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Ofen zur Wärmebehandlung von Metallwerkstücken unter Luftabschluß
Es sind Öfen zur Wärmebehandlung von Metallwerkstücken unter Luftabschluß bekannt,
bei welchen zwei selbständig beheizbare Kammern, nämlich eine Vorkammer zur Vorwärmung
und eine Hauptkammer,. der eigentliche Glühraum, durch einen Überleitungskanal miteinander
verbunden sind; dabei ist die Vorkammer zweiteilig, und jeder Teil ist mit je einer
Öffnung versehen, die zum Ein- bzw. zum Ausführen der Werkstücke dienen, während
die Glühkammer winkelförmig derart angeordnet ist, daß dieselbe an der Spitze oder
dem Scheitel und die beiden Teile der Vorkammer an den Schenkeln des von den Glühkammerwandungen
gebildeten Winkels liegen und der Überleitungskanal innerhalb des Ofens zwischen
der Vorkammer und der Glühkammer eingeschlossen ist. Durch diese Anordnung wird
der Glühraum von den Beschickungs- und Entladeöffnungen an der Vorderseite der Vorkammer
nicht nur durch die Länge der Vorkammer, sondern auch noch durch die Länge des Überleitungskanals
getrennt; hierdurch werden sowohl die Beobachtungsmöglichkeit der Werkstücke im
Glühraum als auch das Fördern des Glühgutes aus der Vorkammer in die Glühkammer
und umgekehrt bedeutend erschwert, besonders wenn es sich um längere Werkstücke,
wie Stäbe, handelt. Es kommt hinzu, daß, wenn man die Öffnungen an der Vorkammer
mit an sich bekannten Luftabschlußmitteln versehen wollte, solche Mittel an jeder
Öffnung besonders vorgesehen sein müßten. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile
dadurch, daß der Überleitungskanal zwischen den Schenkeln eines von den Stirnseiten
der beiden Kammern gebildeten Winkels angeordnet ist und daß im Bodenteil der in
dem Überleitungskanal angeordneten, zum Ein- und Ausbringen der Werkstücke dienenden
einzigen Beschickungsöffnung ein Schlitz zur Einführung eines den Zutritt von Luft
verhindernden Schutzgases vorgesehen ist. Es ist ersichtlich, daß durch diese Anordnung
die Glühkammer der Beschickungsöffnung bedeutend näher gebracht ist und daß dadurch
nicht nur die Beobachtung, sondern auch die Förderung der Werkstücke in und aus
jeder der beiden Kammern wesentlich erleichtert wird, ohne daß die Werkstücke mit
der Luft in Berührung kommen.
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Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt
Abb. i zeigt schaubildlich einen elektrisch beheizten Ofen für- mehrstufige Wärmebehandlung.
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Abb.2 ist ein waagerechter Schnitt durch den unteren Teil der Abb,
i.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. 2.
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Abb. q. ist ein waagerechter Schnitt durch eine weitere Ausführungsform.
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Der Ofen =o gemäß Abb. i bis 3 enthält eine Ofenkammer =i für die
Vorbehandlung und einen Ofen 12 für die Nachbehandlung bei höherer Temperatur sowie
einen Überleitungskanal 13, welcher eine Zwischenkammer bildet, die die Beschickungsöffnungen
1q., 15 der Kammern 11, 12 miteinander verbindet. Jede
Kammer ist
aus einem wärmeisolierenden Werkstoff 16 gefertigt und enthält eine Reihe von Heizelementen
17. Der Überleitungskanal 13 besitzt in seinem Bodenteil eine Öffnung ig, welche
nach unten mit einem Ringflansch 2o versehen ist, der bis in die Abschreckflüssigkeit
des Abschreckbehälters a1 reicht; in der Abschreckflüssigkeit steht eine Schale
22 für die Werkstücke. Der Überleitungskanal 13 besitzt eine Türöffnung 23, deren
Boden mit einem schmalen, düsenförmigen Schlitz 24 ausgestattet ist, um Brenngase
aus einer Verbrennungskammer 25 zuzulassen, die mit Brenngas und Luft durch die
Leitungen 27, 28 gespeist wird. Diese Leitungen besitzen nicht dargestellte Ventile,
um die Gas-und Luftmengen entsprechend zu steuern.
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Die Arbeitsweise des -Ofens für die Wärmebehandlung von legierten
Stählen bei unterschiedlichen Temperaturen ist die folgende: Die Stahlwerkstücke
werden zunächst in die Vorerhitzungskammer ii eingeführt, in welcher die Temperatur
des Werkstückes bis auf etwa 875' C gebracht wird. Die Öffnung 23 bleibt,
nachdem in der Verbrennungskammer 25 die erforderliche Zusammensetzung des Gases
erreicht worden ist, geöffnet, so daß das in der Kammer ii vorerhitzte Werkstück
leicht durch den Überleitungskanal 13 zu der weiteren Kammer i2 von Hand übergeleitet
werden kann; diese Kammer 12 ist auf etwa 130o° C erhitzt. Sobald das Werkstück
die erforderliche Temperatur angenommen hat, wird es aus dein Ofen herausgeschoben
und durch die in dem Überleitungskanal angebrachte Öffnung ig in das Abschreckbad
21 fallen gelassen, dessen Öl' auf etwa 150' C erhitzt ist. Diese Arbeitsstufen
werden in einer schützenden Gasatmosphäre ausgeführt, deren Zusammensetzung durch
die Steuerung der Gas- und Luftzutritte geregelt werden kann; diese Schutzgasatmosphäre
wird nach aufwärts durch den Schlitz 24 aufrechterhalten, derart, daß die Schutzgase
einen luftausschließenden Vorhang über den Querschnitt der Öffnung 23 bilden und
auf die Deckenplatte der Öffnung auftreffen, wonach sie in die Kammern ii und 12
eintreten und diese sowie den Überleitungskanal 13 ausfüllen. Die Brenngase sind
farblos und durchsichtig und beeinträchtigen in keiner Weise die Handhabungen beim
Verschieben der Werkstücke von dem einen Ofen zum anderen bzw. beim Fallenlassen
in den Abschreckbehälter, ohne daß die Außenluft zutritt, so daß die Werkstücke
während der ganzen Behandlung von der Außenluft geschützt werden.
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Bei der Behandlung von Schnelldrehstahl, bei welchem ein geringer
Überschuß von Kohlenoxyd in der umgebenden Atmosphäre erforderlich ist, wird diese
Bedingung leicht durch entsprechende Steuerung des Gas- und Luftzutrittes erfüllt,
indem man eine Atmosphäre von vollständig verbranntem Gas erzeugt. In der Kammer
i2 wird dabei zwecks Überwachung ein Stück Holzkohle angeordnet, welche zur Feststellung
dient, ob die genannte Bedingung erfüllt ist; da, sobald das Verhältnis von Luft
und Gasen in der Verbrennungskammer derart ist, daß eine vollständige Verbrennung
erfolgt, die Hellglut der Holzkohle, welche bei etwa vorhandenem Sauerstoff auftritt,
sofort ausgelöscht wird.
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Die Wärmebehandlung kann für eine ganze Reihe von Werkstücken ununterbrochen
erfolgen, weil die Werkstückschale 22 in dem Abschreckbehälter wiederholt herausgenommen
und entleert und dann wieder hineingesetzt werden kann, ohne daß der Zutritt der
Außenluft erfolgt.
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Unter gewissen Umständen können zusätzliche Düsenschlitze in der Beschickungsöffnung
14 und 15 nach Abb. q. vorgesehen sein; diese Schlitze sind mit der Verbrennungskammer
25 durch ventilgesteuerte Leitungen verbunden; oder es können für jeden Schlitz
getrennte Verbrennungskammern vorgesehen sein. `Auf diese Weise läßt sich eine getrennte
Regelung der Atmosphäre in jeder der Ofenkammern erzielen. Für gewisse Wärmebehandlungen
kann eine Ofenkammer verwendet werden, die besondere Zonen von unterschiedlichen
Temperaturen aufweist.
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Die Verwendung der schützenden Gasatmosphären und der Schutzgasvorhänge
verursacht weder unerwünschte rasche Bewegungen der Gase in den Ofenkammern noch
die Einführung von Gasen von wesentlich unterschiedlichen Temperaturen; jedoch bewirkt
das Auftreffen der Brenngase auf die Deckenplatte der Zutrittsöffnungen einen erwünschten
langsamen Umlauf dieser Gase in den Behandlungskammern, ohne die Wärmeverteilung
oder die Gleichmäßigkeit der Beheizung innerhalb derselben zu stören.