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Herstellung einer schützenden oder aufkohlenden Ofenatmosphäre Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Schaffung einer Ofenatmosphäre
zur Zementation oder zum Schutz von Metallen und bringt ein Verfahren, das zu behandelnde
Eisenmetalle vor der Entkohlung schützt und die Wärmebehandlungszeit für eine Zementation
bis in eine gegebene Tiefe verkürzt und dadurch die Unkosten wesentlich verringert,
weiterhin den Zunder weich macht und ihn abstößt, so daß das behandelte Material
bei nachfolgenden Bearbeitungs- und Fertigungsvorgängen für Werkzeuge nicht schädigend
wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, in Ofen zur Wärmebehandlung von
Eisenmetallen eine Lithium enthaltende Atmosphäre zu schaffen durch Reduktion einer
Lithiumverbindung mit Hilfe der Beißen Heizgase in den öl- oder gasbeheizten Ofen,
wobei, um freien Sauerstoff auszuschalten, die Lithiumverbindung mit Hilfe eines
Zerstäubers in pulverisierter Form mit Druckluft in eine Mischkammer eingeblasen
wird, um dort mit dem aufkolilenden Gas, wie Propan, Butan, Erdgas oder einem anderen
brauchbaren Kohlenwasserstoffgas gemischt zu werden.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, die Lithiumerbindung in einen ölbeheizten
Ofen zu bringen, indem man sie mit dem verwendeten Heizöl des Ofens mischt. In diesem
Fäll ist die Lithium entlialtende -Mischung notwendigerweise mit ausreichend Sauerstoff
gemischt, um die Verbrennung
zu unterhalten. Das Lithium wird dann
durch die Ofenhitze einer exothermen Reaktion unterworfen. Wegen der zur. Verbrennung
des Lithium enthaltenden Ols erforderlichen großen Luftmengen bilden sich große
Wasserdampfmengen durch Verbindung dieser Luft mit dem aus dem Kohlenwasserstofföl
frei gewordenen Wasserstoff, wobei dieser Wasserdampf sowohl hochgradig oxydierend
wie auch entkohlend auf das Werkstück einwirkt. Selbst um eine geringe Reduktion
der vorliegenden Wasserdampfmenge zu bewirken, sind große Mengen von Lithium erforderlich.
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Wenn, um die Anwesenheit von freiem Sauerstoff und das sich ergebende
Zundern zu verhindern, der Ofen leicht reduzierend betrieben wird, reicht der Sauerstoff
nur für eine teilweise Verbrennung, und es wird kein Vorteil erzielt, da eine rauchige
Atmosphäre die Folge ist, welche schnell Ruß auf dem Werkstück ablagert.
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Weiterhin beschränken sich solche zuvorgenannten Verfahren, in denen
Lithiumverbindungen mit 01 gemischt werden, auf ölgefeuerte Öfen, in welchen
die Brenner unmittelbar die Ofenkammer befeuern.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden zur Überwindung von Nachteilen
solcher vorhergehenden Vorschläge Lithiumsalze in einem flüssigen Lösungsmittel
aufgelöst, und die Lösung wird getrennt vom Brennstoff in einen Wärmebehandlungsofen
eingebracht und verdampft. Dieses Lösungsmittel kann eine Flüssigkeit sein, die
im Dampfzustand Kohlenstoff abgibt, also eine aufkohlende Atmosphäre im Ofen schafft.
In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, lediglich eine schützende Atmosphäre herbeizuführen,
was bei geeigneter Wahl der Flüssigkeit oder entsprechender Dosierung dieser Flüssigkeit
bei der Einführung in den Ofen erreicht werden kann. Zur Erzielung einer lediglich
schützenden Atmosphäre könnte z. B. Wasser gewählt werden, in das Kohlenstoff in
geeigneter Form hineingebracht wird und so als Lösungsmittel für die Lithiumsalze
dient. In diesem Fall könnte die schädliche Wirkung des Wasserdampfes nicht eintreten,
da eine die Wir-1:ung des Wasserdampfes aufhebende Lithiumatmosphäre vorhanden ist.
In den Fällen, wo man bestrebt ist, eine aufkohlende Atmosphäre zu schaffen, wird
man insbesondere eine organische flüchtige Flüssigkeit, z. B. Benzol, wählen, wobei
die Lösung vorzugsweise in sorgfältig abgemessenen Mengen in die Wärmebehandlungskammer
des Ofens eingebracht wird. Es ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, die Einbringung
der in Lösung befindlichen Lithiumsalze, die z. B. in Wasser gelöst sind, und die
Einführung der im Dampfzustand Kohlenstoff abgebenden Flüssigkeit in den Wärmebehandlungsofen
getrennt vorzunehmen, d. h. zwei Speisestellen vorzusehen.
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Die tropfenweise Speisung des Ofens mit einer aufkohlenden Flüssigkeit
ist nicht neu; solche Flüssigkeiten verdampfen, wenn sie in die heiße Ofenkammer
eingeführt werden und bilden ein kohlenstoffreiches Gas, welches, wenn große Gasmengen
anwesend sind, das Werkstück zementiert oder, wenn nur so viel Gas vorhanden ist,
um den gesamten anwesenden Sauerstoff zu neutralisieren, die Entkohlung verhindert.
Die so erzeugten Gase können jedoch ein Zundern verursachen. Es wurde festgestellt,
daß durch Auflösen von Lithiumsalzen, z. B. Lithiumcarbonat, Lithiumchlorid oder
Lithiumfluorid in einem Gewichtsverhältnis von 0,3 % in 99,7 o/o einer Flüssigkeit
wie Benzol, Toluol oder einer anderen im Dampfzustand Kohlenstoff abgebenden Flüssigkeit,
und durch tropfenweises Einbringen einer solchen Flüssigkeit in einen Ofen eine
Atmosphäre geschaffen werden kann, die die Anwesenheit freien Kohlenstoffes ausschaltet
und Zundern verhindert, und dort, wo auf dem Metall, wie bei Schmiedestücken, Zunder
vorhanden ist, der größte Teil dieses Zunders beseitigt wird und solcher Zunder,
der im Metall eingebettet ist und zurückbleibt, so weichgemacht und ausgeglüht wird,
daß er Schneidwerkzeugen bei Bearbeitungsvorgängen nicht schadet.
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Die Lösung aus Lithiumsalzen in den zuvor genannten Flüssigkeiten
kann mit einer Nadeldüse oder anderen brauchbaren :Mitteln dem Ofen zugeführt werden,
und das Verfahren kann vorteilhaft bei allen Arten von Ofen angewandt werden, seien
sie direkt oder indirekt mit Elektrizität, Gas oder Öl geheizt.
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Die Tiefe der Kohlungszone des nach dem Verfahren behandelten Werkstücks
ist abhängig von der Zuführungsstelle und der in den Ofen zugeführten Menge der
Lösung. So hat sich die in den Ofen eingeführte Menge der genannten Lösung nach
dem gewünschten Kohlenstoffgehalt des zu bearbeitenden Werkstücks im zementierten
Zustand zu richten.
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Das beschriebene Verfahren ist äußerst einfach; es kann unter Benutzung
der allgemein gebräuchlichen Einrichtungen angewandt werden, und es hat sich herausgestellt,
daß mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens während der ganzen Behandlungsdauer eine
wünschenswerte stabile, lithiwmhaltige Atmosphäre aufrechterhalten werden kann.
und daß sich die Dauer der Aufkohlungszeit um ungefähr ein Drittel der bisher erforderlichen
Zeit verkürzen läßt.