DE1796153B1 - In eine retorte einsetzbare hilfsvorrichtung zur verhinde rung der treibwirkung von sich waehrend eines nitrierver fahrens ausdehnendem material - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine in eine senkrechte Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in

Retorte mit vorzugsweise rundem Querschnitt zur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele

Nitrierung von Metall in Blättchen- oder Pulverform näher erläutert. Es zeigt

unter hoher Temperatur einsetzbare Hilfsvorrichtung Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfinzur Verhinderung der Treibwirkung des sich wäh- 5 dungsgemäß mit einer Hilfsvorrichtung mit Scheiben

rend des Verfahrensablaufes ausdehnenden Materials ausgerüstete Retorte,

auf die Retorte. Fig. 2a in schematischer Darstellung die Retorte

Nitrieren ist gebräuchlich bei bestimmten Stahl- nach Fig. 1 während des Einschüttens des zu ni-

sorten, z. B. rostfreien, austenitischen Stählen. Bei trierenden Materials,

der Stahlproduktion wird dabei der Stickstoff als io Fig. 2b einen senkrechten Abschnitt der Retorte

Legierungselement in Form von Metallnitriden im gefüllten Zustand vor der Behandlung,

eingelagert, wobei als Metall z.B. Mangan, Man- Fig.2c den Retortenabschnitt nach Fig.2b im

ganeisen, Chrom oder Chromeisen in Frage Querschnitt während der Wärmebehandlung,

kommen. · Fig. 2d den Retortenabschnitt am Ende der Be-

Das Nitrieren des Metalls findet in der festen 15 handlung, nachdem sich das Material voll ausge-

Phase, normalerweise bei ungefähr 900 bis 1000° C dehnt hat,

statt. Der Stickstoff wird im allgemeinen gasförmig Fig. 3 eine Scheibe der in die Retorte eingesetzten

zugeführt. Da er nur sehr langsam in das Metall Hilfsvorrichtung, fest verbunden mit einer Büchse

eindringt, muß dieses eine sehr große reagierende als Distanzelement,

Oberfläche aufweisen, damit die Behandlungszeit ao Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach

nicht zu sehr verlängert wird. Das Metall kommt Fig. 3,

deshalb in Form von Blättchen mit einer Dicke Fig. 5 eine von Fig. 3 abweichende Ausführung

von ungefähr 1 bis 2 mm, z.B. aus elektrolytisch einer Scheibe,' . ^:

gewonnenem Mangan, oder gemahlen mit einer Die in F i g. 1 gezeigte Retorte 1 hat kreisförmigen

Korngröße von weniger als 5 mm in Behandlung, 25 Querschnitt. Sie besteht aus einem zylindrischen

im letzteren Fall z. B. in der Schmelze gewonnenes Teil 2, einem daran unten ansetzenden kegelstumpf-

Chromeisen, Mangan oder Manganeisen. förmigen Teil 3 und einem abgerundeten Boden 4.

Geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Während des Betriebes wird die Retorte durch einen

Nitrierverfahrens ist eine Retorte aus hitzebeständi- Deckel 5 verschlossen, der z. B. an einem Flansch 6

gern Stahl, welche während der Behandlung senk- 30 am oberen Ende der Retorte befestigt werden

recht in einen elektrischen Schachtofen eingesetzt kann.

wird. Die Retorte sollte vorzugsweise runden Quer- . Zentral in der Reter-te 1 ist-eine Hilfsvorrichtung 7

schnitt haben und leicht kegelig geformt sein, um zur Verhinderung des Expansionsdruckes von in die

das Entladen des Materials zu erleichtern. Retorte einzuschüttendem Material angeordnet. Die

Während des Nitrierens vergrößert sich das 35 Hilfsvorrichtung besteht aus einer vertikalen Halte-

Volumen der Materialladung um ungefähr 5 bis vorrichtung 8 aus Metall, welche eine Anzahl runder

10 °/o, wodurch ein erheblicher Druck auf die Wände Metallscheiben 9 in im wesentlichen waagerechter

der Retorte ausgeübt wird. Da jedoch deren Festig- Lage trägt, wobei deren Mitten mit der Achse der

keit bei der hohen Temperatur von 900 bis 1000° C Haltevorrichtung 8 zusammenfallen. Es kann eine

verhältnismäßig gering ist, kam es bisher immer 40 beliebige geeignete, hier nicht gezeigte Stützvorrich-

wieder zu Verformungen der Retorte, oder diese tang genommen werden, um die Haltevorrichtung 8

erhielt sogar Risse. in ihrer zentralen senkrechten Lage zu stabilisieren.

Die Verformung der Retorte, tritt als ein Aus- Die Haltevorrichtung endet oben in einer Öse, an der

bauchen, am stärksten meistens ungefähr in halber die gesamte HilfsVorrichtung und das verbackene

Höhe der Retorte, in Erscheinung, welches so stark 45 Material nach Abschluß der Behandlung aus der

sein kann, daß die Retorte bereits nach verhältnis- Retorte herausgenommen werden können. Für die

mäßig kurzer Betriebszeit ausgewechselt werden muß. Zufuhr von Stickstoff sind Löcher (nicht gezeigt) im

Dabei verstärkt sich die Gefahr des Aufreißens Boden 4 angebracht.

proportional zur Zahl der Aufheizzyklen. Besonders Wie das Einfüllen des Materials in die Retorte vor

gefährdet sind die Schweißnähte. 50 sich geht, ist aus Fig. 2a zu ersehen. Das Material

Aufgabe der Erfindung ist es, die bisher beim Ni- fließt senkrecht in die Retorte ein und verteilt sich trieren auftretenden Beschädigungen der Retorte zu dort symmetrisch. Dabei bleibt jedoch unter jeder vermeiden, und es wird zu diesem Zweck erfindungs- der Scheiben 9 ein Hohlraum 11 frei, welcher die gemäß vorgeschlagen, daß in die Retorte eine Hilfs- Form eines auf der Spitze stehenden Kegels oder vorrichtung einsetzbar ist, welche aus mehreren mit 55 eines Kegelstumpfes hat, dessen Spitzwinkel 180° gegenseitigem Abstand übereinander angeordneten abzüglich des zweifachen Böschungswinkels α beScheiben besteht, unter denen beim Einschütten des trägt (s. Fig. 2b).

Materials in die Retorte Hohlräume frei bleiben. Wenn die Retorte auf Reaktionstemperatur er-

Diese Hohlräume bieten dem Material während der hitzt wird, bildet das Metall in der Stickstoffatmo-

Behandlung Gelegenheit, sich ohne Druckausübung 60 Sphäre Metallnitride. Während der dabei stattfinden-

auf die Retortenwand auszudehnen. den Volumenvergrößerung des Materials drückt

Um eine besonders einfache Ausführung der er- dieses in radialer Richtung zur Mittelachse der Refindungsgemäßen Vorrichtung zu erhalten, wird vor- torte. Die Hohlräume 11 unter den Scheiben 9 vergeschlagen, die Scheiben mit zentralen Durchgangs- kleinern sich dadurch entsprechend Fig. 2c.
löchern zu versehen und durch Distanzelemente, 65 Am Schluß der Reaktion sind die Hohlräumen ζ. B. ebenfalls zentral angeordnete Büchsen, auf einer unter den Scheiben 9 entsprechend Fig.2d durch geeigneten Haltevorrichtung, ζ. B. einer Stange oder das expandierte Material praktisch aufgefüllt, voreinem Rohr, auf Abstand zu halten. ausgesetzt, daß das Gesamtvolumen der Hohlräume

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ebenso groß oder etwas größer ist als die Volumenvergrößerung des Materials.

Die F i g. 3, 4 und 5 zeigen Beispiele praktischer Ausführungen der Scheiben und der zwischenliegenden Distanzelemente. Entsprechend F i g. 3 und 4 ist dabei eine Scheibe 12 eben, aber mit abgefaster Oberkante ausgeführt. An die Unterseite der Scheibe ist eine Büchse 14 angeschweißt, welche als Distanzelemente gegenüber der zunächst darunterliegenden Scheibe dient. Drei Rippen 15 dienen der Versteifung. Die gesamte Hilfsvorrichtung in der Retorte besteht aus einer größeren Anzahl solcher Scheiben, welche auf eine zentrale Haltevorrichtung 16, z. B. ein Rohr oder eine runde Stange, aufgesteckt sind. Die zur Orientierung angedeutete Wandung der Retorte ist in F i g. 3 mit 17 bezeichnet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist eine Scheibe 18 als stumpfwinkliger Kegel gestaltet, dessen Spitzwinkel gerade so gewählt ist, daß eine vom Zentrum auf der Oberfläche radial nach außen gezogene gerade Linie rechtwinklig auf die hier mit 20 bezeichnete Retortenwand trifft. Im übrigen, auch hinsichtlich der Haltevorrichtung 19, kann die Hilfsvorrichtung mit derjenigen gemäß F i g. 3 und 4 übereinstimmen.

Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, stehen dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele offen. Zum Beispiel müssen die Scheiben nicht unbedingt rund sein. Es ist sehr wohl möglich, auch fünf- oder sechseckige Scheiben zu verwenden, wenn auch stereometrisch betrachtet die runde Form als die nächstliegende Lösung erscheint.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. In eine senkrechte Retorte mit vorzugsweise rundem Querschnitt zur Nitrierung von Metall in Blättchen- oder Pulverform unter hoher Temperatur einsetzbare Hilfsvorrichtung zur Verhinderung der Treibwirkung des sich während des Verfahrensablaufes ausdehnenden Materials auf die Retorte, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung (7) aus mehreren mit gegenseitigem Abstand übereinander angeordneten Scheiben (9,12,18) besteht, unter denen beim Einschütten des Materials (10) in die Retorte (1) Hohlräume (11) frei bleiben.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (9,12,18) durch Distanzelemente (14) auf Abstand gehalten sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (9,12, 18) mit zentralen Durchgangslöchern versehen sind und die Distanzelemente (14) durch ebenfalls zentral angeordnete Büchsen gebildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (9,12,18) einzeln mit jeweils einer Büchse (14) verschweißt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (9,12, 18) und die Büchsen (14) auf eine Haltevorrichtung (8) aufgesteckt sind.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (18) entsprechend der Konizität der inneren Retortenwand (20) vom Zentrum zum Außenumfang hin kegelig geneigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen