DE2536446C2 - Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bildung einer korrosionsverhütenden, oxidischen Schutzschicht auf korrosionsempfindlichen Stählen - Google Patents

Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bildung einer korrosionsverhütenden, oxidischen Schutzschicht auf korrosionsempfindlichen Stählen

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Hans 6056 Heusenstamm Holtz
Hans-Günther Dipl.-Ing. 6456 Langenselbold Knackstedt
Heinz Dipl.-Ing. 8000 München Krapf
Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 6451 Rodenbach Wagner
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
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Description

a) zwischen dem Rezipienten (i) und dem diesen umgebenden Heizmantel (2) ist ein Einleitungsrohr (5) für den Luftstrom oder den überhitzten Dampf angeordnet;
b) das Einleitungsrohr (5) ist mit einem Überhitzer (4) verbunden und reich» bis zu einer Gasverteilungsvorrichtung (11) am Boden des Rezipienten (1);
c) am Deckel (30) des Rezipienten (1) ist eine mit einer Heizung (12) ausgestattete Abgasleitung (6) vorgesehen;
d) am Überhitzer (4) und i«*i Rezipienten (21) sind Thermoelemente (10,35) angeordnet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzer (4) aus einem direkt an elektrische Spannung angeschlossenen Rohr besteht
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Deckel (30) des Rezipienten (21) ein Kondensatabweisblech (31) befestigt ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverteilervorrichtung (26) am Boden und das Kondensatabweisblcch (31) am Deckel (30) des Rezipienten (21) je aus einer Siebplatte oder Metallfritte bestehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ringleitung (42) mit einer Umwälzpumpe (43), durch die das gasförmige Medium ständig über den Überhitzer (44) geführt wird und den Rezipienten (45) durchströmt, wobei über ein Ventil (41) ein Teilstrom aus einem Dampf- oder Gasnetz (40) in die Ringleitung gedrückt und über eine Abgasleitung (46) ein Teilstrom des Umlaufmediums abgelassen wird.
Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Bildung einer korrosionsverhütenden, oxidischen Schutzschicht auf korrosionsempfindlichen Stählen, bei dem die gereinigten Stahloberflächen über einen Zeitraum von einer bis zu mehreren Stunden überhitztem Wasserdampf ausgesetzt werden. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stahloberflächen in einer Luft- oder Sauerstoffatmosphäre zur Entfernung organischer Stoffe auf minde stens 2000C aufgeheizt und während des weiteren Aufheizens und Aufrechterhaltens einer Temperatur zwischen 450 und 520°C mit überhitztem Wasserdampf unter turbulenten Strömungsbedingungen bei Äe>900 behandelt und nach dem Ausbilden der Schutzschicht in einem Luftstrom über mehrere Stunden hinweg abgekühlt werden.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Ver-
to fahrens zu schaffen, mit der sich die verfahrensmäßigen Temperatur- und Strömungsbedingungen an den Stahloberflächen genau und auf einfache Weise realisieren lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Vorrichtung geil maß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Damit können auf den Stahloberflächen der zu behandelnden Werkstücke gleichmäßige feinkristalline, festhaftende Oxid-Schutzschichten bis zu einer Dicke von mehreren μηι erzielt werden.
Beispielhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im folgenden anhand der schematischen Abbildungen 1 bis 3 beschrieben.
Gemäß Abbildung I werden in einem Rezipienten 1, der durch einen umgebenden Heizmantel 2 auf bis zu 7000C erwärmt werden kann, die Werkstücke spannungsfrei aufgehängt Nach Verschließen des Rezipienten 1 wird über ein Ventil 3 und einen Überhitzer 4 Luft in ein Einleitungsrohr 5 zwischen Rezipient 1 und Heizmantel 2 geführt Die Luft strömt am Boden des Rezi- pienten 1 über eine Gasverteilervorrichtung 11 in den Reaktionsraum und verläßt diesen über eine Abgasleitung 6, die in einen Kondensator 7 mündet Die Luft wird in dem Überhitzer 4 und der Rezipient 1 über den Heizmantel 2 langsam erwärmt, wobei eine Temperatur von 2000C einige Zeit, vorzugsweise ca. V2 Stunde eingehalten wird. Dadurch wird sichergestellt, daß bei der späteren Einleitung von Dampf sich an keiner Stelle Kondensat bildet, das die Güte und Gleichmäßigkeit der Beschichtung herabsetzen würde.
Nach ausreichender weiterer Erwärmung der Werkstücke wird zur Beschichtung Sattdampf über ein Ventil 8 in den Überhitzer 4 geführt
Zur Dampferzeugung wird deionisiertes Wasser mit einem Salzgehalt von kleiner 50 mg/1 bei pH-Werten zwischen 8 und 9 verwendet werden. Außerdem soll der Dampf sauerstoffarm sein; nötigenfalls kann etwa vorhandener Sauerstoff im Wasser durch Zugabe von ζ. Β Hydrazin reduziert werden. Der Überhitzer 4 besteht aus einer spiralförmig gebo genen Rohrschlange, an die über einen Transformator 9 direkt Niederspannung angelegt ist. Die genaue Temperatur mit höchstens ±3°C Abweichung vom jeweiligen Sollwert kann durch Regulierung am Transformator mittels beispielsweise einer Tyristorsteuerung im Pha senanschnittsverfahren eingestellt und an einem Ther moelement 10 kontrolliert werden.
Der im Überhitzer 4 überhitzte Dampf strömt über das Einleitungsrohr 5, in dem tin Temperaturausgleich mit dem Rezipienten 1 erfolgt, und verteilt sich über die
bQ GasvertQilervorrichtung I1 gleichmäßig im Reaktionsraum des Rezipienten 1. Der Dampf verläßt den Reaktionsraum über die Abgasleitung 6, die über eine Widerstandsheizung 12 beheizt ist In dem Kondensator 7 wird der Dampf abgekühlt und kondensiert; das Kon densal wird über ein Ventil 13 abgelassen.
Nach Beendigung der Beschichtung wird die Heizung des Heizmantels 2 ausgeschaltet und die Dampfmenge langsam reduziert. Gleichzeitig wird Luft beigemengt
und nach völligem Abstellen des Dampfes mit Luft abgekühlt
In Abbildung II ist der Rezipient mit Heizmantel nochmals ausführlicher dargestellt Der Rezipient 21 aus hochwarmfestem Stahl ist von einem Heizmantel 22 umgeben. Die Reaktionsmed'en 23 (Luft oder Dampf) strömen in das Einleitungsrohr 24 und treten bei 25 in den unteren Verteilerraum des Rezipienten 21 ein. Durch eine Siebplatte oder Metallfritte als Gasverteilervorrichtung 26 am Boden des Rezipienten 21 wird gleichmäßige Verteilung im Reaktionsraum erzielt Das Werkstück 27 ist spannungsfrei an Tragringen 28 aufgehängt Die Tragringe 28 bilden mit dem Tragrohr 29 das Einhängegestell, welches am Deckel 30 des Rezipienten 21 befestigt ist Ein Kondensatabweisblech 31 in Form is einer Siebplatte oder einer Metailfritte am Deckel 30 des Rezipienten 21 schützt das Gut vor Kondensatrücksprühung.
Die Tragringe 28 können entsprechend der Werkstücklänge verstellt werden.
Die Abgasleitung 32 ist mittels Heizwicklung 33 temperiert um Kondensatbildung zu verhindern. iline ausreichende Isolierung 34 des Deckels 30 verhindert ebenfalls Kondensatbildung.
Mit den Thermoelementen 35 werden die Temperaturen in den einzelnen Heizzonen gemessen und geregelt. Durch das Tragrohr 29 können Gase über den Anschluß 36 zum Fluten des Reaktionsraumes eingeblasen werden.
Sowohl der Rezipient 21, wie der Deckel 30 des Rezipienten 21 mit Tragrohr 29 und Tragringen 28 können aus dem Heizmantel 22 mittels geeigneter Krananlagen herausgezogen werden, um einen Taktbetrieb in rascher Folge zu ermöglichen.
Abbildung III zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Aus einem Dampf- oder Gasnetz 40 wird über ein Ventil 41 ein Teilstrom in eine Ringleitung 42 gedruckt. Eine Umwälzpumpe 43 sorgt für Umwälzung des gasförmigen Mediums in der Ringleitung 42, wobei das Umlaufmedium ständig über den Überhitzer 44 geführt wird und den Rezipienten 45 durchströmt Durch eine Abgasleitung 46 kann ein einstellbarer Teilstrom des Umlaufmediums abgelassen werden.
45
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bildung einer korrosionsverhütenden, oxidischen Schutzschicht auf korrosionsempfindlichen Stählen, bei dem die gereinigten Stahloberflächen zunächst in einer Luft- oder Sauerstoffatmosphäre auf mindestens 2000C aufgeheizt und während des weiteren Aufheizens und Aufrechterhaltens einer Temperatur zwischen 450 und 5200C mit überhitztem Wasserdampf unter turbulenten Strömungsbedingungen bei Re>900 eine bis mehrere Stunden lang behandelt und nach dem Ausbilden der Schutzschicht in einem Luftstrom über mehrere Stunden hinweg abgekühlt werden, nach Patent Nr. 25 03 763, mit einem Rezipienten und einem Heizmantel, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
DE19752536446 1975-08-16 1975-08-16 Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bildung einer korrosionsverhütenden, oxidischen Schutzschicht auf korrosionsempfindlichen Stählen Expired DE2536446C2 (de)

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