DE2950967A1 - Verfahren zur kontinuierlichen diffusionsbehandlung von metallteilen und durchlauf-muffelofen zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen diffusionsbehandlung von metallteilen und durchlauf-muffelofen zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

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Fall 18. Dezember 1979
CH-28OO
S.A. du Four Electrique Delemont, Delemont f.Sc.hwpi 36, Rue Emile-Boechat
Verfahren zur kontinuierlichen Diffusionsbehandlung von Metallteilen und Durchlauf-Muffelofen zur Durchführung des Verfahrens
30.ll.79.HE/vw
030030/0595
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Steinsdofistr.10, c 3CO MO;jCHEH 22
Dr. r?r. η.Ί. '.V. ,; ij ii Γ·
Dipl.-Ing. J. SCKf.::OT -1
S.A. du Four Electrique Delemont 18. Dezember 1979
36, Rue Emile-Boechat CH-28OO Delemont/Schweiz
Verfahren zur kontinuierlichen Diffusionsbehandlung von Metallteilen und Durchlauf-Muffelofen zur Durchführung des Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Diffusionsbehandlung von Metallteilen in einem Durchlauf-Muffelofen, wobei die Metallteile durch eine beheizte Gaszone hindurchgeführt werden. Sie betrifft ferner einen zur Durchführung dieses Verfahrens dienenden Durchlauf-Muffelofen mit einer tunnelartigen Muffel, welche an beiden Stirnseiten je eine Oeffnung für den Eintritt und Austritt der zu behandelnden Metallteile besitzt und eine waagerechte Sohle sowie auf dieser einen v Förderer aufweist.
Metallteile kann man bekanntlich in Durchlauf-Muffelofen einer Diffusionsbehandlung unterwerfen, um deren mechanische Eigenschaften zu verbessern. Dieser Vorgang wird durch die folgenden Parameter beeinflusst:
a) die in den Feststoffen enthaltenen flüchtigen Elemente, d.h. Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff,
b) gasförmige Produkte, welche u.a. durch Verbindung der flüchtigen Elemente entstanden
sind; ferner Verbindungen dieser Elemente mit Wasserstoff, Es sind dies : Kohlenmonoxid, Ammoniak, Wasserstoff, Wasserdampf etc.,
c) die feste Phase, die aus einem Metall besteht. Es kommen hier die Eisenmetalle vom reinen
Eisen bis hin zum Schnellstahl in Frage, fer-
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ner auch Gusseisen und Sintermetalle. Unter den Nichteisenmetallen werden Messing, Titan u.a. verwendet.
Die bekannten, zu diesem Zweck verwendeten Durchlauf-Muffelöfen weisen eine gasdichte, beheizte Kammer auf, in welcher die auf einem Förderband befindlichen Metallteile mit einem bestimmten Gas beaufschlagt werden.
Es ist ferner bekannt, dass die zu behandelnden Produkte in verschiedenen Ofenzonen auch eine unterschiedliche Intensität der Diffusion erfordern, d.h. z.B., dass gewissen Teilen im ersten Abschnitt.des Ofens relativ viel Kohlenstoff zugeführt werden muss, dass die Kohlenstoff-Absorption dieser Teile beim Durchlaufen des Ofens jedoch abnimmt, ja in manchen Fällen in der letzten Ofenzone sogar eine Decarbonisierung notwendig sein kann.
Will man bei den bekannten Verfahren verschiedene Gasarten bzw. Gasmengen nacheinander, d.h. in aufeinanderfolgenden Ofenzonen zur Einwirkung bringen, so geht dies nur in diskontinuierlichem Betrieb, indem die Körbe mit den Metallteilen von einer Kammer zur andern transportiert werden.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, dass das Gas den Ofen in Längsrichtung durchströmt und dabei nicht alle Metallteile gleich gut mit dem Gas in Berührung kommen. Infolgedessen ergibt sich bei den einzelnen Metallteilen, je nachdem ob diese oben oder
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unten im Korbe lagen, eine unterschiedliche Diffusionswirkung, beispielsweise eine unterschiedliche Absorption von Kohlenstoff.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und einen Durchlauf-Muffelofen für dessen Ausführung in Vorschlag zu bringen, wonach Metallteile bei einem einzigen Durchlauf des Ofens sukzessive und im kontinuierlichen Betrieb verschiedenen Gasarten und/oder Gasmengen ausgesetzt werden können, so dass sämtliche Metallteile praktisch gleichgut von dem Gas umströmt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Merkmalskombination, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 definiert ist.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. 20
Fig. 1 ist eine schematische isometrische Darstellung eines zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Durchlauf-Muffelofen,
Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch die Ofensohle und
Fig. 3 veranschaulicht schematisch die Gasführung zur Speisung der einzelnen Sohlenabschnitte, 30
Ein Durchlauf-Muffelofen weist eine Sohle S auf,
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INSPECTED
die im unteren Abschnitt einer Muffel 2 ortsfest angeordnet ist. Die Muffel 2 ist in bekannter Weise tunnelartig ausgebildet und besitzt demgemäss zwei stirnseitige Oeffnungen für den Eintritt und den Austritt der zu behandelnden Teile. Etwa in der Mitte des oberen Muffelabschnitts ist ein Gasabsaugestutzen 3 angeordnet.
Die Sohle S, welche im Querschnitt in Fig. 2 dargestellt ist, weist einen unteren Boden 4 auf, in den von unten ein Gaszuleitungsrohr T mündet. Durch Distanzstücke 6 ist der untere Boden 4 von einem oberen Boden 7 in Abstand gehalten, so dass ein der Gasverteilung dienender Hohlraum entsteht. Der obere Boden 7 ist mit Perforationen 9 versehen und auf demselben befindet sich ein Förderband 10, das aus einem biegsamen, gasdurchlässigen Material, beispielsweise einem Stahldrahtgeflecht, besteht.
Durch Trennwände 11 ist der zwischen den Böden 4 und 7 befindliche Hohlraum in mehrere Einzelkammern 8 unterteilt, die gegeneinander abgedichtet sind. Die Sohle S setzt sich somit aus mehreren, in der Durchlaufrichtung des Ofens hintereinander angeordneten Sohlenabschnitten S,, Sp... etc. zusammen. In die Verteilkammer 8 jedes Soh- lenabschnittes mündet ein Gaszuleitungsrohr T., Tp.,, etc., wobei das Rohr T. auf der Zeichnung aus Gründen der Ueber- sichtlichkeit weggelassen wurde.
Zur Beschickung des Ofens mit Gas ist eine all- gemeine Trägergaszuleitung 12 (Fig. 3) vorgesehen, die von einem nicht dargestellten
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295Q967
Reservoir gespeist wird. Ueber ein Steuerventil 13 (Debim&tre), eine Verbindungsleitung 14, Steuerventile 15, 16 und 17 sowie Leitungen C,, C„ etc. werden die Kammern 8 der einzelnen Sohlenabschnitte S,, S? etc. mit Gas versorgt.
V/ie Fig. 3 ferner zeigt, münden in die Leitungen C^t C , Cj. nicht nur die mit Trägergas beschickten Ventile 15, 16, 17, sondern weitere Ventile 15a, 16a, 17a, welche mit speziellen, reaktiven Zusatzgasen gespeist werden. Je nach V/ahl dieser Zusatzgase strömen somit in die Leitungen C,, Cp... Gase unterschiedlicher Zusammensetzung, so dass auch die Sohlenabschnitte S,, Sp... mit verschiedenartigen Gasen beschickt werden können.
Der Absaugestutzen 3 ist ferner über eine Rückführleitung 18, in welche ein Gasfilter 19 eingeschaltet ist, an die allgemeine Trägergaszuleitung 12 angeschlossen.
Der beschriebene Durchlauf-Diffusionsmuffelofen arbeitet folgendermassen :
Der kontinuierlich bewegte Förderer 10 wird am Ofeneingang mit den zu behandelnden Teilen beschickt und bewegt diese somit durch die Muffel 2. In den einzelnen Sohlenabschnitten S,, Sp,., werden die Teile dabei auf beispielsweise 900 0C erhitzt und gleichzeitig vom Gas durchströmt, das durch die Perforationen 9 gleichmässig verteilt wird. Wie Fig. 2 zeigt, kommen dabei alle Teile P in Berührung mit dem Gas, so dass eine intensive und
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gleichmässige Diffusion gewährleistet ist. Beim Durchgang der Teile durch den Ofen werden dieselben, je nach Wahl · der Zusatzgase, Gasen unterschiedlicher Zusammensetzung, z.B. abnehmenden C-Gehaltes, ausgesetzt, wobei die allseitige Umspülung der Teile und deren kontinuierlicher Transport dennoch aufrechterhalten werden.
Die nach oben strömenden Gase, welche durch die Maschen des Förderers 10 weiter verteilt werden, umspülen die Teile P in lebhafter Molekularbewegung, was die gegenseitige Beeinflussung von Gas und Festkörper begünstigt.
Das Gas wird nach dem Durchströmen der Metallteile im oberen Abschnitt der Muffel 2 durch den Stutzen abgesaugt, im Gasfilter 19 gereinigt und dem Hauptstrom des Trägergases (Leitung 12) wieder hinzugefügt. Dies führt zu einer erheblichen Einsparung an Trägergas. Das zurückgeführte Trägergas enthält übrigens so gut wie keine reaktiven Diffusionssubstanzen mehr, da dieselben einerseits durch die Metallteile P absorbiert wurden, andererseits unter den hohen Ofentemperaturen zerfallen sind.
Die dem Ofen zugeführte Gasmenge wird vorteilhafterweise so gross gewählt, dass keine Luft in die Muffei eintreten kann.
Die behandelten Teile P fallen schliesslich nach dem Austritt aus der Muffel 2 in einen Abschreckbehälter oder werden an der Luft bei Umgebungstemperatur abgekühlt. 30
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Dank der Reinigung der abströmenden Gase im Gasfilter 19 wird eine absolut saubere Diffusionsatmosphäre beim Wiedereinführen des Gases in die Sohlenabschnitte erreicht.
5
Der Erfindungsgedanke kann vom Fachmann in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden; so wäre es zweifellos möglich, statt der mit Perforationen 9 versehenen Bodenplatte 2 eine poröse Platte zu verwenden, welche ebenfalls eine gleichmässige Verteilung des Gases gewährleisten würde.
Der Transport der Metallteile P kann auf verschiedene Weise gelöst werden. Während das Förderband JQ auf einer ortsfesten Sohle S kontinuierlich oder diskontinuierlich bewegt werden kann, ist bei den typischen Muffel-Durchlauföfen eine andere Transportart üblich: Die Sohle S wird periodisch vor- und zurückbewegt und nimmt bei ihrer Vorwärtsbewegung jeweils das Förderband mit.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform könnte das Förderband 10 auch direkt auf der Basis (Bodenfläche) des Ofens geführt sein, wobei die Basis dann mit Einströmöffnungen für das Gas versehen wäre.
Auch wäre es möglich, das Gas von oben in den Ofen zu leiten und - nachdem es zwischen den Metallteilen hindurchströmte *■ unten abzuziehen.
Der Patentanwalt
03003

Claims (5)

Patentansprüche
1) Verfahren zur kontinuierlichen Dif.fusionsbehandlung von Metallteilen in einem Durchlauf-Muffelofen, wobei die Metallteile durch eine beheizte Gaszone hindurchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallteile nacheinander verschiedene Zonen des Muffelofens durchlaufen, welche mit Gasen unterschiedlicher Menge und/ oder unterschiedlicher Art beschickt werden, wobei die Gase zwischen den sich bewegenden Metallteilen hindurchgeleitet werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas unterhalb der Metallteile eingeleitet, im Raum oberhalb der Metallteile abgesaugt, gefiltert und zur Beschickung des Ofens wieder verwendet wird.
3) Durchlauf-Muffelofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer tunnelartigen Muffel, welche an beiden Stirnseiten je eine Öffnung für den Eintritt oder Austritt der zu behandelnden Metaliteile besitzt und eine waagerechte Stützfläche sowie auf dieser einen Förderer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufzone der Metallteile in verschiedene Abschnitte (S?, S,...) unterteilt ist, welche über jeweils einen separaten Gasanschluss (T?, T,...) mit einer eigenen Gasquelle verbunden sind, das
03G030/O53S
ORIGINAL INSPECTED
Ganze derart, dass die den Ofen kontinuierlich durchlau-. fenden Metallteile (P) in den einzelnen Abschnitten (S,, Sp···) je nach der gewählten Gasart und Gasmenge sukzessive unterschiedlichen Diffusionsbehandlungen ausgesetzt werden können.
4) Durchlauf-Muffelofen nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, dass eine Sohle (S) der Muffel durch mehrere, quer zur Ofenlängsachse verlaufende Trennwände (IL) in einzelne Abschnitte (S,, Sp...) unterteilt und jeder Abschnitt der Sohle eine Kammer (8) zur Aufnahme und Verteilung von Gas sowie mindestens einen separaten Gasanschluss (Tp, T,.,.) aufweist und der der Fördereinrichtung (10) zugewandte Begrenzungsboden (7) der Kammer (8) mit Löchern (9) für den Gasdurchlass versehen ist,
5) Durchlaufmuffelofen nach einem der Ansprüche 3 und hy dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt (S,, Sp...) der Ofensohle (S) mit einer Trägergasquelle (15, 16, 17) verbunden und je nach Bedarf zusätzlich an eine Speiseleitung (15a, l6a, 17a) für ein Reaktivgas angeschlossen ist, und dass der obere Muffelraum über eine Rückführleitung (18) und ein Gasfilter (19) mit der Trägergasquelle (12) verbunden ist.
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DE19792950967 1979-01-12 1979-12-18 Verfahren zur kontinuierlichen diffusionsbehandlung von metallteilen und durchlauf-muffelofen zur durchfuehrung des verfahrens Granted DE2950967A1 (de)

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