DE19815233A1 - Process for vacuum carburizing under treatment gas - Google Patents
Process for vacuum carburizing under treatment gasInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Vakuumaufkohlung unter Behandlungsgas, bei der Stahl im Grobvakuum bei Gasdrücken bis zu etwa 20 mbar unter Verwendung von Propan (C¶3¶H¶8¶) als Kohlenstoffspender bei einer Temperatur von etwa 250 DEG C aufgekohlt wird, wird dem Propan Wasserstoffgas (H¶2¶) in einem Verhältnis von etwa 1 : 1 bis etwa 1 : 2 (Wasserstoffüberschuß) zugemischt, wobei das Absaugen der Zersetzungsprodukte des Propans über einen mit der Behandlungskammer verbundenen Pumpstand erfolgt.In a process for vacuum carburizing under treatment gas, in which steel is carburized in a rough vacuum at gas pressures of up to about 20 mbar using propane (C¶3¶H¶8¶) as a carbon donor at a temperature of about 250 ° C., the propane Hydrogen gas (H¶2¶) mixed in a ratio of about 1: 1 to about 1: 2 (excess hydrogen), the extraction of the decomposition products of the propane taking place via a pumping station connected to the treatment chamber.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuu maufkohlung unter Behandlungsgas bei der Stahl im Grobvakuum bei Gasdrücken bis zu etwa 20 mbar un ter Verwendung von Propan (C3H8) als Kohlen stoffspender bei einer Temperatur von etwa 950°C aufgekohlt wird.The invention relates to a method for vacuum maufkohlung under treatment gas in the steel in a rough vacuum at gas pressures up to about 20 mbar un using propane (C 3 H 8 ) as carbon donor is carburized at a temperature of about 950 ° C.
Es ist bereits ein Verfahren zur Wärmebehandlung, insbesondere Aufkohlung, metallischer Werkstücke in einem Ofen unter hohen Temperaturen und in ei ner Gasatmosphäre, bei dem die zugehörige Gasatmo sphäre durch Umsetzung eines Kohlenwasserstoffga ses, insbesondere von Erdgas oder Propan, mit ei nem weiteren, elementaren Sauerstoff enthaltenen Medium, insbesondere Luft, erzeugt wird bekannt (DE 43 43 927), wobei diese Umsetzung gegebenen falls unterstützt durch eine Generator- oder Kata lysatoreinrichtung beim oder im Ofen durchgeführt wird, und wobei bedarfsabhängig zusätzlich der At mosphäre ein Anreicherungsmittel zur geeigneten Einstellung des Kohlenstoffpegels zugeführt wird, wobei zumindest während eines Abschnitts der Wär mebehandlung wenigstens teilweise anstelle des elementaren (nicht gebundenen), Sauerstoff enthal tenden Mediums Kohlendioxid (CO2) zur Atmosphären bildung herangezogen wird, wobei das Kohlendioxid in einer zur Umsetzung zu Behandlungsgasatmosphäre geeigneten Menge anstelle des entsprechend vermin dert zugeführten, Sauerstoff enthaltenden Mediums zum jeweiligen Umsetzungsaggregat oder zum Ofen direkt zugeleitet wird.It is already a process for heat treatment, in particular carburization, of metallic workpieces in a furnace at high temperatures and in a gas atmosphere in which the associated gas atmosphere is achieved by reacting a hydrocarbon gas, in particular natural gas or propane, with another elemental oxygen contained medium, in particular air, is known (DE 43 43 927), this implementation being supported, if necessary, by a generator or catalytic converter device in or carried out in the furnace, and in addition depending on the atmosphere, an enrichment agent for suitable adjustment of the carbon level is supplied, at least during a section of the heat treatment at least partially instead of the elementary (unbound), oxygen-containing medium carbon dioxide (CO 2 ) is used for the formation of atmospheres, the carbon dioxide being converted into a treatment gas atmosphere re suitable amount instead of the correspondingly mined supplied oxygen-containing medium is fed directly to the respective reaction unit or to the furnace.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Gasaufkohlen von Eisenwerkstücken in einer Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenen Aufkohlungsatmo sphäre bei Temperaturen von 800 bis 1050°C be kannt (DE 41 10 361), bei dem über wesentliche Zeitphasen der Aufkohlung eine Aufkohlungsatmo sphäre mit einem CO-zu-H2-Verhältnis von größer als ½ dadurch aufrechterhalten wird, daß eine Zir kulation von Aufkohlungsatmosphäre aus dem Aufkoh lungsraum über eine Gastrennanlage mit Rückspei sung der CO-haltigen Fraktion in den Aufkohlungs raum durchgeführt wird und dies, bei Bedarf, durch parallele, geeignete Zugabe von CO aus einer ei genständigen CO-Quelle verstärkt wird oder daß dies allein durch geeignete Zugabe von CO aus ei ner eigenständigen CO-Quelle bewerkstelligt wird.Furthermore, a process for gas carburizing iron workpieces in a carburizing atmosphere containing hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) is known at temperatures of 800 to 1050 ° C. (DE 41 10 361), in which a carburizing atmosphere over substantial time phases of the carburizing with a CO-to-H 2 ratio of greater than ½ is maintained in that a circulation of carburizing atmosphere from the carburizing chamber is carried out via a gas separation system with feed-back of the CO-containing fraction into the carburizing room, and if necessary , is strengthened by parallel, suitable addition of CO from an independent CO source or that this is accomplished solely by suitable addition of CO from an independent CO source.
Bekannt ist schließlich ein Vakuumofen zur Wärme behandlung einer Charge (DE 34 16 902) mit einem verschließbaren Stahlbehälter und einer in einer inneren Heizkammer befindlichen Heizeinrichtung und mit einem Gasgebläse sowie einer Gasleitein richtung zur Erzeugung einer Umwälzströmung durch die Heizkammer, wobei die Heizkammer unter Aus schluß des Gasgebläses verschließbar ist.Finally, a vacuum oven for heating is known treatment of a batch (DE 34 16 902) with a lockable steel container and one in one inner heating chamber located heater and with a gas blower and a gas guide direction for generating a circulation flow through the heating chamber, the heating chamber under off Close of the gas blower is closable.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, ein besonders einfaches Verfahren zum Auf kohlen zu schaffen, bei dem preiswertes Propan als Kohlenstoffspender verwendet wird und bei dem ins besondere eine Verschmutzung der Anlage und der Saugpumpe durch kondensierte Zersetzungsprodukte des Propans vermieden wird.The object of the present invention is to achieve reasons, a particularly simple procedure for opening to create coal with the inexpensive propane as Carbon dispenser is used and ins special pollution of the system and the Suction pump through condensed decomposition products of propane is avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Propan Wasserstoffgas in einem Verhältnis von 1 : 1 bis etwa 1 : 2 zugemischt wird, wobei das Absaugen der Zersetzungsprodukte des Propans über einen mit der Behandlungskammer verbundenen Pumpstand erfolgt.According to the invention, this object is achieved by that the propane hydrogen gas in a ratio from 1: 1 to about 1: 2 is added, whereby sucking off the decomposition products of the propane via one connected to the treatment chamber Pumping station takes place.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu. Nachstehend sind einige Versuche beschrieben, die der Ermittlung des gün stigsten Mischungsverhältnisses von Propan zu Was serstoffgas betreffen.The invention allows a wide variety of designs opportunities. Below are some Experiments described that the determination of the gün Most mixing ratio of propane to what concern hydrogen gas.
Zum Zweck der Versuche wurde eine gezielte Prozeß gasabsaugung aus Grafitrohr in die Hartfilzwand der Behandlungskammer eines Vakuumofens ähnlich demjenigen nach der DE 34 16 902 eingebracht. Wei terhin wurde ein Gaseinlaß in das Gasaustrittsrohr installiert, durch den ein weiteres Gas eingelas sen werden kann. Am Gasaustritt wurde ein 240 × 240 mm großes Stahlblech an der Kesselwand ange bracht, um den Teerniederschlag an dieser Stelle zu kondensieren. Das Blech wurde bei jedem Versuch ausgetauscht. Durch eine visuelle Begutachtung der Teerkondensation wurde eine Wertung ermittelt.For the purpose of the trials, a targeted process gas extraction from graphite tube into the hard felt wall similar to the treatment chamber of a vacuum furnace introduced according to DE 34 16 902. Wei Then there was a gas inlet into the gas outlet pipe installed through which another gas is let in can be sen. At the gas outlet was a 240 × 240 mm large steel sheet attached to the boiler wall brings to the tar precipitation at this point to condense. The sheet was used with every attempt exchanged. Through a visual assessment of the A rating was determined for tar condensation.
Bei den Versuchen wurde Propan zweier Lieferanten verwendet. Die beiden Propansorten unterscheiden sich im Propangehalt.During the tests, propane was used by two suppliers used. Differentiate between the two types of propane yourself in the propane content.
Das Gas von B entspricht in etwa dem Propan von Hispano Suiza.The gas from B corresponds approximately to the propane from Hispano Suiza.
Um die Wirkung von Wasserstoff auf die Teerbildung und die Aufkohlung zu prüfen, wurde bei einigen Versuchen Wasserstoff direkt in das Gasaustritts rohr oder zusammen mit dem Propan direkt in die Heizkammer eingeleitet. Außerdem wurde die Propan menge variiert. To the effect of hydrogen on tar formation and checking the carburization has been done on some Try hydrogen directly in the gas outlet pipe or together with the propane directly into the Heating chamber initiated. In addition, the propane amount varies.
Bei allen Versuchen wurde der 3 min. Gaseinlaß/1 min. Gasauslaß-Zyklus bei max. 20 mbar Par tialdruck gewählt.The 3 min. Gas inlet / 1 min. Gas outlet cycle at max. 20 mbar par tial pressure selected.
Bei den Versuchen wurde weiterhin die Temperatur im Gasaustrittsrohr und auf dem Kondensationsblech gemessen.During the tests, the temperature was still in the gas outlet pipe and on the condensation plate measured.
Bei den Versuchen wurde entweder eine kleine Char
ge benutzt bestehend aus:
33 Zahnrädern mit Durchmesser außen 170 mm, Durch
messer 50 mm, h 40 mm, A 0,078 m2, Gesamtoberflä
che 2,5 m2.Either a small batch consisting of:
33 gears with outside diameter 170 mm, diameter 50 mm, h 40 mm, A 0.078 m 2 , total surface 2.5 m 2 .
Diese Teile waren alle schon aufgekohlt und wurden immer wieder bei den Versuchen verwendet.These parts were all already carburized and were used again and again in the experiments.
Oder eine große Charge benutzt bestehend aus:
300 Kugelkäfigen mit Durchmesser außen 70 mm,
Durchmesser 58 mm, h 36 mm, A 0,017 m2, Gesamto
berfläche 5 m2.Or used a large batch consisting of:
300 ball cages with outside diameter 70 mm, diameter 58 mm, h 36 mm, A 0.017 m 2 , total surface area 5 m 2 .
Diese Teile waren alle nicht aufgekohlt und wurden immer wieder nach dem Versuch ausgetauscht, also immer eine Charge mit nicht gekohlten Teilen. These parts were all not carburized and were exchanged again and again after the attempt, so always a batch with non-carbonized parts.
Es wurde die Teerkondensation auf dem Blech visu ell begutachtet und in Gruppen eingeteilt.The tar condensation on the sheet was visu assessed and divided into groups.
Charge:
kleine Charge gekohlte
Teile 2,5 m2
ohne C-Probe.Batch:
small batch of carbonized parts 2.5 m 2 without C-sample.
Behandlungsablauf:
Heizen 930 C/Vak./40 min.
Halten 930 C/Vak./25 min.
Vak. Kohlen 930 C/40 min.
ohne Diffusion
Kühlen: 2 bar N2
(Stickstoffkühlung).Treatment procedure:
Heating 930 C / vacuum / 40 min.
Hold 930 C / vacuum / 25 min.
Vac. Coals 930 C / 40 min.
without diffusion
Cooling: 2 bar N 2
(Nitrogen cooling).
Begasung:
Propan von A 13 l/min.
in Heizkammer.Fumigation:
Propane from A 13 l / min.
in heating chamber.
Bewertung Kondensationsblech:
Gesamtblech mit Teer belegt, besonders an der
Stelle, an der das Abgas auftrifft.Rating condensation sheet:
The entire sheet is covered with tar, especially at the point where the exhaust gas hits.
Charge:
kleine Charge gekohlte
Teile 2,5 m2
ohne C-Probe.Batch:
small batch of carbonized parts 2.5 m 2 without C-sample.
Behandlungsablauf:
Heizen 930 C/Konv. Hei
zen/60 min.
Halten 930 C/Vak./20 min.
mit probeweisem H2-Einlaß
Vak. Kohlen 930 C/40 min.
ohne Diffusion
Kühlen: 2 bar N2
(Stickstoffkühlung).Treatment procedure:
Heating 930 C / conv. Heating / 60 min.
Hold 930 C / vacuum / 20 min.
with trial H 2 inlet
Vac. Coals 930 C / 40 min.
without diffusion
Cooling: 2 bar N 2
(Nitrogen cooling).
Begasung:
Propan von A 13 l/min. in
Heizkammer plus 10,5
l/min. Wasserstoff in Gas
austrittsrohr.Fumigation:
Propane from A 13 l / min. in heating chamber plus 10.5 l / min. Hydrogen in gas outlet pipe.
Bewertung Kondensationsblech:
Gesamtblech mit Teer belegt, besonders an der
Stelle, an der das Abgas auftrifft. An der Auf
treffstelle sind auch Rußpartikel zu sehen.Rating condensation sheet:
The entire sheet is covered with tar, especially at the point where the exhaust gas hits. Soot particles can also be seen at the point of impact.
Charge:
große Charge mit neuen
Teilen 5-6 m2, ca. 280
Schaltmuffen.Batch:
large batch with new parts 5-6 m 2 , approx. 280 shift sleeves.
Behandlungsablauf:
Heizen 960 C/Konv. Hei
zen/90 min.
Halten 960 C/Vak./40 min.
Vak. Kohlen 960 C/16 min.
Diffusion 960 C/14 min.
Absenken: 880 C/30 min.
Kühlen: 2 bar N2
(Stickstoff).Treatment procedure:
Heating 960 C / conv. Heating / 90 min.
Hold 960 C / vacuum / 40 min.
Vac. Coals 960 C / 16 min.
Diffusion 960 C / 14 min.
Lower: 880 C / 30 min.
Cooling: 2 bar N 2
(Nitrogen).
Begasung:
Propan von A 17 l/min. in
Heizkammer.
Fumigation:
Propane from A 17 l / min. in heating chamber.
Bewertung Kondensationsblech:
Teerbelag nur an der Gasauftreffstelle, ca. 70%
der Oberfläche sauber ohne Teerbelag.Rating condensation sheet:
Tar topping only at the gas contact point, approx. 70% of the surface clean without tar topping.
Charge:
kleine Charge gekohlte
Teile 2,5 m2
mit C-Probe.Batch:
small batch of carbonized parts 2.5 m 2 with C-sample.
Behandlungsablauf:
Heizen 930 C/Konv. Hei
zen/60 min.
Halten 930 C/Vak./15 min.
Vak. Kohlen 930 C/40 min.
Diffusion 930 C/55 min.
Kühlen: 2 bar N2
(Stickstoff).Treatment procedure:
Heating 930 C / conv. Heating / 60 min.
Hold 930 C / vacuum / 15 min.
Vac. Coals 930 C / 40 min.
Diffusion 930 C / 55 min.
Cooling: 2 bar N 2
(Nitrogen).
Begasung:
Propan von B 13 l/min. in
Heizkammer plus Wasser
stoff 13 l/min. in Heiz
kammer.Fumigation:
Propane from B 13 l / min. in heating chamber plus hydrogen 13 l / min. in the heating chamber.
Bewertung Kondensationsblech:
Gesamtblech dünn mit Teer belegt. An der Stelle,
an der das Abgas auftrifft, ist der Teerbelag ge
ringfügig stärker.Rating condensation sheet:
Total sheet thinly covered with tar. At the point where the exhaust gas hits, the tar covering is slightly thicker.
Kohlungswirkung:
Normal entsprechen der Behandlung. AT (0,35% C) = 0,6 mm
und Rand C = 0,77%. Geprüft an einem Pro
bebolzen.
Carburizing effect:
Normal correspond to the treatment. AT (0.35% C) = 0.6 mm and rim C = 0.77%. Tested on a test bolt.
Charge:
große Charge neue Teile 5 m2
mit 4 C-Proben.Batch:
large batch of new parts 5 m 2 with 4 C samples.
Behandlungsablauf:
Heizen 930 C/Konv. Hei
zen/60 min.
Halten 930 C/Vak./30 min.
Vak. Kohlen 930 C/40 min.
Diffusion 930 C/60 min.
Kühlen: 2 bar N2
(Stickstoff).Treatment procedure:
Heating 930 C / conv. Heating / 60 min.
Hold 930 C / vacuum / 30 min.
Vac. Coals 930 C / 40 min.
Diffusion 930 C / 60 min.
Cooling: 2 bar N 2
(Nitrogen).
Begasung:
Propan von A 4 l/min. in
Heizkammer plus 13 l/min.
in Heizkammer.Fumigation:
Propane from A 4 l / min. in heating chamber plus 13 l / min.
in heating chamber.
Bewertung Kondensationsblech:
Gesamtblech ist ohne Teerbelag.Rating condensation sheet:
The entire sheet is without tar covering.
Kohlungswirkung:
Die 2 C-Proben am Chargenrand zeigen ein normales,
der Behandlung entsprechendes Kohlungsergebnis. AT
(0,35% C) 0,68 mm und Rand-C 0,81-0,83%.Carburizing effect:
The 2 C samples at the batch edge show a normal coaling result corresponding to the treatment. AT (0.35% C) 0.68mm and Rand-C 0.81-0.83%.
Die 2 C-Proben im Inneren der Charge zeigen eine verminderte Aufkohlung. AT (0,35% C) 0,42-0,53 mm und Rand-C 0,42-0,50%. The 2 C samples inside the batch show one reduced carburization. AT (0.35% C) 0.42-0.53 mm and Rand-C 0.42-0.50%.
Resümee:
Die Teerbildung ist von der Chargenoberfläche und
deren Bestreben Kohlenstoff aufzunehmen abhängig.
Bei großen Chargen ist die Teerbildung eindeutig
geringer.Summary:
The formation of tar depends on the surface of the batch and its efforts to absorb carbon. With large batches, tar formation is clearly lower.
Wasserstoff hat einen wesentlichen Einfluß, sofern Wasserstoff direkt mit dem Propan in die Heizkam mer eingelassen wird. Wasserstoff im Gasaustritts rohr hat keinen wesentlichen Einfluß. Die Koh lungswirkung läßt jedoch bei stark reduziertem Propan nach.Hydrogen has a significant impact, provided that Hydrogen directly into the heating system with the propane is always admitted. Hydrogen in the gas outlet pipe has no significant influence. The Koh However, the effect of lungs is greatly reduced Propane after.
Weiterhin hat sich herausgestellt, daß die Teer kondensation nicht allein von der Temperatur ab hängt. Auf dem Kondensationsblech kondensierte der Teer genauso wie auf der Kesselwand. Das Blech hatte eine Temperatur von 200-300°C und die Kesselwand ca. 60°C. Teer kondensiert bevorzugt an Auftreffstellen im heißen Gasaustrittsrohr in Form von Ruß, aber auch bevorzugt an Umlenkstel len.It has also been found that the tar condensation does not depend solely on the temperature hangs. The condensed on the condensation sheet Tar as well as on the boiler wall. The sheet had a temperature of 200-300 ° C and that Boiler wall approx. 60 ° C. Tar condenses preferentially at points of impact in the hot gas outlet pipe in Form of soot, but also preferred on the deflector len.
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1998115233 DE19815233A1 (en) | 1998-04-04 | 1998-04-04 | Process for vacuum carburizing under treatment gas |
| EP99100982A EP0947600A3 (en) | 1998-04-04 | 1999-01-21 | Process for vacuum carburizing in a treatment furnace |
| JP9495599A JPH11315362A (en) | 1998-04-04 | 1999-04-01 | Vacuum carburizing method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE1998115233 DE19815233A1 (en) | 1998-04-04 | 1998-04-04 | Process for vacuum carburizing under treatment gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=7863663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1998115233 Withdrawn DE19815233A1 (en) | 1998-04-04 | 1998-04-04 | Process for vacuum carburizing under treatment gas |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0947600A3 (en) |
| JP (1) | JPH11315362A (en) |
| DE (1) | DE19815233A1 (en) |
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