DE2646890B1 - Vakuumofen mit graphitheizung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumofen zur Wärmebehandlung von Stählen, insbesondere zur Unterdruckkohlung, mit einer Graphitheizung.

Vakuumöfen mit Graphitheizungen, wie man sie zur Wärmebehandlung von Stählen benötigt, werden im allgemeinen mit Heizkörpern aus Graphitstäben, Graphitrohren oder aus Graphittuch ausgestattet.

Graphitstäbe oder -rohre, also Heizelemente aus Massivgraphit, haben den Nachteil, daß sie einen relativ kleinen Widerstand besitzen. Es muß deshalb unter oft großen konstruktiven Schwierigkeiten ein langer Stromweg geschaffen werden, um den erforderlichen Widerstand zu erhalten. Weiterhin ist die mit dem Massivgraphit eingebrachte Masse und damit die thermische Kapazität sehr groß, was widerum den Ofen träge in der Erwärmung und Kühlung macht. Ein weiterer Nachteil von massiven Graphitheizelementen ist die relativ kleine Heizfläche, die bei einer bestimmten Leistung untergebracht wird, so daß eine großflächige Heizung nicht erreicht werden kann.

Diese Nachteile der massiven Graphitheizung werden durch die Graphittuchheizung vermieden. Diese Beheizung mit einem Graphitfasergewebe zeichnet sich vor allem durch einen relativ großen Widerstand aus, da sie sehr dünn ist. Sie hat eine sehr geringe Wärmekapazität und sie bietet eine große Heizfläche. Diesen eindeutigen Vorteilen der Graphittuchheizung stehen aber Nachteile gegenüber, die in bestimmten Fällen ihren Einsatz als Heizelement ausschließen. In vielen Fällen wird in den Vakuumofen eine Gasumwälzung eingebaut, um nach erfolgter thermischer Behandlung Charge und Ofen unter Inertgas beschleunigt herunterkühlen zu können. Für diese Fälle ist das Graphittuchheizelement aufgrund seiner geringen mechanischen Festigkeit nicht geeignet, da durch den Gasstrom das Tuch leicht beschädigt wird.

Ein noch weit größeres Problem stellt sich, wenn eine Graphittuchheizung in öfen verwendet wird, die auch zum Unterdruckkohlen benutzt werden.

Bei diesem Verfahren entsteht die Zersetzung der Kohlungsgase atomarer Kohlenstoff, der sich auch auf dem Heiztuch absetzt. Da das Tuch relativ dünn ist, bewirkt die Anreicherung mit Kohlenstoff in kurzer Zeit eine starke Veränderung der Widerstandscharakteristik des Tuches, wodurch der Widerstand so weit sinkt, daß wegen der stets vorhandenen Strombegrenzung die erforderliche Ofenleistung nicht mehr erreicht wird.

Außerdem verliert das Tuch seinen flexiblen Charakter und wird brüchig.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Graphitbeheizung für Vakuumöfen zu schaffen, die eine große Heizfläche ermöglicht, eine geringe Wärmekapazität besitzt, durch abgeschiedenen Kohlenstoff die Widerstandscharakteristik nicht wesentlich ändert und mechanisch stabil ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

ίο daß man Heizelemente verwendet, die aus flexiblen dünnen Graphitplatten von 0,5—3 mm Stärke bestehen. Für mechanisch besonders widerstandsfähige Heizelemente empfiehlt es sich, Plattenmaterial in einer Dicke von ca. 1,5 bis 2 mm zu verwenden. Heizelemente dieser Wandstärke sind widerstandsfähig gegen die Wirkungen des Gasstromes und unempfindlich gegen Ablagerungen von Kohlenstoff beim Unterdruckkohlen, da die abgelagerte Kohlenstoffschicht im Vergleich zu der vorhandenen Wandstärke des Elements sehr klein ist. Andererseits sind die erfindungsgemäßen Heizelemente gegenüber Massivgraphit sehr kapazitätsarm. Lange Stromwege lassen sich leicht durch entsprechendes Zuschneiden der Platten erreichen, somit sich auch große Heizflächen erzielen lassen.

In den Abbildungen I bis III wird schematisch in beispielhafter Ausführungsform die Erfindung näher eriäutert:

Die Abbildung I zeigt den Querschnitt durch die Heizkammer eines Vakuumofens mit Boden- und Deckenheizung, die beide gleich ausgeführt sind. Die Isolierung 1, im allgemeinen aus Graphitfilz bestehend, umschließt die Heizkammer 10. Die Abbildung II zeigt in Draufsicht die Bodenheizung. Die Heizungsanschlüsse befinden sich in der Nähe der Isoliertür 2. Die Stromzuführung erfolgt über Graphitbalken 3. Die Heizelemente 4 aus flexiblen Graphitplatten sind U-förmig ausgeschnitten, so daß die Strombahn zwei Ofenlängen beträgt. Der Stromübergang vom massiven Graphit auf die Heizelemente 4 ist der Abbildung III zu entnehmen. Das Heizelement 4 wird mittels einer Graphitschraube 7 und einer Graphitplatte 6 auf ein Graphitstück 5 gedrückt, das wiederum mit den Stromzuführungsbalken 3 fest verschraubt ist. Ein Graphitfilzstück 8 zwischen den beiden Graphitteilen 5 und 6 macht die Verschraubung flexiblel und elastisch. Es hat sich gezeigt, daß solch eine elastische Anklemmung des Plattenheizelementes vorteilhaft ist, da sonst infolge unterschiedlicher Temperaturdehnungen die Schraube 7 leicht abreißen kann.

In Abbildung II ist ferner zu sehen, daß die Plattenelemente 4 auf Aluminiumoxidröhrchen 9 aufliegen und durch gleiche Röhrchen 9 gegen das Aufbäumen nach oben gesichert sind.
In Abbildung II ist auch zu erkennen, daß die Heizelemente 4 vorn an den Anschlüssen und an der Rückwand vorteilhafterweise kleinere Breiten besitzen. Durch Verkleinerung des Querschnittes läßt sich der Widerstand örtlich verändern und damit die Leistung örtlichen Erfordernissen anpassen.

Diese Querschnittsveränderung kann auch zwischen zwei Heizperioden leicht erfolgen, da die Elemente schnell demontierbar und leicht zu schneiden sind, auch wenn sie schon einmal in Betrieb waren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ORIGINAL INSPECTED

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vakuumofen mit Graphitheizung, in wesentlichen bestehend aus dem Ofenkörper und den Heizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) aus flexiblen dünnen Graphitplatten von 0,5 — 3 mm mm Stärke bestehen.

2. Vakuumofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einklemmung der Heizelementanschlüsse (4) durch Zwischenlegen von Graphitfilzstücken (8) elastisch gestaltet wird.