DE3725175A1 - Verfahren zum entkohlenden gluehen von metallteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum entkohlenden Glühen von Metallteilen mittels eines Reaktionsgases.

Entkohlendes Glühen wird häufig in exotherm hergestellten, wasserhaltigen Reaktionsgasen, in Endogas-Luft-Gemischen, in Stickstoff-Methanol-Luft-Gemischen oder in angefeuchtetem Formiergas durchgeführt. Dabei ist die Herstellung der wasserhaltigen Reaktionsgase mit exakt definiertem Wasseranteil nicht ohne größeren Aufwand möglich, da Wasser unter Normalbedingungen in flüssiger Form vorliegt. Auch die Herstellung der anderen Reaktionsgase erfordert spezielle Einrichtungen, z.B. einen Gasgenerator zur Lieferung des Endogases oder spezielle Einrichtungen zur Methanolzugabe.

Der Erfindung liegt daher die Zielsetzung zugrunde, ein Verfahren zum entkohlenden Glühen von Metallteilen anzugeben, das einfach und exakt regelbar durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Reaktionsgas als entkohlendes Additiv Distickstoffoxid (N₂O) zugemischt wird.

Die Verwendung des bisher auf diesem Fachgebiet nicht benutzten Distickstoffoxids (Lachgas) hat besondere Vorteile, da dies unter Normalbedingungen gasförmig in Flaschen zur Verfügung steht. Es kann mit bekannten gastechnischen Elementen problemlos entnommen, exakt dosiert und einem Trägergas zugemischt werden. Die Herstellung eines Distickstoffoxidreaktionsgases ist also problemlos möglich. Auch die entkohlende Wirkung dieses Reaktionsgases entsprechend der Reaktion

Fe₃C + N₂O → Fe + CO + N₂

genügt den praktischen Anforderungen. Eisenkarbid wird mit Distickstoffoxid unter Kohlenmonoxidbildung zu Eisen und Stickstoff umgesetzt.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die N₂O-Zugabe zum Reaktionsgas durch Messung des CO-Gehalts des Abgases geregelt. Aus der obengenannten Reaktionsgleichung erkennt man, daß Kohlenmonoxid bei der Entkohlungsreaktion entsteht. Dieses Kohlenmonoxid stellt einen Indikator für die aus dem Material kommende Menge an Kohlenstoff dar und kann als Bestandteil des Abgases gemessen werden. Dieser Meßwert ist somit als Regelparameter für die N₂O-Zugabe verwendbar. Sinkt die CO-Emmission bei andauernder N₂O-Zugabe unter einen vorgebenen Wert, so wird die N₂O-Zugabe auf Null geregelt. Diese Regelung ist eine verhältnismäßig einfach zu realisierende und ökonomische Möglichkeit eine Entkohlungsbehandlung durchzuführen.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus einem in der Abgasleitung oder in einer speziellen Absaugleitung angeordneten, den CO-Gehalt messenden Gasanalysator, der an eine Regeleinheit angeschlossen ist, die die N₂O-Zufuhr in den Ofen mittels eines Stellgliedes regelt.

Zur genauen Einstellung bestimmter Mengen und zur Reproduktion und Kontrolle der Wärmebehandlung ist sowohl in der Zuleitung für den Hauptteil des Reaktionsgases als auch in der Zuleitung für das N₂O ein Durchflußmesser angeordnet.

Besondere Vorteile ergeben sich bei der Anwendung des Verfahrens auf das Glühen von siliziumhaltigen Metallteilen. Beim Glühen von siliziumhaltigen Metallteilen mit Wasser als Entkohlungsmittel besteht die Gefahr, daß mit dem Wasser des Reaktionsgases und dem Silizium des Werkstücks an der Oberfläche des Metallteils Kieselsäure entsteht und so eine Siliziumoxidhaut gebildet wird, die den Entkohlungsvorgang stoppt. Diese Gefahr wird durch die Verwendung von N₂O als entkohlendes Additiv von vorneherein ausgeschaltet.

Im folgenden wird anhand der schematischen Skizze ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.

Die Figur zeigt eine Funktionsskizze Regelung einer Entkohlungsatmosphäre mit Distickstoffoxid.

In einen Ofen 1 mündet eine Zufuhrleitung 4, in die die Zuleitung 5 und die Verbindungsleitung 6 münden. In der Zuleitung 5 ist ein Regulierventil 7 und ein Durchflußmesser 8 angeordnet. Das Abgas verläßt den Ofen 1 über eine Abgasleitung 11, in der ein Gasanalysator 12 angeordnet ist, der den CO-Gehalt des Abgases ermittelt. Der Gasanalysator 12 ist mit einer Regeleinheit 13 verbunden, die ein Stellglied 14 ansteuert. Über eine Zuleitung 15, in der ebenfalls ein Durchflußmesser 16 angeordnet ist, wird dem Stellglied 14 N₂O zugeführt, das dann über die Verbindungsleitung 6 weitergeleitet und mit dem Trägergas zusammengeführt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine bestimmte Trägergasmenge, die z.B. aus 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff gebildet sein kann, mit Hilfe des Regulierventils 7 eingestellt. Dieser Trägergasmenge wird zunächst eine feste Menge N₂O-Additiv zugemischt, die etwa 0.5 bis 1 Vol-% der Trägergasmenge beträgt. Das den Ofen verlassende Gasgemisch enthält im folgenden einen ansteigenden CO-Gehalt. Je nach gewünschter Entkohlung kann nun mit Hilfe der Regeleinheit eine Entkohlungsbehandlung gefahren werden, die entweder zunächst die N₂O-Additivzugabe noch erhöht und auf ein höheres CO-Niveau einstellt oder die die anfangs gewählte Zugabemenge beibehält. Sinkt nach einer gewissen N₂O-Zugabezeit die CO-Emission unter einen vorgegebenen Wert, so wird die N₂O-Zugabe auf Null geregelt. Ebenso ist auch die Zugabe von N₂O für eine vorbestimmte Zeit möglich. Man besitzt also mit einer solchen Anordnung die Möglichkeit, verschiedenste entkohlende Wärmebehandlungen exakt, einfach und sparsam durchzuführen.

Claims (5)

1. Verfahren zum entkohlenden Glühen von Metallteilen mittels eines Reaktionsgases, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsgas als entkohlendes Additiv Distickstoffoxid (N₂O) zugemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die N₂O-Zugabe zum Reaktionsgas mittels des CO-Gehalts des Abgases geregelt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2 mit einem Ofen, in den eine Zufuhr- und eine Abgasleitung münden, gekennzeichnet durch einen in der Abgasleitung (11) oder in einer speziellen Absaugleitung angeordneten, den CO-Gehalt messenden Gasanalysator (12), der an eine Regeleinheit (13) angeschlossen ist, die die N₂O-Zufuhr in den Ofen (1) mittels eines Stellglieds (14) regelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung 5 für den Hauptteil des Reaktionsgases und in der Zuleitung 12 für das N₂O jeweils ein Durchflußmesser angeordnet ist.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf das entkohlende Glühen von siliziumhaltigen Metallteilen.