DE4117467A1

DE4117467A1 - Verfahren und vorrichtung zum waermebehandeln von gegenstaenden in einem fliessbett

Info

Publication number: DE4117467A1
Application number: DE4117467A
Authority: DE
Inventors: Jaak Stefaan Van Den Sype
Original assignee: Union Carbide Industrial Gases Technology Corp
Current assignee: Union Carbide Industrial Gases Technology Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1991-12-05
Also published as: BR9102181A; US5064479A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Gegenständen, insbesondere zum Wärmebehandeln von metallischen Gegenständen in einem verbesserten Fließbett. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eignen sich unter anderem vor allem für das Abschreckhärten von Gegenständen aus Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl durch Eintauchen in das Fließbett.

Eine Wärmebehandlung von Gegenständen wird in der Industrie häufig vorgesehen, um gewünschte Werkstoffeigenschaften der betreffenden Gegenstände zu ändern oder auszubilden. Es kann ein rasches Erhitzen oder Abkühlen des Gegenstandes auf eine bestimmte Temperatur notwendig werden, oder es kann eine langsamere, vorgegebene Temperaturänderung erwünscht sein. Es kann aber auch darum gehen, einen Gegenstand für eine gewisse Zeitspanne auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten.

Eine wichtige Anwendung der Wärmebehandlung ist das Härten von Kohlenstoffstählen und legierten Stählen. Dabei wird in der Regel der Stahlgegenstand auf eine Temperatur von 816 bis 927°C erhitzt, bei welcher die Legierung in die austenitische Phase umgewandelt wird, worauf ein rasches Abkühlen oder Abschrecken der Legierung erfolgt. Die Zusammensetzung der Legierung, die Kühlgeschwindigkeit und die erreichten Temperaturwerte bestimmen die Phasen und damit die Eigenschaften des Endprodukts.

Das Abschrecken kann auf verschiedenartige Weise erfolgen. Bei Sprühabschrecken wird der heiße Gegenstand mit einer Kühlflüssigkeit besprüht. Im Falle des Gasabschreckens wird der Gegenstand mittels eines Gas- oder Dampfstromes gekühlt. Eine Abwandlung stellt das Nebelabschrecken dar, bei dem ein Gas- oder Dampfstrom feine Flüssigkeitspartikel mit dem Gegenstand in Kontakt bringt. Bei Eintauchabschrecken wird der Gegenstand in ein Flüssigkeitsbad eingetaucht, beispielsweise ein Bad aus Wasser, Öl, einer Salzlauge, einer Polymerlösung, einem flüssigen Kryogen oder geschmolzenem Salz. Jedes dieser Abschreckverfahren hat, obwohl es mit Erfolg eingesetzt wird, einige unerwünschte Eigenschaften. Flüssige Abschreckmittel hinterlassen oft eine Ablagerungsschicht, die beseitigt werden muß. Polymere und Öle zersetzen sich im Lauf der Verwendung und aufgrund von Alterung, und sie müssen dann ersetzt werden. Entsprechendes gilt auch für geschmolzene Salze, deren Beseitigung außerdem ein Umweltproblem darstellt. Die meisten Flüssigkeiten sieden und weisen ein komplexes Abkühlverhalten auf (beispielsweise Flüssigphasenkonvektion, Dampfphasenkonvektion und Blasensieden), das schwierig vorauszusagen ist. Außerdem variiert das Kühlverhalten jedes Mediums in Abhängigkeit von den Rührbedingungen sowie von der Position und Ausrichtung des Gegenstandes mit Bezug auf weitere in dem Medium befindliche Gegenstände. Des weiteren können sich die Kühleigenschaften in Abhängigkeit von thermischer Zersetzung, Verunreinigung oder Abreicherung einer Komponente durch Herausschleppen oder durch Destillation ändern.

Der Einsatz von Fließbetten zum Abschrecken vermeidet zahlreiche der mit flüssigen Abschreckmitteln verbundenen Probleme. Der Gegenstand braucht nach dem Abschrecken in einem Fließbett nur wenig oder gar nicht gereinigt zu werden. Die in einem Fließbett vorliegenden Teilchen zersetzen sich nicht rasch in Abhängigkeit von der Zeit oder der praktischen Verwendung, so daß die Kühlgeschwindigkeiten über lange Zeitspannen hinweg unbeeinträchtigt bleiben. Die Wärmeübergangsmechanismen werden in einem Fließbett durch die Eigenschaften des Gasfilms auf dem Gegenstand und den Teilchen des Bettes bestimmt und bleiben über den gesamten Abschrecktemperaturbereich hinweg näherungsweise konstant. Daher ist die Abschreckgeschwindigkeit eines Fließbettes reproduzierbar; sie kann innerhalb gewisser Grenzen eingestellt werden, und sie läßt sich über einen weiten Temperaturbereich hinweg vorsehen.

Trotz dieser Vorteile haben Fließbetten keine breite Anwendung zum Abschrecken gefunden, weil Abschreckgeschwindigkeiten in Fließbetten, die den in Flüssigkeitsbädern erreichbaren Abschreckgeschwindigkeiten nahekommen, bisher nicht leicht erzielt werden konnten. Der Stand der Technik auf dem Gebiet des Fließbettabschreckens ist in einem Aufsatz mit dem Titel "Fluid Bed Quenching of Steels: Applications are Widening" zusammengestellt, der von M. A. Delano und J. Van den Sype in Heat Treating, Dezember 1989, veröffentlicht wurde. Ein Teil des Inhalts dieses Aufsatzes ist nachstehend kurz zusammengefaßt.

Um ein Fließbett zum wirkungsvollen Härten eines Gegenstandes aus legiertem Stahl mit größerem Querschnitt (beispielsweise mit einer Dicke von 12,7 bis 51 mm) einzusetzen, müssen Wärmeübergangskoeffizienten erhalten werden, die ähnlich denjenigen sind, wie sie in gut durchgerührtem Öl erzielt werden können, nämlich 1420 bis 1703 W/m² K. Dies macht es notwendig, die Fließbettparameter, nämlich Teilchengröße, Teilchenwerkstoff, Fluidisierungsgaszusammensetzung und Fluidisierungsgasströmungsmenge, zu optimieren.

Das Fluidisieren einer Masse von Teilchen tritt auf, wenn die Teilchen veranlaßt werden, außer ständigen Kontakt miteinander zu kommen, sich herumzubewegen und untereinander und mit Begrenzungswänden willkürlich zu kollidieren. Dafür kann bekanntlich gesorgt werden, indem die das Bett begrenzenden Wände, insbesondere die Betttragfläche, in Schwingungen versetzt werden. Statt dessen kann auch ein in das Bett zwecks Bearbeitung eingebrachter Gegenstand selbst in Schwingungen versetzt werden, wodurch die dem Gegenstand benachbart liegenden Teilchen fluidisiert werden. Ein Verfahren zum Fluidisieren, das in der kommerziellen Praxis leichter durchzuführen ist, besteht darin, einen Fluidstrom nach oben durch das Bett hindurchzuleiten. Der niedrigste Strom, bei welchem das Bett expandiert ist und die Teilchen suspendiert sind, sich herumbewegen und willkürlich kollidieren, wird als der Mindestfluidisierungsstrom bezeichnet. Es versteht sich, daß das Fluidisieren der Teilchen mittels eines Fluidstromes mit der Vibrationsfluidisierung kombiniert werden kann; dies führt jedoch zu einer erheblichen Vergrößerung der Komplexität der Vorrichtung. Das Fluidisieren mittels eines aufwärts gerichteten Gasstroms sorgt für einen Wärmeaustausch zwischen einem Gegenstand, den Betteilchen und dem Fluidisierungsgas; es eignet sich für Wärmebehandlungen und ein Abschrecken.

Die Teilchengrößen, die zur Verwendung beim Fließbettabschrecken in Betracht gezogen wurden, liegen zwischen 20 und 2000 µm. Höchste Wärmeübertragungskoeffizienten werden in dem Bett erreicht, wenn die Teilchengröße auf etwa 30 µm herabgesetzt wird. Wenn noch kleinere Teilchen mittels eines Gasstroms fluidisiert werden, geht der Fluidisierungstyp von einem Blasencharakter zu einem Belüftungscharakter über, und der Wärmeübergangskoeffizient in dem Bett fällt steil ab. Um hohe Wärmeübergangskoeffizienten ohne das Risiko einer Änderung der Fluidisierungsart zu erreichen und den Verlust an Teilchen aus dem Bett auf einem akzeptierbaren Wert zu halten, liegt die praktisch nutzbare untere Teilchengröße bei etwa 50 µm, und eine bevorzugte untere Teilchengröße beträgt etwa 70 µm.

Teilchen, die sich in Fließbetten anwenden lassen, sind Partikel aus Metalloxiden, beispielsweise Aluminiumoxid, Chromoxid, Eisenoxid und Titanoxid, Teilchen aus feuerfesten Werkstoffen, wie Siliziumdioxid, Mullit, Magnesit, Zirkoniumoxid und Forsterit, sowie elementare Partikel, wie Teilchen aus Eisen, Kupfer, Nickel und Kohlenstoff. Im Hinblick auf die Vielzahl von Werkstoffen und die möglichen Schwankungen der Porosität kann die scheinbare Dichte der beim Fluidisieren verwendeten Teilchen in einem Bereich von 0,3 bis 20 g/cm³ liegen. Aluminiumoxid in Form von Tonerde stellt wegen seiner Inertheit, seiner hohen Wärmekapazität und seiner vernünftigen Kosten einen bevorzugten Bettbestandteil dar.

Die Wärmeleitfähigkeit des fluidisierenden Gases hat eine wesentliche Auswirkung auf den Wärmeübergangskoeffizienten in dem Bett - höhere Wärmeleitfähigkeiten sorgen für größere Wärmeübergangskoeffizienten. So sind Wasserstoff und Helium, die Wärmeleitfähigkeiten von 0,169 W/m K bzw. 0,139 W/m K bei Raumtemperatur haben, Gase hoher Wärmeleitfähigkeit, während Stickstoff und Luft, deren Wärmeleitfähigkeit etwa 0,024 W/m K beträgt, im Vergleich dazu Gase mit niedriger Wärmeleitfähigkeit sind. Wegen der Entflammbarkeit von Wasserstoff ist Helium ein bevorzugtes Fluidisierungsgas mit hoher Wärmeleitfähigkeit. In einigen Fällen sind niedrigere Wärmeübergangskoeffizienten tragbar, so daß weniger kostspielige Gase mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, wie Stickstoff oder Luft, verwendet werden können. Auch Gemische von Gasen mit hoher und niedriger Wärmeleitfähigkeit sind einsetzbar. Gase oder Gasgemische mit Wärmeleitfähigkeiten von mindestens 0,086 W/m K bei Raumtemperatur seien vorliegend als Gase mit hoher Wärmeleitfähigkeit bezeichnet. Gase mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit werden vorliegend als Gase mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bezeichnet.

Der Wärmeübergangskoeffizient steigt in einem Fließbett mit der Durchflußmenge des Fluidisierungsgases von dem minimalen Fluidisierungsgasstrom bis zum Erreichen eines maximalen Wärmeübergangskoeffizienten innerhalb eines Bereichs vom 5- bis zum 15fachen des minimalen Fluidisierungsstromes an. Jenseits dieses Bereiches nimmt der Wärmeübergangskoeffizient allmählich ab, was auf die gesteigerte Fraktion an Blasen in dem Bett zurückzuführen ist. In Richtung auf das obere Ende dieses Durchflußmengenbereichs werden Teilchen in steigenden Mengen aus dem Bett herausgetragen, und die Kosten des benutzten Fluids spielen eine Rolle. Die bevorzugten Durchflußmengen liegen daher zwischen dem 5- und dem 10fachen des minimalen Fluidisierungsstromes.

Entsprechend der derzeit üblichen Praxis, das heißt mit einer bevorzugten Kombination von Aluminiumoxidteilchen von 70 µm Durchmesser, die mittels Helium beim Zehnfachen der minimalen Fluidisierungsdurchflußmenge fluidisiert werden, wird ein Wärmeübergangskoeffizient von 1363 W/m² K entwickelt. Das Abschreckverhalten in diesem Bett wäre etwas schlechter als in einem gut umgerührten Ölbad, wo ein Wärmeübergangskoeffizient von 1590 W/m² K erzielt wird. Außerdem würde eine unerwünschte Menge an Aluminiumoxidmaterial durch das fluidisierende Helium aus dem Bett herausgetragen. Es würde ein nicht akzeptierbares Gesundheitsrisiko darstellen, wenn man Bedienungspersonal diesem Abstrom aussetzen würde. Auch die Kosten des verwendeten Heliums wären beträchtlich. Um einen Wärmeübergangskoeffizienten von 1590 W/m² K in dem Fluidbett zu erreichen, wäre eine Durchflußmenge vom 15fachen des minimalen Fluidisierungsstromes erforderlich. Dies würde zu einem noch stärkeren Austrag aus dem Bett und zu noch höheren Fluidisierungsgaskosten führen.

Der Austrag aus dem Bett würde zwar durch Steigerung der Teilchengröße der Bettpartikel vermindert; dies stellt jedoch keine brauchbare Option dar. Der Wärmeübergangskoeffizient würde nämlich sinken, und der Gasverbrauch müßte erheblich gesteigert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlauben, hohe Wärmeübergangskoeffizienten in einem Fließbett mit reduzierten Fluidisierungsgasdurchflußmengen und verringertem Austrag an Betteilchen zu erreichen. Es sollen ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschreckhärten von Gegenständen geschaffen werden, die eine Dicke von mindestens bis zu 51 mm haben. Es soll ein Fließbett geschaffen werden, das verbesserte Eigenschaften bei der Wärmebehandlung von Gegenständen aufweist.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gegenstandes wird der Gegenstand mit einer Anfangstemperatur bereitgestellt; es wird ferner ein Bett bereitgestellt, bei dem etwa 5 bis 60 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 µm und etwa 40 bis 95 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 150 bis etwa 2000 µm haben; der Gegenstand wird für eine Zeitspanne mindestens teilweise in das Bett eingetaucht; die Teilchen benachbart dem Gegenstand werden fluidisiert; die Bettemperatur wird reguliert, und der wärmebehandelte Gegenstand wird aus dem Bett entnommen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Wärmebehandeln eines Gegenstandes ist versehen mit einem Bett, bei dem etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 µm und etwa 40 bis 90 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 150 bis etwa 2000 µm haben; einem Behälter, welcher das Bett abstützt und seitlich begrenzt und einer Anordnung zum Fluidisieren der Teilchen.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung weist das Fließbett Teilchen mit zwei unterschiedlichen Teilchengrößen auf, nämlich grobe Teilchen und feine Teilchen. Dabei werden im Vergleich zu bekannten Verfahren und Vorrichtungen höhere Wärmeübergangskoeffizienten bei niedrigeren Durchflußmengen des fluidisierenden Gases erreicht, und es wird für verminderten Teilchenaustrag gesorgt. Für einen Bereich an Fluidisierungsgasdurchflußmengen ist der Wärmeübergangskoeffizient in dem Bett mit Teilchen unterschiedlicher Größe höher als in einem Bett, das nur aus den feinen Partikeln besteht. Dies stellt ein unerwartetes Ergebnis dar. Ferner wird der Austrag der feinen Teilchen durch die gröberen Teilchen herabgesetzt, was gleichfalls unerwartet ist.

Mit dem neuartigen Bett sind in großem Umfang verbesserte Verfahren zur Wärmebehandlung von Gegenständen möglich. Ein auf einer Anfangstemperatur befindlicher Gegenstand kann durch Eintauchen in das neuartige Fließbett auf eine gewünschte Temperatur erhitzt oder gekühlt werden, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die bisher in einem Fließbett schwierig zu erreichen war.

Die Heiz- oder Kühlgeschwindigkeit kann so bemessen werden, daß sie zu einer speziellen Anwendung paßt; sie läßt sich sogar während der Bearbeitung ändern. Die verfügbaren Parameter sind der Teilchenwerkstoff, die Teilchengrößen, das Fluidisierungsgas, die Gasdurchflußmenge und die Bettemperatur.

Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt oder bei einer vorbestimmten Temperatur kann das Bett entfluidisiert werden, wodurch ein eingetauchter Gegenstand in Betteilchen vergraben wird. Der Gegenstand kann in dieser isolierenden Umgebung für eine Zeitspanne gehalten werden, um ein Gleichgewicht bei einer gleichförmigen Temperatur herzustellen oder um eine gewünschte Umwandlung zu erreichen. Der Fluidisierungsgasstrom kann dann wieder eingeschaltet werden, und die Wärmebehandlung kann fortgesetzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine nicht maßstabsgerechte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fließbettvorrichtung,

Fig. 2 ein schematisches Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm für eine für eine Abschreckhärtung geeignete repräsentative Stahllegierung,

Fig. 3 eine Darstellung des erhaltenen Spitzenwärmeübergangskoeffizienten als Funktion der Strömungsmenge der fluidisierenden Luft in Aluminiumoxidfließbetten von variierender Teilchengröße,

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Wärmeübergangskoeffizienten als Funktion der gemessenen Durchflußmenge des fluidisierenden Gases in Fließbetten aus variierenden Anteilen an feinen und groben Aluminiumoxidteilchen sowie

Fig. 5 eine graphische Darstellung der scheinbaren Schüttdichte von Betten aus nichtfluidisierten Aluminiumoxidteilchen, wobei variierende Anteile an feinen und groben Partikeln vorgesehen sind.

Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Vorrichtung weist ein Wärmebehandlungsbett 1 aus Teilchen auf, die zwei unterschiedliche Größen haben. Es handelt sich dabei um feine und um grobe Teilchen. Der mittlere Durchmesser der feinen Teilchen liegt im Bereich von 20 bis 100 µm, während die groben Teilchen einen mittleren Durchmesser im Bereich von 150 bis 2000 µm haben. Die Angabe eines mittleren Durchmessers trägt dem Umstand Rechnung, daß handelsüblich verfügbare teilchenförmige Werkstoffe eine Teilchengrößenverteilung aufweisen. Brauchbare Gemische umfassen bei Verwendung des bevorzugt vorgesehenen Aluminiumoxids (Tonerde) 10 bis 60 Gewichtsprozent feine Teilchen und 40 bis 90 Gewichtsprozent grobe Teilchen. Eine bevorzugte Zusammensetzung besteht aus 10 bis 50 Gewichtsprozent Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 30 bis 70 µm und 50 bis 90 Gewichtsprozent Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 150 bis 300 µm.

Das Bett 1 ist in einem Behälter 2 untergebracht, der Seitenwände und eine Betttragplatte 3 aufweist, die in der Lage ist, die Betteilchen zu halten und ein Fluid durchzulassen. Der Behälter 2 ist mit einer Eintauchvorrichtung 4 für einen Gegenstand 5 versehen, der wärmebehandelt werden soll. Zur Anwendung der bevorzugten Anordnung zum Fluidisieren der Teilchen weist der Behälter 2 einen Einlaß 6 auf, über den ein Fluidstrom eingeleitet wird. Zu anderen Fluidisierungsanordnungen, die nicht dargestellt, aber an sich bekannt sind, gehören Vorrichtungen, die es erlauben, die Betttragplatte 3 oder den Gegenstand 5 selbst in Schwingungen zu versetzen. Ein in das Bett eingeleiteter Fluidstrom kann in Verbindung mit einer Vibrationsfluidisierung der Teilchen benutzt werden, um das Fluidisieren der Teilchen zu unterstützen oder um nur für eine erwünschte Fluidatmosphäre zu sorgen.

Die offenbarte Vorrichtung eignet sich für zahlreiche Anwendungen; sie ist besonders geeignet für das Wärmebehandeln von Gegenständen aus einer Stahllegierung. Die Erfindung ist daher nachstehend in Verbindung mit dieser Anwendung im einzelnen beschrieben. Weitere Anwendungen verstehen sich für den Fachmann von selbst.

Stahllegierungen, die sich in der vorliegend erläuterten Weise abschreckhärten lassen, sind insbesondere Chrom-Molybdän-Stähle wie die Typen AISI 4130 und 4140; Nickel-Chrom-Molybdän-Stähle wie die Typen AISI 4340, 8620, 8630 und 9860; Nickel-Molybdän-Stähle wie der Typ AISI 4640; Chromstähle wie der Typ AISI 5140; Stähle aus der Serie 1100 wie die Typen AISI 1141 und 1144; sowie wärmebehandelbare duktile Eisen für Temperguß.

Der Abschreckhärtprozeß beginnt, indem der aus einer Stahllegierung bestehende Gegenstand auf eine Anfangstemperatur von 816 bis 927°C erhitzt wird, so daß sich die Legierung im wesentlichen in eine als Austenit bekannte Phase oder ein entsprechendes Gefüge umwandelt. Dann wird der heiße Gegenstand abgeschreckt, indem er in ein Fließbett aus Teilchen eingetaucht wird, welche die vorstehend genannte Zusammensetzung haben.

Der Fluidisierungsstrom kann zwischen dem 1,5- und dem 15fachen des minimalen Fluidisierungsstromes liegen. Bevorzugt ist ein Bereich vom 3- bis 13fachen des minimalen Fluidisierungsstromes; innerhalb dieses Bereiches werden die höchsten Wärmeübergangskoeffizienten in dem Bett ausgebildet.

Für die Anfangsstufe des Abschreckhärtens von Stahllegierungen sind hohe Kühlgeschwindigkeiten in dem Bett erforderlich. Infolgedessen muß das benutzte Gas eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben; vorzugsweise wird mit Helium gearbeitet. In den späteren Stufen des Abschreckhärtens von Stahllegierungen ist eine niedrigere Kühlgeschwindigkeit akzeptabel, so daß weniger kostspielige Gase niedriger Wärmeleitfähigkeit, wie Stickstoff oder Luft, verwendet werden können.

Die mittels des offenbarten Fließbetts durchführbaren Verfahren seien unter Bezugnahme auf die Fig. 2 erläutert, bei der es sich um ein Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm für eine repräsentative Stahllegierung handelt. Entsprechende Diagramme für zahlreiche Legierungen finden sich in dem Atlas of Isothermal Transformation and Cooling Transformation Diagrams, ASM, Metals Park, Ohio (1977). Definitionen der Legierungsstrukturausdrücke finden sich in Fachbüchern für das Wärmebehandeln oder die Metallurgie, wie Heat Treaters Guide, Standard Practices and Procedures for Steel, Unterweiser et al. ed. ASM, Metals Park, Ohio (1982), und Metals Handbook, Band 4, Heat Treating, ASM, Metals Park, Ohio (1981).

In Fig. 2 stellt die Linie 6 eine hohe Temperatur dar, bei welcher eine Stahllegierung im wesentlichen in die Austenitphase umgewandelt ist. Bei der Linie 7 handelt es sich um eine Kühl- oder Abschreckkurve, welche die Temperatur eines Gegenstandes veranschaulicht, der in der vorliegend erläuterten Weise abgeschreckt wird. Die Linie 8 ist die Temperatur (M_s), bei welcher sich eine für gewöhnlich erwünschte harte Phase, nämlich Martensit, in einer Legierung zu bilden beginnt, die von der Austenitisierungstemperatur 6 ausgehend gekühlt wird. Die Linie 9 stellt die Temperatur (M_f) dar, bei welcher die Legierung im wesentlichen in Martensit umgewandelt ist. Die Linie 10 bezeichnet den Grenzwert, bei welchem die abkühlende Stahllegierung beginnt, sich in weichere Phasen umzuwandeln. Die Linie 11 gibt an, wo die Umwandlung in weichere Phasen abgeschlossen ist.

Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, hat die Grenzlinie 10 eine ausgeprägte, nach links gerichtete unter Auswölbung, die als Nase 12 bezeichnet wird. Der Zeitpunkt und die Temperatur, bei welchen die Nase 12 auftritt, ändern sich innerhalb der Legierung; sie sind für zahlreiche Legierungen dem oben genannten Atlas zu entnehmen. Um die Bildung von weicheren Phasen in einem zu kühlenden Gegenstand zu vermeiden, muß der Gegenstand mit einer solchen Geschwindigkeit gekühlt werden, daß seine Kühlkurve 7 die M_s-Temperatur 8 erreicht, ohne den Schwellwert 10 für weichere Phasen zu schneiden. Insbesondere ist zu erkennen, daß das anfängliche Herunterkühlen eines Gegenstandes von der Austenitisierungstemperatur 6 so rasch erfolgen muß, daß die Kühlkurve nicht die Nase 12 erreicht.

Die erforderlichen Kühlgeschwindigkeiten sind leicht zu erzielen, indem ein Abschrecken in einem Fließbett erfolgt, das in der vorliegend offenbarten Weise zusammengesetzt und betrieben ist. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß zum Abkühlen eines Gegenstandes auf die M_s-Temperatur die Bettarbeitstemperatur niedriger als die M_s-Temperatur und vorzugsweise unter der M_f-Temperatur liegen muß. Die Bettemperatur kann auf jede beliebige Temperatur oder jedes beliebige Temperaturprogramm reguliert werden, indem das Fluidisierungsgas dem Bett mit einer zweckentsprechenden Temperatur zugeführt wird. Wärme kann dem Bett auch entzogen oder zugeführt werden, indem Wärmeübertragungshilfsmittel, beispielsweise Schlangen, innerhalb des Bettes angeordnet werden. Unter Regulieren soll vorstehend verstanden werden, daß der Betrag, das Ausmaß, die Zeit oder die Änderungsgeschwindigkeit festgelegt oder eingestellt werden.

Es ist bekannt, daß das raschestmögliche Abschrecken nicht immer erwünscht ist, weil sich dabei in dem Gegenstand Spannungen ausbilden können oder der Gegenstand verformt werden kann. Die Abschreckgeschwindigkeit des Bettes läßt sich einstellen, indem der Fluidisierungsgasstrom reduziert wird oder auf ein Gas mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit übergegangen wird oder die Bettemperatur gesteigert wird. Ein zweckentsprechender Punkt zur Vornahme einer Änderung wird erreicht, wenn die Temperatur des Gegenstandes gerade unter die Nasentemperatur abgefallen ist. Das Abschrecken kann dann mit verminderter Geschwindigkeit bis zu der M_s-Temperaturdelegierung fortgesetzt werden, ohne daß in nennenswertem Ausmaß weichere Phasen in dem Gegenstand gebildet werden.

Ein anderer Punkt, bei dem sich die Kühlgeschwindigkeit ändern läßt, liegt dort, wo der Gegenstand auf die M_s-Temperatur abgekühlt ist. Nachdem einmal die M_s-Temperatur erreicht ist, kann der Gegenstand aus dem Bett entnommen werden, um an anderer Stelle weiterbearbeitet zu werden. Vorzugsweise wird der Gegenstand jedoch in dem Bett gehalten und weiter auf die M_f-Temperatur abgeschreckt. Dieses in Fig. 2 als der untere Teil der Kühlkurve 7 veranschaulichte weitere Abschrecken kann durchgeführt werden, während das Bett mit einem Gas hoher Wärmeleitfähigkeit fluidisiert wird. Wirtschaftlicher ist es jedoch, in diesem Bereich das Bett mit einem Gas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit zu fluidisieren, solange die Abschreckgeschwindigkeit ausreicht, um die M_f-Temperatur 9 zu erreichen, ohne daß die Kühlkurve die Grenzkurve 11 für die Bildung weicherer Phasen schneidet.

Angesichts der Vielseitigkeit der Prozeßführung, die mit der vorliegend offenbarten Zusammensetzung des Fließbettes und dessen Betriebsweise verwirklicht wird, lassen sich ohne weiteres spezielle Wärmebehandlungen durchführen, wie Warmbadhärten oder Anlassen, modifiziertes Warmbadhärten, Zwischenstufenvergüten und Aluminiumhärten.

Zum Warmbadhärten oder Anlassen wird der erhitzte Stahllegierungsgegenstand in das mit einem Gas hoher Wärmeleitfähigkeit fluidisierte Bett eingetaucht, bis die Temperatur des Gegenstandes unter die Nasentemperatur abgesunken ist, jedoch noch über der M_s-Temperatur liegt. Das Bett wird dann entfluidisiert, während der Gegenstand eingetaucht bleibt, bis ein Gleichgewicht für die Temperatur des Gegenstandes erzielt ist, d. h. bis die Temperatur im Zentrum des Gegenstandes im wesentlichen gleich der Temperatur an den Oberflächen des Gegenstandes ist. Danach wird das Bett mit Gas niedriger Wärmeleitfähigkeit erneut fluidisiert, und der Gegenstand wird in dem Bett auf die M_f-Temperatur abgeschreckt.

Bei einem anderen Warmbadhärt- oder Anlaßprozeß wird der erhitzte Stahllegierungsgegenstand in das mit Gas hoher Wärmeleitfähigkeit fluidisierte Bett eingetaucht, bis die Temperatur des Gegenstandes unter die Nasentemperatur abgesunken, jedoch noch höher als die M_s-Temperatur ist. Das Bett wird dann mit Gas niedriger Wärmeleitfähigkeit fluidisiert, und der Gegenstand wird in dem Bett auf die M_f-Temperatur abgeschreckt.

Zur Durchführung eines modifizierten Warmbadhärt- oder Anlaßprozesses wird der erhitzte Gegenstand aus der Stahllegierung in das mit Gas hoher Wärmeleitfähigkeit fluidisierte Bett eingetaucht, bis die Temperatur des Gegenstandes unter die M_s-Temperatur abgesunken ist, jedoch noch über der M_f-Temperatur liegt. Danach wird das Bett mit Gas niedriger Wärmeleitfähigkeit fluidisiert, und der Gegenstand wird in dem Bett auf die M_f-Temperatur abgeschreckt.

Das hohe Kühlvermögen des vorliegend erläuterten Bettes kann genutzt werden, um einen Gegenstand aus einer Stahllegierung auf ein Endgefüge zwischenstufenzuvergüten, das Bainit, eine weichere Phase, enthält. Beim Zwischenstufenvergüten wird der Gegenstand aus einer Stahllegierung anfänglich auf eine Austenitisierungstemperatur gebracht und durch Eintauchen in das offenbarte Fließbett abgeschreckt, das auf einer Temperatur gehalten wird, die etwas über der M_s-Temperatur liegt, beispielsweise der M_s-Temperatur plus 28 K. Für den ersten Teil des Abschreckens ist eine hohe Kühlgeschwindigkeit erforderlich, so daß das Gas ein Gas hoher Wärmeleitfähigkeit sein muß. Wenn sich die Temperatur des Gegenstandes der Fluidisierungsgastemperatur nähert oder diese erreicht, kann aus wirtschaftlichen Gründen auf ein Fluidisierungsgas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit übergegangen werden. Man beläßt den Gegenstand in dem Bett und hält ihn auf der Fließbettemperatur für eine ausreichende Zeitspanne, um die Ausbildung von Martensit in der Legierung im wesentlichen zu vermeiden. Statt dessen kann das Halten auf der Bettemperatur auch in der Weise durchgeführt werden, daß das Bett entfluidisiert wird und der Gegenstand durch die in Ruhe befindlichen Betteilchen isoliert wird. Das Halten auf Temperatur kann ferner dadurch erreicht werden, daß das Bett alternierend fluidisiert und entfluidisiert wird. Gußeisen läßt sich in ähnlicher Weise wärmebehandeln.

Das in dem offenbarten Bett mögliche rasche Abkühlen kann ferner benutzt werden, um Gegenstände aus Aluminium und Aluminiumlegierungen abzuschrecken und auf diese Weise für eine Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse und für eine hohe Festigkeit nach dem Altern zu sorgen. Bisher wurden solche Gegenstände in Wasser oder einer Polymerlösung abgeschreckt, was bei dünnen Querschnitten des Gegenstandes zu Verformungen führt. Die Kühlgeschwindigkeit des offenbarten Bettes läßt sich einstellen, indem die oben erwähnten Parameter so beeinflußt werden, daß beim Abschrecken eines Gegenstandes in dem Bett erwünschte Eigenschaften des Gegenstandes erzielt werden, ohne daß es zu Verformungen kommt.

Die nachstehenden Beispiele dienen gleichfalls der Erläuterung des vorliegenden Verfahrens und der betreffenden Vorrichtung.

Beispiel 1

Um die Auswahl der Betteilchengröße zu erleichtern, wurde der Wärmeübergangskoeffizient des Bettes für einen Bereich von Aluminiumoxidteilchengrößen und Fluidisierungsluftdurchflußmengen gemessen. Der Wärmeübergangskoeffizient erreichte Spitzenwerte als Funktion der Fluidisierungsgasdurchflußmenge, und der für jede Teilchengröße gemessene Spitzenkoeffizient ist in Fig. 3 veranschaulicht. Weil hohe Wärmeübergangskoeffizienten erwünscht sind, wurde Aluminiumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 45 µm, was dicht bei derjenigen Teilchengröße liegt, die entsprechend der zeichnerischen Darstellung den maximalen Wärmeübergangskoeffizienten ergibt, als das feine Material in dem Bett mit Teilchen von zwei unterschiedlichen Größen gewählt. Als grobes Material in dem Bett wurde Aluminiumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 280 µm verwendet.

Die Verteilung der Teilchengrößen in dem feinen Aluminiumoxid ist in der Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Die Verteilung der Teilchengrößen für das grobe Aluminiumoxid ist in der Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Mit Helium als Fluidisierungsgas wurden die Wärmeübergangskoeffizienten für Betten aus feinem Aluminiumoxid und grobem Aluminiumoxid bestimmt, wobei drei Mischungen vorgesehen waren, die 10, 20 und 36 Gewichtsprozent feines Aluminiumoxid enthielten. Die Wärmeübergangskoeffizienten wurden bestimmt, indem die Kühlgeschwindigkeiten gemessen wurden, die beim Abschrecken einer Nickelkugel von 22,2 mm Durchmesser erzielt wurden. Die erhaltenen Wärmeübergangskoeffizienten sind in der Fig. 4 aufgetragen und zeigen überraschende Ergebnisse. Wie in der Tabelle III zusammengestellt ist, waren zum Erreichen eines erwünscht hohen Wärmeübergangskoeffizienten von 1363 W/m² K Gasdurchflußmengen von 9,06, 4,81, 2,83, 1,98 und 4,47 Nm³/h in Betten erforderlich, die zu 0, 10, 20, 36 bzw. 100 Gewichtsprozent aus feinem Aluminiumoxid bestanden. Es zeigt sich deutlich, daß Betten, die 20 und 36% feines Aluminiumoxid enthalten, einen geringeren Fluidisierungsgasstrom notwendig machten und daher wirtschaftlicher betrieben werden konnten als die Betten mit 100% feinem oder 100% grobem Aluminiumoxid.

Wie ebenfalls in Fig. 4 dargestellt und in der Tabelle III zusammengefaßt ist, wurden bei einem konstanten Heliumstrom von 2,83 Nm³/h (ungefähr das Fünffache des minimalen Fluidisierungsstromes für ein Bett aus 100% feinem Aluminiumoxid) Wärmeübergangskoeffizienten von 1136, 1238, 1351 und 1448 W/m² K in Betten erzielt, die zu 100, 10, 20 bzw. 36 Gewichtsprozent aus feinem Aluminiumoxid bestanden. Bei diesem Gasstrom war das Bett aus 100% grobem Aluminiumoxid (0% feinem Aluminiumoxid) noch nicht fluidisiert. Die 20 und 36% feines Aluminiumoxid enthaltenden Betten führten zu den höchsten Wärmeübergangskoeffizienten.

Tabelle III

Entsprechend Tabelle III waren bei einem Fluidisierungsstrom von 4,64 Nm³/h (dem minimalen Strom zum Fluidisieren des zu 100 Gewichtsprozent aus groben Teilchen bestehenden Bettes) die Wärmeübergangskoeffizienten 1175, 1351, 1374, 1493 und 1556 W/m² K für Betten, die zu 0, 10, 100, 20 bzw. 36 Gewichtsprozent aus feinem Aluminiumoxid bestanden. Wiederum hatten die Betten mit 20 Gewichtsprozent und 36 Gewichtsprozent feinen Aluminiumteilchen die höchsten Wärmeübergangskoeffizienten.

Überraschenderweise zeigten über einen großen Bereich von Fluidisierungsgasströmen hinweg Betten aus 20 und 36 Gewichtsprozent feinem Aluminiumoxid Wärmeübergangskoeffizienten, die höher waren als diejenigen des Bettes aus 100% feinem Aluminiumoxid. Das Bett mit 36% feinem Aluminiumoxid erreichte einen maximalen Wärmeübergangskoeffizienten von 1601 W/m² K bei einer Gasdurchflußmenge von 7,36 Nm³/h, während das Bett aus 100% feinem Aluminiumoxid einen maximalen Wärmeübergangskoeffizienten von 1635 W/m² K bei der wesentlich höheren Gasdurchflußmenge von 9,91 Nm²/h erreichte.

Beispiel 2

Es erfolgte eine quantitative Auswertung der Teilchen, die von den Fluidisierungsgasströmen aus dem Bett herausgetragen wurden. In einem Abstand von 0,91 m über der Oberseite des Bettes wurde eine Luftprobe zehn Minuten lang in einer Menge von 2 Litern pro Minute über ein Filter abgezogen, welches die Feststoffe beseitigte. Die Gewichtszunahme des Filters war proportional zu der Feststoffverlustrate des Bettes. Die Daten sind in der Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

Es ist zu erkennen, daß bei einer vernünftigen Betriebsdurchflußmenge von 3,82 Nm²/h das zu 100% aus feinem Aluminiumoxid bestehende Bett einen relativ hohen Feststoffverlust zeigte, während der Wärmeübergangskoeffizient 1283 W/m² K betrug. Bei der gleichen Durchflußmenge von 3,82 Nm²/h hatte das zu 36% aus feinem Aluminiumoxid bestehende Bett einen Feststoffverlust, der weniger als ein Zehntel des zuvor genannten Bettes betrug. Zugleich wurde ein höherer Wärmeübergangskoeffizient von 1533 W/m² K erzielt. Das aus zwei Teilchengrößen bestehende Bett hatte deutliche Vorteile hinsichtlich des Betriebsverhaltens und der Wirtschaftlichkeit.

Fig. 5 zeigt die scheinbare Schüttdichte der nichtfluidisierten Betteilchen. Die scheinbaren Dichten von Aluminiumoxiden mit einer einzigen mittleren Größe - den feinen Teilchen und den groben Teilchen - sind die niedrigsten und untereinander etwa gleich. Dies ist zu erwarten, weil die scheinbare Dichte von dichtgepackten Kugeln gleichförmiger Größe unabhängig von dem Kugeldurchmesser ist. Nach Mischen der feinen und groben Aluminiumoxide stieg die scheinbare Dichte wesentlich innerhalb des Bereichs von 10 bis 40 Gewichtsprozent des Gehalts an feinen Partikeln an. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die feinen Teilchen in die Zwischenräume passen, die von den groben Teilchen gelassen werden. Um diesen Effekt am besten auszunutzen, kann aufgrund von geometrischen Betrachtungen gezeigt werden, daß das Verhältnis des Durchmessers der feinen Teilchen zu dem Durchmesser der groben Teilchen nicht größer als 0,414 sein sollte. Ohne eine verbindliche Theorie aufstellen zu wollen, wird angenommen, daß dieses Packungsphänomen verantwortlich ist für die beobachtete Verbesserung des Wärmeübergangs in dem Bett und für die Verminderung des Verlusts an feinen Teilchen aus dem Bett.

Claims

1. Verfahren zum Wärmebehandeln eines Gegenstandes, bei dem
der Gegenstand mit einer Anfangstemperatur bereitgestellt wird;
ein Bett bereitgestellt wird, bei dem etwa 5 bis 60 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 µm und etwa 40 bis 95 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 150 bis etwa 2000 µm haben;
der Gegenstand für eine Zeitspanne mindestens teilweise in das Bett eingetaucht wird;
die Teilchen benachbart dem Gegenstand fluidisiert werden;
die Bettemperatur reguliert wird und
der wärmebehandelte Gegenstand aus dem Bett entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine Dichte im Bereich von 0,3 bis 20 g/cm³ haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Aluminiumoxid bestehen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent der Teilchen des Bettes eine Teilchengröße im Bereich von etwa 30 bis etwa 70 µm und etwa 50 bis 90 Gewichtsprozent der Teilchen des Bettes eine Teilchengröße im Bereich von etwa 150 bis etwa 400 µm haben.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fluidisieren der Teilchen das Bett in Schwingungen versetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fluidisieren der Teilchen der Gegenstand in Schwingungen versetzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fluidisieren der Teilchen ein Fluidstrom nach oben durch das Bett hindurchgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluidisierungsfluid während mindestens eines Teils der Zeitspanne ein Gas mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluidisierungsfluid während mindestens eines Teils der Zeitspanne ein Gas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während mindestens eines Teils der Zeitspanne, während deren der Gegenstand in das Bett eingetaucht ist, der Fluidisierungsfluidstrom reduziert oder abgestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas hoher Wärmeleitfähigkeit Helium verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas niedriger Wärmeleitfähigkeit Stickstoff verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus einer Stahllegierung besteht;
die Anfangstemperatur eine erhöhte Temperatur ist, bei welcher die Legierung im wesentlichen in Austenit umgewandelt wird;
die Bettemperatur auf eine Temperatur unterhalb der M_s-Temperatur der Legierung reguliert wird; und
die übrigen Bettvariablen so gewählt werden, daß der Gegenstand mit einer Geschwindigkeit gekühlt wird, die ausreicht, damit sich die Legierung im wesentlichen nicht in Phasen umzuwandeln beginnt, die weicher als Martensit sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abkühlen des Gegenstandes auf eine unterhalb der Nasentemperatur liegende Temperatur die Kühlgeschwindigkeit des Bettes reduziert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlgeschwindigkeit reduziert wird, indem die Durchflußmenge des Fluidisierungsfluids vermindert wird oder das Fluidisierungsfluid abgestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlgeschwindigkeit reduziert wird, indem auf ein Fluidisierungsfluid von niedrigerer Wärmeleitfähigkeit übergegangen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus einer Stahllegierung besteht;
die Anfangstemperatur eine erhöhte Temperatur ist, bei welcher die Legierung im wesentlichen in Austenit umgewandelt ist;
die Bettemperatur auf eine Temperatur reguliert wird, die im Bereich von der M_f-Temperatur bis zu der M_s-Temperatur plus 28 K liegt;
der Gegenstand in das Bett eingetaucht wird und man den Gegenstand auf die Bettemperatur abkühlen läßt, während die übrigen Bettvariablen so gewählt werden, daß der Gegenstand mit einer Geschwindigkeit gekühlt wird, die ausreicht, damit seine Kühlkurve die Nase in dem Temperatur-Zeit-Umwandlungsdiagramm für die Legierung nicht schneidet; und
danach die Bettvariablen so eingestellt werden, daß der Gegenstand in dem Bett auf der Bettemperatur für eine Zeit gehalten wird, die ausreicht, um eine wesentliche Bildung von Martensit in der Legierung zu vermeiden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand auf der Bettemperatur gehalten wird, indem der Strom des Fluidisierungsfluids reduziert oder abgestellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand auf der Bettemperatur gehalten wird, indem auf ein Fluidisierungsfluid von niedrigerer Wärmeleitfähigkeit übergegangen wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und die Anfangstemperatur eine erhöhte Temperatur ist, die ausreicht, um ein Härten durch Abschrecken zuzulassen, sowie daß der Gegenstand in dem Bett abgeschreckt wird, wobei die Bettvariablen so gewählt werden, daß eine Kühlgeschwindigkeit erreicht wird, welche die Härte des Werkstoffes des Gegenstandes erhöht.

21. Vorrichtung zum Wärmebehandeln eines Gegenstandes mit
einem Bett, bei dem etwa 10 bis 60 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 µm und etwa 40 bis 90 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße im Bereich von etwa 150 bis etwa 2000 µm haben;
einem Behälter (2), welcher das Bett abstützt und seitlich begrenzt; und
einer Anordnung zum Fluidisieren der Teilchen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen eine Dichte im Bereich von 0,3 bis 20 g/cm³ haben.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Aluminiumoxid bestehen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Fluidisieren der Teilchen Mittel aufweist, um ein Fluid nach oben durch die Teilchen hindurchzuleiten.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent der Teilchen des Bettes eine Teilchengröße im Bereich von etwa 30 bis etwa 70 µm und etwa 50 bis 90 Gewichtsprozent der Teilchen des Bettes eine Teilchengröße im Bereich von etwa 150 bis etwa 400 µm haben.