DE2950967C2 - - Google Patents

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    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur konti­ nuierlichen 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, wel­ che an beiden Stirnseiten je eine Öffnung für den Ein­ tritt und Austritt der zu behandelnden Metallteile besitzt und eine waagerechte Sohle sowie auf dieser einen Förderer aufweist.
Metallteile kann man bekanntlich in Durchlauf- Muffelöfen einer Diffusionsbehandlung unterwerfen, um de­ ren mechanische Eigenschaften zu verbessern. Dieser Vor­ gang wird durch die folgenden Parameter beeinflußt:
  • a) die in den Feststoffen enthaltenen flüchti­ gen Elemente, d. h. Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff,
  • b) gasförmige Produkte, welche u. a. durch Ver­ bindung 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 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, be­ heizte Kammer auf, in welcher die auf einem Förder­ band befindlichen Metallteile mit einem bestimmten Gas be­ aufschlagt werden.
Es ist ferner bekannt, daß die zu behandelnden Produkte in verschiedenen Ofenzonen auch eine unterschied­ liche 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 so­ gar eine Decarbonisierung notwendig sein kann.
Will man bei den bekannten Verfahren verschie­ dene Gasarten bzw. Gasmengen nacheinander, d. h. in aufein­ anderfolgenden Ofenzonen zur Einwirkung bringen, so geht dies nur in diskontinuierlichem Betrieb, indem die Körbe mit den Metallteilen von einer Kammer zur anderen transpor­ tiert werden.
Außerdem bedingt das bekannte Verfahren, 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 unten im Korbe lagen, eine unterschiedliche Diffusions­ wirkung, beispielsweise eine unterschiedliche Absorption von Kohlenstoff.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein Verfahren und einen Durchlauf-Muffelofen für dessen Ausführung in Vorschlag zu bringen, wonach Metall­ teile bei einem einzigen Durchlauf des Ofens sukzessive und im kontinuierlichen Betrieb verschiedenen Gasarten und/oder Gasmengen ausgesetzt werden können, so daß sämt­ liche Metallteile praktisch gleichgut von dem Gas umströmt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Merkmalskombination, wie sie in den unabhängigen An­ sprüchen 1 und 3 definiert ist.
In der Zeichnung ist ein Ausfüh­ rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
Fig. 1 ist eine schematische isometrische Dar­ stellung eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Durchlauf-Muffelofen,
Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch die Ofen­ sohle, und
Fig. 3 veranschaulicht schematisch die Gasfüh­ rung zur Speisung der einzelnen Sohlenabschnitte.
Ein Durchlauf-Muffelofen weist eine Sohle S auf, die im unteren Abschnitt einer Muffel 2 ortsfest angeord­ net ist. Die Muffel 2 ist in bekannter Weise tunnelartig ausgebildet und besitzt demgemäß zwei stirnseitige Öff­ nungen für den Eintritt und den Austritt der zu behandeln­ den 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 Distanz­ stücke 6 ist der untere Boden 4 von einem oberen Boden 7 in Abstand gehalten, so daß ein der Gasverteilung dienen­ der Hohlraum entsteht. Der obere Boden 7 ist mit Perfora­ tionen 9 versehen und auf demselben befindet sich ein Förderband 10, das aus einem biegsamen, gasdurchlässigen Material, beispielsweise einem Stahldrahtgeflecht, be­ steht.
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 1, S 2 . . . etc. zusammen. In die Verteilkammer 8 jedes Soh­ lenabschnittes mündet ein Gaszuleitungsrohr T 1, T 2 . . . etc., wobei das Rohr T 1 auf der Zeichnung aus Gründen der Über­ sichtlichkeit weggelassen wurde.
Zur Beschickung des Ofens mit Gas ist eine all­ gemeine Trägergaszuleitung 12 (Fig. 3) vorgesehen, die von einem nicht dargestellten Reservoir gespeist wird. Über ein Steuerventil 13 (Dbi­ mtre), eine Verbindungsleitung 14, Steuerventile 15, 16 und 17 sowie Leitungen C 1, C 2 etc. werden die Kammern 8 der einzelnen Sohlenabschnitte S 1, S 2 etc. mit Gas ver­ sorgt.
Wie Fig. 3 ferner zeigt, münden in die Leitungen C 2, C 3, C 4 nicht nur die mit Trägergas beschickten Ventile 15, 16, 17, sondern weitere Ventile 15 a, 16 a, 17 a, welche mit speziellen reaktiven Zusatzgasen ge­ speist werden. Je nach Wahl dieser Zusatzgase strömen so­ mit in die Leitungen C 1, C 2 . . . Gase unterschiedlicher Zusammensetzung, so daß auch die Sohlenabschnitte S 1, S 2 . . . mit verschiedenartigen Gasen beschickt werden können.
Der Absaugestutzen 3 ist ferner über eine Rück­ führleitung 18, in welche ein Gasfilter 19 eingeschaltet ist, an die allgemeine Trägergaszuleitung 12 angeschlos­ sen.
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 1, S 2 . . . werden die Teile dabei auf beispielweise 900°C 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 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 allsei­ tige Umspülung der Teile und deren kontinuierlicher Trans­ port 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 gegen­ seitige Beeinflussung von Gas und Festkörper begünstigt.
Das Gas wird nach dem Durchströmen der Metall­ teile im oberen Abschnitt der Muffel 2 durch den Stutzen 3 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 einer­ seits durch die Metallteile P absorbiert wurden, anderer­ seits unter den hohen Ofentemperaturen zerfallen sind.
Die dem Ofen zugeführte Gasmenge wird vorteil­ hafterweise so groß gewählt, daß keine Luft in die Muf­ fen 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.
Dank der Reinigung der abströmenden Gase im Gasfilter 19 wird eine absolut saubere Diffusionsatmo­ sphäre beim Wiedereinführen des Gases in die Sohlenab­ schnitte erreicht.
Der Erfindungsgedanke kann vom Fachmann in man­ nigfaltiger Weise abgewandelt werden; so wäre es zweifel­ los möglich, statt der mit Perforationen 9 versehenen Bo­ denplatte 2 eine poröse Platte zu verwenden, welche eben­ falls eine gleichmäßige Verteilung des Gases gewährlei­ sten würde.
Der Transport der Metallteile P kann auf ver­ schiedene Weise gelöst werden. Während das Förderband 10 auf einer ortsfesten Sohle S kontinuierlich oder diskon­ tinuierlich 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 (Bo­ denfläche) 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 hindurchgeströmt ist - unten abzuziehen.

Claims (5)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Diffusionsbe­ handlung von Metallteilen in einem Durchlauf-Muffelofen, wobei die Metallteile durch eine beheizte Gaszone hindurch­ geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall­ teile 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 gekenn­ zeichnet, daß das Gas unterhalb der Metallteile eingelei­ tet, 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 Muf­ fel, welche an beiden Stirnseiten je eine Öffnung für den Eintritt oder Austritt der zu behandelnden Metallteile besitzt und eine waagerechte Stützfläche sowie auf dieser einen Förderer aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Durchlaufzone der Metall­ teile in verschiedene Sohlen-Abschnitte (S 2 , S 3 . . .) unterteilt ist, welche über jeweils einen separaten Gasanschluß (T 2, T 3 . . .) mit einer eigenen Gasquelle verbunden sind, derart, daß die den Ofen kontinuierlich durchlau­ fenden Metallteile (P) in den einzelnen Sohlen-Abschnitten (S 1, S 2 . . .) je nach der gewählten Gasart und Gasmenge sukzes­ sive unterschiedlichen Diffusionsbehandlungen ausgesetzt werden können.
4. Durchlauf-Muffelofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sohle (S) der Muffel durch meh­ rere, quer zur Ofenlängsachse verlaufende Trennwände (11) in einzelne Sohlen-Abschnitte (S 1, S 2 . . .) unterteilt und je­ der Abschnitt der Sohle eine Kammer (8) zur Aufnahme und Verteilung von Gas sowie mindestens einen separaten Gas­ anschluß (T 2, T 3 . . .) aufweist und der der Fördereinrich­ tung (10) zugewandte Begrenzungsboden (7) der Kammer (8) mit Löchern (9) für den Gasdurchlaß versehen ist.
5. Durchlaufmuffelofen nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sohlen-Abschnitt (S 1, S 2 . . .) der Ofensohle (S) mit einer Trägergasquelle (15, 16, 17) verbunden und je nach Bedarf zusätzlich an eine Speiseleitung (15 a, 16 a, 17 a) für ein Reaktivgas angeschlossen ist, und daß der obere Muffelraum über eine Rückführleitung (18) und ein Gasfilter (19) mit der Trägergasquelle (12) verbunden ist.
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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DE2950967A1 DE2950967A1 (de) 1980-07-24
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