DE19938009C1 - Device for heat treating metallic workpieces comprises a heat-resistant lined furnace chamber that is divided into a region of reduced cross-section leading into first treatment zone - Google Patents

Device for heat treating metallic workpieces comprises a heat-resistant lined furnace chamber that is divided into a region of reduced cross-section leading into first treatment zone

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Abstract

Device for heat treating metallic workpieces comprises a heat-resistant lined furnace chamber (1) that is divided into a region (II) of reduced cross-section leading into first treatment zone for nitriding or nitrocarburizing and a second region (III) for oxidizing. Both treatment zones (I, III) have different conditions with respect to atmosphere and/or temperature. Preferred Features: The region of the reduced cross-section is provided with an inlet for an inert protection gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke mit einer einzigen wärmebeständig ausgekleideten Ofenkammer, in der die Werkstücke in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre nitrierbar oder in einer zusätzlich Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre nitrocarburierbar und anschließend in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oxidierbar sind.The invention relates to a device for heat treatment of metallic Workpieces with a single heat-resistant lined furnace chamber, in which nitrates the workpieces in a nitrogenous atmosphere or in an additional carbon-containing atmosphere nitrocarburizable and are then oxidizable in an oxygen-containing atmosphere.

Um metallischen Werkstücken, insbesondere aus unlegiertem oder legiertem Stahl oder Eisengusswerkstoffen, bessere mechanische Eigenschaften zu ver­ leihen, etwa größere Korrosionsbeständigkeit oder Verschleißfestigkeit, wird beim Nitrieren oder Nitriercarburieren die Randschicht der Werkstücke mit Stickstoff beziehungsweise Stickstoff und Kohlenstoff angereichert. Die Temperatur beträgt hierfür üblicherweise zwischen 500°C und 580°C, kann jedoch auch Werte dar­ über annehmen. Eine weitere Verbesserung der korrosiven Eigenschaften ergibt sich dann, wenn die metallischen Werkstücke im Anschluss an das Nitrieren oder Nitriercarburieren in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen zwi­ schen üblicherweise 450°C und 570°C oxidiert werden. Der Zweck dieser soge­ nannten Nachoxidation ist es, die äußere Randschicht der Werkstücke, die bei­ spielsweise bei Eisenwerkstoffen im wesentlichen aus Eisennitriden beziehungs­ weise Carbonnitriden besteht, in eine dünne Eisenoxidschicht zu verwandeln, et­ wa Magnetit (Fe3O4). Die geforderte Schichtdicke hängt dabei von dem jeweiligen Verwendungszweck ab. So liegt die Schichtdicke üblicherweise bei vorwiegend korrosiver Beanspruchung zwischen 0,5 µm und 2 µm und im Falle einer vorwie­ genden Verschleißbeanspruchung zwischen 1 µm und 3 µm.In order to lend better mechanical properties to metallic workpieces, in particular made of unalloyed or alloyed steel or cast iron materials, such as greater corrosion resistance or wear resistance, the surface layer of the workpieces is enriched with nitrogen or nitrogen and carbon during nitriding or nitriding carburizing. The temperature for this is usually between 500 ° C and 580 ° C, but can also assume values above. A further improvement in the corrosive properties results when the metallic workpieces are oxidized after the nitriding or nitriding carburizing in an oxygen-containing atmosphere at temperatures between usually 450 ° C. and 570 ° C. The purpose of this so-called post-oxidation is to convert the outer edge layer of the workpieces, which in the case of iron materials, for example, consists essentially of iron nitrides or carbon nitrides, into a thin iron oxide layer, et magnetite (Fe 3 O 4 ). The required layer thickness depends on the respective application. The layer thickness is usually between 0.5 µm and 2 µm for predominantly corrosive stress and between 1 µm and 3 µm in the case of predominant wear stress.

Ausschlaggebend für das Erzeugen der gewünschten Oxidschicht ist neben der Temperatur und der Oxidationsdauer vor allem die Atmosphäre, in der die Werkstücke oxidiert werden. Bei zum Beispiel zu hohen Temperaturen entstehen zu dicke Oxidschichten, die zudem die Gefahr beinhalten, dass sie abplatzen kön­ nen. Entspricht die Oxidatmosphäre nicht einer vorgegebenen Zusammensetzung, so entstehen Eisenoxidmodifikationen, wie etwa Fe2O3 oder FeO, die beispiels­ weise das Korrosions- und Verschleißverhalten der Werkstücke nicht verbessern, sondern sogar verschlechtern.In addition to the temperature and the duration of the oxidation, the atmosphere in which the workpieces are oxidized is decisive for creating the desired oxide layer. If the temperatures are too high, for example, oxide layers are too thick, which also entails the risk of them flaking off. If the oxide atmosphere does not correspond to a given composition, iron oxide modifications, such as Fe 2 O 3 or FeO, arise which, for example, do not improve the corrosion and wear behavior of the workpieces, but even worsen them.

Aus der DE 43 39 404 A1 ist es bekannt, die Werkstücke in Atmosphären- oder Vakuumöfen, etwa evakuierbaren Retortenöfen, zunächst zu nitrieren oder nitro­ carburieren und nach Austausch der Ofenatmosphäre anschließend zu oxidieren. Obschon sich auf diese Weise beide Behandlungen in einem Ofen durchführen lassen, ist dies zugleich aber mit dem Nachteil verbunden, dass sich der Konditio­ nierungszustand des Ofeninnenraumes mit der Zeit zunehmend verschlechtert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die aufgrund der im Ofeninnenraum herr­ schenden Temperaturen unentbehrliche wärmebeständige Auskleidung der Ofen­ kammer das zum Oxidieren der Werkstücke verwendete Oxidationsmittel, bei­ spielsweise Wasserdampf, Kohlendioxid oder Gemische von diesen mit Stickstoff oder Ammoniak, aufnimmt und infolgedessen die Ofenatmosphäre nachfolgender Nitrier- oder Nitrocarburiervorgänge in nachteiliger Weise beeinträchtigt. Beson­ ders bei evakuierbaren Retortenöfen ist zu beobachten, dass dies zu einer Oxida­ tion der Innenwand der Retorte und des Gasleitzylinders führt mit der Folge, dass die Retorte beim nächsten Nitrier-/Nitrocarburierprozeß wieder aktiviert werden muss.From DE 43 39 404 A1 it is known that the workpieces in atmospheric or Vacuum furnaces, such as evacuable retort furnaces, must first be nitrided or nitro carburize and then oxidize after changing the furnace atmosphere. Although both treatments are carried out in one oven in this way leave, this is at the same time connected with the disadvantage that the condition The state of the interior of the furnace deteriorated over time. This is due to the fact that due to the inside of the furnace temperature indispensable heat-resistant lining of the furnace chamber the oxidizing agent used to oxidize the workpieces for example water vapor, carbon dioxide or mixtures of these with nitrogen or ammonia, and consequently the furnace atmosphere is subsequent Nitriding or nitrocarburizing operations adversely affected. Especially In the case of evacuable retort furnaces, it can be observed that this leads to an oxide tion of the inner wall of the retort and the gas guide cylinder results in that the retort is reactivated during the next nitriding / nitrocarburizing process got to.

Im Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, zum Nitrieren beziehungsweise Nitrocarburieren und anschließendem Oxidieren gesonderte Öfen vorzusehen. Auf diese Weise lassen sich zwar die zuvor beschriebenen Nachteile vermeiden, un­ günstig ist aber die diskontinuierliche Verfahrensführung. Neben einer in wirt­ schaftlicher Hinsicht unbefriedigenden Verringerung der Durchsatzleistung hat diese zur Folge, dass die Werkstücke nach dem Nitrier- beziehungsweise Nitro­ carburiervorgang in konstruktiv aufwendiger oder energetisch ungünstiger Weise entweder auf der geforderten Temperatur gehalten oder nach einem Abkühlen zum Oxidieren erneut aufgewärmt werden müssen.It is also known in the prior art for nitriding or Nitrocarburizing and then oxidizing separate furnaces. On in this way, the disadvantages described above can be avoided However, the discontinuous procedure is favorable. In addition to an innkeeper economically unsatisfactory reduction in throughput this means that the workpieces after nitriding or nitro  carburizing process in a structurally complex or energetically unfavorable manner either kept at the required temperature or after cooling need to be reheated to oxidize.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmebe­ handlung metallischer Werkstücke der eingangs genannten Art dahingehend wei­ terzubilden, dass sich eine kontinuierliche Verfahrensführung ohne Beeinträchti­ gung der zum Nitrieren oder Nitrocarburieren und anschließenden Oxidieren er­ forderlichen unterschiedlichen Ofenatmosphären erzielen lässt.The invention has for its object a device for heating act of metallic workpieces of the type mentioned initially white educate that a continuous procedure without impairment for nitriding or nitrocarburizing and then oxidizing it required different furnace atmospheres can be achieved.

Diese Aufgabe ist an einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass dass die Ofenkammer durch einen Bereich verringerten Quer­ schnitts in eine erste Behandlungszone zum Nitrieren oder Nitrocarburieren und eine zweiten Behandlungszone zum Oxidieren unterteilt ist, wobei die beiden Be­ handlungszonen getrennt und unabhängig voneinander bezüglich Atmosphäre und/oder Temperatur konditionierbar sind.This object is achieved on a device of the type mentioned solved that the furnace chamber through a reduced area cross cut into a first treatment zone for nitriding or nitrocarburizing and a second treatment zone for oxidation is divided, the two loading action zones separate and independent of each other with regard to atmosphere and / or temperature can be conditioned.

Vorzugsweise ist die Ofenkammer durch einen Zwischenraum in eine erste Be­ handlungszone zum Nitrieren oder Nitrocarburieren der Werkstücke und eine zweite Behandlungszone zum Oxidieren der Werkstücke unterteilt, wobei der Zwi­ schenraum als eine Verengung des Innenraums der Ofenkammer ausgebildet ist, durch welche die unterschiedlichen Atmosphären in der ersten und zweiten Be­ handlungszone weitgehend voneinander separiert sind.The furnace chamber is preferably through a space in a first loading action zone for nitriding or nitrocarburizing the workpieces and one second treatment zone for oxidizing the workpieces divided, the Zwi is designed as a narrowing of the interior of the furnace chamber, through which the different atmospheres in the first and second Be are largely separated from each other.

Eine solchermaßen ausgebildete Vorrichtung ermöglicht eine kontinuierliche Ver­ fahrensführung, da die Werkstücke zum Nitrieren beziehungsweise Nitrocarburie­ ren und anschließenden Oxidieren in ein und derselben Ofenkammer verbleiben. Ein erneutes Aufwärmen der Werkstücke nach dem Nitrier- beziehungsweise Nitrocarburiervorgang - wie im Stand der Technik bei gesonderten Öfen vorgese­ hen - wird folglich vermieden. Indem durch den Zwischenraum die Behandlungs­ zonen zum Nitrieren beziehungsweise Nitrocarburieren einerseits und Oxidieren andererseits geschaffen werden, ist darüber hinaus eine räumliche Trennung der für die zuvorgenannten Wärmebehandlungsverfahren erforderlichen unterschiedli­ chen Ofenatmosphären sichergestellt. Auf diese Weise wird verhindert, dass Oxi­ dationsmittel in den Ofenkammerbereich zum Nitrieren beziehungsweise Nitrocar­ burieren eindringt und andererseits die Atmosphäre zum Nitrieren oder Nitrocarbu­ rieren in den Ofenkammerbereich zum Oxidieren eindringt und etwa das zum Er­ reichen der gewünschten Oxidschicht bei der Nachoxidation erforderliche Sauer­ stoffpotential in nachteiliger Weise beeinflusst.Such a device allows continuous Ver driving as the workpieces for nitriding or nitrocarburia Ren and subsequent oxidation remain in the same furnace chamber. Reheating the workpieces after the nitriding or Nitrocarburizing process - as is the case in the prior art for separate furnaces hen - is consequently avoided. By the treatment through the space zones for nitriding or nitrocarburizing on the one hand and oxidizing on the other hand, is a spatial separation of the Differences required for the aforementioned heat treatment processes Chen furnace atmospheres ensured. This prevents Oxi dation agent in the furnace chamber area for nitriding or nitrocar  burier penetrates and on the other hand the atmosphere for nitriding or nitrocarbu penetrate into the furnace chamber area for oxidation and about that for the Er sufficient acid to reach the desired oxide layer during post-oxidation material potential adversely affected.

Durch die Ausbildung des Zwischenraums als Verengung des Innenraums der O­ fenkammer ergibt sich eine Aufteilung in zwei Behandlungszonen, ohne dass es des sowohl in wirtschaftlicher als auch in konstruktiver Hinsicht aufwendigen Vor­ sehens von Türen oder Schleusen, wie etwa bei Mehrkammeröfen, bedarf. Wenn­ gleich die beiden Behandlungszonen durch den Zwischenraum nicht hermetisch voneinander separiert werden, ist gleichwohl eine Trennung der in den jeweiligen Behandlungszonen befindlichen Atmosphären gegeben, die eine signifikante ge­ genseitige Beeinflussung ausschließt.By forming the space as a narrowing of the interior of the O chamber results in a division into two treatment zones without it of the complex, both economically and constructively seeing doors or locks, such as in multi-chamber furnaces. If the two treatment zones are not hermetic due to the space between them are separated from each other, is nevertheless a separation of those in the respective Treatment zones located atmospheres given a significant ge excludes mutual interference.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Innenraum der Ofenkammer im Bereich des Zwischenraums in seiner Höhe und/oder Breite verringert ist. Auf diese Weise ist eine Anpassung der Vorrichtung an die Geometrie der Werkstücke bezie­ hungsweise die Chargengröße oder an die erforderliche Durchsatzleistung im Hinblick auf ein bestmöglich zu erzielendes Behandlungsergebnis sichergestellt. Von Vorteil ist ferner, den Zwischenraum mit einem Einlass für ein inertes Schutz­ gas zu versehen. Die Zufuhr von Schutzgas in den Zwischenraum trägt dazu bei, die in den jeweiligen Behandlungszonen befindlichen Ofenatmosphären wirksam voneinander zu trennen. Ein zeitgleiches Nitrieren beziehungsweise Nitrocarburie­ ren in der ersten Behandlungszone und Oxidieren in der zweiten Behandlungszo­ ne zweier aufeinanderfolgender Werkstückchargen und damit eine erhöhte Durch­ satzleistung lässt sich hierdurch erreichen.It is particularly advantageous if the interior of the furnace chamber is in the area of the space is reduced in height and / or width. In this way is an adaptation of the device to the geometry of the workpieces the batch size or the required throughput in the Ensured with regard to the best possible treatment result. Another advantage is the space with an inlet for an inert protection to provide gas. The supply of protective gas in the intermediate space helps the furnace atmospheres in the respective treatment zones are effective separate from each other. A simultaneous nitriding or nitrocarburia ren in the first treatment zone and oxidizing in the second treatment zone ne two consecutive batches of workpieces and thus an increased throughput this can achieve set performance.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Zwischenraum gesondert beheizbar, um bei unterschiedlichen Temperaturen für das Nitrieren beziehungs­ weise Nitrocarburieren der ersten Behandlungszone und dem anschließenden Oxidieren der zweiten Behandlungszone eine Anpassung der Werkstücke an die geforderte Temperatur zu erreichen. Zum gleichen Zweck wird weiterhin vorge­ schlagen, dass die Bereiche der ersten und zweiten Behandlungszone der Ofen­ kammer jeweils für sich beheizbar sind. Eine beispielsweise Nitrocarburiertempe­ ratur zwischen 570°C und 700°C und eine geringere Temperatur im Bereich zwi­ schen 450°C und 570°C für die sich anschließende Nachoxidation läßt sich auf diese Weise ohne zusätzlichen Aufwand realisieren.According to a further feature of the invention, the intermediate space is separate heatable to relate to nitriding at different temperatures wise nitrocarburizing the first treatment zone and the subsequent one Oxidizing the second treatment zone to adapt the workpieces to the to reach the required temperature. For the same purpose, it will continue to operate suggest that the areas of the first and second treatment zones of the furnace Chamber are each individually heated. For example, a nitrocarburized pe temperature between 570 ° C and 700 ° C and a lower temperature in the range between  rule 450 ° C and 570 ° C for the subsequent post-oxidation can be realize this way without additional effort.

Um eine größtmögliche Anpassung an unterschiedliche Geometrien der zu be­ handelnden Werkstücke zu erzielen, wird in Weiterbildung der Erfindung ferner vorgeschlagen, den Zwischenraum als eigenständige Retorte auszugestalten, die aus der Ofenkammer auswechselbar ist. Die Auswechselbarkeit des als Retorte ausgebildeten Zwischenraums gewährleistet eine größtmögliche Verengung des Innenraums der Ofenkammer in Bezug auf die jeweils zu behandelnden Werkstü­ cke, so dass eine hinreichend wirksame Trennung der in den beiden Behand­ lungszonen befindlichen Ofenatmosphären sichergestellt ist. Zweckmäßigerweise ist in der Ofenkammer im Bereich der ersten Behandlungszone ein Einlass für ein stickstoffhaltiges Nitriermittel und/oder ein zusätzlich Kohlenstoff enthalten­ des Nitrocarburiermittel und im Bereich der zweiten Behandlungszone ein Ein­ lass für ein sauerstoffhaltiges Oxidationsmittel angeordnet, so dass sich die zum Nitrieren beziehungsweise Nitrocarburieren und Oxidieren erforderlichen Atmo­ sphären in den jeweiligen Behandlungszonen auf einfache Art und Weise erzeu­ gen lassen. Zweckmäßig ist ferner, in der Ofenkammer sowohl im Bereich der ersten Behandlungszone als auch im Bereich der zweiten Behandlungszone ein Umwälzgebläse vorzusehen, um etwa die jeweilige Ofenatmosphäre über Heizein­ richtungen oder Wärmetauscher zu führen. Vorteilhafterweise ist in der Ofenkam­ mer im Bereich der zweiten Behandlungszone eine Sauerstoffsonde angeordnet. Durch die Sauerstoffsonde ist es möglich, das Sauerstoffpotential in der Oxidati­ onsatmosphäre zu regeln. Hierdurch läßt sich zum Beispiel das Entstehen uner­ wünschter Eisenoxidmodifikationen in der Randschicht der zu behandelnden Werkstücke verhindern.To be able to adapt to different geometries as much as possible Achieving acting workpieces is further developed in the invention proposed to design the space as an independent retort, which is exchangeable from the furnace chamber. The interchangeability of the as a retort trained space ensures the greatest possible narrowing of the Interior of the furnace chamber in relation to the workpiece to be treated so that a sufficiently effective separation of the two treatments furnace atmospheres is ensured. Conveniently there is an inlet for a in the furnace chamber in the area of the first treatment zone contain nitrogenous nitrating agent and / or an additional carbon of the nitrocarburizing agent and an on in the area of the second treatment zone let arranged for an oxygen-containing oxidizing agent, so that the to Nitriding or nitrocarburizing and oxidizing required atmosphere spheres in the respective treatment zones in a simple manner leave. It is also expedient in the furnace chamber both in the area of first treatment zone and in the area of the second treatment zone Circulation blowers to provide the respective furnace atmosphere via heating directions or heat exchangers. Advantageously, came in the oven An oxygen probe is also arranged in the area of the second treatment zone. The oxygen probe makes it possible to determine the oxygen potential in the oxidati to regulate the atmosphere. This makes it impossible to create, for example desired iron oxide modifications in the outer layer of the to be treated Prevent workpieces.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird außerdem vorgeschlagen, dass in der Ofenkammer eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, durch weiche die Werkstücke kontinuierlich von der ersten Behandlungszone über den Zwischen­ raum in die zweite Behandlungszone transportierbar sind. Eine derartige Ausges­ taltung eröffnet die Möglichkeit, mehrere Werkstückchargen zur gleichen Zeit in den einzelnen Behandlungszonen der Ofenkammer zu behandeln. Hierzu wird schließlich auch vorgeschlagen, die Vorrichtung als Durchstoß-, Herd- oder För­ derbandofen auszubilden.In an expedient embodiment of the invention, it is also proposed that that a conveyor is provided in the furnace chamber, through which the Workpieces continuously from the first treatment zone through the intermediate space can be transported into the second treatment zone. Such a Gesges taltung opens the possibility of several workpiece batches at the same time to treat the individual treatment zones of the furnace chamber. To do this finally also proposed the device as a push-through, hearth or för train the belt furnace.

Weitere Einzelheiten und Merkmale des Gegenstandes der vorliegenden Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Aus­ führungsbeispieles. Die zugehörige Zeichnung zeigt dabei eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Förderbandofens. Further details and features of the subject matter of the present invention tion result from the following description of a preferred embodiment leadership example. The accompanying drawing shows a schematic Side view of a conveyor belt furnace according to the invention.  

Der in der Zeichnung dargestellte Förderbandofen weist eine hitzebeständig ausgekleidete Ofenkammer 1 auf, die in eine erste Behandlungszone I zum Nitrieren oder Nitrocarburieren von aus unlegiertem oder legiertem Stahl bzw. Eisengußwerkstoffen bestehenden Werkstücken, einen sich in Laufrichtung eines im inneren der Ofenkammer 1 angeordneten Förderbandes 2 anschließenden Zwischenraum II und eine einer nachfolgenden Oxidation der zu behandelnden Werkstücke dienende zweite Behandlungszone III unterteilt ist. Im Bereich des die erste Behandlungszone I von der zweiten Behandlungszone III separierenden Zwischenraumes II ist der Innenraum der Ofenkammer I in seiner Höhe symmetrisch zu dem den Zwischenraum II durchquerenden Förderband 2 verengt. Im Bereich der ersten Behandlungszone I ist die Ofenkammer I mit einem Einlaß 3 versehen, durch den sich je nach Anwendungsfall ein gasförmiges Nitriermittel, beispielsweise Ammoniak (NH3) oder ein Nitrocarburiermittel in die Ofenkammer 1 eingeben läßt. Im Bereich des Zwischenraumes II ist die Ofenkammer 1 mit einem Einlaß 4 für ein inertes Schutzgas versehen. Die zweite Behandlungszone III der Ofenkammer 1 weist einen Einlaß 5 für ein sauerstoffhaltiges Oxidationsmittel und einen Auslaß 6 für dasselbe auf. Sowohl im Bereich der ersten Behandlungszone I als auch im Bereich der zweiten Behandlungszone III ist die Ofenkammer mit mehreren Umwälzgebläsen 7 versehen, die von thermisch isolierten Antriebseinrichtungen 8 angetrieben werden. Die Umwälzgebläse 7 dienen dazu, daß die jeweilige Ofenatmosphäre in den Behandlungszonen I, III bildende Gas umzuwälzen und hierbei über unterhalb des Förderbandes 2 angeordnete Heizrohre 9 zu führen, welche die jeweilige Atmosphäre auf die gewünschte Temperatur erwärmen.The conveyor belt furnace shown in the drawing has a heat-resistant lined furnace chamber 1 , which adjoins a first conveyor belt I for nitriding or nitrocarburizing workpieces made of unalloyed or alloy steel or cast iron materials, followed by a conveyor belt 2 arranged inside the furnace chamber 1 Intermediate space II and a second treatment zone III, which serves for a subsequent oxidation of the workpieces to be treated, is divided. In the area of the intermediate space II separating the first treatment zone I from the second treatment zone III, the height of the interior of the furnace chamber I is narrowed symmetrically to the conveyor belt 2 crossing the intermediate space II. In the area of the first treatment zone I, the furnace chamber I is provided with an inlet 3 through which, depending on the application, a gaseous nitrating agent, for example ammonia (NH 3 ) or a nitrocarburizing agent, can be introduced into the furnace chamber 1 . In the area of the gap II, the furnace chamber 1 is provided with an inlet 4 for an inert protective gas. The second treatment zone III of the furnace chamber 1 has an inlet 5 for an oxygen-containing oxidizing agent and an outlet 6 for the same. Both in the area of the first treatment zone I and in the area of the second treatment zone III, the furnace chamber is provided with a plurality of circulation fans 7 , which are driven by thermally insulated drive devices 8 . The circulating blowers 7 serve to circulate the gas forming the respective furnace atmosphere in the treatment zones I, III and to guide them over heating pipes 9 arranged below the conveyor belt 2, which heat the respective atmosphere to the desired temperature.

Zum Antreiben des endlosen Förderbandes 2 ist eine Antriebseinrichtung 10 vorgesehen, die eine Antriebsrolle 11 und mehrere Umlenkrollen 12, durch die das Förderband 2 unter anderem unterhalb der Ofenkammer 1 zurückgeführt wird, aufweist. In der Bahn des auf diese Weise unterhalb der Ofenkammer 1 gebildeten Bandrücklaufs 13 ist ein Abtauchbecken 14 vorgesehen, durch welches das Förderband 2 zu Reinigungs- und Abkühlzwecken durchgeleitet wird. Während das Förderband 2 im Bereich des Bandrücklaufs 13 durch die Umlenkrollen 12 gespannt wird, sind im Inneren der Ofenkammer 1 Tragrollen 15 vorgesehen, die das Förderband 2 abstützen und somit einen kontinuierlichen Transport der zu behandelnden Werkstücke von der ersten Behandlungszone I über den Zwischenraum II in die zweite Behandlungszone III der Ofenkammer 1 sicherstellen.To drive the endless conveyor belt 2 , a drive device 10 is provided, which has a drive roller 11 and a plurality of deflection rollers 12 , through which the conveyor belt 2 is returned below the furnace chamber 1 , among other things. In the path of the belt return 13 formed in this way below the furnace chamber 1 , a dip tank 14 is provided, through which the conveyor belt 2 is passed for cleaning and cooling purposes. While the conveyor belt 2 is tensioned in the area of the belt return 13 by the deflecting rollers 12 , 1 support rollers 15 are provided in the interior of the furnace chamber, which support the conveyor belt 2 and thus a continuous transport of the workpieces to be treated from the first treatment zone I via the space II in ensure the second treatment zone III of the furnace chamber 1 .

Im Bereich der zweiten Behandlungszone III der Ofenkammer 1 ist eine Sauerstoffsonde 16 angeordnet, durch die das Sauerstoffpotential der Ofenatmosphäre in der zweiten Behandlungszone III ermittelbar ist. Weicht das von der Sauerstoffsonde gemessene Sauerstoffpotential von einem zum Erzeugen der gewünschten Oxidschicht auf den Werkstücken erforderlichen Sollwert ab, so läßt sich durch entsprechende Ansteuerung des Einfasses 5 die in der zweiten Behandlungszone III befindliche Ofenatmosphäre derart modifizieren, daß das vorhandene Sauerstoffpotential dem vorgegebenen Sollwert entspricht. Durch eine solche Regelung der Nachoxidation in der zweiten Behandlungszone III ist gewährleistet, daß das Sauerstoffpotential bei der gegebenen Oxidationstemperatur stets zur Bildung von Magnetit (Fe3O4), nicht aber zur Bildung von Fe2O3, führt.An oxygen probe 16 is arranged in the area of the second treatment zone III of the furnace chamber 1 , by means of which the oxygen potential of the furnace atmosphere in the second treatment zone III can be determined. If the oxygen potential measured by the oxygen probe deviates from a target value required to produce the desired oxide layer on the workpieces, the furnace atmosphere in the second treatment zone III can be modified by correspondingly controlling the border 5 in such a way that the existing oxygen potential corresponds to the predetermined target value. Such a regulation of the post-oxidation in the second treatment zone III ensures that the oxygen potential at the given oxidation temperature always leads to the formation of magnetite (Fe 3 O 4 ), but not to the formation of Fe 2 O 3 .

Werden zu behandelnde Werkstücke aus einer dem Förderbandofen vorgeschalteten Aufgabestation 17 auf das Förderband 2 gelegt, so durchlaufen sie zuerst die Einlaufschleuse mit der thermischen Nachverbrennung 18, bevor sie in die Ofenkammer 1 gelangen. In dieser werden die Werkstücke zunächst im Bereich der ersten Behandlungszone I bei Temperaturen vorzugsweise zwischen 500°C und 590°C in Abhängigkeit von der ersten Behandlungszone I befindlichen Ofenatmosphäre entweder nitriert oder nitrocarburiert. Nachdem die geforderte Nitrierschichtbildung stattgefunden hat, werden die Werkstücke durch den Zwischenraum II hindurch in die zweite Behandlungszone III transportiert, wo sie bei Temperaturen von üblicherweise zwischen 450°C und 570°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre nachoxidiert werden. Die Ausbildung des Zwischenraums II als Verengung des Innenraums der Ofenkammer 1 und das Zuführen von inertem Schutzgas durch den Einlaß 4 in den Zwischenraum II verhindern, daß sich die unterschiedlichen Ofenatmosphären in der ersten Behandlungszone (I) und zweiten Behandlungszone (III) gegenseitig in ungünstiger Weise beeinflussen. Um unterschiedliche Temperaturen in der ersten Behandlungszone I und der zweiten Behandlungszone III zu erreichen, sind diese separat beheizbar. Die bei unterschiedlichen Behandlungstemperaturen in der ersten und zweiten Behandlungszone I, III erforderliche Angleichung der Werkstücktemperatur ergibt sich beim Aufenthalt der Werkstücke in dem bei Bedarf gesondert beheizbaren Zwischenraum II. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die im Zwischenraum II erwärmten oder abgekühlten Werkstücke bei Eintritt in die zweite Behandlungszone III die zum Durchführen der Nachoxidation geforderte Temperatur aufweisen. Nach erfolgter Nachoxidation fallen die Werkstücke am Ende des Förderbandes 2 in ein Abschreckbad 19, in dem sich ein der notwendigen Abkühlgeschwindigkeit entsprechendes Abschreckmittel befindet.If workpieces to be treated are placed on the conveyor belt 2 from a feed station 17 upstream of the conveyor belt furnace, they first pass through the inlet lock with the thermal afterburning 18 before they reach the furnace chamber 1 . In this, the workpieces are first nitrided or nitrocarburized in the area of the first treatment zone I at temperatures preferably between 500 ° C. and 590 ° C., depending on the furnace atmosphere located in the first treatment zone I. After the required nitriding layer formation has taken place, the workpieces are transported through the intermediate space II into the second treatment zone III, where they are reoxidized at temperatures of usually between 450 ° C. and 570 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. The formation of the gap II as a narrowing of the interior of the furnace chamber 1 and the supply of inert protective gas through the inlet 4 into the gap II prevent the different furnace atmospheres in the first treatment zone (I) and second treatment zone (III) from mutually disadvantageous influence. In order to achieve different temperatures in the first treatment zone I and the second treatment zone III, these can be heated separately. The adjustment of the workpiece temperature required at different treatment temperatures in the first and second treatment zones I, III results when the workpieces stay in the separately heatable intermediate space II. This ensures that the workpieces heated or cooled in the intermediate space II when entering the second treatment zone III has the temperature required to carry out the post-oxidation. After subsequent oxidation, the workpieces fall at the end of the conveyor belt 2 into a quenching bath 19 , in which a quenching agent corresponding to the necessary cooling rate is located.

Die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke ermöglicht eine kontinuierliche Verfahrensführung, ohne daß es einer in wirtschaftlicher und energetischer Hinsicht aufwendigen Zwischenbehandlung der Werkstücke, etwa durch erneutes Erwärmen, wie bei der konventionellen Behandlung in separaten Öfen üblich, bedarf. Darüber hinaus ist aufgrund der Aufteilung der Ofenkammer 1 durch den Zwischenraum II in eine erste Behandlungszone I und eine zweite Behandlungszone III sichergestellt, daß sich die in der ersten und zweiten Behandlungszone I, III befindlichen unterschiedlichen Ofenatmosphären nicht gegenseitig beeinträchtigen. Eine sukzessive Verschlechterung des Konditionierungszustandes der Ofenkammer 1, etwa durch Oxidation der Innenwand oder durch Ablagerung von Oxidationsmittel in der gewöhnlich mit aus Fasern bestehenden wärmebeständigen Auskleidung der Ofenkammer 1 ist folglich ausgeschlossen. Nicht zuletzt läßt sich die zuvor geschilderte Vorrichtung ohne zusätzlichen Aufwand in den Fertigungsfluß integrieren und trägt damit eine Erhöhung der Durchsatzleistung bei Berücksichtigung der im Hinblick auf die metallurgischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Werkstücke zu erzielende Behandlungsergebnisse Rechnung.The device for heat treatment of metallic workpieces described above enables continuous process control without the need for an intermediate treatment of the workpieces, which is expensive in terms of economy and energy, for example by reheating, as is customary in the conventional treatment in separate furnaces. In addition, due to the division of the furnace chamber 1 through the space II into a first treatment zone I and a second treatment zone III, it is ensured that the different furnace atmospheres located in the first and second treatment zones I, III do not interfere with one another. A gradual deterioration in the condition of the furnace chamber 1 , for example by oxidation of the inner wall or by deposition of oxidizing agent in the heat-resistant lining of the furnace chamber 1 , which is usually made of fibers, is consequently excluded. Last but not least, the device described above can be integrated into the production flow without additional effort and thus takes into account an increase in throughput while taking into account the treatment results to be achieved with regard to the metallurgical, physical and mechanical properties of the workpieces.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke mit einer einzi­ gen wärmebeständig ausgekleideten Ofenkammer (1), in der die Werkstücke in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre nitrierbar oder in einer zusätzlich Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre nitrocarburierbar und anschließend in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oxidierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenkammer (1) durch einen Bereich (II) verringerten Querschnitts in eine erste Behandlungszone (I) zum Nitrieren oder Nitrocarburieren und eine zweiten Behandlungszone (III) zum Oxidieren unterteilt ist, wobei die beiden Behandlungszonen (I, III) getrennt und unabhängig voneinander be­ züglich Atmosphäre und/oder Temperatur konditionierbar sind.1. Apparatus for the heat treatment of metallic workpieces with a single heat-resistant lined furnace chamber ( 1 ), in which the workpieces can be nitrided in a nitrogen-containing atmosphere or nitrocarburized in an atmosphere containing additional carbon and then oxidized in an oxygen-containing atmosphere, characterized in that the furnace chamber ( 1 ) is divided by a region (II) of reduced cross-section into a first treatment zone (I) for nitriding or nitrocarburizing and a second treatment zone (III) for oxidation, the two treatment zones (I, III) being separate and independent of one another with respect to the atmosphere and / or temperature can be conditioned. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenkam­ mer (1) durch einen etwa mittig angeordneten Zwischenraum (II) in die erste Behandlungszone (I) zum Nitrieren oder Nitrocarburieren der Werkstücke und die zweite Behandlungszone (III) zum Oxidieren der Werkstücke unter­ teilt ist, wobei der Zwischenraum (II) als eine Verengung des Innenraums der Ofenkammer (1) ausgebildet ist, durch welche die unterschiedlichen Atmo­ sphären in der ersten und zweiten Behandlungszone (I, III) voneinander se­ pariert sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the Ofenkam mer ( 1 ) through an approximately centrally arranged space (II) in the first treatment zone (I) for nitriding or nitrocarburizing the workpieces and the second treatment zone (III) for oxidizing the workpieces is divided, the gap (II) being designed as a narrowing of the interior of the furnace chamber ( 1 ), through which the different atmospheres in the first and second treatment zones (I, III) are separated from one another. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der In­ nenraum der Ofenkammer (1) im Bereich des Zwischenraums (II) in seiner Höhe und/oder seiner Breite verringert ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inner space of the furnace chamber ( 1 ) in the region of the intermediate space (II) is reduced in height and / or width. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich verringerten Querschnitts (II) mit einem Einlass (4) für ein inertes Schutzgas versehen ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the region of reduced cross-section (II) is provided with an inlet ( 4 ) for an inert protective gas. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich verringerten Querschnitts (II) gesondert beheizbar ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the area of reduced cross-section (II) can be heated separately. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich verringerten Querschnitts (II) als eigenständige Retorte ausgestaltet ist, die aus der Ofenkammer (I) auswechselbar ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the area has reduced cross-section (II) as a self-contained retort is designed, which is exchangeable from the furnace chamber (I). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ofenkammer (I) im Bereich der ersten Behandlungszone (I) ein Einlass (3) für ein stickstoffhaltiges Nitriermittel und/oder ein zusätzlich Koh­ lenstoff enthaltendes Nitrocarburiermittel und im Bereich der zweiten Be­ handlungszone (III) ein Einlass (5) für ein sauerstoffhaltiges Oxidationsmittel angeordnet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the furnace chamber (I) in the region of the first treatment zone (I) an inlet ( 3 ) for a nitrogen-containing nitrating agent and / or an additional carbon-containing nitrocarburizing agent and in the area the second treatment zone (III) has an inlet ( 5 ) for an oxygen-containing oxidizing agent. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ofenkammer (1) sowohl im Bereich der ersten Behandlungszone (I) als auch im Bereich der zweiten Behandlungszone (III) ein oder mehrere Umwälzgebläse (7) vorgesehen sind.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that one or more circulating fans ( 7 ) are provided in the furnace chamber ( 1 ) both in the region of the first treatment zone (I) and in the region of the second treatment zone (III). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ofenkammer (1) im Bereich der zweiten Behandlungszone (III) eine Sauerstoffsonde (16) angeordnet ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that an oxygen probe ( 16 ) is arranged in the furnace chamber ( 1 ) in the region of the second treatment zone (III). 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ofenkammer (1) eine Fördereinrichtung (2) vorgesehen ist, durch welche die Werkstücke kontinuierlich von der ersten Behandlungszone (I) über den Zwischenraum (II) in die zweite Behandlungszone (III) transportier­ bar sind.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the furnace chamber ( 1 ) a conveyor ( 2 ) is provided, through which the workpieces continuously from the first treatment zone (I) via the intermediate space (II) into the second Treatment zone (III) are transportable. 11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Durchstoß-, Rollenherd- oder Förderbandofen, wobei die Werkstücke nacheinander, insbesondere kontinuierlich durch die beiden Be­ handlungszonen transportierbar sind.11. Device according to one of the preceding claims, characterized by training as a push-through, roller hearth or conveyor belt furnace, the Workpieces one after the other, especially continuously through the two Be action zones are transportable.
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