DE2051743A1

DE2051743A1 - Einsatzhartungsanlage

Info

Publication number: DE2051743A1
Application number: DE19702051743
Authority: DE
Inventors: Donald James Northville Bayer Edward Chester Dearborn Mich Schwalm (V St A)
Original assignee: Holcroft and Co
Current assignee: Holcroft and Co
Priority date: 1970-03-23
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1971-10-14
Also published as: US3662996A; FR2083484A1; GB1299398A; FR2083484B1; CA922510A

Description

betreffend Bins at zhärtungaanlage.

Das kontinuierliche Einsatzhärten von Werkstücken wird beim Einsatzhärten mit Hilfe eines Gases in drei Stadien durchgeführt, Zuerst wird das Werkstück in einer gasförmigen Atmosphäre, die das Entstehen von Zunder und/oder das Entkohlen verhindert, auf die Einsatztemperatur erhitzt. Dann wird das Werkstück in einer Atmosphäre erhitzt, die mit Kohlenstoff angereichert ist und bewirkt, daß Kohlenstoff in das Werkstück eindringt. Die Länge der Zeitspanne, wägrehd welcher das Werkstück der Einwirkung der mit Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre ausgesetzt ist, bestimmt die Eindringtiefe des Kohlenstoffs. Schließlich wird das Werkstück einer Diffusionsbehandlung unterzogen, während welcher der Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre so eingestellt ist, daß er im Gleichgewicht mit dem gewünschten Kohlenstof!gehalt der Oberflächenschicht des Werkstücks steht. Während dieser Diffusionsperiode kann sich der hohe Kohlenstoffgehalt, der während des Aufkohlens an der Oberfläche des Werkstücks hervorgerufen wird, durch einen Diffusionsvorgang verringern, so daß das Werkstück mit einer einwandfreien Einsatzschicht versehen wird»

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Bei den bis jetzt bekannten, kontinuierlich arbeitenden Einsatzöfen werden die drei vorstehend genannten Arbeitsschritte gewöhnlich praktisch in einer einzigen Kammer durchgeführt. Bei diesen Kammern handelt es sich gewöhnlich um langgestreckte Konstruktionen, denen die Werkstücke am einen Ende zugeführt und am anderen Ende entnommen werden. Die Kammern sind gewöhnlich vollständig mit Werkstücken gefüllt, ao daß die Türen am Eintrittsende und am Austrittsende gleichzeitig offen sein müssen, damit VJerkstücke in die Kammer , eingeführt und gleichzeitig fertige Werkstücke über das andere Ende der Kammer entnommen werden können.

■| Bei diesen bekannten Öfen ist es schwierig, die Grenzen

der Vorwärmzone, der Aufkohlungszone und der Diffusionszone . genau festzulegen. Da das Ausmaß der Aufkohlung von der Länge der Zeitspanne abhängt, während welcher sich die Werkstücke in der das Aufkohlen bewirkenden Gasatmosphäre befinden, und da diese Zeitspanne wiederum von der Geschwindigkeit abhängt, mit der die Werkstückedie Kammer durchlaufen, üb^ das Herauswandern der Aufkohlungs atmo Sphäre aus der Aufkohlungszone eine Wirkung auf die Geschwindigkeit aus, mit der das Aufkohlen bewirkt wird. I_nfolgedessen ist es schwierig, die Aufkohlungstiefe bei Werkstücken, die verschiedene Teile ν . des Ofens durchlaufen und sogar frei verschiedenen Abschnitten ein und desselben Werkstücks einwandfrei zu regeln.

Bei den bis jetzt bekannten Öfen wird zum Regeln der Aufkohlmngstiefe der Grad des Anreicherns der Atmosphäre mit Kohlenstoff in den verschiedenen Abschnitten des Ofens geregelt. Da jedoch die betreffende Atmosphäre von einem Ofenabschnitt zu einem anderen Abs.chnit wandern kann, ist es bis jetzt schwierig, in jedem Ofenabschnitt genau die gewünschte Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Daher ist es in einem gewissen Ausmaß erforderlich, solche Öfen auf empirischer Basis zu betreiben.

Die Erfindung sieht nunmehr eine Anordnung vor, bei der alle Abschnitte der Vorrichtung, nämlich der Vorwärmofen,

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der Aufkohlungsofen und der Diffusionsofen, als vollständig voneinander getrennte Kammern ausgebildet sind. Der Einlaß des Vorwärmofens und der Auslaß des Diffusionsofens sind gegen die äußere Atmosphäre durch einfache Türkonstruktionen geschützt, die im folgenden auch als Vorräume bezeichnet werden. Zwischen dem Vorwärmofen und dem Einsatzofen sowie zwischen, dem letzteren und dem Diffusionsofen sind gewölbte Durchlässe vorgesehen, die normalerweise durch Doppe türkonstruktionen verschlossen gehalten werden, die dazu dienen, die in äen Öfen vorhandenen Atmosphären voneinander getrennt zu halten.

Die erfindungsgemäße, mehrere Kammern umfassende Anlage zum kontinuierlichen Einsatzhärten umfaßt einen Vorwärmofen mit an se nem Einlaß angeordneten Türmitteln, die geöffnet werden können, um dem Vorwärmofen Werkstücke zuzuführen. An diesen Yorwärmofen schließt sich ein Einsatz- oder Aufkohlungsofen an. zwischen dem Vorwärmofen und dem Einsatzofen sind diese Öfen verbindende doppelte Türmittel vorgesehen, die geöffnet werden können, wenn Werkstücke aus dem Vorwärmofen in den Einsatzofen überführt werden sollen, An den Einsatzofen, schließt sich ein Diffusionsofen an. Zwischen dem Einsatzofen und dem Diffusionsofen sind diese Öfen verbindende doppelte Türmittel vorgesehen, die geöffnet werden können, wenn Werkstücke aus dem Einsatzofen in den Diffusionsofen überführt werden sollen. An den Diffusionsofen schließt sich eine Abkühlungskammer bzw. ein Mlabschreckbehälter an, und zwischen dem Diffusionsofen und der Abkühlungskammer bzw. dem Ölabschreckbehaälter sind Türmittel angeordnet, die geöffnet werden können, wenn Werkstücke aus dem Diffusionsofen in die Abkühlungskammer überführt werden sollen. Zwischen den Teilen der doppelten Türmittel ist Jeweils ein Kaum vorgesehen, der mit einem chemisch neutralen oder einem anderen Gas gefüllt werden kann, das eine Sperre zwischen benachbarten Öfen bildet. Ferner sind unterhalb der verschiedenen Türmittel Gaskanäle vorgesehen, die es ermöglichen, G-as aus den verschiedenen Öfen mit einer geregelten Geschwindigkeit austreten zu lassen.

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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. '

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer mehrere Kammern umfassenden Einsatzhärtungsanlage gemäß der Erfindung. ■

Fig. 2 zeigt in einem längs der Linie 2-2 in Fig. 3 verlaufenden IYiI schnitt die zwischen dem Vorwärmofen und dem Einsatzofen vorgesehene Doppe!türanordnung.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig.,2.

Fig. 4 zeigt in einem Teilschnitt die am Eingang des Vorwärmofens vorgesehene einfache Tür.

Fig. 5 ist ein Teilschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4. ■

Fig. 6 zeigt in einem Teilschnitt die einfache Tür zwischen dem Ausgang des Diffusionsofens und dem Ölabschreckbehälter.

Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch den Einsatzofen.

Fig. 8 zeigt den Vorwärmofen im Längsschnitte

Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch den Diffusionsofen.

In Fig. 1 erkennt man den allgemeinen Aufbau der insgesamt mit 10 bezeichneten, mehrere Ktmmern umfassenden Einsat zhärtungs anl age gemäß der Erfindung. Die Anlage .10 uflifaßt einen Aufzug 12, der dazu dient, Schalen oder dergleichen, die mit aufzukohlenden Werkstücke¹ η gefüllt sind, an einer Beschickungsstation anzuheben und sie einer kraftbetriebenen Fördervorrichtung 14 zuzuführen. Die Fördervorrichtung 14 bringt die gefüllten Schalen zu einem Beschickungsvorraum 16, dem die Schalen durch eine Tür (alligator door) 17 hindurch zugeführt werden, um dann in einen Vorwärmo.fen 18 gebracht

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zu werden. Die Werkstücke werden durch Haltevorrichtungen unterstützt, die an den Schalen befestigt sind. Diese Haltevorrichtungen sind so ausgebildet, daß alle Flächen der Werkstücke, die aufgekohlt werden sollen, für die Atmosphäre in den verschiedenen Ofenkammern zugänglich sind. Die Schalen oder Platte werden aus dem Vorraum. 16 in den Heizofen 18 in der in Fig. 1 durch den Pfeil 20 angedeuteten Weise mit Hj_lfe einer durch einen Motor angetriebenen Stoßvorrichtung 22 überführt. Eine normalerweise geschlossene Tür 24 am Eingang des Vorwärmofens wird gehoben, wenn eine Schale aus dem Vorraum 16 in den Heizofen 18 überführt werden soll. In dem Ofen 18 werden die Werkstücke in einer (k satmosphäre, die das | Entstehen von Zunder und/oder ein Entkohlen verhindert, auf die Einsatztemperatur erhitzt. Die Schalen werden mit Hilfe einer weiteren durch einen Motor angetriebenen Stoßvorrichtung 50 in der in Fig. 1 durch die Pfeile 26 und 28 angedeuteten Weise innerhalb desVorwärmofens in zwei Reihen längs Tragschienen vorgeschoben.

Der Vorwärmofen ist mit einem Einsatzofen 32 durch einen gewölbten Tunnel 34 verbunden. Dieser Tunnel ist normalerweise durch eine Doppeltürkonstruktion 36 verschlossen, die gehoben wird, wenn mit Werkstücken beschickte Sxhalen in Richtung des Pjgeils 38 aus dem Vorwärmofen in den Einsatzofen überführt werden sollen. Eine weitere durch einen Motor angetriebene | Stoßvorrichtung 40 dient dazu, die Schalen aus dem Vorwärmofen in den Einsatzofen zu bringen.

Eine weitere durch einen Motor angetriebene Stoßvorrichtung 46 dient dazu, die Schalen mit den Werkstücken in der durch die Pfeile 42 und 44 angedeuteten Weise in zwei Reihen auf Schienen durch den Einsatzofen zu schieben. In dem Raum 48 zwischen den beiden Türen 50 und 52 der Doppeltürkonstruktion 36 kann eine Atmosphäre aus einem neutralen Gas aufrechterhalten werden, das eine Sperre zwischen den Atmosphären in dem Einsatzofen und dem Vorwärmofen bildet. Die Atmosphäre in dem Einsatzofen 32 wird mit Kohlenstoff angereichert

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und auf einer erhöhten Temperatur gehalten, um zu bewirken, daß Kohlenstoff in die Werkstücke eindringt. Die Länge der Zeitspanne, während welcher die Werkstücke der mit Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, bestimmt die Eindringtiefe des Kohlenstoffs.

Mit dem Ausgang des Einsatzofens 32 ist durch einen ge.~ wölbten Tunnel 56 ein Diffusionsofen 54 verbunden. Zwischen dem Einsatzofen und dem Diffusionsofen ist eine zweite Doppeltürkonstruktion 58 vorgesehen, die in allen wesentlichen Punkten ebenso ausgebildet ist wie die Doppe türkonstruktion 36. Nachdem die Doppeltürkonstruktion 58 gehoben worden ist, wird eine- weitere durch einen Motor angetriebene Stützvorrichtung betätigt, 'um in der Richtung des Pfeils jeweils zwei Schalen mit Werkstücken in den Diffusionsofen hineinzuschieben. I

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dem Diffusionsofen werden die Werkstücke in einer Atmosphäre, deren Kohlenstoffgehalt dem gewünschten Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche der Werkstücke entspricht, auf einer erhöhten Temperatur gehalten. Während sich die Werkstücke in dem Diffusionsofen befinden, wird der hohe Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche der Werkstücke, der auf das Einsetzen zurückzuführen ist, durch einen Diffusionsvorgang verhindert, so daß die Werkstücke mit einer Einsatzschicht versehen werden, die den gewünschten Kohlenstoffgradienten zwischen der inneren Grenze der Einsatzschicht und ihrer Außenfläche aufweist.

Die Schalen mit den Werkstücken werden in zwei Beinen in Richtung der Pfeile 64 und 66 durch eine weitere durch einen Motor angetriebene Stoßvorrichtung ,68 durch den Diffusionsofen' 54 hindurchgeschoben. An den Diffusionsofen schließt sich ein ülabschreckbehälter 70 an. Zwischen dem Diffusionsofen und dem Ülabschreckbehälter ist eine Tür 72 vorgesehen Wenn die Tür gehoben worden ist, können die Werkstücke mit Hilfe einer weiteren durch einen Motor angetriebenen Stoßvorrichtung 76 in. eine erste Kammer 74 des Ölabschreckbehalters 70 hineingeschoben werden. Der Abschreckbehälter ist mit; Öl gefüllt und umfaßt zwei nebeneinander liegende Kammern 74

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und 78, deren obere Teile durch eine Wand 80 getrennt sind. Die Wand 80 erstreckt sich nicht bis zum Boden des Ölabschreckbehälters, sondern nur bis unterhalb der Oberfläche der Ölfüllung, so daß das Öl eine Abdichtung zwischen den beiden Kammern bewirkt. Die Werkstücke werden der Kammer 74-durch eine Hebevorrichtung zugeführt, dann in seitlicher Hichtung unter der Wand 80 hindurch bewegt und hierauf durch die Hebevorrichtung nach oben transportiert, um den ölabs ehre ckb ehält er 82 in Eichtung des Pfeils 84· zu verlassen, wobei die Werkstücke mit Hilfe einer weiteren, durch einen Motor angetriebenen Stoßvorrichtung 86 bewegt werden. Es ist nicht erforderlich, an der Öffnung 82 eine Tür vorzusehen, | da die Atmosphäre in der Anlage an dieser Stelle nicht mehr geregelt zu werden braucht.

Die Schalen mit den Werkstücken werden von dem Ölabschreckbehälter durch eine Fördervorrichtung 88 zu einem Aufzug 90 gebracht, der die Werkstücke nach unten bewegt und sie einer Entnahmestation zuführt. Die geleerten Schalen werden auf einer weiteren Fördervorrichtung 92 angeordnet und über eine Verbindungsvorrichtung (gate) 94- wieder dem durch den Aufzug 12 repräsentierten Ausgangspunkt zugeführt.

Der gesamte Betrieb der Einsatzhärtungsanlage 10 wird von einer Steuerstation 96 aus gesteuert, die Zeitgeber be- ä kannter Art, Schaltvorrichtungen und Steuermittel umfaßt, welche es ermöglichen, die verschiedenen Stoßvorrichtungenzu betätigen, die Türen in der richtigen R ihenfolge zu heben und zu senken sowie die Temperatur und die Atmosphäre in den verschiedenen öfen zu regeln. Bei einer typischen Anlage können die Werkstücke 2,67 Stunden lang in dem Yorwärmofen 18, 6,67 Stunden lang in dem Einsatzofen $2 und 2,00 Stunden lang in dem Diffusionsofen 54 verbleiben. Die Durchsatzleistung einer solchen Anlage kann in der Größenordnung von 600 kg Werkstücke in der Stunde liegen, was bedeuten würde, daß der Anlage während jeder Stunde etwa drei Schalen mit Werkstücken zugeführt werden können. Die Einsatztiefe kann

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etwa 1,5 bis 2,0 mm betragen. Die Schalen oder Platten können Abmessungen von etwa 550 χ 550 mm aufweisen und ein Gewicht _; von etwa 19 kg haben. Ferner kann man die Werkstücke in Körben mit einer Länge und Breite von je etwa 500 mm und einer Höhe von etwa 250 mm anordnen, deren Gewicht etwa 17 kg beträgt, und die auf die Platten aufgesetzt werden.

Im folgenden wird an Hand von Fig. 4-, 5 und 6 zuerst die Konstruktion der verschiedenen Kammern unter besonderer Berücksichtigung der verschiedenen Gaseinlässe und Austrittskanäle sowie der verschiedenen Türen beschrieben. Wie erwähnt, werden die Schalen mit den Werkstücken zuerst von dem Vorraum 16 aufgenommen und auf die Tür 24 ausgerichtet. Nach dem Heben der Tür 24 werden die Schalen durch die Stoßvorrichtung 22 in den Vorwärmofen 18 geschoben. Der Vorwärmofen umfaßt eine Tragkonstruktion 98, die mit einem feuerfesten Material 99 ausgekleidet ist, das eine Vorwärmkammer abgrenzt. Es sind mehrere Paare von Strahlungsrohrbrennern 102 vorgesehen, von denen einige über und einige unter den Werkstücken angeordnet sein können, und die dazu dienen, die Werkstücke vorzuwärmen. Die Werkstücke werden in zwei Reihen angeordnet, wobei jede Reihe durch einen Satz von Schienen 104 bzw. 106 unterstützt wird. Die Zone zwischen den Schienen bildet eine Vertiefung, die mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Die Schalen gleiten längs der Schienen durch den Vorwärmofen, durch den äie mit Hilfe der Stoßvorrichtungen 30 und40 hindurchbewegt werden.. Die Atnosphäre in dem Vorwärmofen 18 besteht aus einem neutralen Gas, so daß auf den Werkstücken kein Zunder entsteht und die Werkstücke nicht entkohlt werden.

Die Eintrittsöffnung 108 des Vorwärmofens 18 ist normalerweise durch die Tür 24 abgeschlossen, die einen tragenden Rahmen 110 umfaßt, welcher mit einem feuerfesten Material 112 verkleidet ist. Am oberen Rand*der Tür ist ein Haltestück 114 befestigt. Von dem Haltestück 114 aus erstreckt sich eine Kette 116 nach oben zu einem über der Tür angeordneten Kettenrad 118, Das Kettenrad 118 kann durch eiiie Antriebsvorrichtung

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über eine Riemen- und Eiemenscheibenanordnung 120 angetrieben werden, um die Tür nach Bi.-darf zu heben. Wegen ihres großen Gewichtes schließt sich die Tür 24 automatisch unter der Wirkung der Schwerkraft.

Wie erwähnt, sind mehrere Vertiefungen zwischen den Schienen 104 und 106 vorhanden. Alle diese Vertiefungen sind mit Ausnahme der Vertiefungen 122 (Fig. 5) unterhalb der Tür 24 verschlossen. Die Vertiefungen 122 bilden Kanäle, die es dem in dem Vorwärmofen 18 enthaltenen Gas ermöglichen, mit einer geregelten Geschwindigkeit in den Vorraum 16 einzuströmen. Aus dem Vorraum wird Gas mit Hilfe einer Rohrleitung ■ 124 (Pig. 5) abgeführt. Frisches Gas wird dem oberen Teil des ' Vorwärmofens über Rohrleitungen 126 und 128 zugeführt, die durch die Stirnwände 1JO und 132 des Vorwärmofens ragen.

Nachdem die Schalen mit den Werkstücken den Vorwärmofen 18 durchlaufen haben, werden sie, wie erwähnt, durch die Stoßvorrichtung 40 in den Einsatzofen 32 überführt. Die Konstruktion des Einsatzofens und der Doppeltüren zwischen dem Vorwärmofen und dem Einsatzofen ist in Fig. 2, 3 und 7 dargestellt. Zwar zeigen diese Figuren nur die Doppeltür 36, doch sei bemerkt, daß die am anderen Ende des Einsatzofens angeordnete Doppeltür 58 von gleicher Konstruktion ist wie die Doppeltür 36. Die L.,nge des Einsatzofens 32 ist annähernd g dreimal so groß wie die Länge des Vorwärmofens 18, da die Zeitspanne, während welcher die Werkstücke den Einsatzofen durchlaufen sollen, etwa dreimal so lang ist wie die Durchlaufzeit bei dem Vorwärmofen.

Der Einsatzofen 32 ist auf ähnliche Weise aufgebaut wie der Vorwärmofen 18, d.h. er umfaßt eine Gerüstkonstruktion 134 aus Stahl mit Wänden aus feuerfestem Material 136. Es sind zwei Führungen 138 und 140 vorgesehen, auf denen die beiden Reihen von Schalen weitergeschoben werden. Über und unter den Werkstücken sind mehrere Strahlungsrohrbrenner angeordnet, um die Werkstücke in der schon beschriebenen

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Weise zu erhitzen. Jede der Stirnwände 148 und 150 ist mit einer Gaszuführungsleitung 1Vi- bzw. 146 versehen, damit in dem Einsatzofen 32 die gewünschte Einsatzatmosphäre aufrechterhalten werden kann. Im unteren Teil der Ofenkammer sind Auslaßöffnungen 147 und 149 vorgesehen.

Gemäß Pig. 2 und 3 umfaßt die Doppeltürkonstruktion $6 zwei Türelemente^O und 52, die durch einen Abstand getrennt sind und eine Kammer 48 abgrenzen. Die Türelemente sind an ihren oberen Enden mit einer Querstangenkonstruktion 158 gelenkig verbunden. Von dieser Querstangenkonstruktion aus erstreckt sich ein senkrecht angeordnetes Gestängeglied 160 nach oben in eine senkrecht verlaufende K&mmer 162 hinein. Die Decke der Kammer 162 ist mit einer öffnung 164 versehen. An die Öffnung 164 schließt, sich eine sich nach oben er-rstreckende Kammer 166 mit einem senkrecht verlaufenden Abschnitt 168 und einem oberen Abschnitt 170 von größere-r Breite an. In dem Kammer ab schnitt I70 ist ein durch einen M-

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tor antreibbares Kettenrad 172 angeordnet, an dem eine Kette 174- befestigt ist, die sich nach unten erstreckt und mit dem oberen Ende des G.stängegliedes 160 verbunden ist, Wird das Kettenrad 172 gemäß Fig.. 2 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht, wird die Doppeltürkonstruktion 36 gehoben, so daß die Schalen mit den Werkstücken aus dem Vorwärmofen 18 durch den Tunnel 34- in den Einsatzofen 32 überführt werden können. Die Doppeltürkonstruktion 36 kann durch Ausnutzen dex* Schwrkraft gesenkt werden.

Die unteren Enden der Türelemente 50 und 52 werden beim Senken der Türkonstrukti'on von Schlitzen 176 und 178 aufgenommen, die in Leisten 180 und 182 aus feuerfestem M terial. ausgebildet sind, v/elche in den unteren Ecken der durch den Tunnel 34 gebildeten Kammer angeordnet sind. In der Seitenwand 186 des Tunnels 34- ißt eine öffnung 184 zum Hindurchiexten von Gas vorgesehen. Jg nach dem' zum Zuführen von Gas angewendeten Verfahren kann die öffnung 184 als Gaseinlaß oder als Gesauslaß benutzt werden. Wird die Öffnung 184 als Gas-

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einlaß benutzt, kann dem Tunnel 34 ein chemisch neutrales Gas zugeführt werden, das eine gasförmige Sperre zwischen dem Vorwärmofen 18 und dem Einsatzofen 32 "bildet.

Wie schon bezüglich der Tür 24 erwähnt, sind alle Lücken zwischen den "Führungen 138 und 140 unter den Türelementen 50 und 52 mit Ausnahme der mittleren Lücke verschlossen, so daß diese mittlere Lücke einen Schlitz 188 bildet, durch den Gas in der einen oder anderen Richtung zwischen den öfen 18 und 32 strömen kann.

Nachdem sich die Schalen mit den Werkstücken während einer genügend langen Zeit in dem Einsatzofen 32 befunden haben, werden sie aus dem Einsatzofen nach dem Öffnen der I Doppeltüren 58 über den Tunnel 56 entfernt und in den Diffusionsofen 54 überführt; die Doppeltpren 58 sind von gleicher Konstruktion wie die Doppeltüren 36, und gemäß Fig. 1 und 7 sind ihnen ebenfalls ein Gaskanal 187 und eine Gasdurchtrittsöffnung 189 zugeordnet.

Einzelheiten des Di£fusionsofens 54· und der ihm zugeordneten ölabschreckbehälterkonstruktion 70 sind aus Fig. 6 und 9 zu ersehen. Der Diffusionsofen ist in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet und umfaßt eine Rahmenkonstruktion 190 aus Stahl mit aus einem feuerfesten Material 192 hergestellten Innenwänden. In diesem Ofen sind zwei Führungen 194 und 196 für die die Werkstücke enthaltenden Schalen " vorgesehen. Mehrere S^rahlungsrohrbrenner 198 sind so angeordnet, daß das Innere des Diffusionsofens 54 auf der richtigen Temperatur gehalten werden kann. Dme mit Werkstücken beschickten Schälen werden gemäß Fig. 1 mit Hilfe der Stoßvorrichtungen 60, 68 und 76 durch den Diffusionsofen hindurch bewegt.

Die am Ausgang 200 des Diffusionsofens 54· vorgesehene einfache Tür 72 ist in der gleichen Weise ausgebildet wie die schon beschriebene Tür 24 und wird auf die gleiche Weise betätigt wie diese. Der mittlere Schlitz 202 unter der Tür

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72 ist nicht verschlossen, so daß er einen Kanal bildet, durch den Gas aus dem Diffusionsofen zu der Kammer 74- strömen kann, -^ die eine erste Austrittskammer bildet, damit der Diffusionsofen mit einer geregelten Geschwindigkeit durchgespült werden kann. Gemäß Fig. 6 erstreckt sich durch die Wand 80 eine Auslaßleitung 204 zum Entlüften der Kammer 74-· Wie erwöhnt, kann kein Gas aus der Kammer 74- in die Kammer 78 übertreten, und daher wird die Kammer 74- nur in einem minimalen Ausmaß durchgespült, da sie mit der Außenluft in Verbindung steht. Gemäß Fig. 9 ist eine Gaszuführungsieitung 206 vorgesehen, damit in dem Diffusionsofen 54- die gewünschte Atmosphäre aufrechterhalten werden kann.

Die von dem Diffusionsofen 54- abgegebenen Schalen mit Werkstücken werden von einem Aufzug 208 aufgenommen. Wenn dieser Aufzug beschickt.worden ist, wird er in das Öl 210 hinein abgesenkt, um die Werkstücke abzuschrecken. Der Aufzug 208 bewegt die die Werkstücke enthaltenden Schalen unter der U terkante 212 der Wand 80 hindurch und gemäß Fig. 6 nach links, woraufhin der Aufzug die Schalen wieder nach oben bewegt, so daß sie mit Hilfe der Stoßvorrichtung 86 über die Öffnung (Fig. 1) entfernt werden.

Es stehen drei verschiedene Verfahren.zur Verfügung, gemäß welchen die verschiedenen Gaseinlässe und Gasauslässe benutzt werden können, um die Atmosphäre in der Einsatzhärtungsanlage zu regeln. Bei .jedem dieser Verfahren werden die zu dem Vorwärmofen führenden Einlasse 126 und 128 benutzt, ■ um der Ofenkammer ein chemisch neutrales G;s zuzuführen. Die Einlasse 144 und 146 des Einsatzofens 52 dienen stets dazu, diesem Ofen Generatorgas und Kohlenwasserstoffgas zuzuführen. Mit Hilfe des Einlasses 206 werden dem Diffusionsofen 54-Generatorgas und Verbrennungsprodukte oder Luft zugeführt. Die Austrittsieitung 124 des Vorraums 16 wird in Verbindung mit dem Kanal 122 unter der !Tür 24 benutzt, um Gase aus dem Vorraum 16 abzuführen, die von dem Vorwärmofen 18 aus in ihn einströmen. Entsprechend dient die Austrittsleitung 204

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der Austrittskammer 7^- in "Verbindung mit dem 'Kanal 202 unter der Tür 72 dazu, aus der Kammer 74- & se abzuführen, die von dem Diffusionsofen 54- aus in diese Kammer einströmen.

Die Variationsmöglichkeiten beim Hegeln der Atmosphäre in der Einsatzhärtungsanlage ergeben sich aus der Art der Benutzung der Gasleitungen 184 und 189, die sich an die Eäume zwischen den ffiirelementen der Doppeltüren 36 und 58 anschließen, sowie der Gasleitungen, die sich an die Auslässe 147 und 149 des Einsatzofens 32 anschließen.

Im ersteren 2PaIl wird ein chemisch neutrales Gas über die Einlasse 184 und 189 zugeführt, um Sperren zwischen dem * Vorwärmofen 18 und dem Einsatzofen 32 sowie zwischen letzterem und dem Diffusionsofen 54- zu erzeugen. Hierbei dienen die Öffnungen 147 und 149 zum Abführen von Gas aus dem Einsatzofen 32.

Im zweiten Fall dient die Gasleitung 184 zwischen den Elementen der Doppeltür 36 als Durchlaß zwischen dem Einsatzofen und dem Vorwärmofen, während der Kanal 188 eine Verbindung zu dem Raum 48 zwischen den Türelementen 50 und herstellt. Die sich an den Eaum zwischen den Elementen der Doppeltür 58 anschließende Gasleitung 189 dient als Durchlaß ' zwischen dem Einsatzofen 32 und dem Diffusionsofen 54-, wobei diese Verbindung durch den Kanal 202 ergänzt wird. ä

Schließlich kann man Generatorgas über die Gasleitung in den Eaum 48 zwischen den Elementen der Doppeltürkonstruktion 36 einleiten, um eine Gassperre zwischen dem Einsatzofen 32 und dem Vorwärmofen Ί8 zu erzeuge , während die sich an den Eaum zwischen den Elementen der Doppeltürkonstruktion 58 anschließende Gasleitung 189 wiederum eine Verbindung zwischen dem Einsatzofen 32 und dem Diffusionsofen 54· bildet.

Weitere Einzelheiten der drei verschiedenen Verfahren zum Zuführen der verschiedenen Gase zum Durchführen eines Einsatzhärtungsvorgangs mit Hilfe der mehrere Kammern umfassenden Einsatzhärtungsanlage gemäß der Erfindung ergeben sich aus

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den folgenden Beispielen.

Beispiel 1

Ein chemisch neutrales Gr s wird dem Vorwärmofen 18 über die Einlasse 126 und 128·zugeführt» Ferner wird ein chemisch neutrales Gas über die Einlsse 184 und 189 zugeführt, um eine Gassperre in den Doppeltüren 34 und 58 zu erzeugen. Dem Einsatzofen $2 werden Generatorgas und Kohlenwasserstoffgas über die Einlasse 144 und 146 zugeführt. Das überschüssige Gas wird aus dem Einsatzofen über die Auslässe 147 und 149 abgeleitet.

»Über den Einlaß 206 werden Generatorgas und Verbrennungsprodukte zugeführt, um in dem Diffusionsofen 54 eine Atmosphäre zu erzeugen, die im Gleichgewicht mit dem gewünschten Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche'' der Werkstücke steht. Der Auslaß 204 dient zum Entlüften der Austrittskammer 74. Der Auslaß 124 bewirkt, daß der Vorraum 16 entlüftet wird.

' Beispiel 2

Ein chemisch neutrales Gas wird dem Vorwärmofen 18 über die Einlasse 126 und 128 zugeführt. Dem Einsatzofen 32 werden Generatorgas und Kohlenwasserstoffgas über die Einlasse 144 und 146 zugeführt. Generatorgas und Verbrennungsprodukte oder Luft werden über den Einlaß 206 dem Diffusions- Wl ofen 54- zugeführt. Der Vorraum 16 wird durch den Auslaß 124 entlüftet. BeT Auslaß 204 entlüftet die Austrittskammer 74. Die Öffnung 184 (Eig. 2) verbindet den Einsatzofen 32 mit dem Vorwärmofen 18. Die öffnung 189 (iig. 1) verbindet den Einsatzofen 32 mit dem Diffusionsofen 54.

Beispiel 3

Ein chemisch neutrales Gas wird dem Vorwärmofen 18 über die Einlasse 126 und 128 zugeführt. Generatorgas und Kohlenwasserstoffgas werden dem Einsatzofen 32 über die Einlasse 144 und 146 zugeführt. Generatorgas und Verbrennungsprodukte oder Luft werden dem Diffusionsofen 5^- über den Einlaß 206 zugeführt. Die Kammer 16 wird durch den Auslaß

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entlüftet. Der Auslaß 204 entlüftet die Austrittskammer Die Üfinung 189 verbindet den Einsatzofen 32 mit dem Diffusionsofen 5^. Generatorgas wird über die öffnung 184 zugeführt, um zwischen dem Einsatzofen 32 und dem Vorwärmofen 18 eine Sperre gegenüber der Außenluft zu erzeugen.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

^r1 J Mehrere Kammern umfassende Einsätzhärtungsanlage zum Durchführen eines kontinuierlichen Einsatzhärtungsverfahrens, gekennzeichnet durch einen Yorwärmofen (18) mit Einlaßtürmitteln (24), die geöffnet werden können, wenn Werkstücke dem Vorwärmofen zugeführt werden sollen, einen mit dem Vorwärmofen verbundenen Einsatzofen (32), ■Verbindungstürmittel (56) zwischen dem Vorwärmo>fen und dem Einsatzofen, die geöffnet werden können, damit Werkstücke aus dem Vorwärmofen in den Einsatzofen überführt werden können, einen mit dem Einsatzofen verbundenen Diffusionsofen (54)m Verbindungstürmittel (58) zwischen dem Einsatzofen und dem Diffusionsofen, die geöffnet werden können, damit Werkstücke aus dem Einsatzofen in den Diffusionsofen überführt werden können, sowie durch Auslaßtürmittel (72) am Ende des Diffusionsofens, die geöffnet werden können, wenn Werkstücke aus dem Diffusions ofen entnommen werden sollen.

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2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze i net, daß die dem Einsatzofen ($2) zugeordneten Verbindungstürmittel (56, 58) als Doppeltürkonstruktionen ausgebildet sind und jeweils zwei durch einen seitlichen Abstand getrennte Türelemente Q|0, 52) umfassen, die einen Raum (58) zum Aufnehmen einer eine Sperre bildenden GasatmoSphäre abgrenzen.

5. Anlage nach Anspruch 2, dadurch, gekennze ichnet, daß jede Doppeltprkmnstruktion (36, 58) mit Öffnungsmitteln (184) versehen ist, die mit dem erwähnten Raum (48) in Verbindung stehen und nach Bedarf als Gaseinlaß oder Gasauslaß benutzbar sind.

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4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb Jeder DoppeltürkoBstruktion (36,58) ein Gaskanal (188, 187) erstreckt, um die betreffenden Öfen mit den Räumen (48) zwischen den Türelementen (50, 52) zu verbinden.

5· Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Vorwärmofen (18) eine geschlossene Beschickungskammer (16) und mit dem Diffusionsofen (54) eine geschlossene Austrittskammer (74·) verbunden ist, wobei die Beschickungskammer dem Yorwärmofen zuzuführende Werkstücke aufnimmt, während die Austrittskammer dem Diffusionsofen ent- g nommene fertige Werkstücke aufnimmt, daß sich Gaskanäle (122, 202) unter den Einlaßtürmitteln (24) des Vorwärmofens und den Auslaßtürmitteln (72) des Diffusionsofens erstrecken, um ein geregeltes Abführen von Gas aus den Öfen zu den zugehörigen Kammern zu ermöglichen, und daß jede der genannten Kammern mit Auslaßmitteln (124, 204) versehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t , daß die Türelemente (50, 52) an ihren oberen Enden gelenkig mit einer Querstange (158) verbunden sind, mit der ein senkrecht angeordnetes G stängeglied (160) verbunden ist, das in einer senkrecht verlaufenden Kammer (162) zum Aufnehmen der Türelemente beim Heben der Türelemente an- ä geordnet ist, und daß Betätigungsmittel (172, 174·) vorgesehen sind, um das G stängeglied zu betätigen und die Doppeltürkonstruktion zu heben bzw. zu senken.

7« Anlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daß mit dem Auslaß des Diffusionsofens (54-) eine weitere Kammer (70) verbunden ist, die dazu dient, die erhitzten Werkstücke abzukühlen, die von dem Diffusionsofen über die Auslaßtürmittel (72) abgegeben werden.

8. Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Abkühlungskammer einen ülabschreckbehälter (70) umfaßt, daß dieser Behälter in eine direkt mit

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Auslaß des Diffusionsofens (54) verbundene"Austrittskammer undeine zum Entnehmen der Werkstücke aus dem Abschreckbehälter dienende Entnahmekammer (78) unterteilt ist, und daß Wandmittel (80) vorgesehen sind, welche die beiden Kammern voneinander trennen und sich von oben her in die ölfüllung (210) des Behälters hinein erstrecken, um die beiden Kammern gegeneinander abzudichten.

9· Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßmittel (184, 189) vorgesehen sind, die es ermöglichen, den Raum (48) innerhalb mindestens einer der Doppeltüren (50, 58) mit einem chemisch neutralen Gas zu. füllen, um zwischen den benachbarten Öfen eine gasförmige Sperre zu erzeugen.

10. Anlage nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßmittel.(184, 189) vorgesehen sind, die es „ermöglichen, die Räume (48) in beiden Doppeltüren (p0, 58) des Einsatzofens (32) mit einem chemisch neutralen Gas zu füllen.

11. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß Einlaßmittel (184) vorgesehen sind, um Generatorgas dem Raum (48) der Doppeltür (36) zwischen dem Vorwärmofen (18) und dem Einsatzofen (32) zuzuführen undzwischen diesen Öfen eine gasförmige Sperre zu erzeugen.

12. Verfahren zum Betreiben einer Einsatzhärtungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke aus einem Vorwärmofen in einen Einsatzofen und dann in einen Diffusionsofen überführt werden, daß in den Öfen optimale Temperaturen und gasförmige Atmosphären dadurch aufrechterhalten werden, daß ein chemisch neutrales Gas dem Vorwärmofen zugeführt wird, daß dem Einsatzofen Generatorgas und Kohlenwasserstoffgas zugeführt werden, daß dem Diffusionsofen Generatorgas und ein oxidierend wirkendes gasförmiges Produkt zugeführt werden, und daß eine gasförmige Sperre zwischen dem Einsatzofen und dem Vorwärmofen sowie

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zwischen dem Einsatzofen und dem Diffusionsofen aufrechterhalten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß zum Erzeugen der gasförmigen Sperren ein chemisch neutrales Gas verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Sperre dadurch aufrechterhalten wird, daß aus dem Einsatzofien Gas abgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß gasförmige Sperren am Eingang des Vor- λ w'irr-ofens und am Ausgang des Diffusionsofens dadurch aufrechterhalten werden, daß den betreffenden Eäumen Gase aus dem
Vorwärmofen bzw. dem Diffusionsofen zugeführt werden.

16. Verfahren nach Anspruch I5» dadurch gekennzeichnet, daß die dem Einsatzofen benachbarte gasförmige Sperie aus einem chemisch neutralen Gas besteht.

17· Verfahren nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Einsatzofen benachbarte gasförmige Sperre durch Entnehmen von Gas aus dem Einsatzofen aufrechterhalten wird.

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