DE3534104C2

DE3534104C2 -

Info

Publication number: DE3534104C2
Application number: DE19853534104
Authority: DE
Inventors: Werner Kurt Sao Paulo Br Guese
Original assignee: AICHELIN IND COMERCIO FORNOS
Current assignee: AICHELIN IND COMERCIO FORNOS
Priority date: 1984-10-02
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1988-07-14
Also published as: BR8404963A; DE3534104A1

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

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.