DE2737610C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die Wärmebehandlung von Eisenmetallen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die Wärmebehandlung von EisenmetallenInfo
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die Wärmebehandlung von
Eisenmetallen in einem Ofen.
Schutzgas mit einer bestimmten Kohlungswirkung für die Wärmebehandlung von Eisenmetallen besteht im
wesentlichen aus einem Trägergas, dem sog. Endogas und einem Kohlenwasserstoff zur Einstellung des
Kohlenstoffpotentials. Derartiges Endogas besteht beispielsweise aus Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid
und Kohlendioxid. Es wird durch Teilverbrennung in einem Schutzgaserzeuger (endotherme Gasgeneratoren)
hergestellt. Die Teilverbrennung wird durch Wärmezufuhr von außen aufrechterhalten. Mit Hilfe
dieser Schutzgase wird die Oberfläche von Eisenmetallen durch Einlagerung von Kohlenstoff gehärtet.
Die Herstellung dieser Schutzgasgemische in Endogasgeneratoren ist ziemlich aufwendig. Die Generatoren
selbst sind teuer und erfordern Platz, außerdem kann die Menge der in einem Endogasgenerator
erzeugten Schutzgasmenge nur geringfügig variiert werden.
Um diese Nachteile zu vermeiden sollen nach der deutschen Offenlegungsschnft 24 50 879 die einzelnen
Komponenten des Schutzgasgemisches miteinander vermischt und einer erhöhten Temperatur ausgesetzt
werden. Hierbei erfolgt eine chemische Reaktion zwischen den Komponenten der Mischung. Die
chemische Reaktion bei erhöhter Temperatur findet dabei im Ofen stau.
Dieses Verfahren vermeidet zwar den kostspieligen Endogasgenerator, erfordert aber einen hohen Aufwand
für die Gasmischeinrichtung. Da das inerte Trägergas in jedem Fall die Hauptmenge des Gasgemisches
bildet und der Sauerstoffträger und das Kohlenwasserstoffgas in manchen Fällen nur in Mengen von
wenigen Zehntel % im Gemisch vorhanden sein dürfen, setzt dies einen hohen Aufwand für die Regelungsgenauigkeit
der Mischungseinrichtung voraus.
Störungen der Mischungseinrichtung können nicht ausgeschlossen werden. Derartige Störungen können
zudem sehr kostspielig werden, da u. U. die gesamte Charge eines Ofens durch die Wärmebehandlung mit
einem nicht richtig zusammengesetzten Schutzgas verdorben werden kann. Außerdem sind für die
Bereitstellung der drei Komponenten drei verschiedene Speichereinrichtungen erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die
Wärmebehandlung von Eisenmetallen in einem Ofen zu schaffen, welches weder einen kostspieligen Endogasgenerator
benötigt noch eine aufwendige und störanfällige Gasmischungseinrichtung und außerdem keinen
großen Aufwand für das Speichern der Gase erfordert
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die Wärmebehandlung von Eisenmetallen in
einem Ofen, bei dem ein flüssiges Gemisch der Komponenten gebildet und zwischengespeichert wird,
wonach es verdampft und in den Ofen geleitet wird, wird dies gemäß der Erfindung erreicht indem das
flüssige Gasgemisch durch Vermischen und Lösen von Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff und/oder Luft in
flüssigem Argon und/oder Stickstoff hergestellt wird.
Den Hauptanteil des Gasgemisches stellt das inerte Trägergas, Stickstoff oder Argon dar. Bevorzugte
flüssige Gasgemische enthalten 0,1 bis 25 Gew.-% Methan, bzw. 0,1 bis 10 Gew.-% Sauerstoff. Methan als
Kohlenwasserstoff wird bevorzugt, da sich die Dampfdruckkurve von Methan nicht allzusehr von den
Dampfdruckkurven von Stickstoff, Argon und Sauerstoff, welche dicht zusammenliegen, unterscheidet. Aus
diesem Grund erfolgt bei der Verdampfung des flüssigen Gemisches mit einem Kohlenwasserstoffanteil
in Form von Methan nur eine geringe Entmischung.
Es kann daher ein großer Teil des flüssigen Gemisches verdampft werden, ohne daß sich die
Zusammensetzung des durch die Verdampfung gewonnenen gasförmigen Gemisches wesentlich ändert.
Man erhält daher, je nach der Zusammensetzung des flüssigen Gemisches, ein Gasgemisch ganz bestimmter
Zusammensetzung.
Das flüssige Gemisch kann ohne Schwierigkeiten mit hoher Exaktheit hergestellt werden, beispielsweise
durch einfaches Auswiegen der flüssigen Komponenten, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift 24 35 026
beschrieben ist. Im Gegensatz zu dem in dieser Offenlegungsschrift beschriebenen Verfahren zur Herstellung
eines Schutzgases mit definierter Kohlungswirkung enthält das Schutzgas der Erfindung als zusätzliche
Komponente im flüssigen Gemisch Sauerstoff oder Luft. Das Vorhandensein von Sauerstoff ermöglicht eine
einfachere Regelung des Kohlenstoffpotentials.
In einer Reihe von Anwendungsfällen wird das durch die Verdampfung des flüssigen Gemisches gewonnene
Schutzgas nicht der für die Wärmebehandlung des jeweiligen Eisens erforderlichen Zusammensetzung
entsprechen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Kohlenstoffpotential während der Wärmebehandlung
verändert werden soll. Dies kann in einfacher, an sich bekannter Weise durch Zumischung von gasförmigem
Sauerstoff, Luft oder Kohlenwasserstoff erfolgen. Der gasförmig zugemischte Kohlenwasserstoff braucht
hierbei nicht dem im flüssigen Gasgemisch enthaltenen Kohlenwasserstoff zu entsprechen. Wenn sich beispielsweise
Methan im flüssigen Gemisch befindet, kann als gasförmiger Kohlenwasserstoff Propan hinzu gemischt
werden. Diese Zumischung bereitet keinerlei Probleme hinsichtlich der einzuhaltenden Genauigkeit, es stehen
hierfür bekannte Atmosphärenregler zur Regelung des Kohlenstoffpotentials zur Verfugung.
In den meisten Anwendungsfällen kann man daher das durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte
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Schutzgas als ein künstliches Endogas ansehen, welches flüssigen Gemisches und zu dessen Verdampfung
als Trägergas für Härteprozesse bei gleichzeitiger benötigt nur wenig Platz. Im Gegensatz zu den
Zufuhr von Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden bekannten Verfahren wird der Anwender nicht mehr
kann. mit der Herstellung des Gasgemisches und der
Gegenüber den bisher bekannten Verfahren zur "> Kontrolle der Mischungsgenauigkeit belastet Es kön-
Herstellung eines aus drei Komponenten zusammenge- nen daher Fachkräfte eingespart werden. Gegenüber
setzten Schutzgases für die Wärmebehandlung von der Erzeugung in Endogasgeneratoren kann die
Eisenmetallen bietet das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte gasförmige Schutzgasmenge sehr flexibel dem
erhebliche Vorteile hinsichtlich Herstellung, Lagerung tatsächlichen Bedarf angepaßt werden,
und Transport Die Einrichtung zur Speicherung des '»
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines Schutzgases für die Wärmebehandlung von Eisenmetallen in einem
Ofen, bei dem ein flüssiges Gemisch der Komponenten gebildet und zvischengespeichert wird, wonach
es verdampft und in den Ofen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige
Gasgemisch durch Vermischen und Lösen von Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff und/oder Luft in \0
flüssigem Argon und/oder Stickstoff hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Kohlenstoffpotentials
Sauerstoff, Luft oder ein Kohlenwasserstoff in gasförmigem Zustand zusätzlich in den Ofen geleitet
wird.
3. Flüssiges Gasgemisch hergestellt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,1 bis
25Gew.-% Methan und/oder 0,1 bis 10Gew.-%
Sauerstoff enthält
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