DE966086C

DE966086C - Carburization of steel in a circulating gas atmosphere

Info

Publication number: DE966086C
Application number: DEZ2054A
Authority: DE
Inventors: Johann Brugger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1951-08-11
Filing date: 1951-08-11
Publication date: 1957-07-11
Also published as: FR1060500A; CH314404A

Description

Z 2054Z 2054

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufkohlen von Stählen in einer umlaufenden Gasatmosphäre, wobei die zu zementierenden Werkstücke freiliegen, also nicht in Härtepulver eingebettet werden.The invention relates to a method for carburizing steels in a circulating gas atmosphere, whereby the workpieces to be cemented are exposed, i.e. not embedded in hardening powder.

Das Neue besteht hauptsächlich darin, daß das Gasgemisch außerhalb des Einsatzofens dem Einfluß eines Reduktionsmittels oder/und Absorptionsmittels ausgesetzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wirtschaftlich sehr vorteilhaft infolge der bedeutenden Ersparnis an Aufkohlungsmittel·!!, die sich im Härteofen im Verhältnis zur Größe des die zu bekohlenden Werkstücke aufnehmenden Glühraumes ergibt.The novelty consists mainly in the fact that the gas mixture outside the insert furnace has the influence a reducing agent and / or absorbent is exposed. The inventive method is particularly economically very advantageous due to the significant savings in carburizing agents · !! which in the hardening furnace in relation to the size of the annealing space accommodating the workpieces to be carbonized results.

Es ist zwar bereits bekanntgeworden, bei einem Zementierverfahren das die Betriebsatmosphäre bildende Gasgemisch auf seinem Umlaufweg eine Strecke außerhalb des Einsatzofens zu führen. Diese Verfahrensart gilt jedoch nur für den Anwendungsfall, bei dem die zu zementierenden Werkstücke nicht freiliegen, sondern in Einsatzpulver eingeschlossen sind und das aus dem Pulver entstehende Gasgemisch in einem besonderen Behälter gesammelt und dem Zementierungsbehälter unter Druck wieder zugeleitet wird. Hierbei ist es notwendig, das Einsatzpulver in sehr reichlicher Menge einzubringen, damit die daraus gebildeten Gase bei ihrer Wiederverwendung imIt has already become known that in a cementing process that which forms the operating atmosphere To lead gas mixture on its circulation path a distance outside of the insert furnace. This type of procedure However, only applies to the application in which the workpieces to be cemented are not exposed, but are included in feed powder and the gas mixture resulting from the powder in collected in a special container and returned to the cementation tank under pressure will. Here it is necessary to bring in a very large amount of the starting powder so that it can get out of it gases formed when they are reused in the

709 582/84709 582/84

Zementierungsbehälter noch wirkungsfähig genug sind Das umständliche und kostspielige Einbetten der Werkstücke in Einsatzpulver ist mit der Erfindung vermieden, und es wird wie erwähnt im Verhältnis zur Größe des zur Aufnahme der zu bekohlenden Werkstücke vorgesehenen Glühraumes eine sehr geringe Menge an Aufkohlungsmitteha erforderlich. Darüber hinaus ist durch die Erfindung der Vorteil gegeben, daß man bei der Wegnahme von Kohlendioxyd und to Wasser aus der Gasatmosphäre nicht an bestimmte Mittel gebunden ist und auch bezüglich der Wahl der jeweils geeigneten Temperatur freie Hand hat. Die Bildung der Aufkohlungsatmosphäre unter Einwirkung höherer Temperatur gestaltet sich infolge geringeren Aufwandes an Zugabemitteln wirtschaftlicher. Zur Ausübung des Verfahrens kann die Anordnung z. B. so getroffen sein, daß die Ofenatmosphäre entweder ununterbrochen oder in bestimmten Zeitabständen dem Einsatzofen entnommen, durch einen z. B. mit ao Holzkohle angefüllten, beheizten Behälter geleitet und wieder in den Einsatzofen zurückgeführt wird. Gleichermaßen ist es möglich, an Stelle des genannten Behälters eine Druckentwässerungsanlage anzuwenden oder durch Absorptionsmittel die Ofenatmosphäre von Kohlendioxyd und Wasser zu befreien, wie es jeweils wünschenswert ist. Mit vorerwähnten Einrichtungen zur außerhalb des Einsatzofens erfolgenden Behandlung der Aufkohlungsatmosphäre läßt sich auch eine Einrichtung zum Zumischen von Propan, Butan oder anderen Kohlenstoffträgern vereinigen, womit insbesondere die Möglichkeit gegeben ist, das Kohlungsgasgemisch einem zweiten Einsatzofen zuzuführen und bei entsprechender Wiederholung auch noch weiteren Einsatzöfen. Das Hintereinanderschalten mehrerer Einsatzöfen ist an sich bekannt. Nach dem Verfahren gestaltet sich dies dadurch besonders wirtschaftlich, weil man für mehrere hintereinandergereihte Einsatzöfen mit der Kohlungsgasmenge eines Einzelofens auskommen kann, mit Ausnahme der stets notwendigen Anreicherung durch Zusatz von beispielsweise 2 °/„ Propan je für eine Ofeneinheit. Der technische Vorteil liegt in der katalytischen Wirkung im Einsatzofen Nr. ι, unter der der gesamte Methangehalt des Kohlungsgases aufgespaltet wird und am Ofenausgang ein praktisch CH₄-freies Gasgemisch für die nachfolgenden Einsatzöfen zur Verfügung steht, das entsprechend dem gewünschten Kohlenstoffpegel genau mit der Dosierung von Propan oder anderen Kohlenstoffträgern regelbar ist. Vorteilhaft sieht man für die Beschickung mit Neu-Kohlungsgas eine geeignete Veränderlichkeit vor, derart, daß während der letzten Stunden der Diffusionszeit zur genauen Einhaltung des Randkohlenstoffgehaltes das Kohlungsgas zu ein- oder mehrmaliger Wirkung benutzt wird. Die Zeichnung zeigt Beispiele für Verwendung mehrerer Einsatzöfen.Cementing containers are still effective enough The laborious and costly embedding of the workpieces in powder is avoided with the invention and, as mentioned, a very small amount of carburizing agent is required in relation to the size of the annealing space provided for receiving the workpieces to be coaled. In addition, the invention has the advantage that when removing carbon dioxide and water from the gas atmosphere one is not bound to certain means and also has a free hand with regard to the choice of the appropriate temperature in each case. The formation of the carburizing atmosphere under the action of higher temperatures is more economical due to the lower expenditure of additives. To carry out the method, the arrangement can, for. B. be made so that the furnace atmosphere either continuously or at certain time intervals removed from the insert furnace, through a z. B. with ao charcoal filled, heated container is passed and returned to the insert furnace. It is equally possible to use a pressure drainage system in place of the container mentioned or to free the furnace atmosphere from carbon dioxide and water by means of absorbents, as is desirable in each case. A device for admixing propane, butane or other carbon carriers can also be combined with the above-mentioned devices for treating the carburizing atmosphere outside the insert furnace, which in particular gives the possibility of feeding the carbon gas mixture to a second insert furnace and, if repeated, also further insert furnaces. The series connection of several insert ovens is known per se. According to the method, this is particularly economical because you can get by with the amount of carbon dioxide gas from a single furnace for several lined-up furnaces, with the exception of the always necessary enrichment by adding, for example, 2% propane for each furnace unit. The technical advantage lies in the catalytic effect in the insert furnace no. Ι, under which the entire methane content of the carbon gas is split and a practically CH ₄ -free gas mixture is available at the furnace outlet for the subsequent insert furnaces, which is precisely metered according to the desired carbon level can be regulated by propane or other carbon carriers. A suitable variability is advantageously provided for the charging with new carbonization gas, such that the carbonization gas is used once or several times during the last hours of the diffusion time in order to precisely maintain the marginal carbon content. The drawing shows examples of the use of several insert ovens.

Abb. ι zeigt eine Anlage, bei der ein für alle Öfen gemeinsames Aggregat zur Vermittlung der Zubringung von zusätzlichem Kohlenstoff besteht. Die Öfen sind mit I, II, III und IV bezeichnet. Zur Zuführung des Kohlungsgases dient die Leitung 10, und es besteht die Möglichkeit, mit Gas sowohl den ersten Ofen als auch die weiteren öfen zu versorgen. Vor jedem Ofen enthält die Leitung 10 ein Absperrventil 11. Vom Ofen I führt eine Leitung 12 zum Behälter 13, der für die Unterbringung des Reduktionsmittels bestimmt ist. Wird als Reduktionsmittel Holzkohle verwendet, so wird diese in einer oder mehreren gelochten oder rostartig ausgebildeten Schalen od. dgl. gelagert, damit das Gasgemisch auf seinem Wege durch den Behälter reichlich in Berührung mit den Holzkohlenteilchen gelangt. An den Behälter 13 schließt sich die Rückführungsleitung 14 zum Ofen I an, die gleichzeitig auch zu den übrigen Öfen führt. Vor jedem Ofen besitzt die Leitung 14 ein Absperrventil 15. In Vereinigung mit dem Behälter 13 wird vorteilhaft eine Heizvorrichtung vorgesehen, die regelbar ist, so daß man imstande ist, je nach Bedürfnis die für die Ausscheidung von Kohlendioxyd und Wasser geeignete Temperaturerhöhung zu erreichen bzw. auch zu regeln. Für die Beimischung von Propangas, Butangas oder anderen Kohlenstoffträgern besteht eine Leitung 18, von der aus Abzweige 19 unter Vermittlung von Absperrventilen 20 zu den in die Öfen mündenden Zweigen der Kohlungsgasleitung 14 führen oder unmittelbar in die einzelnen Öfen münden. Die Leitung 18 besitzt noch weitere Abzweige 21, die unter Vermittlung von Absperrventilen 22 mit Leitung 10 Verbindung haben, durch die den Öfen das anfänglich verwendete Kohlungsgasgemisch (Neugas) zugeführt wird.Fig. Ι shows a system in which one for all ovens common aggregate for mediating the supply of additional carbon exists. The ovens are labeled I, II, III and IV. Line 10 is used to supply the carbon gas, and it consists the possibility of supplying gas to both the first furnace and the other furnaces. Before every stove the line 10 contains a shut-off valve 11. From the furnace I A line 12 leads to the container 13, which is intended for the accommodation of the reducing agent. If charcoal is used as a reducing agent, it is perforated or rust-like in one or more trained shells or the like. Stored so that the gas mixture on its way through the container comes in abundant contact with the charcoal particles. The return line connects to the container 13 14 to furnace I, which also leads to the other furnaces. In front of every furnace, the Line 14, a shut-off valve 15. In combination with the container 13, a heating device is advantageous provided, which is adjustable so that one is able, depending on the need, for the excretion of carbon dioxide and water to achieve or regulate a suitable temperature increase. For the admixture of propane gas, butane gas or other carbon carriers there is a line 18 from which branches 19 through the intermediary of shut-off valves 20 to the branches of the coal gas line opening into the furnaces 14 lead or open directly into the individual ovens. Line 18 has more Branches 21, which are connected to line 10 by means of shut-off valves 22, through which is supplied with the initially used carbon gas mixture (new gas) to the furnaces.

Abb. 2 zeigt eine Anlage, die sich von derjenigen der Abb. ι insofern unterscheidet, als zu jedem einzelnen Einsatzofen ein besonderer Behälter 25, der mit einem Reduktionsmittel beschickt wird, vorgesehen ist. Jeder Behälter 25 hat eine Zuleitung 26 für das Kohlungsgas vom Ofen aus. In j eder dieser Leitungen ist ein Absperrventil 27 vorhanden. Von den Behältern 25 aus führen je eine Rückleitung 28 mit je einem Absperrventil 30 zum Ofen und außerdem besteht eine von der Leitung 28 abzweigende Leitung 31 mit eingebautem Absperrventil 32 zum nächstfolgenden Ofen. Die Zuleitung für das Neu-Gasgemisch für alle Öfen ist mit 35 bezeichnet. Diese führt über Abzweige 37 und absperrbare Ventile 36 zu den einzelnen Öfen. Wie bei der Anlage gemäß Abb. ι besteht hier wieder eine zur Beimischung von Propan, Butan oder einem anderen Gas dienende Leitung 38, von der aus über absperrbare Ventile 39 derartige Gase in die einzelnen Leitungen zur Rückführung des aus den Behältern austretenden Gases in die Öfen befördert werden können. Weitere Abzweige 40 der Leitung 38 führen über Absperrventile 42 in die Zweigleitungen 37 oder unmittelbar in die Öfen. Mit den Behältern 25 zusammen kann eineHeizvorrichtung für das Kohlungsgas zur Förderung der Abscheidung von Kohlendioxyd und Wasser vorgesehen sein. Für die Heizvorrichtung sieht die Erfindung eine willkürliche Regelung vor.Fig. 2 shows a system which differs from that of the Fig. Ι differs insofar as a special container 25 with a Reducing agent is charged, is provided. Each container 25 has a feed line 26 for the carbon gas from the oven. There is a shut-off valve in each of these lines 27 available. A return line 28 each with a shut-off valve 30 leads from each of the containers 25 to the furnace and there is also a line 31 branching off from line 28 with a built-in shut-off valve 32 to the next furnace. The feed line for the new gas mixture for all ovens is labeled 35. This leads via branches 37 and lockable valves 36 to the individual ovens. As with the system according to Fig. Ι is here again a serving to admix propane, butane or another gas Line 38 from which such gases are fed back into the individual lines via shut-off valves 39 of the gas escaping from the containers can be conveyed into the ovens. Further branches 40 the line 38 lead via shut-off valves 42 into the branch lines 37 or directly into the furnace. With The containers 25 together can be a heating device for the carbon gas to promote the deposition of carbon dioxide and water. For the heating device, the invention envisages an arbitrary one Regulation before.

Bei beiden beispielsweise dargestellten Anlagen ist es durch geeignete Bedienung, insbesondere durch Öffnen einzelner bzw. mehrerer Absperrventile möglich, je nach Bedarf entweder nur einen der Öfen oder mit ihm einen weiteren Ofen bzw. mehrere oder alle Öfen zu verwenden, z. B. den ersten Ofen und in Abhängigkeit mit ihm andere Öfen. In allen Fällen lassen sich die Beschickung der Öfen und zweckmäßig erscheinende Regelungen nach gänzlich freier Wahl vornehmen, seiIn both systems shown as an example, it is through suitable operation, in particular through Individual or multiple shut-off valves can be opened, either with just one of the ovens or with, depending on requirements to use another oven or several or all ovens, e.g. B. the first furnace and depending with him other stoves. In all cases, the charging of the ovens and what seems appropriate Make arrangements according to your own free choice, is

es hinsichtlich Erstzuteilung von Kohlungsgas mit niederem oder höherem Methangehalt oder hinsichtlich Kohlenstoffangebot bzw. auch Beimischung von Propan, Butan od. dgl., alles in beliebiger Wiederholung. 5it with regard to the initial allocation of coal gas with a lower or higher methane content or with regard to Carbon supply or admixture of propane, butane or the like, everything in any repetition. 5

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for carburizing steels in a circulating gas atmosphere, wherein the

ίο Gas mixture forming the operating atmosphere its circulation path is guided a distance outside the insert furnace, characterized in that that the gas mixture outside the furnace is subject to the influence of a reducing agent and / or Absorbent is exposed.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by an in the operating current switched on container in which a reducing agent (e.g. charcoal) is housed is, for example, in one or more perforated or rust-like shells or the like

3.. Device for performing the method according to Claims 1 and 2, characterized in that that a device for heating the container provided with the reducing agent is provided.

4. Device according to claim 3, characterized in that with the reducing agent the container to be charged or its inlet and outlet line is provided with means for this are suitable, the temperature regardless of the temperature prevailing in the insert furnace in certain To regulate or maintain limits so that the heat loss in the insert furnace this is fed back.

5. Device for performing the method according to claim 1, characterized by several lined up ovens, with the first oven starting with the other ovens one after the other with the used in the first furnace and subsequently charged with hydrocarbon-enriched gas mixture will.

6. Device for performing the method according to claim 1 and according to claims 3 and 5, characterized in that in each furnace a guide for the gas mixture on its way through one outside of the same, for receiving a reducing agent (e.g. charcoal) serving container and a return to this furnace is provided.

7. A device for performing the method according to claim 1, characterized in that for the gas mixture is provided with an absorbent on its way outside of the insert furnace.

8. A device for performing the method according to claim 1, characterized in that for a pressure drainage system is provided for the gas mixture on its way outside the insert furnace is.

Considered publications:
German Patent No. 338231;
"Metal Progress", 1947, August, p. 5.

1 sheet of drawings

® 709 582/84 7.57