgas liefert, wobei die beiden worauf die in der Literatur diskutierten Schwierig-Substanzen nach der Kohlungsreaktion eine im keiten beruhen, wenn mit einem derartigen Gemisch wesentlichen gleiche und im wesentlichen gleich- über die Bestimmung einer Gaskomponente, z. B. bleibende Gaszusammensetzung liefern, und daß man 55 CO₂, gesteuert werden soll. Durch den stark schwandie Zufuhr der gasliefernden Substanzen, Vorzugs- kenden CO-Gehalt und den damit zwangläufig aufweise die das Aufkohlungsgas liefernde Substanz, tretenden anderen Volumenverhältnissen der restentsprechend dem gewünschten Aufkohlungsgrad liehen Gaskomponenten werden so viele Unsicher- und der gewünschten Einsatztiefe über den laufend heitsfaktoren in die Messung eingebracht, daß diebestimmten Gehalt an einer Komponente der Ofen- 60 ses Verfahren in der Praxis undiskutabel ist.
gase steuert. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden -die

Wie erfindungsgemäß festgestellt wurde, ist für das Trägergas liefernden und das Aufkohlungsgas

eine zuverlässige Regelung des Kohlenstoffangebotes liefernden Substanzen, vorzugsweise zwei organische

im Ofen über die Änderung des Gehaltes des Ab- Flüssigkeiten, zusammen oder getrennt in den heißen

gases an einer Komponente während des ganzen 65 Wärmebehandlungsofen eingebracht, wobei sie schon

Kohlungsvorganges, also der Chargenzeit, eine weit- vor Eintritt in den Ofenraum verdampfen können,

gehend konstante Gaszusammensetzung Voraus- Diese Substanzen werden im Ofen zersetzt und lie-

setzung. Um diese Forderung mit ausreichender Ge- fern die gewünschte Gasatmosphäre. Bei diesem

Verfahren ist —. im Gegensatz zu den bekannten Trägergasverfahren, bei denen ein relativ großes Gasvolumen, das ist ein Vielfaches des Ofenvolumens, laufend erneuert werden muß, was gleichbedeutend mit beträchtlichen Kosten für die Substanz, Energie und Anlage ist — nur die Zufuhr eines relativ kleinen Gasvolumens erforderlich, welches außer zur reinen Aufkohlung lediglich den erforderlichen Überdruck im Ofen aufrecht erhalten und den Gasverlust

mittelbedarf auch Isopropanol oder eine Mischung Isopropylalkohol + Wasser anwenden kann. Diese Kohlungsmittel sind auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sehr günstig.

Wird als das »Trägergas« bildende Flüssigkeit z. B. ein Gemisch aus 1 Mol Äthylalkohol + 1 Mol Wasser oder 1 Mol Isopropylalkohol + 2 Mol Wasser verwendet, so läßt sich ein analoges Diagramm aufstellen, aus dem sich ergibt, daß hierfür als Kohlungsdurch dauernde Probenahme für die automatische io gas liefernde Verbindungen ebenfalls die obenge-Regelung und für die Kontrollflamme kompensieren nannten besonders geeignet sind,
muß. Dazu ist jedoch außer dem Kohlungsmittel nur Soll eine im Verhältnis zum Ofenvolumen extrem

ein sehr kleines Gasvolumen erforderlich, trotzdem ist große Oberfläche aufgekohlt werden, so eignet sich ein gleichmäßiges Kohlenstoffangebot sichergestellt. beispielsweise sehr gut Aceton als Kohlungsmittel in Als Trägergas liefernde Flüssigkeit ist eine solche 15 Kombination mit einem trägergasbildenden oder organische Verbindung geeignet, die bei der ther- überdruckerhaltenden Gemisch aus Methanol und mischen Zersetzung ein Gas mit neutralen oder nur Isopropanol im Molverhältnis 1:1, wobei die schwach aufkohlenden Eigenschaften ergibt. Es soll Acetonzufuhr gesteuert wird; während des ganzen hauptsächlich aus CO und H₂ mit geringen Mengen Aufkohlungsvorganges tritt keine Änderung der Gasdem Wassergas- und Boudouardschen Gleichgewicht so zusammensetzung ein. Bei einer derartigen Kombientsprechenden Mengen an CO₂ und H₂O bestehen. nation beträgt jedoch der CO-Gehalt in der Ofen-Hierfür eignet sich nach dem erfindungsgemäßen atmosphäre 25% (und nicht 33% wie bei der Kom-Verfahren eine Verbindung, in der das Verhältnis bination Methanol — Äthylacetat).
C:O ungefähr 1:1 beträgt, z.B. Methylalkohol Selbstverständlich muß zur Einhaltung eines be-

oder Formaldehyd. Es können jedoch auch alipha- 25 stimmten C-Pegels bei den verschiedenen Kombinatische Kohlenwasserstoffe oder ein- oder mehrwertige tionen die Grundzusammensetzung der Ofengase beAlkohole, Aldehyde, Ketone mit 1 bis 5 Kohlenstoff- rücksichtigt und die Regelwerte für CO₂- oder H₂O-atomen verwendet werden, wenn sie gemischt mit Gehalt entsprechend eingestellt werden,
einer solchen Wassermenge eingespeist werden, daß Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat das

das Atomverhältnis C: O in dieser Mischung unge- 30 »Trägergas« eigentlich nur die Aufgabe, den erforfähr obigem Verhältnis entspricht. derlichen Überdruck im Ofen während der gesamten

Wenn es sich darum handelt, im Verhältnis zum Chargenzeit aufrechtzuerhalten.

Ofenvolumen sehr große Oberflächen aufzukohlen, Die Erfindung soll im folgenden an Hand einer

so kann als trägergasbüdende und überdruckerzeu- schematischen Zeichnung an einer Ausführungsform gende Flüssigkeit auch eine Verbindung oder ein 35 der zur Durchführung des erfindungsgemäßen VerGemisch von Verbindungen verwendet werden, bei fahrens geeigneten Aufkohlungsvorrichtung näher dem das Verhältnis C: O > 1 ist, beispielsweise ein
Gemisch von 1 Mol Isopropanol und 1 Mol Methanol. Bei den zur Erhaltung eines leichten Uberdrukkes benötigten kleinen Mengen solcher Substanzen 40
oder Gemische wirken sie bei sehr großen Werkstückoberflächen nur sehr schwach kohlend.

Zur Lieferung des aufkohlenden Gases wird eine
solche organische Verbindung verwendet, die beim
Cracken ein stark aufkohlendes Gas ergibt. Bei der 45 allseitig von dem mit Ventilator 8 umgewälzten Gas thermischen Zersetzung kann intermediär beispiels- umspült werden. Durch die Anordnung von Ventilator 8, oberem Leitblech 9 und seitlichem Leitblech 10 ergibt sich eine Gasströmung in Richtung der Pfeile. Durch das Rohr 11, das durch das obere Leitblech 9

erläutert werden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im Ofen mit Ausmauerung 1 und Heizelementen 2 befindet sich eine Retorte 3, die mit einem isolierten Deckel 4 an der Stelle 5 gasdicht verschlossen ist. Im Retortenraum befindet sich ein Chargiergestell 6, welches die zu behandelnden Werkstücke 7 trägt, die

weise Methan gebildet werden, das bekanntlich ein außerordentlich starkes Aufkohlungsmittel ist. Das Methan erreicht jedoch bei dem erfindungsgemäßen

Verfahren mit automatischer Steuerung über den 50 und den Deckel 4 führt, entweicht das zur Kontrolle

CO₂- oder Wasserdampf gehalt nur einen Wert <C1%. des Überdruckes bei 12 abzuflammende Gas. Solange

Substanzen, die bei der thermischen Zersetzung zu die Kontrollflamme brennt, steht der Ofen unter

umfangreichen Kohlenstoffabscheidungen, d. h. Ab- ausreichendem Überdruck. Der Deckel 4 weist min-

lagerungen von Kohlenstoff oder teerartigen Produk- destens ein Zuführungsrohr 13 zur Einspeisung der

ten, führen, insbesondere aromatische Verbindungen, 55 flüssigen Substanzen zur Erzeugung der Gasatmo-

sind dagegen weniger geeignet. Erfindungsgemäß Sphäre auf. Die Abgasleitung 14, abgezweigt von

eignen sich insbesondere solche Stoffe, deren Verhältnis C: O > 1,5:1 ist, vorzugsweise zwischen 2:1 und 3:1, aber auch über 3:1 liegt. Hierfür kommen vor allem aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, deren ein- und mehrwertige Alkohole, Aldehyde, Ketone, Äther, Ester u. dgl., wenn nötig mit entsprechenden Wassermengen vermischt, in Betracht; bevorzugt wird Isopropylalkohol, Aceton, Methyl- und Äthylacetat.

Aus dem Diagramm der Fig. 1 ersieht man weiter, daß man zweckmäßigerweise zusammen mit Methanol auch Aceton oder bei kleinerem Kohlungs-

Rohr 11, dient zur Probenahme und führt das Ofengas mit relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit in das Analysengerät 15,

Das Gas soll möglichst schnell abgekühlt werden, um durch Verschiebung der Gaszusammensetzung entsprechend dem Gleichgewicht bei der Ofentemperatur infolge Annäherung der Zusammensetzung an einen Tieftemperaturgleichgewichtsstand möglichst geringe Meßfehler zu ergeben.

Soll über den CO₂-Gehalt geregelt werden, so ist als Analysengerät jede geeignete Vorrichtung zur Bestimmung des CO₂-Gehaltes der Gasprobe mit

ausreichender Genauigkeit verwendbar. Soll über den H₂O-Gehalt gesteuert werden, so muß, das Gasanalysengerät eine Vorrichtung zur Bestimmung des Wassergehaltes, vorzugsweise zur Bestimmung des Taupunktes, der Gasprobe sein. Die Probenahme und Analyse des Ofengases wird laufend vorgenommen, d.h., man kann kontinuierlich messende oder schreibende Analysengeräte verwenden oder aber die Meßpunkte von Zeit zu Zeit bestimmen. Die Meßergebnisse des Gasanalysengerätes gelangen zu einer automatischen Regelvorrichtung 16, wie sie in der Regeltecknik, z. B. mit Hilfe elektronischer Datenverwertung, üblich ist. Diese Vorrichtung 16 steuert nun die Zufuhr des Kohlungsmittels entsprechend der im Ofen herrschenden Gasatmosphäre und des der Vorrichtung aufgegebenen C-Potentials das Ventil 17 der Speiseleitung aus dem Behälter 18. Im Behälter 19 befindet sich die Flüssigkeit, die das Überdruck erhaltende Trägergas liefert. Diese gelangt über Ventil 20 in eine gemeinsame Speiseleitung 13, in der beide Flüssigkeiten vereinigt werden; doch können diese auch getrennt zugeführt werden. Die beiden Flüssigkeitsbehälter 18 und 19 können so angeordnet sein, daß bei offenen Ventilen 17 und 20 die Flüssigkeiten durch ihren hydrostatischen Druck ohne Einspritzpumpe in den Ofenraum eintropfen. Die Flüssigkeiten bzw. deren Mischungen verdampfen und werden zwischen Leitblechen und Retortenwand thermisch zersetzt. Mit Hilfe des Ventilators erfolgt die Umwälzung der Gase in der angedeuteten Richtung, so daß die aufzukohlenden Werkstücke vom Gasstrom allseitig bestrichen werden. Eine Rußabscheidung auf den Werkstücken tritt hierbei nicht auf.

Es ist im allgemeinen vorteilhaft, die Zufuhr der Trägergasflüssigkeit während der gesamten Aufkohlungszeit etwa konstant zu halten. Damit ist jedoch nicht gesagt, daß es nicht auch Fälle gibt, wo auch die Veränderung der Zufuhr dieser Flüssigkeit zweckmäßig ist. So z. B. kann es vorteilhaft sein, die Zufuhrmenge an Trägergas liefernder Flüssigkeit während eines Teils der eigentlichen Aufkohlung in bezug auf die beim Anfahren eingespeiste Menge herabzusetzen.

Vor Einsatz des Aufkohlungsgutes in den Ofen sind folgende Faktoren zu bestimmen:
Kohlenstoffgehalt der Werkstücke,
gewünschte Randaufkohlung,
gewünschte Einsatztiefe,

Aufkohlungstemperatur,

Trägergas liefernde Substanz,
Kohlungsgas liefernde Substanz,
CO₂- bzw. H₂O-Konzentration der Ofenatmosphäre hinsichtlich des erforderlichen Kohlenstoffangebotes. Nach diesen Werten wird die Steuervorrichtung eingestellt und die Vorratsbehälter für die beiden Flüssigkeiten entsprechend gefüllt. Nun kann die Aufkohlungsreaktion begonnen werden. Während dieses Verfahrens zwischen Beschickung und Austragung einschließlich Spülen des Ofenraumes erfolgt die Zufuhr der Flüssigkeit über eine oder zwei Speiseleitungen durch automatische Steuerung auf Grund des momentanen CO₂- bzw. Wassergehaltes der Ofenatmosphäre.

Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße Verfahren wesentliche Vorteile auf wie: exakte Einhaltung des angestrebten Aufkohlungspegels und der Einsatztiefe, Unabhängigkeit von der Größe der aufzukohlenden Oberfläche und damit der benötigten Menge Kohlungssubstanz, keine Ablagerung von Ruß oder sonstigen Rückständen auf der Oberfläche der Werkstücke und damit keine Nachbehandlung, d.h. Reinigung, minimaler Gasbedarf, keine komplizierten und kostspieligen Armaturen zur Erzeugung, Förderung, Messung und Regelung großer Gasvolumina, billige und jederzeit verfügbare Stoffe für die Gasatmosphäre, keine zusätzliche Vorrichtung für die Gaserzeugung, wie getrennt angeordnete Gasgeneratoren, was erreicht wird lediglich durch Eintropfen der genannten Flüssigkeiten in den Ofenraum, Möglichkeit, die eine oder andere Flüssigkeitszufuhr zu steuern sowie Weiterführung der Ofenreise ohne Betriebsstörungen und Verluste, auch wenn die Zufuhr oder Dosierung der geregelten Flüssigkeit oder die Heizung durch Stromunterbrechung vorübergehend versagt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum regelbaren Aufkohlen der Oberflächenschicht von Werkstücken aus Stahl durch Gasaufkohlung mit einer im Ofenraum durch thermische Zersetzung von gegebenenfalls sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen gebildeten Gasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kombination von zwei Substanzen verwendet, von denen die eine ein überdruckerzeugendes Trägergas und die andere ein Kohlungsgas liefert, wobei die gasförmigen Produkte der beiden Substanzen nach der Kohlungsreaktion eine im wesentlichen gleiche und im wesentlichen gleichbleibende Gaszusammensetzung ergeben, und daß man die Zufuhr der gasliefernden Substanzen, vorzugsweise der das Aufkohlungsgas liefernden Substanz, über den laufend bestimmten Gehalt an einer Komponente der Ofengase steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man über den Wassergehalt, insbesondere durch Bestimmung des Taupunktes, der Ofenatmosphäre steuert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man über den CO₂-Gehalt der Ofenatmosphäre steuert.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Methanol als das Trägergas liefernde Substanz als Kohlungsgas liefernde Substanz Äthylacetat, Aceton, Isopropylalkohol oder eine Mischung von Isopropylalkohol mit Wasser verwendet.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Aceton als Kohlungsgas liefernde Substanz als Überdruck liefernde Substanz ein Gemisch von Isopropylalkohol und Methanol verwendet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 850 900;
Zeitschrift VDI, 1956, S. 1486 bis 1490.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 568/347 4.65 ® Bundesdruckerei Berlin