DE1758666C - Kontinuierlich arbeitender Ofen zur thermischen Behandlung und Entzunderung von Metallgegenständen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Ofen zur thermischen Behandlung und Entzunderung von Metaligegenständen in einem beheizten, durch barometrische Dichtungen abgeschlossenen Raum mit Pump- und Heizeinrichtungen, wobei eine oberflächliche Entkohlung der Metallgegenstände vermieden wird.

In der metallverarbeitenden Industrie weisen die verschiedenen Produkte, wie Stücke, Stangen, Bleche, Drähte usw., nach den klassischen Warmverformungsverfahren, wie Schmieden, Walzen, Gesenkschmieden, eine oxydierte Oberfläche und eine im allgemeinen für weitere Kaltverformungs- oder Formgebungsverfahren ungeeignete Struktur auf. Beispielsweise erhält man Drähte oder Bleche aus Stahl oder Legierungen direkt durch Heißwalzen von auf hohe Temperatur erhitzen Blöcken oder Brammen. Zur Kaltverformung ist es in diesem Fall im allgemeinen erforderlich, eine thermische Behandlung zum Anlaßtempern durchzuführen, der ein Abbeizverfahren zur Entfernung der oberfi'dchlich gebildeten Oxyde folgt.

Zur thermischen Behandlung wird häufig ein kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebener Ofen verwendet, der elektrisch oder mit Hilfe von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizt wird und häufig eine oxydierende Atmosphäre enthält. Dieser thermischen Behandlung folgt ein Verfahren zur Entfernung der Uxyde, das im allgemeinen eine erste mechanische Abbeizstr-fe urr^raßt, wie Sandstrahlen oder Behandlung mit Schrot, oder eine erste ehemische Abbeizstufe durch Lintauchen in Salzschmelzen, an die sich eine zweite Stufe des Abbeizens in sauren Bädern anschließt. Thermische Behandlung unter neutralen Bedingungen, beispielsweise in Salzschmelzen, gefolgt von saurem Abbeizen; thermische Behandlung im Vakuum und an schließendes saures Abbeizen.

Unter diesen technischen Verfahren bieten diejenigen, bei welchen die thermische Behandlung in nichtoxydierender Atmosphäre durchgeführt wird, den wichtigen Vorteil, daß sic das Metall keiner zusätzlichen Oxydation unterwerfen. Dies ist vor allem bei der Temperaturbehandlung unter Vakuum der Fall, die in der französischen Patentschrift 1 205 079 beschrieben wird.

Bestehen die Metallgegenstände aus Stahl, so werden die oxydierten Metallstücke in einem abgeschlossenen und unter Vakuum gehaltenen Raum bei einer Temperatur zwischen etwa 1000 und 1100" C behandelt. Nach Beendigung des Verfahrensschrittes wird ein Schutzgas in den Behälter eingeführt, der nun aus dem Ofen entfernt wird und sich daher abkühlt. Die Abkühlungsgeschwindigkcit der im Inneren des Behälters befindlichen Produkte schließt jede Möglichkeit eines plötzlichen Abschreckens aus. Handelt es sich um nichtoxydierbare austenitischc Stähle, umfaßt das Verfahren folgende Stufen: Erhitzen der oxydierten Produkte in einem geschlossenen Behälter unter einem Vakuum von etwa 0,1 mm Hg bei einer Temperatur von etwa 1050 ¹C θο während mehrerer Stunden; Einführung einer Stickstnlfatrnnsphürc als Schutzgas in den Behälter, öffnen des Behälters und Entnahme der Beschickung, die bei Normalbedingtingen der Luft ausgesetzt wird, bevor man sie in ein Hürlungsbuil eintaucht, und schließlich Abbeizen in einem sauren Bad. um die poröse Schicht ims nevh vorhandenem Oxyd zu entfernen. Dieses Verführen weist die Nachteile auf, daß es langdauernd und kostspielig ist und eine oberflächliche Entkohlung des behandelten Stahls hervorruft ^owie darüber hinaus das Erfordernis des abschließenden Beizens nicht vermeidet.

Es wurde versucht, Metallgegenstände thermisch zu behandeln und zu entzundern, ohne daß eine oberflächliche Entkohlung eintritt, indem man einen diskontinuierlich arbeitenden Ofen verwendete. Zur Durchführung der Behandlung wurde in diesem Ofen ein Vakuum erzeugt. Diese öfen besitzen jedoch die Nachteile, daß sie zum Einführen der zu betundelnden Metallgegenstände geöffnet werden müssen, so daß das Vakuum verlorengeht, daß ihre Beschickung nicht kontinuierlich erfolgen kann und daß weiterhin die Abkühlung der behandelten Metallgegenstände beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt, in der der Ofen blockiert ist, da die Abkühlung unter Schutzgasatmosphäre vorgenommen werden muß. Weiterhin gestatten diese öfen keine Härtung der behandelten Metallgegenstände, ohne daß sie mit Luft in Berührung gekommen sind.

Weiter ist aus der deutschen Patentschrift 970 605 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Glühen von Metallbändern und Drähten unter Luftabschluß bekannt. Hieibei werden die Bänder oder Drähte von einer Rolle abgewickelt, durch ein Bad aus Quecksilber oder einer Säule aus geschmolzenem Metall in eine Glühkammer und von dort duren ein entsprechendes Bad wieder herausgeführt und gelangen auf eine Aufwickeltrommel. Die Glühbehandlung wird im Vakuum vorgenommen. Das Glühen erfolgt durch elektrischen Strom, der durch die zu behandelnden Bänder oder Drähte fließt, wobei die barometrischen Dichtungen aus Quecksilber oder geschmolzenem Metall als Elektroden dienen. Da das geglühte Produkt in heißem Zustand durch die Quecksilberdichtung geführt wird, wird eine beträchtliche Menge Quecksilber verdampft, vor der die Bedienungspersonen zu schützen sind. Weiterhin kann Amalgamierung eintreten. Ein Härten des geglühten Guts im Anschluß an den Glühprozeß ist ebenso wie das Überziehen des zu behandelnden Guts mit einem Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmittel vor der thermischen Behandlung nicht möglich. Auch läßt sich dieses Verfahren nur für Drähte oder Bänder, hingegen nicht für einzelne Metallstücke verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen kontinuierlich arbeitenden Ofen zu konstruieren, der eine thermische Behandlung und Entzunderung von Metallgegenständen erlaubt, ohne die obengenannten Nachteile aufzuweisen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein kontinuierlich arbeitender Ofen zur thermischen Behandlung und Entzunderung von Metallgegenständen ohne oberflächliche Entkohlung in einem beheizten, durch barometrische Dichtungen abgeschlossenen Raum mit Pump- und Heizeinrichtungen, der durch eine mit einem Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmittel gefüllte barometrische Dichtung vor der Eintrittsöffnung des Ofens gekennzeichnet ist.

Durch diesen Ofen können die zu behandelnden Metallgegenstände in einem abgeschlossenen Raum unter einer reduzierenden Atmosphäre bei einem Druck zwischen 100 und 0,01 mm Hg, insbesondere zwischen 10 und 0,1 mm Hg, bei einer Temperatur zwischen 700 und 1200' C mit einem Kohlenstoff enthaltenden Reduktionsmittel behandelt und an-

Claims (4)

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   schließend in einem nichtoxydierendim Medium ab- dissoziiert, während die Dissoziation des Wassergekühlt werden, Die barometrische Dichtung ist vor- dampfs zu einer erneuten Oxydation des Metalls fühzugsweise mit Härteöl gefüllt. Weiterhin kann es ren kann. Die Abkühlung nach der Behandlung in zweckmäßig sein, daß der Ofenraum separate Trans- reduzierender Atmosphäre kann unter inerter Atmoportvorrichtungen für die zu behandelnden Metall- 5 Sphäre, beispielsweise unter Argon oder Stickstoff, gegenstände besitzt. bzw. in einer Härtungsstufe erfolgen.

   Die reduzierende Atmosphäre wird durch teil- In Fig. 1 ist eine Ausführungsform schematisch weises Verdampfen einer dünnen Schicht flüssiger im Schnitt dargestellt, gemäß der dem Behandlungs-Kohlenwasserstoffe erzeugt, die auf die zu behan- raum 1 eine thorische Form gegeben ist, wobei dieser delnden Produkte aufgetragen wird, wenn sie durch io Ofen lediglich eine einzige öffnung 2 enthält, die mit die barometrische Dichtung geführt werden. Diese einer U-förmigen barometrischen Dichtung 3 in Verdünne Schicht kann flüssig oder fest sein und bei- bindung steht, deren beide Zweige mit 4 und 5 bespielsweise aus einem Kohlenwasserstoff oder einer zeichnet sind. Diese Dichtung 3 dient gleichzeitig zur feinen Suspension eines festen Reduktionsmittels in Einführung der Produkte unter Überziehen und zu einer Flüssigkeit bestehen. Die in jedem Fall festge- 15 ihrer Entnahme unter Härtung und enthält ein öl, beigelegte Gesamtmenge an Kohlenstoff enthaltendem spielsweise ein Härteöl. Im Betrieb weist das Niveau Reduktionsmittel soll ausreichen, um alle oberfiäch- des Öls 6 in den beiden 7weigen 4 und 5 die angegelichen Oxyde des Metalls zu reduzieren, ohne daß bene Lage auf. Die zu behandelnden Produkte durcheine Einwirkung auf das Metall ausgeübt wird. Da- laufen den Ofen in einer vorbestimmten Richtung, durch wird ein abschließendes Abbeizen der Gegen- *° Die nicht dargestellten Vorrichtungen zur Aufwärtsstände in sauren Bädern überflüssig gemacht. Eine und Abwärtsbeförderung ergreifen das zu behanschädliche oberflächliche Entkohlung der behan- delnde Produkt 7, befördern es nach 8 in den unteren delten Gegenstände tritt auf diese Weise nicht ein. Teil des Zweiges 4 unterhalb der Trennfläche 9, über-

   Die reduzierende Atmosphäre im Ofenraum kann führen es nach 10 im unteren Teil des Zweiges 5 und

   zusätzlich durch Einführung eines gasförmigen Re- »5 tragen es aufwärts nach 11 bis zur öffnung 2. Das

   duktionsmittels unter reduziertem Druck oder durch Produkt tritt bei 12 in deii Ofen ein und wird in der

   Einführen eines flüssigen oder festen Reduktions- vorbestimmten Richtung weiterbeförderl. Dabei wird

   mittels, das unter den in dem Behälter herrschenden die Eintrittsöffnung wieder freigegeben, vor der sich

   Bedingungen von Temperatur und Druck wenigstens dann ein behandeltes Produkt befindet, das den Ofen

   teilweise verdampft, erzeugt werden. 3° bereits durchlaufen hat und das auf die Vorrichtung

   Die eingesetzte Menge an Reduktionsmittel läßt zur Abwärts- und Aufwärtsbewegung gebracht wird, sich durch das Betriebspersonal leicht regeln. Selbst mit deren Hilfe es eine Härtung in dem öl der bei Behandlung von Stählen mit hohem Kohlenstoff- Zweige 4 und 5 unterworfen wird, bevor es unter gehalt, deren wesentliche Eigenschaft die Ober- Durchlaufen des umgekehrten Weges wie bei seiner fiächenhärte ist, wird eine oberflächliche Entkohlung 35 Einführung wieder in die Atmosphäre eintritt. Der vermieden. Die behandelten Gegenstände können ge- Ofen besitzt einen Vakuumanschluß 14 und eine Zuhärtet werden, ohne daß sie vorher mit der Luft in führung 13 für Kohlenstoff enthaltende Reduktions-Berührung kommen, wenn die barometrische Dich- mittel wie Kohlenwasserstoff. Die Zuführung des tung mit Härteöl oder Wasser gefüllt ist. Kohlenstoffs enthaltenden Reduktionsmittels erfolgt

   Die Erfindung läßt sich auf nichtoxydierbare 40 mit Hilfe von einer oder mehreren kalibrierten Lei-

   austenitische Stähle ebensogut wie auf martensitische tungen, deren jede mit einem einstellbaren Ventil

   oder ferritische Stähle mit 12 oder 17°/o Chrom oder oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung, die nicht

   auch Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt zur Herste!- gezeigt ist, versehen ist. Die Anzahl und der Lagerort

   lung von Lagern und Werkzeugen, auf Behandlungs- derartiger Vorrichtungen ist dem gewählten ther-

   stähle oder auf Legierungen auf Basis von Nickel, 45 mischen Zyklus, dem gewünschten Vakuum und der

   Kobalt oder Chrom anwenden. Es ist darüber hinaus Kapazität des Ofens angepaßt. Das nicht dargestellte

   fü' die endgültige Temperung von geschmiedeten Heizsystem besteht beispielsweise aus Strahlern aus

   oder bearbeiteten Produkten einsetzbar. Graphit.

   Bei der Behandlung von nichtoxydierbaren auste- Durch diese Vorrichtung wird gewährleistet, daß nitischen Stählen verwendet man vorzugsweise ein 5° die Metallgegenstände eingeführt und entnommen Vakuum zwischen 10 und 0,1 mm Hg. Unterhalb von werden können, ohne das Vakuum zu unterbrechen 0,1 mm Hg und in Gegenwart eines Kohlenstoffs ent- und Lufteinbrüche hervorzurufen. Es ist aber ebenso haltenden Reduktionsmittels verläuft die Reduktion möglich, zwei oder mehrere barometrische Dichtunder Oxyde zu langsam und die entkohlende Wirkung gen 3 .mzubringen, die beispielsweise mit verschieder Atmosphäre ist ausgeprägter. Oberhalb von 35 denen Flüssigkeiten gefüllt sein können. 10 mm Hg und in Gegenwart des Kohlenstoffs enthallenden Reduktionsmittels erfolgt die Reduktion

   der Oxyde sehr rasch, aber das Entkohlungsvcrmögen Patentansprüche: der Atmosphäre ist zu hoch. Man kann das Entkoh-

   lungsvermogcn der Atmosphäre dadurch einstellen, 60 1. Kontinuierlich arbeitender Ofen zur ther-

   claß man die Menge an eingeführtem Reduktions- mischen Behandlung und Entzunderung von Me-

   mittel regelt, und außerdem dadurch, daß man gege- tallgcgenständen ohne oberflächliche Entkohlung

   bcncnfalls diesem Reduktionsmittel ein inertes Gas in einem beheizten, durch barometrische Dich-

   wie Argon zumischt. tungen abgeschlossenen Raum mit Pump- und

   Es ist vorteilhaft, wenn das verwendete Re- 65 Heizeinrichtungcn, ge kennzeich net d u rch duktionsmittel soviel Kohlenstoff als möglich und eine mit einem Kohlenstoff enthaltenden Rerelativ wenig Wasserstoff enthält, weil gebildetes duktionsmittel gefüllte barometrische Dichtung Kohlenmonoxvd unter den Arbeitsbedingungen nicht (3) vor der Eintrittsölfnung (2) des Ofens
2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die barometrische Dichtung (3) mit Härtcöl gefüllt ist.
3. 3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (1) separate TransportvorrichUingen für die zu behandelnden \ tallgegenstände (7) besitzt.
4. 4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, j kennzeichnet durch eine Zuführung (13) für Kc lenstoff enthaltende Reduktionsmittel.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen