DE2731167C3 - Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen zur Reinigung von Salzbädern und Vorrichtung zur Verwendung dieser Faserwerkstoffe - Google Patents
Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen zur Reinigung von Salzbädern und Vorrichtung zur Verwendung dieser FaserwerkstoffeInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen zur Reinigung von
Salzbädern und eine Vorrichtung zur Reinigung von Salzschmelzbädern für die Gefügebehandlung und/oder
Gefügeänderung bei Werkstücken aus metallischen, vorzugsweise eisenhaltigen Werkstoffen.
Salzschmelzbäder ii.i Sinne 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 bezw. 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 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 120μΐη 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
JO 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.
J5 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 bezw. -zünder eingesetzt waren, nur mit sehr großem 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 /u nitrierenden Teile sowie an den Reinheitsgrad und die
Duktilität der Verbindungsschicht sind. Hierfür muß der oben beschriebene Reinigungsvorgang mehrfach
wiederholt werden, wobei der Arbeitsaufwand sehr hoch isi und wobei das Salzschmelzbad für die
Produktion ausfällt.
Noch schwieriger stellt sich die Reinigung der neuentwickelten cyanidfreien bezw. 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 iri den Bädern behandelten Teile.
Unabhängig von der ^bkühlungsart, beispielsweise 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 bezw. 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 Salzschmelzbäder,
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 Salzschmelzbäderii anwendbar
ist
Die Lösung der angegebenen Aufgabe ergibt sich durch 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 Werkstoffen aus metallischen, vorzugsweise eisenhaltigen, Werkstoffen.
Vorzugsweise verwendet man die anorganischen Faserwerkstoffe in Form von Matten oder Wirrfaservliesen.
Die in der Schwebe befindlichen und die am Boden des Salzschmelzbades abgesetzten Verunreinigungen
werden vorteilhafterweise durch ein in das Salzschmelzbad getauchtes Filtersieb abgeschieden. Die Dicke der
Filterhilfsschicht beträgt dabei vorzugsweise 10 bis 60 mm, insbesondere 20 bis 40 mm. jo
Vorteilhaft ist es auch, die anorganischen Faserwcrkstoffe
in loser Form auf die Oberfläche des Salzschmelzbades aufzustreuen und diese nach Abbindung des
eisenhaltigen Schaumes und der an die Oberfläche abgeschiedene Verunreinigungen abzuschöpfen, was
mittels siebartiger Kellen oder Schlammpfannen erfolgen kann.
Vorzugsweise verwendet man auch hierfür Glas- oder Steinwolle.
Die Vorrichtung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens zum Reinigen von Salzschmelzbädern von
Schwebeteilchen und abgesetzten Schlämmen besteht vorzugsweise au- einer zwischen zwei tragenden,
gelochten Flächen hinreichender Steifigkeit auswechselbar angeordneter Filterhilfsschicht aus anorganisehen
Faserwerkstoffen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden fagenden
Flächen als ineinanderstellbare Körbe ausgebildet sind, deren Boden- und Mantelflächen mit Hilfe eines
Abstandshalters einen der Dicke der Filterhilfsschicht entsprechenden Abstand aufweisen.
Das vorliegende Verfahren 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 bo
geringen Zeitaufwand und '?.<■ geringen Kosten für
Arbeitszeit und Produktionsausfall die Verunreinigungen des Salzschmelzbades einmal je Schicht oder
Arbeitstag entfernt werden können.
Durch die regelmäßige Reinigung des Salzschmelzba- b5
des und 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
Walz- oder 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 bezw. umweltfreundliche Ablagerung der
versehmutzten, unbrauchbar gewordenen Salzschmelzbäder eingespart werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt
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 den ein Haken einer über dem Salzschmelzbad bewegbar angeordneten Laufkatze
eingehängt werden kann. Der äußere Korb 1 ist am Boden und an seiner Mantelinnenfläche mit der
Filterhilfsschicht 4 gemäß der Erfindung belegt. Die Diele dieser Filterhilfsschicht von 10 bis 60mm,
vorzugsweise 20 bis 40 mm Dicke, besteht aus anorganischen Faserwerkstoffen, insbesondere Glaswolle
oder Steinwolle bezw. 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 Pieises
der Vorrang gegeben wird.
Der äußere Korb 1 wird 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. Diese Vorrichtung wird in den
Tiegel 8 mit dem Salzschmelzbad 7, die sich in einem Ofen 9 mit den Heizelementen 10 befinden, eingeführt.
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
Reinigungsvorrichtung in das Salzschmelzbad 7 eingetaucht und an den Haltestangen 2 bis auf den Boden des
Tiegels 8 abgesenkt. Dabei wird das Snl/.schmelzbad 7
— aufgrund des Filterwiderstandes - vom Korb verdrängt, steigt an der Seitenwand des äußeren Korbes
1 hoch und fließt in den inneren Korb 6 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 Filterhilfs-
schicht 4 hindurchgefiltert wird.
Nach dem Herausziehen des Korbes aus dem Salzschmelzbad ist dies gereinigt und kann wieder
weiterverwendet werden. Durch Entfernung der Sicherungsstifte 11 wird nun der innere Korb 6 herausgezogen
und die Fiiicrhilfsschicht 4 entfernt bezw. erneuert.
Eine Aufbereitung der Filterhilfsschicht 4 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.
Der Vorgang braucht nicht wiederholt zu werden und eine Verweilzeit der Filtervorrichtung am Tiegelgrund
zum Absetzen von Verunreinigungen ist nicht erforderlich. 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 Tiefe des Salzschmelzbades 200 bis 500 mm
hoch sein soll und im Querschnitt der Größe des Salzschmelzbades angepaßt wird, so daß das gesamte
Salzschmelzbad durch die Filterschichl hindurchfließen muß; dies bedeutet, daß der Außendurchmesser des
äußeren Korbes 1 nur wenig kleiner als der Durchmesser des Tiegels 8 sein darf, um auf diese Weise möglichst
das gesamte Salzschmelzbad zu erfassen und in einem Arbeitsgang zu reinigen.
Zur Reinigung der Oberfläche des Salzschmelzbades,
Zur Reinigung der Oberfläche des Salzschmelzbades,
ίο insbesondere Nitrierbades, kann vorteilhafterweise so
verfahren werden, daß Abscheidungen, die während des Nitrierprozesses an die Salzschmelzbadoberfläche steigen
und von dort in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit des Einsatzgutes (Walzhaut, Gußhaut
!5 etc.) und der vorausgegangenen Säuberung der Teile
einen eisenhaltigen Schaum bilden, vordem Entnehmen der Charge leicht entfernt werden können, indem man
lose anorganische Faserwerkstoffe, wie lose Stein- oder Glaswolle, 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.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
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, vorzugsweise eisenhaltigen. Werkstoffen.
2. Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen nach Anspruch 1, die in Fona von Matten
oder Wirrfaservliesen, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen nach Anspruch 1 oder 2 für den Zweck nach
Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß die in dtr Schwebe befindlichen und die am Boden des Salzschmelzbades
abgesetzten Verunreinigungen durch ein in das Salzschmelzbad getauchtes Filtersieb abgeschieden
werden, das mit den anorganischen Faserwerkstoffen als Filterhilfsschicht bestückt ist.
4. Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen nach Anspruch 1 oder 2 für den Zweck nach
Anspruch 3, mit der Maßgabe, daß die Dicke der Filterhilfsschicht 10 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis
40 mm beträgt.
5. Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen nach Anspruch 1, die in loser Form vorliegen,
für den Zweck nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß die anorganischen Faserwerkstoffe auf die
Oberfläche des Salzschmelzbades aufgestreut werden und daß diese, nach Abbindung des eisenhaltigen
Schaums und der an der Oberfläche abgeschiedenen Verunreinigungen, abgeschöpft werden.
6. Vorrichtung zur Verwendung von anorganischen Faserwerkstoffen nach Anspruch 1 oder 2 für
den Zweck nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine zwischen zwei tragenden, gelochten
Flächen (1, 6) hinreichender Steifigkeit auswechselbar angeordnete Filterhilfsschicht (4) aus anorganischen
Faservverkstoffen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden tragenden Flächen (1,6) als
ineinanderstellbare Körbe ausgebildet sind, deren Boden- und Mantelflächen mit Hilfe eines Abstandhalters
(5) einen der Dicke der Filterhilfsschicht (4) entsprechenden Abstand aufweisen.
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