DE3534104C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- 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
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederver
wendung der Atmosphäre von Öfen zum thermochemischen
Aufkohlen und Karbonitrieren, insbesondere von Metal
len.
Zum Aufkohlen oder Karbonitrieren von Stahl in Gasauf
kohlungsöfen werden Ofenatmosphären verwendet, die
Gasbestandteile enthalten, die in der Lage sind, Koh
lenstoff und/oder Stickstoff an den Stahl abzugeben.
Der Kohlenstoff bzw. der Stickstoff, die aus der
Atmosphäre abgegeben wurden, diffundieren in die zu
behandelnden Stahlteile ein. Die wesentlichen Bestand
teile der Behandlungsatmosphäre sind N2, CO, H2, CO2,
CH4 und H2O.
Atmosphären dieser Art und ihre Zusammensetzung sind
beispielsweise beschrieben in "Metallurgische Gesichts
punkte zur Prozeßkontrolle bei der Gasaufkohlung von
Stahl" in "Härtereitechnische Mitteilungen" Band 30, 1975,
Heft 1. Die Erzeugung der Atmosphären geschieht durch
teilweise Reaktion einer Mischung aus einem Brenngas
und Luft in einem von außen beheizten Behälter, wie dies
in der GB-PS 15 62 739 oder in "Metals Handbook" Band 2,
8. Ausgabe, erläutert ist.
Da sich die Zusammensetzung der Ofenatmosphäre während
des Behandlungsprozesses kontinuierlich verändern würde,
wenn keine Regelung vorgenommen wird, muß ständig ein
Teil der Ofenatmosphäre abgezogen werden, um durch
Zufuhr frischer Ofenatmosphäre oder eines reinen Kohlen
stoffträgers den gewünschten Kohlenstoffpegel in der
Ofenatmosphäre aufrechtzuerhalten.
Der aus der Ofenkammer abgeleitete Anteil von Ofen
atmosphäre enthält giftige und brennbare Bestandteile
und wird deswegen bislang ungenutzt abgefackelt, obwohl
seine Zusammensetzung nahe der gewünschten Zusammen
setzung liegt.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Ver
fahren zu schaffen, das sparsamer mit überschüssiger
Ofenatmosphäre umgeht und ohne nutzloses Abfackeln
der überschüssigen Ofenatmosphäre auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren
mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren weist
den Vorteil auf, ohne die Verwendung von Fremd
gasen für die Flammenvorhänge auszukommen, die
sich an den Stellen befinden, an denen sonst die
Ofenatmosphäre der Oxidation ausgesetzt wäre, wobei
diese Flammenvorhänge eine Barriere gegen das Ein
dringen von Sauerstoff bilden.
Auf diese Weise stellt das vorliegende Verfahren eine
Möglichkeit dar, die die vollständige Verwertung des
Gases erlaubt, das die Öfen sowie die erwähnten Flam
menvorhänge speist, die die Ein- und Ausgänge der
Öfen abdichtet.
In der einzigen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
Wenn in einem in der Figur gezeigten Industrieofen 1 ins
besondere Metalle thermochemisch behandelt, beispiels
weise aufgekohlt oder karbonitriert werden, fällt stän
dig ein Überschuß an Ofenatmosphäre an. Diese überschüs
sige Ofenatmosphäre entsteht beispielweise, wenn die
Kammer des Industrieofens 1 kontinuierlich aus einem
nicht weiter veranschaulichten Endogasgenerator oder
sonstwie mit frischer neu erzeugter Ofenatmosphäre ge
spült wird. Überschüssige Ofenatmosphäre fällt auch dann
an, wenn in die Kammer des Ofens 1 zum Zwecke der Ein
regelung des Kohlenstoffpegels entweder ein Verdünnungs
gas, beispielsweise Stickstoff, oder ein Kohlenstoff
träger Methan oder Alkohol zugeführt wird. Im letzteren
Fall dissoziiert der Kohlenstoffträger in der Ofenkam
mer und vermehrt die dort befindliche Gasmenge. Damit
der Druck der Ofenatmosphäre konstant bleibt, muß folg
lich ständig überschüssige Ofenatmosphäre aus der Kam
mer abgelassen werden.
Diese überschüssige Ofenatmosphäre, die giftige Bestand
teile enthält, muß entsorgt werden, was bislang im we
sentlichen durch Abfackeln erfolgte. Mit dem Abfackeln
wird aber die an sich nahezu die richtigen Atmosphären
parameter aufweisende überschüssige Atmosphäre praktisch
ungenutzt vernichtet.
Um dem entgegenzuwirken, wird deshalb gemäß der Figur bei
dem Ofen 1 zur thermochemischen Behandlung von Metallen
dessen überschüssige Atmosphäre über eine Leitung 2 ge
sammelt und einem Kühler 4 zugeführt; eine an die Lei
tung 2 angeschlossene Sicherheitsleitung 3 mit Über
druckventil gestattet zusätzlich ein Abfackeln. Das Gas
strömt durch den Kühler 4 und von dort in ein nachge
ordnetes Filter 5, wo Ruß und andere Schwebeteilchen
ausgefiltert werden. Danach strömt das Gas über ein
Ventil 6 zu einem Kompressor 7, der es verdichtet und
in einen Speichertank 8 preßt. Dort wird es unter ständi
ger Kontrolle mittels eines Manometers 9 gespeichert
bzw. zwischengespeichert. Von dem Tank 8 führt eine Lei
tung 10 zurück, aus der Einspritzer- oder Verdüsungs
einrichtungen 11 des Ofens 1 gespeist werden, die frische
Ofenatmosphäre mit dem jeweils gewünschten Kohlenstoff
gehalt erzeugen. Ferner gehen von der Leitung 10 Zufuhr
leitungen 12 ab, die die Flammenvorhänge an den Öff
nungen des Ofens 1 speisen.
Die zwischengespeicherte Ofenatmosphäre kann auch ande
ren zu einer getrennten Anlage gehörenden Öfen zugeführt
werden. Ebenso ist es möglich, aus dem Tank 8 zwischen
gespeicherte Atmosphäre zu verwenden, um schnell den
Atmosphärenverlust auszugleichen, der auftritt, wenn zum
Beschicken oder Entleeren des Ofens 1 die Türen oder
Schleusen kurzzeitig geöffnet werden müssen. Das zwischen
gespeicherte und nahe den optimalen Parametern liegende
Gas steht bei einem derartigen impulsweisen Bedarf
schneller und in einer größeren Menge zur Verfügung als
wenn es aus den Ausgangskomponenten Luft und Propan oder
auch Luft und Alkohol erzeugt werden müßte. Ein Ein
dringen von Außenluft durch die geöffneten Türen läßt
sich somit wirksam verhindern, was der Gleichmäßig
keit des Behandlungsvorgangs und der Reproduzierbarkeit
der Ergebnisse zugute kommt.
Je nach Art der Anlage lassen sich 40 bis 70% der Auf
kohlungs- oder Karbonitrierungsgasmengen gegenüber sol
chen Anlagen einsparen, bei denen das überschüssige
Gas lediglich abgefackelt wird. Schließlich eignet sich
das zwischengespeicherte Gas, das unter verhältnismäßig
hohem Druck steht, auch gut zur Verdüsung von flüssigen
Kohlenstoffträgern, wie Alkohol, bzw. der Verwirbelung.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren für eine Aufkohlungs
atmosphäre beschrieben wurde, ist es ersichtlich, daß die
Ausführungen auch für Karbonitrierungsatmosphären gel
ten, bei denen der nitrierende Bestandteil (Ammoniak)
zusammen mit Alkohol verdüst wird.
Claims (12)
1. Verfahren zur Wiederverwendung der Atmosphäre von
Öfen zum thermochemischen Aufkohlen und Karbonitrie
ren, insbesondere von Metallen, bei dem die reagie
renden Gasbestandteile im wesentlichen CO, H2, CO2,
CH4, H2O sind, wobei während der Behandlung infolge
der Spülung der Ofenkammer oder der Regelung der
Ofenatmosphäre ständig ein Überschuß an Ofenatmosphäre
anfällt, mit den folgenden Schritten:
- a) das den Überschuß der Ofenatmosphäre bildende Gas wird gesammelt,
- b) das gesammelte Gas wird gekühlt,
- c) das gekühlte Gas wird komprimiert und
- d) das komprimierte Gas wird gespeichert oder zwischen gespeichert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das gesammelte Gas vor dem Komprimieren gefiltert
wird.
3. Verwendung des gespeicherten Gases als Brenngas.
4. Verwendung des gespeicherten Gases zum Speisen von
Flammenvorhängen.
5. Verwendung des gespeicherten Gases zum Speisen von
Zündflammen.
6. Verwendung des gespeicherten Gases zum Heizen.
7. Verwendung des gespeicherten Gases als Schutzgas.
8. Verwendung des gespeicherten Gases gegebenenfalls
nach entsprechender Aufbereitung und Anpassung des
Kohlenstoffpegels in anderen Öfen zur thermo
chemischen Behandlung.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Karbonitrierung beispielsweise Ammoniak zu
sammen mit gespeichertem Gas und gegebenenfalls
einem Kohlenstoffträger, z.B. verdüstem Alkohol
ab C2H5OH verwendet wird.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Atmosphäre mit 30 bis 32 Vol.-% CO, 4 bis
8 Vol.-% CH4, 56 bis 60 Vol.-% H2, 0,14 bis 0,21
Vol.-% CO2 sowie N2 entsprechend dem verbleibenden
Rest hergestellt wird.
11. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem nachfolgenden Verfahrensschritt das
gespeicherte Gas mit einem den Kohlenstoffpegel
erhöhenden Kohlenstoffträger gemischt wird.
12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kohlenstoffträger Alkohol gewählt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR8404963A BR8404963A (pt) | 1984-10-02 | 1984-10-02 | Processo para o enriquecimento da atmosfera de fornos de tratamentos termoquimicos de carbonetacao e carbonitretacao |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3534104A1 DE3534104A1 (de) | 1986-04-10 |
DE3534104C2 true DE3534104C2 (de) | 1988-07-14 |
Family
ID=4036515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853534104 Granted DE3534104A1 (de) | 1984-10-02 | 1985-09-25 | Verfahren zur regelung der atmosphaere von oefen zur gasaufkohlung und -karbonitrierung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR8404963A (de) |
DE (1) | DE3534104A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3631389A1 (de) * | 1985-09-20 | 1987-03-26 | Aichelin Ind E Com Fornos Ind | Verfahren zur anreicherung der atmosphaere von oefen zur thermo-chemischen behandlung von metallteilen |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4049472A (en) * | 1975-12-22 | 1977-09-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Atmosphere compositions and methods of using same for surface treating ferrous metals |
-
1984
- 1984-10-02 BR BR8404963A patent/BR8404963A/pt not_active IP Right Cessation
-
1985
- 1985-09-25 DE DE19853534104 patent/DE3534104A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3631389A1 (de) * | 1985-09-20 | 1987-03-26 | Aichelin Ind E Com Fornos Ind | Verfahren zur anreicherung der atmosphaere von oefen zur thermo-chemischen behandlung von metallteilen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR8404963A (pt) | 1986-05-06 |
DE3534104A1 (de) | 1986-04-10 |
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