DE2731167A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von salzschmelzbaedern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum reinigen von salzschmelzbaedern

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DE2731167A1 DE19772731167 DE2731167A DE2731167A1 DE 2731167 A1 DE2731167 A1 DE 2731167A1 DE 19772731167 DE19772731167 DE 19772731167 DE 2731167 A DE2731167 A DE 2731167A DE 2731167 A1 DE2731167 A1 DE 2731167A1
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Description

Bezeichnung:
'Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Salzschmelzbädern"
Anmelder:
Alfred Will
Schloßbergstr. 16
5650 SOLINGEN 25
809883/0433
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• S-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Salzschmelzbädern für die Gefügebehandlung und/oder Gefügeänderung bei Werkstücken aus metallischen, vorzugsweise eisenhaltigen Werkstoffen.
Salzschmelzbäder im Sinn der vorliegenden Patentanmeldung sind Schmelzen von Salzen oder Salzmischungen zur Behandlung von Werkstücken bei hohen Temperaturen, insbesondere zum Erwärmen, Glühen, härten, künstlichen Altern oder dergleichen, bei dem das Gefüge metallischer Werkstoffe oder Legierungen in gezielter Weise behandelt oder Kristallstrukturen verändert werden. Insbesondere werden solche Salzschmelzen als sogenannte Nitrierbäder zum Nitrieren von eisenhaltigen Werkstoffen verwendet.
Salzschmelzbäder der vorgenannten Art (vergleiche beispielsweise Hütte I, 28. Auflage, Seite 431) verschmutzen durch das eingesetzte Gut und durch chemische Reaktionen zwischen dem Salzschmelzbad und der Oberfläche der behandelten Werkstücke. Sie müssen daher von Zeit zu Zeit regelmäßig gereinigt werden bzw. regeneriert werden.
Bekannt ist es, zum Reinigen von derartigen Salzschmelzbädern, insbesondere Nitrierbädern, korbartige Behälter zu verwenden, die dem Durchmesser und der Tiefe des Salzbades angepaßt sind. Diese korbartigen Behälter sind aus tragenden Lochblechen hergestellt und mit einem oder mehreren feinmaschigen Sieben versehen. Die behälter werden nach vorheriger oder gleichzeitiger starker Belüftung des Salzschmelzbades in dieses eingetaucht und bis auf dessen Grund abgesenkt. Nach einer gewissen Beruhigungs- und Absetzzeit
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werden die Körbe wieder herausgeholt, wobei sich grobe Verunreinigungen entsprechend der Maschenweite der Siebe abgesetzt haben und entfernt werden können.
Nachteil dieser Verfahrensweise ist es, daß nur grobe Verunreinigungen mit Teilchengrößen, die der Siebperforierung von etwa 75 bis 120 pm entsprechen oder größere Teilchen entfernt werden können. Die feineren, eisenhaltigen Schwebeteilchen, die verstärkt bei den neuerdings verwendeten cyanidarmen Salzschmelzbädern vorhanden sind, werden hierbei nur zufällig erfaßt. Da sie sich vorzugsweise als sehr feiner Belag auf der Werkstückoberfläche ablagern, muß der Belag durch aufwendige Nacharbeit für jedes einzelne Teil entfernt werden. Als weiterer Nachteil ist zu erwähnen, daß die Qualität der nitrierten Teile durch die Porosität der Verbindungsschicht verschlechtert wird.
Die Entfernung des durch die Verunreinigung im Salzschmelzbad gebildeten Schlammes mit siebartigen Kellen oder Schlammpfannen hat sich ebenfalls nicht bewährt.
Ferner ist es dem Fachkundigen bekannt, daß Nitrierbäder, die zur Behandlung von Gußteilen oder Teilen mit Schmiede- oder Walzhaut bzw. -zünder eingesetzt waren, nur mit sehr großen Aufwand und langen Ausfallzeiten für das Nitrieren anderer Bauteile gereinigt werden können. Dies ist umso stärker der Fall, je höher die Ansprüche an die Sauberkeit der zu nitrierenden Teile sowie an den Reinheitsgrad und die Duktilität der Vexbindungsschicht sind. Hierfür muß der oben beschriebene Reinigungsvorgang mehrfach wiederholt werden, wobei der Arbeitsaufwand sehr hoch ist und wobei das Salzschmelzbad für die Produktion ausfällt.
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Noch schwieriger stellt sich die Reinigung der neuentwickelten cyanidfreien bzw. cyanidarmen Bäder mit höheren Gehalten an Cyanat sowie solchen Nitrierbädern mit oder ohne Schwefelabgabe dar. Als Nachweis für den Reinheitsgrad solcher Bäder dient die Betrachtung der in den Bädern behandelten Teile. Unabhängig von der Abkühlungsart, beispeilsweise Vakuum, Luft, Wasser, Öl oder Salzschmelze, sind die in schlecht gereinigten Nitrierbädern behandelten Werkstücke mit einem schwarzen, festhaftenden Belag versehen, der bei metallographischer Untersuchung eine stark poröse Verbindungsschicht mit entsprechender Sprödigkeit erkennen läßt.
Die beschriebenen Schwierigkeiten bei der Reinigung bzw. beim Entfernen von abgesetzten Schlämmen in Salzschmelzbädern nach dem bisher bekannten Verfahren werden umso größer, je höher die Anforderungen an die Reinheit der Bäder sind. Die Schwierigkeiten wachsen ebenfalls mit der Tiefe der SaIzschmelzbäder, da durch den längeren Weg beim Herausnehmen der Körbe mehr auf den Sieben abgesetzte Schwebeteilchen mit der abfließenden Salzschmelze in das Bad zurückfließen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirksames und zeitsparendes Verfahren zur Reinigung von Salzschmelzbädern anzugeben, mit dem ohne mehrfache Wiederholung des Reinigungsvorganges ein hoher Reinheitsgrad des Salzschmelzbades erzielt wird und das auch bei tiefen Salzschmelzbädern anwendbar ist.
Die Lösung der angegebenen Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 3 für Salzschmelzbäder,bei dem die in der Schwebe befindlichen und die am Boden des SaIz-
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schmelzbades abgesetzten Verunreinigungen durch ein in das Salzschmelzbad getauchtes Filtersieb abgeschieden werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des angegebenen Verfahrens ergibt sich aus den Ansprüchen 4 und 5.
Ein vorteilhaftes Verfahren,um Salzschmelzbäder zu reinigen, bei der an die Oberfläche abgeschiedene Verunreinigungen durch siebartige Kellen oder Schlammpfannen abgeschöpft werden können, ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 6. In Anspruch 7 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens angegeben.
Die Vorrichtung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens zum Reinigen von Salzschmelzbädern von Schwebeteilchen und abgesetzten Schlämmen ist in Anspruch 8 angegeben. Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Vorrichtung, bei der die an sich bekannten korbartigen Behälter verwendet werden, ist in Patentanspruch 9 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung erlaubt es nicht nur grobe Verunreinigungen - wie es bisher allein möglich war - sondern insbesondere die störenden feinsten Schwebeteilchen aus einem Salzschmelzbad, vorzugsweise Nitrierbad, zu entfernen. Die hierfür erforderlichen Vorrichtungen und Arbeitsgeräte sind im Hinblick auf die erzielten Verbesserungen bezüglich der Qualität des Salzschmelzbades wenig aufwendig, so daß bei einem geringen Zeitaufwand und relativ geringen Kosten für Arbeitszeit und Produktionsausfall die Verunreinigungen des Salzschmelzbades einmal je Schicht oder Arbeitstag entfernt werden können.
Durch die regelmäßige Reinigung des Salz^schmelzbades und
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die Entfernung der feinen Schwebeteilchen werden wesentlich bessere und gleichmäßigere Nitrierergebnisse erzielt, was sich insbesondere durch vergleichende metallographische Untersuchungen nachweisen läßt. Insbesondere weist die Verbindungsschicht eine hohe Duktilität, d.h. eine hohe Dehnbarkeit und Verformbarkeit, auf und zeigt nur geringfügige Porositäten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Salzschmelzbäder, die für die Behandlung von Guß oder Teilen mit Walzoder Schmiedehaut eingesetzt waren, mit einem einzigen ReinigungsVorgang so weit gereinigt werden können, daß sie wieder für die Behandlung anderer Bauteile mit höheren Ansprüchen an die Sauberkeit der Verbindungsschicht und deren Duktilität eingesetzt werden können. Hierdurch können hohe Kosten für die Salzschmelzbäder einerseits und für die Wiederaufbereitung bzw. umweltfreundliche Ablagerung der verschmutzten, unbrauchbar gewordenen Salzschmelzbäder eingespart werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher darge s te1It.
In der einzigen Figur ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Reinigen eines Salzschmelzbades dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem äußeren Korb 1, dessen Boden und Mantelfläche aus stabilem Lochblech hergestellt sind, um der Vorrichtung die nötige Steifigkeit zu verleihen. Mehrere Haltestangen 2, vorzugsweise zwei oder drei Haltestangen, sind am äußeren Rand des Korbes 1 angeschweißt oder in geeigneter Weise befestigt. Die Haltestangen sind am oberen Ende mit einem Ring 3 verbunden, in welchen Ring
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ein Haken einer über dem Salzschmelzbad bewegbar angeordneten Laufkatze eingehängt werden kann. Der Korb 1 ist am Boden und an seiner Mantelinnenfläche mit der Filterhilfsschicht 4 gemäß der Erfindung belegt. Die Dicke dieser Filterhilfsschicht von 10 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm Dicke, besteht aus anorganischen Faserwerkstoffen, insbesondere Glaswolle oder Steinwolle bzw. Matten oder Wirrfaservliesen aus diesen Stoffen. Andere anorganische Faserwerkstoffe sind ebenfalls verwendbar, wobei den angegebenen Werkstoffen wegen der hohen Temperaturbeständigkeit, der geringeren chemischen Reaktionsfähigkeit und des Preises der Vorrang gegeben wird. Jedenfalls werden diese Faserwerkstoffe Schlackenwolle und anderen mineralischen Faserwerkstoffen vorgezogen, sei es aus Gründen der chemischen Beständigkeit oder sei es wegen der einfacheren und billigeren Verfügbarkeit (z.B. Asbestfasern) . Bevorzugt wird der äußere Korb 1 mit Matten aus Glasfasern oder Steinwolle ausgelegt. Abstandshalter 5 verhindern ein zu starkes Zusammenpressen der Filterhilfsschicht 4 und eine Zentrierung des inneren Korbes 6 im äußeren Korb 1. Der innere Korb 6 ist in den äußeren Korb eingesetzt und durch radial angeordnete Stifte oder Schrauben 11 gesichert. Das Salzschmelzbad ist mit 7 und der Tiegel mit 8 bezeichnet. Der Ofen 9 selbst ist nur teilweise dargestellt, so daß die vollständige Tiefe des Salzschmelzbades nicht zu erkennen ist. Mit 10 ist das Heizelement des Ofens zum Erhitzen des Salzschmelzbades 7 im Tiegel 8 bezeichnet.
Für die Reinigung des Salzschmelzbades wird je nach dem Verschmutzungsgrad zunächst die Tiegelwandung und der Boden des Tiegels durch Abbürsten von anhaftenden Verunreinigungen befreit. Dann wird die zuvor beschriebene Reini-
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gungsvorrichtung in das Salzschmelzbad 7 eingetaucht und an den Haltestangen 2 bis auf den Boden des Tiegels abgesenkt. Dabei wird das Salzschmelzbad - aufgrund des FilterwiderStandes - vom Korb verdrängt, steigt an der Seitenwand des äußeren Korbes 1 hoch und fließt in den inneren Korb hinein. Nach dem Erreichen des Tiegelgrundes wird die Reinigungsvorrichtung mit dem in den Ring 3 eingehängten Haken der Laufkatze langsam hochgezogen, wobei nun im wesentlichen das gesamte Salzschmelzbad durch die zwischen den Körben 1 und 6 angeordnete Filterhilfsschicht 4 hindurchgefiltert wird.
Nach dem Herausziehen des Korbes aus dem Salzschmelzbad ist dies gereinigt und kann wieder weiterverwendet werden. Durch Entfernung der Sicherungsstifte wird nun der innere Korb herausgezogen und die Filterhilfsschicht 4 entfernt bzw. erneuert. Eine Aufbereitung der Filterhilfsschicht zur nochmaligen Verwendung ist aus Kostengründen nicht sinnvoll.
Durch das eingesetzte Fasermaterial ist es möglich, sehr feine Verunreinigungen und Schwebeteilchen aus dem Salzschmelzbad zu entfernen. Der Faserverbrauch beträgt je Reinigung entsprechend der Tiegelgröße ca. 300 bis 600 g. Die Zeit zum Reinigen des Salzschmelzbades ist im Vergleich zu den bekannten Reinigungsverfahren kurz, daß der Vorgang nicht zu wiederholt werden braucht und eine Verweilzeit der Filtervorrichtung am Tiegelgrund zum Absetzen von Verunreinigungen nicht erforderlich ist. Der Korb kann nämlich sofort mit der Geschwindigkeit, die das Durchlaufen der Salzschmelze durch den Filter ermöglicht, wieder aus dem Salzschmelzbad hochgezogen werden.
Bezüglich des Korbes sei noch erwähnt, daß er je nach der
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Tiefe des Salzschmelzbades 200 bis 500 mm hoch sein soll und im Querschnitt der Größe des Salzschmelzbades angepaßt wird, daß das gesamte Salzschmelzbad durch die Filterschicht hindurchfließen muß; dies bedeutet, daß der Außendurchmesser des Korbes 1 nicht sehr viel kleiner als der Durchmesser des Tiegels ist, um auf diese Weise möglichst das gesamte Salzschmelzbad zu erfassen und in einem Arbeitsgang zu reinigen.
Zur Reinigung der Oberfläche des Salzschmelzbades, insbesondere Nitrierbades, wird folgendermaßen verfahren: Abscheidungen, die während des Nitrierprozesses an die Salzschmelzbadoberfläche steigen und von dort in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit des Einsatzgutes (Walzhaut , Gußhaut etc.) und der vorausgegangenen Säuberung der Teile einen eisenhaltigen Schaum bilden, können vor dem Entnehmen der Charge leicht entfernt werden, indem man lose anorganische Faserwerkstoffe wie lose Stein- oder Glaswolle oder ähnliche auf die Badoberfläche streut. Der Schaum und die darin enthaltenen Verunreinigungen setzen sich in den aufgestreuten Faserwerkstoffen fest und können auf diese Weise leicht abgeschöpft werden. Hierdurch wird die Sauberkeit der Oberfläche des Nitriergutes verbessert.
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Claims (9)

Ansprüche
1. Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen insbesondere Glas- oder Steinwolle zur Reinigung von Salzschmelzbädern, insbesondere zum Entfernen von schädlichen Schwebestoffen und abgesetztem Schlamm in Salzschmelzbädern für die Gefügebehandlung und/oder Gefügeänderung bei Werkstücken aus metallischen Werkstoffen.
2. Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserwerkstoffe lose oder in Form von Matten oder Wirrfaservliesen vorliegen.
3. Verfahren zur Reinigung von Salζschmelzbäderη für die Wärmebehandlung, insbesondere Gefügebehandlung und/oder Gefügeänderung bei Werkstücken aus metallischen, vorzugsweise eisenhaltigen Werkstoffen, bei dem die in der Schwebe befindlichen und die am Boden des Salzschmelzbades abgesetzten Verunreinigungen durch ein in das Salzschmelzbad getauchtes Filtersieb abgeschieden werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Salzschmelzbad (7) durch eine vom Filtersieb getragene Filterhilfsschicht (4) aus anorganischen Faserwerkstoffen gefiltert wird.
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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Filterhilfsschicht (4) 10 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm, beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Faserwerkstoffe als Wirrfaservliese oder in Form von Fasermatten vorliegen.
6. Verfahren nach Anspruch 3,
bei dem die an der Oberfläche abgeschiedenen Verunreinigungen abgeschöpft werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf üie Oberfläche des Salzschmelzbades (7) anorganische Faserwerkstoffe aufgestreut werden und daß die den eisenhaltigen Schaum und die an die Oberfläche abgeschiedenen Verunreinigungen bindenden Faserwerkstoffe abgeschöpft werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserwerkstoff lose Glas- oder Steinwolle verwendet wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen zwei tragenden, geloch-
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ten Flächen (1, 6) hinreichender Steifigkeit auswechselbar angeordnete Filterhilfsschicht (4) aus anorganischen Faserwerkstoffen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden tragenden Flächen (1, 6) als ineinanderstellbare Körbe ausgebildet sind, deren Boden- und Manterflachen einen der Dicke der Filterhilfsschicht (4) entsprechenden Abstand aufweisen (Abstandshalter 5).
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