DE2436999A1

DE2436999A1 - Fluidised bed heat treatment furnace for metal objects - with separate combustion and treatment zones

Info

Publication number: DE2436999A1
Application number: DE2436999A
Authority: DE
Inventors: Michael John Virr
Original assignee: Fluidfire Development Ltd
Current assignee: Fluidfire Development Ltd
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1975-02-20
Also published as: DE2436999B2

Abstract

A furnace has a bed of heat resistant particles, inlets for feeding gases into the bed to fluidize it, feeding apparatus for fuel and air leading to a combustion zone of the bed and for provision of a treatment gas to a treatment zone of the bed. It is used for carburuzing metal parts and heat treatment of metal parts in a neutral atmosphere, and avoids the use of elementary carbon and cyanide cpds and increases the speed of gas carburizing e.g. using a hydrocarbon.

Description

Aktenzeichen: Neuanmeldung Wärmebehandlungsofen.File number: New registration for heat treatment furnace.

Die Erfindung betrifft einen Wärmebehandlungsofen für die Warmbehandlung von Werkstücken. in einer Atmosphäre mit einstellbarer Zusammensetzung. Der. erfindungsgemäße Ofen kann beispielsweise als Aufkohlungsofen zum Erhitzen von metallischen Werkstücken in einer mit Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre zur Aufkohlung der Werkstücke verwendet werden Auch für die Erhitzung von zu härtenden Werkstücken in einer Atmosphäre mit einem ihrer'Oberflächenzusammensetzung entsprechenden Kohlenstoffpotential kann der erfindungsgemäße. Ofen verwendet werden, Gegenwärtig werden aus weichen oder niedrig gekohlten Stählen hergestellte Werkstücke aufgekohlt, um. eine harte Schicht an der äußeren Oberfläche desWerkstücks zu erzielen, indem sie in Kontakt mit. einer Zyanidverbindung, elementarem Kohlenstoff oder einer Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre erhitzt werden.The invention relates to a heat treatment furnace for heat treatment of workpieces. in an atmosphere with adjustable composition. Of the. according to the invention Furnace can be used, for example, as a carburizing furnace for heating metallic workpieces in a carbon-enriched atmosphere to carburize the workpieces Can also be used for heating workpieces to be hardened in an atmosphere with a carbon potential corresponding to their surface composition the invention. Furnace used, currently be made of soft or Low carbon steels made workpieces carburized to. a hard layer to achieve on the outer surface of the workpiece by being in contact with. one Cyanide compound, elemental carbon or a carbon enriched Atmosphere can be heated.

Die Verwendung von festem elementarem Kohlenstoff ist nicht gebräuchlich, da das Verfahren langsam und schmutzig isto Das Zyanidverfahren hat den Vorteil niedriger Investitionskosten, jedoch gibt das Verfahren Anlass zu ernsten Problemen hinsichtlich der Verwendung der gebrauchten Zyanidverbindung und der Sicherheit der Arbeiter. Die Aufkohlung in einer mit Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre (Gasaufkohlung) kann relativ schnell und bequem durchgeführt werden, wobei die Durchführung auch in einem kontinuierlichen Verfahren anstelle eines chargenwei sen Verfahrens möglich ist. Die Gasaufkohlung erfordert jedoch die Anwendung eines Ofens, der so ausgebildet ist, daß ein Eindringen der Umgebungsatmos phäre verhindert wird und außerdem ist die Verwendung eines Generators zur Erzeugung der im Ofen erforderlichen mit Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre erforderlich. Diese Ausrüstung ist sehr kostenaufwendig im Vergleich zu den alternativ angewandten Verfahren und erfordert erhebliche Kapitalinvestitonen Es besteht daher ein Erfordernis an einer preisgünstigen Vorrichtung, in der eine Gasaufkohlung in einfacher Weise durchgeführt werden kann.The use of solid elemental carbon is not common, since the process is slow and dirty o the cyanide process has the advantage lower Investment costs, however, the procedure gives cause serious problems related to the use of the used cyanide compound and the safety of workers. The carburization in a carbon enriched Atmosphere (gas carburization) can be carried out relatively quickly and conveniently, the implementation also in a continuous process instead of a batch process sen procedure is possible. However, gas carburization requires the use of a Furnace which is designed so that the ambient atmosphere is prevented from entering is and also is the use of a generator to generate the in the furnace required carbon-enriched atmosphere. This equipment is very costly compared to the alternative methods used and requires substantial capital investment. There is therefore a need for one Inexpensive device in which gas carburization is carried out in a simple manner can be.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Wärmebehandlungsofen vorgeschlagen, der sich auszeichnet durch ein Bett aus wärmebeständigen Teilchen, eine Einlaßeinrichtung zur Einspeisung von Gasen ins Bett derart, daß das Bett durch die Gase in einen Pließzustand versetzbar ist, und durch Zufullreinrichtungen zur Zufuhr von Brennstoff und Luft über die Einlaßeinrichtungen zu einer Verbrennungszone des Betts und zur Zufuhr von Gas über die Einlaßeinrichtung zu einer Behandlungszone des Betts0 Beim erfindungsgemäßen Ofen werden die Teilchen und das Behandlungsgas in der Behandlungszpne durch die in der Verbrennungszone erzeugte Verbtennungswärme erhitzt. Es wäre zwar möglich, einen separaten Gas-Generator zur Zufuhr von Behandlungsgas zur Behandlungszone vorzusehen, jedoch kann die Anwendung eines solchen Generators vermieden werden0 In einem Fall, in dem die in der Behandlungszone erforderliche Atmosphäre eine durch Kracken eines Erenngases erzeugte endotherme Atmosphäre sein muß, kann als in die Behandlungszone eingespeistes Behandlungsgas das Brenngas verwendet werden.According to the invention, a heat treatment furnace is used to achieve this object proposed, which is characterized by a bed of heat-resistant particles, an inlet means for feeding gases into the bed so that the bed through the gases can be placed in a plied state, and through feed devices for Supply of fuel and air to a combustion zone via the inlet means of the bed and for supplying gas via the inlet means to a treatment zone of the bed 0 In the furnace of the invention, the particles and the treatment gas in the treatment zone through the heat of burn generated in the combustion zone heated. It would be possible to use a separate gas generator to supply treatment gas to provide for the treatment zone, however, the application of a such Generator should be avoided0 In a case where the required in the treatment zone Atmosphere can be an endothermic atmosphere created by cracking a fuel gas must, the fuel gas can be used as the treatment gas fed into the treatment zone will.

Dieses Brenngas wird innerhalb der Behandlungszone erhitzt und erzeugt dort die erforderliche Atmosphäre. Wenn erforderlich, kann das in die Behandlungszone eingespeiste Behandlungsgas ein Gemisch eines Brenngases mit einem weiteren Gas, beispielsweise Luft, sein.This fuel gas is heated and generated within the treatment zone there the required atmosphere. If necessary, this can be done in the treatment area the treatment gas fed in is a mixture of a fuel gas with another gas, for example air.

Der Ofen kann weiter eine Trennwand aufweisen, die zwischen der Brennzone und der Behandlungszone des Betts angeordnet ist. Mittels einer solchen Trennwand kann eine Mischung der Gase der beiden Zonen miteinander weitgehend vermieden werden. Die Trennwand ist wenigstens bei in Betrieb befindlichem Ofen vorzugsweise in das Teilchenbett eingetaucht, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Teilchen über die Ränder der Trennwand von der einen in die andere Zone übertreten können. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, daß die in der Verbrennungszone erhitzten Teilchen in die Behandlungszone übertreten und dadurch Wärme von der Verbrennungszone in die Béhandlungszone übertragen.The furnace may further have a partition between the firing zone and the treatment zone of the bed. By means of such a partition a mixture of the gases of the two zones with one another can largely be avoided. At least when the furnace is in operation, the partition is preferably in the Immersed particle bed, the arrangement being such that the particles can pass over the edges of the partition from one zone to the other. Such a configuration enables the heated in the combustion zone Particles pass into the treatment zone and thereby heat from the combustion zone transferred to the treatment zone.

Die Trennwand kann im wesentlichen senkrecht angeordnet sein, wobei ihr unteres Ende vom Boden des Betts einen gewissen Abstand hat. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Zirkulation von Teilchen von einer Zone über die Trennwand zur anderen Zone.und dann wieder unterder Trennwand in. die erste Zone.The partition wall can be arranged essentially vertically, wherein their lower end is a certain distance from the floor of the bed. This design allows particles to circulate from one zone across the partition to the other Zone. And then again under the partition in. The first zone.

Wenn das Behandlungsgas ein brennbares Gas ist, kann die EiSaßeinrichtung einen sich unter beiden Zonen des Betts erstreckenden, ihm über die Zufuhreinrichtungen zugeführten gasförmigen Brennstoff -durch das gesamte Bett verteilenden Verteiler und einen die Zufuhr von Luft nur zur Verbrennungs zone ermöglichenden Lufteinlaß aufweisen.If the treatment gas is a combustible gas, the EiSaßeinrichtung one between both Zones of the bed extending over it gaseous fuel fed to the feeders - through the entire bed distributing distributor and one that allows the supply of air only to the combustion zone Have air inlet.

Der Lufteinlaß ist vorzugsweise'oberhalb des Verteilers und des unteren Endes der Trennwand angeordnet.The air inlet is preferably above the distributor and the lower one Arranged at the end of the partition.

Der Verteiler kann so ausgebildet sein, daß er den Brenngasstrom gleichmäßig über das Bett zu verteilen in der Lage ist. Durch diese Ausgestaltung führt die Zufuhr von Luft in die Verbrennungszone und die Aufrecht erhaltung einer im Vergleih zur Behandlungszone etwas höheren Temperatur in der Verbrennungszone zu einer erheblich höheren Gasgeschwindigkeit in der Verbrennungszone als in der Behandlungszone. Diese Differenz der Gasgeschwindigkeit verursacht in der Verbrennungszone eine aufwärts gerichtete Teilchenströmung über das obere Ende der Trennwand und in der Behandlungszone abwärts und anschließend unter dem unteren Rand der Trennwand zurück in die Verbrennungszone.The distributor can be designed in such a way that it distributes the fuel gas flow uniformly is able to distribute over the bed. With this configuration, the Supply of air to the combustion zone and the maintenance of one in the rental to the treatment zone slightly higher temperature in the combustion zone to a considerably higher level higher gas velocity in the combustion zone than in the treatment zone. These The difference in gas velocity causes an upward movement in the combustion zone directed particle flow over the upper end of the partition and in the treatment zone down and then under the lower edge of the partition back into the combustion zone.

Es können zwei Lufteinlässe vorgesehen sein, von denen der eine in der Nähe der Unterseite des Betts in der Verbrennungszone und der andere in der Nähe oder oberhalb des Niveaus des oberen Endes der Trennwand angeordnet ist. Es ist ersichtlich, daß bei einer Anordnuhg oberhalb des oberen Endes der Trennwand aus der Behandlungszone austretende Gase sich mit den aus der Verbrennungszone austretenden Gasen mischen können, so daß für den Fall der Verwendung eines brennbaren Gases als Behandlungsgas dieses Brenngas in der durch den zweiten Lufteinlaß zugeführten Luft verbrennt, wobei diese Verbrennung in der Nähe und oberhalb des oberen Endes der Trennwand stattfindet.Two air inlets can be provided, one of which is in near the bottom of the bed in the burn zone and the other in the Is arranged near or above the level of the upper end of the partition. It it can be seen that when placed above the top of the partition gases exiting the treatment zone and those exiting the combustion zone Gases can mix, so that in the event of using a flammable gas as the treatment gas this fuel gas in the supplied through the second air inlet Air burns, this burning near and above the top the partition takes place.

Die Verbrennungszone kann die Behandlungszone ringsumgeben. So kann die Behandlungszone in der Draufsicht beispielsweise kreisförmig und die Verbrennungszone kreisringförmig sein.The burn zone can surround the treatment zone. So can the treatment zone, for example, circular in plan view and the combustion zone circular be.

Alternativ kann entweder die Behandlungszone qder die Verbrennungszone oder auch beide Zonen weiter unterteilt sein. So kann das Bett beispielsweise in drei seitlich aneinander anschließende Zonen unterteiltsein, von denen die innere Zone die Behandlungszone und die äußeren Zonen die Verbrennungszone bilden. Wenn eine solche Ausgestaltung angewandt wird, kann ein Förderer zum Transport von Werkstücken durch die Behandlungszone von ihrem einen zum anderen Ende vorgesehen sein.Alternatively, either the treatment zone or the combustion zone or both zones can be further subdivided. For example, the bed can be in three laterally adjoining zones, of which the inner one Zone form the treatment zone and the outer zones form the burn zone. if Such a configuration is used, a conveyor for transporting workpieces be provided through the treatment zone from one end to the other.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels inVerbindung mit der Zichnung näher erläuterte die eine senkrechte Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Wärme behandlungsofen zeigt.The invention is explained below with reference to the description of an exemplary embodiment in connection with the drawing explained in more detail a vertical sectional view shows by a heat treatment furnace according to the invention.

Der in der Zeichnung gezeigte Wärmebehandlungsofen west ein Bett lo aus wärmebeständigen Teilchen, beispielsweise Sand, auf, das sich in einer Ofenkammer 11 befindet. Die äußere Begrenzung eines unteren Teils der Ofenkammer wird von einer zylindrischen Muffel 12 und die Begrenzung eines oberen Teils der Kammer von einer kegelstumpfförmigen Wand 13 gebildet, die nach oben divergiert. Das dbere Ende der Ofenkammer ist üblicherweise durch einen klappbaren Deckel 14 verschlossen, in dem eine zentrale Auslaßöffnung 15 gebildet ist. Drahgitter 16 erstrecken sich über diese Auslaßöffnung. Die Muffel 12 ist von einer Schicht aus wärmeisolierendem Material 17 umgeben, und auch der Deckel weist eine Schicht 18 aus isolierendem Material auf.The heat treatment furnace shown in the drawing west a bed lo of heat-resistant particles, such as sand, that are in a furnace chamber 11 is located. The perimeter of a lower part of the furnace chamber is defined by a cylindrical muffle 12 and the delimitation of an upper part of the chamber of a frustoconical wall 13 is formed which diverges upwards. The dbere end of the Oven chamber is usually closed by a hinged lid 14 in which a central outlet opening 15 is formed. Wire mesh 16 extend over this outlet opening. The muffle 12 is made of a layer of heat-insulating material 17, and the cover also has a layer 18 of insulating material on.

Der Ofen ist weiterhin mit einer Einlaßeinrichtung zur Einspeisung von Gasen in das Bett lo versehen. Die Einlaßeinrichtung weist eins an der Unterseite- der Ofenkammer 11 angeordneten Verteiler 19 auf, wobei dis Verbindung zwischen dem äußeren Umfang des Verteilers und dem unteren Ende der Muffel 12 durch eine Packung 20 abgedichtet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Verteiler die Form einer porösen keramischen Platte, deren Poren hinreichend klein sind, um das auf ihr lagernde Bett lo zu tragen. Andere Ausführungsformen der Einlaßeinrichtung, beispielsweise eine perforierte Stahlplatte, die für die Gase durchlässig ist und ein Lager für das Bett bilden kann, können ebenfalls verwendet werden. Innerhalb der Kammer 11 ist in geringem Abstand oberhalb des Verteilers 19 ein Rost 21 horizontal angeordnet. Dieser Rost stellt einen Schutz gegen mechanische Beschädigungen des Verteilers dar, indem er verhindert, daß große in das Bett eingebrachte Werkstücke auf den Verteiler fallen können.The furnace is also provided with an inlet means for feeding provided by gases in the bed lo. The inlet device has one on the underside the furnace chamber 11 arranged manifold 19, wherein the connection between the outer circumference of the Manifold and the lower end of the muffle 12 is sealed by a packing 20. In the illustrated embodiment has The distributor takes the form of a porous ceramic plate, the pores of which are sufficient are small to carry the bed lo. Other embodiments the inlet means, for example a perforated steel plate, which is used for the Gases that are permeable and can form a bearing for the bed can also be used will. Inside the chamber 11 is a short distance above the distributor 19 a grate 21 is arranged horizontally. This rust provides protection against mechanical Damage to the manifold by preventing large ones from being introduced into the bed Workpieces can fall onto the distributor.

Das Bett lo ist durch eine senkrecht innerhalb der Ofenkammer 11 angeordnete zylindrische Trennwand 24 in eine innere Behandlungszone 22 und eine äußere Verbrennungszone 23 unterteilt. Das untere Ende der Trennwand hat einen geringen Abstand von der OberseS e des Verteilers 19, so daß die.Behandlungs-und die Verbrennungszone am unteren Ende der Trennwand miteinander in Verbindung stehen. Da die Trennwand ins Bett eingetaucht ist, stehen die Behandlungs- und die Verbrennungszone auch am oberen Ende der Trennwand miteinander in Verbindung.The bed lo is arranged vertically inside the furnace chamber 11 by a cylindrical partition 24 into an inner treatment zone 22 and an outer combustion zone 23 divided. The lower end of the partition has a small distance from the OberseS e of the distributor 19, so that the treatment and the combustion zone on lower end of the partition are in communication with each other. Since the partition wall ins When the bed is submerged, the treatment and burn zones are also at the top End of the partition in connection with each other.

Die Einlaßeinrichtung weist ferner einen ersten Lufteinlaß 25 und einen zweiten Luft einlaß 26 auf. Diese Lufteinlässe sind beide oberhalb des unteren Endes der Trennwand 24 in der Verbrennungszone 23 angeordnet. Der erste Lufteinlaß ist in der Nähe des unteren Endes der Trennwand und der zweite Lufteinlaß in der Nähe des oberen Endes der Trennwand 24 angeordnet.The inlet device also has a first air inlet 25 and a second air inlet 26. These air inlets are both above the lower one Arranged at the end of the partition wall 24 in the combustion zone 23. The first air inlet is near the lower end of the partition and the second air inlet in the Arranged near the upper end of the partition wall 24.

Zur Zufuhr von Brenngas zum Verteiler 19 und von Luft zu den Lufteinlässen 25 und 26 ist eine Zufuhreinrichtung mit geeigneten Ventilen 2ti 2einem Luftgebläse 28 vorgesehen. Die Zufuhreinrichtung umfasst eine Luftleitung 29a, welche das Gebläse über das motorgetriebene Ventil 27c mit den Lufteinlässen 25 und 26 verbindet, uneine Gasleitung 30, über die Gas zu einem Luft-Gas-Mischer und weiter zu einer Einlaßkammer 31 gefördert wird, die unmittelbar unterhalb des Verteilers 19 angeordnet ist, wobei der Gasstrom vom Ventil 27a gesteuert wird. Eine Luftleitung 29b verbindet über das Ventil 27b das Gebläse mit dem Mischer 30a. Die Einlaßkammer 31 ist zwischen der Unterseite des Verteilers und einer waagerecht angeordneten Metallplatte 32 gebildet. Die Höhe der Einlaßkammer ist unter Berücksichtigung einer im wesentlichen ungestörten Strömung des Brenngases zu allen Teilen des Verteilers so gering wie möglich gehalten. Unterhalb der Platte 32 ist eine Kühlkammer 33 gebildet, durch welche mittels eines Ventilators 34 Luft geblasen werden kann,vso daß der Platte 32 und dadurch dem durch die Einlaßkammer 31 strömenden Brenngasstrom Wärme entzogen wird.For supplying fuel gas to manifold 19 and air to the air inlets 25 and 26 is a feed device with suitable valves 2ti 2einem Air blower 28 provided. The supply device comprises an air line 29a, which the fan connects to the air inlets 25 and 26 via the motorized valve 27c, uneine Gas line 30, through the gas to an air-gas mixer and on to an inlet chamber 31 is promoted, which is arranged immediately below the distributor 19, wherein the gas flow is controlled by valve 27a. An air line 29b connects over the valve 27b the fan with the mixer 30a. The inlet chamber 31 is between the underside of the distributor and a horizontally arranged metal plate 32 educated. The height of the inlet chamber is substantially in consideration of one undisturbed flow of fuel gas to all parts of the manifold as low as kept possible. Below the plate 32 a cooling chamber 33 is formed by which air can be blown by means of a fan 34 so that the plate 32 and thereby removed heat from the flow of fuel gas flowing through the inlet chamber 31 will.

Im Betrieb wird ein Brenngas, beispielsweise Propan oder Methan durch die Gasleitung 30 geleitet, gegebenenfalls mit einem kleinen, d.h. sub-stöchiometrischen Anteil von Luft im Mischer 30a gemischt und das Gemisch über den Verteiler la in das Bett O eingespeist. Der Verteiler ist so ausgebildet, daß der Gasstrom gleichmäßig über das ganze Bett verteilt einströmt, so daß Brenngas sowohl in die Behandlungszone 22 wie auch in die Verbrennungszone 23 des Bettes eintritt. Das Brenngas wird in so hinreichender Menge zugeführt, daß die Behandlungszone 22 des Bettes in einen Fließzustand versetzt wird.In operation, a fuel gas, for example propane or methane, is carried out the gas line 30 passed, optionally with a small, i.e. sub-stoichiometric Share of air mixed in the mixer 30a and the mixture through the distributor la in fed the bed O. The distributor is designed so that the gas flow is uniform Flows in distributed over the entire bed, so that fuel gas both in the treatment zone 22 as well as entering the combustion zone 23 of the bed. The fuel gas is in Sufficient amount supplied that the treatment zone 22 of the bed in a Flow state is displaced.

Wenn der Ofen vom kalten Zustand aus angefahren wird, werden Luft und Brenngas in stöchiometrischen Verhältnissen in den Verteiler eingespeist, und das aus dem Bett austretende Brenngas-Luftgemisch wird in der Nähe der Oberfläche des Bettes angezündet. Zunächst erfolgt die Verbrennung in einem Bereich oberhalb, jedoch in der Nähe des Bettes; wenn die Teilchen des Bettes sich erwärmen, schlägt die Flamme jedoch zurück in das Bett, bis die durch den ersten Lufteinlaß eingespeiste Luft im wesentlichen vollständig innerhalb des Bettes verbraucht wird.When the stove is started from a cold state, it becomes air and fuel gas fed into the manifold in stoichiometric proportions, and the fuel gas-air mixture emerging from the bed is close to the surface lit the bed. First of all, the combustion takes place in an area above, however near the bed; when the particles of the bed are down heat, however, the flame strikes back into the bed until it passes through the first air inlet fed air is essentially completely consumed within the bed.

Wenn der Ofen in Betrieb ist, wird die Hitze durch die Trennwand 24 von der Verbrennungszone 23 zur Behandlungszone 22 übertragen. Außerdem erfolgt ein Wärmeübergang von der Verbrennungszone zur Behandlungszone durch Zirkulation von Teilchen durch die beiden Zonen.When the furnace is in operation, the heat is passed through the partition wall 24 transferred from the combustion zone 23 to the treatment zone 22. Also takes place a heat transfer from the combustion zone to the treatment zone by circulation of particles through the two zones.

Als Folge des Austritts von Luft aus dem ersten Lufteinlaß 25 in die Verbrennungszone und infolge der sich im Vergleich zur Behandlungszone in der Brennzone etwas höher einstellenden Temperatur ist die nach oben gerichtete Gasgeschwindigkeit in der Verbrennungszone größer als in der Behandlungszone. Dxser Unterschied der Gasgeschwindigkeit verursacht einen Aufstieg der Teilchen des Betts 10 in der Verbrennungszone, einen Übertritt über das obere Ende der Trennwand und einen Abstieg durch die Behandlungszone und schließlicUeinen Übertritt unterhalb des unteren Endes der Trennwand zurück zur Verbrennungszone. In der Behandlungszone wird üblicherweise eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 800 - 10000 C aufrechterhalten. Bei dieser Temperatur unterliegen Kohlenwasserstoff-Brennstoffe, beispielsweise Methan und Propan einem Krackvorgang, wodurch Kohlenstoff gebildet wird, der zur Aufkohlung von in der Behandlungszone befindlichen Werkstücken dienen kann. Die Werkstücke werden normalerweise in einem Metallkorb enthalten sein, der an der Oberseite der Ofenkammer 11 aufgehängt ist, so daß alle Werkstücke innerhalb der Behandlungszone 22 liegen. Alternativ kann der Korb auf dem Rost 21 innerhalb der Trennwand 24 stehen.As a result of the leakage of air from the first air inlet 25 into the Combustion zone and as a result of being in the burn zone compared to the treatment zone The slightly higher setting temperature is the upward gas velocity larger in the burn zone than in the treatment zone. Dxser difference of Gas velocity causes the particles of bed 10 to rise in the combustion zone, a passage over the upper end of the partition and a descent through the treatment zone and finally an overflow below the lower end of the partition wall to the combustion zone. A temperature is usually used in the treatment zone Maintained within a range of 800 - 10000 C. At this temperature are subject to hydrocarbon fuels such as methane and propane Cracking process whereby carbon is formed which is used to carburize in the treatment zone located workpieces can serve. The workpieces are usually in one Metal basket suspended from the top of the furnace chamber 11, so that all workpieces lie within the treatment zone 22. Alternatively can the basket stand on the grate 21 within the partition 24.

Wenn der Ofen seine normale Betriebstemperatur erreicht, wird auch durch die Lufteinlässe 25, 26 Luft in die Kammer 11 eingespeist. Diese Luft mischt sich mit den aus der Behandlugszone aufsteigenden brennbaren Gasen, so daß die Verbrennung dieser Gase im wesentlichen vollständig innerhalb der Ofenkammer 11 erfolgt. Ein Te-il der bei der Verbrennung der die Behandlungszone durchströmenden Gase freigesetzten Wärme wird den Teilchen des Betts mitgeteilt. Da jedoch die bei der Verbrennung der aus dem ersten Lufteinlaß 25 ausströmenden Luft freigesetzte Wärme mit höherem Wirkungsgrad auf die Teilchen über£ragen wird, kann die Temperatur innerhalb der Behandlungszone dadurch gesteuert werden, daß die dem ersten Lufteinlaß 25 zugeführte Luftmenge verändert wird.When the oven reaches its normal operating temperature, too air is fed into the chamber 11 through the air inlets 25, 26. This air mixes with the flammable ones rising from the treatment zone Gases, so that the combustion of these gases is essentially entirely within the furnace chamber 11 takes place. Part of the incineration that flows through the treatment zone Heat released from gases is communicated to the particles of the bed. However, since the the combustion of the air flowing out of the first air inlet 25 is released The temperature can dominate the particles with greater efficiency be controlled within the treatment zone by the fact that the first air inlet 25 supplied air volume is changed.

Über den zweiten Lufteinlaß kann mit Luftüberschuß gearbeitet werden, um Sicherzustellen, daß das gesamte, über den Verteiler 19 eingespeiste Brenngas im wesentlichen vollständig innerhalb der Ofenkammer verbrannt wird, Die erzielbare SChichtdicke, d.h. die Dicke der Oberflächenschicht des Werkstücks, in die Kohlenstoff eingelagert wird, kann durch Veränderung der Verweilzeit der Werkstücke in der Behandlungszone 22 nach Erreichen der Temperatur dieser Zone gesteuert werden.The second air inlet can be used to work with excess air, to ensure that all of the fuel gas fed in via manifold 19 is essentially completely burned within the furnace chamber, the achievable Layer thickness, i.e. the thickness of the surface layer of the workpiece, into which carbon can be stored by changing the dwell time of the workpieces in the treatment zone 22 can be controlled after reaching the temperature of this zone.

Eine Schichttiefe von etwa C5 mm kann bei einer Be-° handlungstemperatur von 950 C üblicherweise innerhalb einer Behandlungszeit von 1 1/2 Stunden erzielt werden, wobei der Kohlenstoffgehalt der Schicht bei 1% bis 1,2% liegt.A layer depth of about C5 mm can be achieved at a treatment temperature of 950 C usually achieved within a treatment time of 1 1/2 hours the carbon content of the layer is 1% to 1.2%.

Das durch den Verteiler l9 in die Behandlungszone 22 ist eingespeiste Behandlungsgas im wesentlichen reines Methan oder im wesentlichen reines Propan oder es kann in der zuvor beschriebenen Weise ein Gemisch aus einem Kohlenwasserstoff-Brenngas und Luft sein. Die in einem Werkstück erzeugte Schichtzusammensetzung kann auch durch Veränderung der Zusammensetzung des BehandlungSgases geändert werden, da das Gas/Luft Verhältnis das Kohlenwasserstoffpotential der Atmosphäre in der Behandlungszone bestimmt. Das Kohlenstoffpotential läßtsich zwischen 0,1% und 2,5% Kohlenstoff über die Luft/Gas - Verhältnisse von 6,5 : 1 bzw. 4 : 1 ändern. Ein solches Behandlungsmischgas kann ein geringeres Kohlenstoffpotential haben und zu einer weniger harten Schicht im Werkstück führen. Die Verwendung eines Gemischs von Luft und KohEnwasserstoff als Behandlungsgas hat den Vorteil, daß die Tendenz des Behandlungsgases, freien Kohlenstoff nach dem Krackvorgang in der Behandungszone abzugeben, verringert wird. Alternativ können zwei Verteiler, jeweils einen für eine Zone des Betts, vorgesehen sein, wobei die Zuführeinrichtungen so ausgebildet sind, daß die Gase separat in die beiden Verteiler eingespeist werden.That is fed through the distributor 19 into the treatment zone 22 Treatment gas essentially pure methane or essentially pure propane or it can be a mixture of a hydrocarbon fuel gas in the manner previously described and be air. The layer composition produced in a workpiece can also can be changed by changing the composition of the treatment gas, as the Gas / air ratio is the hydrocarbon potential of the atmosphere in the treatment zone certainly. The carbon potential can be between 0.1% and 2.5% carbon Change the air / gas ratio from 6.5: 1 or 4: 1. Such a treatment mixed gas can have a lower carbon potential and a less hard layer lead in the workpiece. The use of a mixture of air and hydrocarbon as a treatment gas has the advantage that the tendency of the treatment gas to free Release of carbon in the treatment zone after the cracking process is reduced. Alternatively, two manifolds, one for each zone of the bed, can be provided be, wherein the feed devices are designed so that the gases are separately in the two distributors are fed.

Bei einer solchen Ausgestaltung kann der Verbrennungszone ein Kohlenwasserstoffgas und der Behandlungszone ein beliebig wählbares Behandlingsgas zugeführt werden, wobei das letztere ein reines Gas oder ein Gasgemisch sein kann.In such a configuration, the combustion zone can contain a hydrocarbon gas and any treatment gas can be supplied to the treatment zone, wherein the latter can be a pure gas or a gas mixture.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre innerhalb der BeSandlungszone kann während der Behandlung eines speziellen Werkstücks verändert werden. So kann das über den Verteiler in die Behandlungszone eingespeiste Behandlungsgas während einer Anfangsperiode der Behandlung eines Werkstücks ein im wesentlichen reines Kohlenwasserstoffgas oder ein Gasgemisch sein, welches eine Atmosphäre mit einem hohen Kohlensdffpotential bildet, wodurch die Oberfläche des Werkstücks während dieser Anfangsperiode mit Kohlenstoff gesättigt wird, worauf in einer nachfolgenden Behandlungsperiode des Werkstücks der Behandlungszone ein Gasgemisch zugeführt wird, welches ein niedrigeres Kohlenstoffpotential hat, so daß während dieser folgenden Periode Kohlenstoff von der Oberfläche des Werkstücks ins Innere eindiffundiert, jedoch nur ein geringer Übergang von Kohlenstoff von der Atmosphäre auf das Werkstück erfolgt.The composition of the atmosphere within the treatment zone can can be changed during the treatment of a specific workpiece. So can it Treatment gas fed into the treatment zone via the distributor during a Initial period of treatment of a workpiece is a substantially pure hydrocarbon gas or be a gas mixture which has an atmosphere with a high carbon dioxide potential forms, thereby using the surface of the workpiece during this initial period Carbon is saturated, whereupon in a subsequent treatment period of the Workpiece of the treatment zone, a gas mixture is fed, which a lower Has carbon potential, so that during this subsequent period carbon of the Surface of the workpiece diffused into the interior, but only a slight transition of carbon from the atmosphere onto the workpiece.

Der Ofen kann anstatt-zur Aufkohlung auch für andere Wärmebehandlung von Werkstücken dienen.Instead of carburizing, the furnace can also be used for other heat treatments of workpieces.

So kann der Ofen für ein Härteverfahren eingesetzt werden bei dem Werkstücke in einer Atmosphäre mit einem Kohlenstoffpotential erhitztAerden, welches der Zusammensetzung des Werkstücks angepaßt ist, so daß praktisch kein Austausch von Kohlenstoff zwischen der Atmosphäre und dem Werkstück während der Erhitzung erfolgt. Durch die Erhitzung in einer solchen Atmosphäre mit gesteuerter Zusammensetzung kann die Bildung von Zunder auf dem Werkstück, eine Aufkohlung des Werkstücks und eine Entkohlung des Werkstücks verringert oder vermieden werden.In this way, the furnace can be used for a hardening process in which Workpieces are heated in an atmosphere with a carbon potential, which the composition of the workpiece is adapted, so that practically no exchange of carbon between the atmosphere and the workpiece during heating he follows. By heating in such an atmosphere with controlled composition can cause the formation of scale on the workpiece, a carburization of the workpiece and Decarburization of the workpiece can be reduced or avoided.

Die relativen Mengen von zwei oder mehr dem Verteiler zugeführten Gasen zur Einspeisung eines Gemischs dieser Gase in die Behandlungszone können durch von Hand einstellbare Ventile gesteuert ^werden. Die Zuführeinrichtungen können mit Rotametern oder anderen Strömungsmengen-Meßgeräten versehen seite die dem Bedienungsmann die relativen Mengen der dem Vertoiler zugeführten Gasströme anzeigen, Die Trennwand 24 kann Teil eines Behälters für die Aufnahme von in die Behanilungszone des Betts einzutauchenden Werkstücken sein. In diesem Fall. kann die Trennwand aus einer durchgehenden Seitenwand des Behälters bestehent während der Behälter bodenseitig perforiert ist, so daß das den Fließzustand hervorrufende Behandlungsgas und die dadurch angeregten Teilchen hindurchtreten können. Das obere Ende des Behälters wird normalerweise offen sein.The relative amounts of two or more supplied to the manifold Gases for feeding a mixture of these gases into the treatment zone can through manually adjustable valves can be controlled ^. The feed devices can provided with rotameters or other flow rate measuring devices the side of the operator show the relative amounts of gas flows supplied to the vertoiler, the partition 24 can be part of a container for holding in the treatment zone of the bed workpieces to be immersed. In this case. the partition wall can consist of a continuous The side wall of the container exists while the bottom of the container is perforated, so that the treatment gas causing the flow state and the thereby excited Particles can pass through. The top of the container is usually be open.

Bei dem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel hat die die Begrenzung des Bettes blldende zylindrische Muffel 12 einen Innendurchmesser von 33 cm und die Trennwand 24 hat einen Innendurchmesser von 2ob32 cm. Die Trennwand hat eine Höhe von 22,86 cm und steht etwa 2,54 cm oberhalb des Verteilers 19 auf dem Rost 21. Bei im Fließzustand befindlichem Bett liegt die Oberfläche des Betts etwa 5,o8 cm oberhalb des oberen Randes der Trennwand.In the embodiment shown in the accompanying drawing has the limitation of the Bed's blanket, cylindrical muffle 12 has an inner diameter of 33 cm and the partition wall 24 has an inner diameter from 2 to 32 cm. The partition has a height of 22.86 cm and stands about 2.54 cm above of the distributor 19 on the grate 21. When the bed is in the flowing state, the Surface of the bed about 5.08 cm above the top of the partition.

Der in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ofen ist für die chargenweise Behandlung von Werkstücken gedacht. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem für eine kontinuierliche Behandlung von Werkstücken ausgebildeten Ofen angewandt werden.The furnace shown in the attached drawing is for batch-wise Treatment of workpieces thought. However, the invention can also be used in a for a continuous treatment of workpieces formed furnace can be applied.

Bei einem Ausführungsbeispiel eines solchen kontinuierlichen Behandlungsofens hat das Bett rechteckige Form und ist durch zwei von einem zum anderen Ende des Betts reichende Trennende in drei nebeneinanderliegende Zonen unterteilt. Die beiden- äußeren Zonen sind Verbrennungszonen und die innere Zone ist eine Behandlungszone. Ein gemeinsamer Verteiler kann, wie im dargestellten Beispiel, für die Behandlungs-und für die Verbrennungszonen vorgesehen sein. Es sind dann Einrichtungen zur Förderung von Werkstücken durch die Behandlungszone von ihrem einen zum anderen Ende vorgesehen. So kann der Ofen beispielsweise mit einem endlosen Gitter-Bandförderer vorsehen sein, dessen vorwärts laufendes Trum durch die Behandlungszone führt, während das zurückführende Trum außerhalb des Betts verläuft. Die Tiefe des Betts wird etwas größer als die Höhe der Trennwände sein, um die Zirkulation der Teilchen von beiden Verbrennungszonen durch die Behandlungszone zu ermöglichen.In one embodiment of such a continuous treatment furnace the bed has a rectangular shape and is by two from one to the other end of the Betts-reaching dividers divided into three adjacent zones. The two- outer zones are burn zones and the inner zone is a treatment zone. A common distributor can, as in the example shown, for the treatment and be provided for the combustion zones. There are then funding institutions of workpieces provided by the treatment zone from one end to the other. For example, the furnace can be provided with an endless grid belt conveyor be whose forward strand runs through the treatment zone, while the returning strand runs outside of bed. The depth of the bed becomes something be greater than the height of the partitions to allow the circulation of particles from both Allow burn zones through the treatment zone.

Claims

Expectations

================= 1. Heat treatment furnace marked - by a bed (lo) of no heat-resistant particles, an inlet device (19; 25, 26) for feeding gases into the bed so that the bed through the gases into a Flow condition is displaceable, and by supply devices (29, 3O) for supplying Fuel and air via inlet means to a combustion zone (23) of the Bed and for supplying a treatment gas via the inlet means to a Treatment zone (22) of the bed.

2. Heat treatment furnace according to claim l, i, characterized in that that between the combustion zone (23) and the treatment zone (22) of the bed (lo) a partition (24) is arranged.

3. Heat treatment furnace according to claim 2, characterized in that the partition wall (24) is arranged so that particles over its edges from a can pass into the other zone (23; 22).

4. Heat treatment furnace according to claim -3, characterized in that that the partition (24) 'at least when the furnace is in operation in the bed (lo) is immersed, the lower edge of the partition wall (24) a certain distance from the bottom of the bed (lo) and the upper edge of the partition (24 ') a certain distance of -the -surface- of the bed, so that particles are over the top and bottom Edge from one zone to the other.

5. Heat treatment furnace according to one of claims 1 to 4> thereby characterized in that the inlet device is located under both zones (22, 23) of the bed extending to it via the supply devices (3O) supplied gaseous Manifold (19) distributing fuel throughout the bed and a feed of air into the combustion zone (23) allowing air intake (25).

6. Heat treatment furnace according to claim 4 and 5, characterized in that that the air inlet (25) above the manifold (19) and the lower edge of the Partition wall (24) is arranged.

7. Heat treatment furnace according to claim 5, characterized in that that the distributor (19) is designed so that it evenly distributes the fuel gas flow is able to distribute over the bed (lo).

8. Heat treatment furnace according to one of claims 5, 6 and 7, characterized characterized in that two air inlets are provided, one of which is an air inlet (25) near the bottom of the bed (lo) in the combustion zone (23) and the other air inlet (26) near or above the level of the upper edge of the Partition wall (24) are arranged 9

9. Heat treatment furnace according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the combustion zone (23) is the treatment zone (22) surrounds.

lo. Process for the heat treatment of a workpiece in an atmosphere controlled composition characterized in that a bed of particles is placed in a flow condition that fuel gas and air in a combustion zone of the bed and incinerated in this zone, heating the particles that a treatment gas is fed into a treatment zone of the bed, and that the workpiece is immersed in the treatment zone, wherein 5 the particles be exchanged between the two zones, so that the particles heat from the Transfer the burn zone to the workpiece.