DE2636273C3 - Verfahren zur Regelung eines Aufkohlens von Teilen in einem Vakuumofen - Google Patents
Verfahren zur Regelung eines Aufkohlens von Teilen in einem VakuumofenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Aufko! 'ens von Teilen unter Vakuum in einem
Vakuumofen, bei dem als Kohlenstoffträger ein Kohlenwasserstüffgas in den Ofen eingeführt wird.
Das Aufkohlen unter Vakuum bzw. Unterdruck ist bekannt. Hierzu werden alsgasiormige Aufkohlungsmittel
Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan, verwendet. Es befinden sich im Ofen mehrere Gaskomponenten,
z. B. CH4 und N2 oder CH4 + CO +
N2 + H2. Da sich bei diesem Verfahren kein chemisches
Gleichgewicht einstellt zwischen den Gasen und dem gewünschten Kohlenstoff des aufzukohlenden
Stahls muß für ein Überangebot an Kohlenstoff im Gas gesorgt werden, z. B. durch CH4. Dieses notwendige
Überangebot an Kohlenwasserstoffen ist mit dem Nachteil verbunden, daß mit dem Ablauf der Reaktion,
z. B. Methan,
CH4 = C + 2 H2
freier Kohlenstoff entsteht, der nicht zur Stahloberflache gelangt. Aus diesem freien Kohlenstoff entsteht
Ruß. Bei höherer Konzentration ist dieser Ruß optisch an einer, aus der Heizkammer kommenden Rußwolke
erkennbar und hat den Nachteil, einerseits die Aufkohlung zu behindern und andererseits die zu behandelnden
Teile und den Ofen zu verschmutzen. Darüber hinaus besteht bei Verwendung eines elektrisch
beheizten Ofens eine Kurzschlußgefahr.
Zur Verringerung des entstehenden Rußes wird bereits das Kohlenwasserstoff gas in konstanter oder
nach Menge und Zeit geregelter Weise pulsierend dem Ofen zugeführt (US-PS 3 74Γιίι 15). Die Zeit in Form
einer Impulsfolge wird dabei als alleinige Regelgröße Verwendet, Wobei eine Rußbildung durch geeignete
Wahl def Aufkohlungsbedingüngen ausgeschaltet werden soll- Ein durchgreifender Erfolg konnte jedoch
hiermit nicht erzielt werden. Nachteilig ist insbesondere bei diesem bekannten Verfahren, daß zur
Einstellung bestimmter Aufköhlungsticfen Und be*
ι ">
stimmter Randkohlenstoffgehalte das Erfordernis besteht,
für die verschiedensten zu behandelnden Teile empirisch die Pulsationsfolgen zu ermitteln, um überhaupt
einen Besserungserfolg hinsichtlich der Vermeidung der Rußbildung zu erzielen. Die Dosierung
ist deshalb nur mit aufwendigen Versuchen unter schwierigen Bedingungen in etwa empirisch festzulegen.
Bei dem bekannten Regelungsverfahren hat es sich ferner als notwendig herausgestellt, den Druck
v/ährend der Zugabephase so niedrig wie möglich zu fahren, um starke Rußnebelbildung zu unterdrücken,
womit jedoch die Aufkohlungsgeschwindigkeit verringert wird und eine schlechte Gleichmäßigkeit der
Aufkohlung an der Stahloberfläche sich einstellt, da das Glas eine geringe Dichte hat und folgüch schlecht
gleichmäßig im Heizraum zu verteilen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Regelung zum Aufkohlen im Unterdruck
zwecks Verkürzung der Rußbildungsphasc- zu schaffen,
die es in sehr feinfühliger Weise ermöglicht, die Kohlenwasserstoffzufuhr an der Grenze der Rußnebelbüdung
zu regeln.
Die Aufgabe ist an dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Auftreten von Rußnebel festgestellt wird, daß die Kohlenwasserstoffzugabe bei Auftreten von Rußnebel
vollständig oder teilweise unterbrochen wird und daß die Kohlenw^sserstoffzugabe nach Abklingen der
Rußnebelbildung erneut aufgenommen wird. Vorzugsweise wird das Auftreten von Rußnebel durch optische
Messung mittels einer aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger bestehenden Lichtschranke
festgestellt, deren Unterbrechung durch auftretenden Rußnebel ein Regelsignal auslöst, welches
zur vollständigen oder teilweisen Beendigung der Kohlenwasserstoffzugabe verwertet wird, wobei nach
der Aufhebung der Unterbrechung der Lichtschranke mit dem Abklingender Rußnebelbildung erneut Kohlenwasserstoffgas
zugegeben wird. Das Auftreten von Rußnebel kann auch nach anderen an sich bekannten
Verfahren, beispielsweise mittels Ionisations- oder Leitfähigkeitsmessungen des (jases vorgenommen
werden.
Mit der erfindungsgemäßen Regelung ist es in außerordentlich feinfühliger Weise möglich, die Kohlenwasserstoff/»fuhr
zum Vakuumofen an der Grenze der Rußnebelbildung zu regeln und folglich dafür /u
sorgen, daß das CH4-Angebot möglichst nahe gemäß
folgender Formel /ur Aufkohlung ausgenutzt wird
CH4 = C f 2 H1
wobei der Kohlenstoff in optimaler Menge bis /ur Sättigung des Austcnits vom Stahl aufgenommen wird.
Eiine Rußnebelbildung wird nahezu im F;ntstchungstadium
vermieden, so daß die bisher hin/unchmcnde Hemmung der Aufkohlung, die Ofcnvcrschmutzung,
die Verschmutzung der Teile sowie die Kur/schlußgefahr bei elektrischen FIcizelcmenten behoben sind.
In der praktischen Ausführung wird /. B. elwa 460
Torr gefahren, und es wird bei einer Aufkohlungszcit von 1 Stunde etwa vier- bis fünfmal eine CH4-Zugabc
eingeleitet. Die Dauer der CH4-Zugabe beträgt nach
grobem Übersdhiagswört etwa I Min., wo hingegen
die Abschaltzeit etwa 10 Min, ausmacht. Im Anschluß äri die Aufkohlungszeit wird mittels Diffusion uhtcf
Hochvakuum der Randkohlehstoffgehalt auf dcti gewünschter!
Wert gebracht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine
bevorzugte Ausführungsform einer Regelvorrichtung dargestellt ist. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer
1 einen Lichtsender, dessen Strahlengang durch ein Schutzrohr 2 zu einem Lichtempfänger 3
geführt ist. Linsen 4 und 5 sowie Blenden 6 und 7 sind als optische Einrichtungen im Schutzrohr 2 angeordnet,
um einen einwandfreien reproduzierbaren Strahlengang herzustellen.
Die durch eine gepfeilte Linie in der Zeichnung verdeutlichte Lichtschranke 8 aus dem vom Lichtsender
1 zum Lichtempfänger 3 verlaufenden Strahlenbündel kann durch auftretenden Rußnebel 9 dadurch
unterbrochen werden, daß das Schutzrohr 2 über Öffnungen 10 an die Ofenkammer angeschlossen ist, was
schematisch durch eine Heizkammeröffnung 11 in der Zeichnung verdeutlicht ist.
Um zu erzielen, daß sofort bei Auftreten von Rußnebel
dieser durch die Unterbrechung der Lichtschranke 8 festgestellt wird und eine Kohlenwasserstoffzugabe
je nach Wunsch vollständig oder teilweise unterbrochen wird und daß nach Abklingen dei Rußnebelbildung
die Kohlenwasserstoffzugabe erneut wieder aufgenommen wird, ist die aus der Zeichnung
erkennbare Regelmimik vorgesehen. Gemäß dieser erhält der Lichtsender 1 seinen Betriebsstrom über
eine Stromquelle 12 und ist der Lichtempfänger an einen Verstärker 13 mit Relais angeschlossen, der das
von der Unterbrechung der Lichtschranke 8 aus dem Lichtempfänger 3 hervorgehende Signal zur Öffnung
eines Regelschalters 14 verstärkt, wodurch ein Magnetventil 15 geschlossen wird, das in ditr Zuführungsleitung
16 von Kohlenwasserstoffgas zum Ofenraum eingesetzt ist. Im Augenblick der Unterbrechung der
Lichtscnranke 8 durch Rußnebei 9 wird damit wunschgemäß die Kohlenwasserstoffzugabe unterbrochen.
Der Betriebsstrom des Empfänger- und Regelsystems wird von einer Stromquelle 17 erhalten.
Es ist erkennbar, daß mit dem Abklingen der Rußnebelbildung der Lichtempfänger 3 die Licht-
schranke 8 wieder aufnimmt, womit der Regelschalter 14 geschlossen wird und das Magnetventil 15 sich öffnet,
so daß die Zufuhr von Kohlenwasserstoffgas erneut einsetzt.
| 15 | 1 | Bezugszeichenliste | Lichtsender |
| 2 | Schutzrohr | ||
| 3 | Lichtempfänger | ||
| 4 | Linse | ||
| 5 | Linse | ||
| 20 | 6 | Blende | |
| 7 | Blende | ||
| 8 | Lichtschranke | ||
| 9 | Rußnebel | ||
| 10 | Öffnung | ||
| 2Ϊ | 11 | Heizkammeröffnung | |
| 12 | Stromquelle | ||
| 13 | Verstärker | ||
| 14 | Regelschalter | ||
| 15 | Magnetventil | ||
| il) | 16 | Zuführungsleitung | |
| 17 | Stromquelle | ||
Hierzu 1 Blatt Zeiehntiimen
Claims (2)
1. Verfahren zur Regelung eines Aufkohlens von Teilen unter Vakuum in einem Vakuumofen,
bei dem als Kohlenstoffträger ein Kohlenwasserstoffgas in den Ofen eingeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Auftreten von Rußnebel festgestellt wird, daß die Kohlenwasserstoffzugabe
bei Auftreten von Rußnebel vollständig oder teilweise unterbrochen wird und daß die
Kohlenwasserstoffzugabe nach Abklingen der Rußnebelbildung erneut aufgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten von Rußnebel
durch optische Messung mittels einer aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger bestehenden
Lichtschranke festgestellt wird, deren Unterbrechung durch auftretenden Rußnebel ein Regelsignal
auslöst, welches zur vollständigen oder teilweisen Beendigung der Kohlenwasserstoffzugabe
verwertet wird, wobei nach Aufhebung der Unterbrechung der Lichtschranke mit dem Abklingen
der Rußnebelbildung erneut Kohlenwasserstoffgas zugegeben wird.
Priority Applications (7)
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