DE338231C - Verfahren und Einrichtung zum Zementieren von Eisen und Eisenlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Zementieren von Eisen und Eisenlegierungen. Zum Zementieren von Eisen und Eisenlegierungen verwendet man neuerdings vielfach Gase, z. B. kohlenwasserstoffhaltige Gase, als Kohlungsmittel sowohl unmittelbar und alleiri als auch in Verbindung mit körnigen Stoffen, in welche die zu zementierenden Stücke eingebettet sind. - Diese Zementierungsverfahren gestatten zwar rasche Arbeit. Die Güte und Tiefe der Zementierung ist aber abhängig von der Form undder gegenseitigen Lage der zu zeinentierenden Gegenstände. Abschirmungen, Wirbel, tote Winkel verhindern, daß die zu behandelnden Gegenstände auf ihrer ganzen Oberfläche gleichmäßig Kohle aufnehmen. Besonders nachteilig macht sich die Wirkung der Abschirmung auf der der Gasströmung entgegengesetzten Seite bemerkbar.
• In dieser ' Beziehung ist die altbewährte Zementierung in einem Einsatzpulver irgen4-einer bewährten Zusammensetzung wesentlich besser. Auch diesem Verfahren haften aber wesentliche Nachteile an. Solche sind vor allem die lange Dauer der Zementierung und deren beschränkte Tiefe.
• Die die Zementation bedingende Wechselwirkung zwischen dem Eisen und dem Einsatzpulver tritt nämlich in ihrem ganzen, überhaupt möglichen Umfang nur dann ein, wenn das Eisen eine angemessene Temperatur besitzt und. gleichzeitig die für die Zeinentation besonders wirksamen Gase noch völlig in der Zementationskiste enthalten sind bzw, uneingeschränkt -entwickelt werden, Die Gase bilden sich aber und entweichen bei der heut üblichen ganz rohen Lehindichtung der Kiste ungenutzt schbn bei sehr. niedriger Temperatur praktisch von dem Augenblick an, in dem der Einsatzkasten in, den Ofen ge-,schoben wirdi,. während das Eisen erst bei etwa 7oo' merklich aufnahmefähig für Kohlenstoff wird' und die praktisch angewendeten Zeinentationstemperaturen bei 8oo bis iooo' liegen. Bis aber ein, Kasten und damit auch das darin in Pulver eingebettete Eisen diese Temperatur erreicht hat, vergehen, besonders bei großen Stücken, oft Stunden, während welcher die sich aus dein Einsatzpulver bildenden Gase ununterbrochen weiter entweichen und nutzlos verbrennen, so daß, wenn endlich das Eisen so warm ist, daß die Wechselwirkung zwischen Eisen und Gas eintreten kann, das Gas zum größten Teil nicht mehr vorhanden ist oder von dem Einsatzpulver nur noch in ganz geringen Mengen und gegebenenfalls in nur noch, wenig, wirksamer Beschaffenheit abgegeben werden kann.
• Durch das in nachstehendem. beschriebene neue Zeinentierungsverfahren ist es nun gelungen, eine qualitativ ebenso gute 7ementierung wie bei dem alten Verfahren mit Einsatzpulver zu erzielen, jedbch, rascher und mit weniger Kosten als beim alten Verfahren, währendt gleichzeitig die obenerwähnten Nachteile der Zementierung in einer künstlich, geschaffenen Gasatmosphäre, besonders deren ungleichmäßige Wirkung, gleichfalls vermieden sind, Das neue Verfahren beruht im wesentlichen darauf, daß dfe zu zementierenden Eisengegenstände zwar in Einsatzpulver eingebettet werden, daß aber die aus dem Einsatzpulver entstehenden Gase, die man bisher zum überaus größten Teil verbrennen ließ, in besonderen Behältern gesammelt und dem Zementierungshehälter unter Druck wieder zugeleitet werden.
• Gegenüber der- Zementierung im Einsatzpulver nach der alten Methode ist so einem unwirtschaftlichen Verbrauch an Einsatzpulver vorgebeugt, und gegenüber der Zementierung im gasförrnigen Kohlungsmittel nach dien bisher bekannten Verfahren ist die besondere Erzeugung, Heranschaffung, Zusammensetzung und, Dosierung dieser Gase vermieden, ganz abgesehen von den Übrigen, obenerwähnten Nachteilen jenes Verfahrens.
• In den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele von Einrichtungen schematisch dargestellt, die zur Ausübung des neuen Verfahrens mit Vorteil verwendet werden können.
• Fig. i zeigt einen einfachen Anschluß eines Zementierungsbehälters an einen besonderen Gasbehälter; Fig. 2 zeigt eine Anordnung anderer Art mit'Ausnutzung des Auftriebes der erhitzten Gase zum Zwecke der Zirkulation; Fig. 3 ist eine Anordnung mit pendelnder Gasführung unter Verwendung eines Gasbehälters, Fig. 4 eine ebensolche Anordnung mit Anwen,dung von zwei Gasbehältern, Fig. 5 eine Anordnung mit einem Sammelbehälter von unveränderlichem Volumen. Gemäß Fig. i ist der Zementierungsbehälter a in binen, normalen Eintsatzofen b einzusetzen, wobei nur die Tür c des Ofens so geändert werden muß, daß sie dieses Einsetzen erlaubt.
• Zum Abführen der aus dem Einsatzpulver sich entwickelnden Gase ist in geeigneter Weise die Rohrleitungd an den Einsatzbehälter angeschlossen, durch eine Kühlvorrichtunge hindurch und über ein Absperrorgan g an einem Wasserschloß f vorbei in den Gasbehälter h geführt.
• Aus dem Gasbehälterh können die darin angesammelten Gase durch die Leitung i wieder entnommen und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Flügelgebläses k durch die Leitung 1, den Dreiweghahn m und Leitung m dem Zernentierbehälter wieder zugeführt werden. Die Zuführung geschieht daib#ei zweckmäßig durch, einen in den Behälter a eingeschobenen hohlen Kasten o mit einer großen Anzahl kleiner Durchtrittsöffnungen zum Verteifen der Gase über den ganz#en Querschnitt, Hierbei kann dIas Gaszuführungsrohr it im Ofen, wie gezeichnet, derart angeordnet sein, daß die Gase vor dem Wiedereintritt in den Behälter a vorgewärmt werden.
• Der Dreiw:eghahn in ermöglicht es, Überschüssige Gase aus dein geschlossenen Gasumlaufsystem entweichen zu lassen, und zwar vorteilhaft in die Feuerung des Einsatzofens.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.:2 ist von einem besonderen Gasbeweger (vgl. k in Fig.i) abgesehen unä- Gasumlauf infolge des Auftriebes der erwärmten Gase erreicht.
• Der Zementierbehältera bildet hier einen besonderen Einsatz in einer zweckmäßig aus Schamotte o. dgl. hergestellten Muffel, so daß beim Auswechseln des Zementierbehältersa keine Leitungen zu lösen sind.
• Die aus dem Einsatzpulver sich entwickelnden Gase steigen durcheigenen Auftrieb nach oben und. werden durch die Wasservorlage q und, durch die Rohrleitung d wieder in den Gasbehälter h und von dort durch die Rohrleitung i und,die im Heizraum liegende Heizschlarige m mit aufsteigen-den Windungen und den Verteilungskasten o wieder dem Zernentierbehälter zugeführt. Die Beheizung der Schlange n unterstützt dabei natürlich den Umlauf der Gase. In den Rohrleitungen, d und i können dieselben Sondereinrichtungen vorgesehen werden, die in Fig. i angedeutet sind.
• Der Ausbau des Einsatzbehälters a kann noch dadurch weiter erleichtert werden, daß die Retorte p mit ihren beiden Stirnseiten aus dem Ofen b herausgeführt wird..
• Gemäß Fig. 3 ist der irgendwie zu erhitzende Einsatzbehälter a nur einseitig, närnlieh nur durch die Leitung d mit dem Gasbehälter h Verbunden. Die andererseits an den Behälter a sich anschließende Gasleitung n ist zu einem verstellbaren Ab-sch'Iußorgan r geführt. In diesem Abschlußorgan schließt eine Flüssigkeitsfüllung für gewöhnlich die Ausflußöffnung der Rohrleitung n ab. Der Behälter t für die Abschlußflüssigkeit kann je- doch, beispielsweise mittels des Fußhebels u, soweit gesenkt wer-den, daß die Ausflußöffnung der Leitung n frei wird, und nun die Gase durch die Austrittsöffnung s entweichen können, beispielsweise der Feuerung d;es Einsatzofens zugeführt werden können.
• Der Regulierhebel 24 istdurch einen Seilzug v oder ein anderes kraftübertragendes Organ derart mit dem Gasbehälter k verbunden, daß bei nahezu völlig -mit Gas gefüllter Tauchglocke diese einen Anschlag w anliebt, so daß, infolge der Verbindung dieses Anschlages w mit dem Hebel u, dieser letztere sinken und dabei den Gasauslaß freigeben kann. - Während.- zuer##t, (bei geschlQssenem Gasauslaß ) die aus dem Einsafzpulver entwikkelten Gase,d-urch die Leitungd in den Gasbehälterh strömten, ist jetzt die Strörnungsrichtung =gekehrt worden undes fließen die im Behälterh angesammelten Gase nach dem Einsatzbehälter a zurück.
• Eine noch, vollkommenere Einrichtung zur Erzielung der pendelnden Gafsbewegung ist in Fig. 4 dargestellt.
• Hier ist jede der beiden Seiten des Zementierbehälters a an Gashehälter hl bzw. h2 angeschlossen. Die Tauchglocken der beiden Gasbehälter sind durch ein Zugseil v derart miteinander verbunden, daß, wenn die eine Glocke steigt, die andere sinkt. Diese gegenläufige Bewegung,der Glocken wird entweder durch entsprechende Gewichtsbelastung der Glocken oder durch, maschinellen Antrieb herbeigeführt. Hierbei wird das Gas in ständig wechselnder Richtung -durch den Zementierungsbehälter geleitet.
• Zum Auslassen überschüssigen Gases und zur Vermeidüng zu hohen Gasdruckes kann ein Wasserschloß x angewendet werden, außerdern können an geeigneten Stellen der Leitungen d' und d' ins Freie oder in die Ofenheizung mündende Absperr- oder Auslaßor-,-aiiey angewendet werden.
• Die pen-d#elnde Gasführung bietet den Vorteil, daß die einzusetzenden Eisenteile im Behälter a nicht einseitig stärker gekohlt: werden, wiedies gegebenenfalls bei Gasströmung in immer gleich gerichtetem Sinne eintreten könnte.
• Es ist keineswegs notwendig, daß zur Aufnahme der aus dem Einsatzpulver entwikkelten und dem Einsatzbehälter wieder zuzuführenden Gase ein Gasbehälter mit veränderbarem Fassungsraum (Gasometer) verwendet wird, vielmehr kann auch irgendein Behälter mit unveränderlichem Volumen Änwendung finden, wie Fig. 5 beispielsweise zeigt. Die Anlage wird, in diesem Fall recht einfach und billig.
• Hier sinkt -das im Einsatzbehälter a entwickelte Gas durch die abgekühlte Leitungd in den Sarnmelbehälter h herab, der durch ein genügend weites Rohrstück gebildet sein kann, und steigt aus ihm durchl eine von außen erwärmte Rohrschlange n wieder zum Einsatzbehälter a empor. Ein Wasserschloß x und .Auslaßventil y vervollständigen im wesentlichen die Einrichtung.
• Wie diese vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, läßt sich, die Erfindung durch Einrichtungen der verschiedensten Art verwirklichen. Natürlich ist durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele #die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung noch keineswegs erschöpft. Die beschriebenen Einrichtungen können miteinander kombiniert werden. Auch andere Abänderungen sind möglich, heispielsweise istes keineswegs notwendig, daß teure Ga,someter zur Aufnahme der Gase verwendet werden, sondern es könnten auch einfache, großrätimige Behälter als Sammelräume verwendet werden.
• Zweckmäßig ist es, bei größeren Anlagen, mehrere Zementierungsbehälter derart miteinander zu verbinden, daß die in ihnen sich entwickelnden Gase nicht bloß immer durch einen und denselben Behälterhindurchgeführt werden,-sondern der Reihe nach durch melirere oder alle Behälter.
• Möglich, wenn auch nicht unbedingt nötig, ist es, die aus dem Einsatzpulver sich entwickelnden Gase noch durch besonders zugeführte hochwertige Gase anzureichern.
• Wenn zur Erzielung der erforderlichen Gasb#ewegung besondere Luftbeweger (vgl. k in Fig. i) angewendet werden sollen, so kann zu deren Antrieb #die Abwärme der Zementierungseinrichtung ausgenutzt werden. Da die Gasbewegung ganz langsam erfolgen kann, also wenig Energieaufwand dafür nötig, ist, genügt unter Umständen schon ein durch die aufsteigende Abwärme in Betrieb gesetztes Flügelra#d.

Claims (2)

1. PATENT-ANspp,ücHE: i. Verfahren zum Zementieren von Eisen und Eisenlegierungen in einem Strom von Mischgasen, die durch den Zementationsbehälter unter Druck geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase durch Aden im Zementationsbehälter sich abspielenden Destillationsvorgang aus dem Einsatzpulver entwickelt werden, in das die zu zementierenden Gegenstände eingebettet sind.
2. 2. Einrichtung zur Ausübung, des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch derartige Anordnung einer Gasabführungs- und Gaszuführungsleitung am Zernentierungsbehälter, daß durch geeignete Führung und teilweise Kühlung der Rohrleitung ein Umlauf der Gase infolge des Auftriebes erreicht ist. 3. Einrichtung nach Anspruch.:2, gekennzeichnet durch die Anwendung eines besonderen Luftbewegers für die Bewegung der Gase. 4. Einrichtung nach Anspruch:2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des * Luftbewegers die in der Zernentierungsanlage entweichende Abwärme benutzt ist. 5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspfuch i, dadurch gekennzeichnet, daff durch entsprechende Steuerung der die Gase aufnehmenden Gasbehälter eine hin und her pendelnde Gasbewegung erzielt ist. 6 . Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementierungsbebälter als besonderer Behälter in eine Retorte o. dgl. c ist die ihrerseits Gaszu-und -abführungsleitungen besitzt, so daß die letzteren bei Auswechslung des Zementierungsbehälters nicht gelöst zu werden brauchen.