EP1367139A2 - Heat treatment apparatus and procedure for operating said apparatus - Google Patents

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EP1367139A2
EP1367139A2 EP03012016A EP03012016A EP1367139A2 EP 1367139 A2 EP1367139 A2 EP 1367139A2 EP 03012016 A EP03012016 A EP 03012016A EP 03012016 A EP03012016 A EP 03012016A EP 1367139 A2 EP1367139 A2 EP 1367139A2
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EP
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heat treatment
space
usable space
liquid inert
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/767—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material with forced gas circulation; Reheating thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
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    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere

Definitions

  • the invention relates to a heat treatment plant, especially for the heat treatment of metallic Workpieces, with one arranged in a steel housing Usable space, facilities for heating and cooling the Usable space and means for circulating the gas in the Usable space or steel housing and a method for Operating such a facility.
  • Vacuum furnaces with gas quenching in the Vacuum and overpressure are nowadays in the general for a wide variety of heat treatments metallic workpieces.
  • Furnaces with higher gas pressure levels are mainly used for Hardening and tempering the most varied Steel grades used. Ovens with low In contrast, gas pressure levels mainly come into play Vacuum soldering processes, annealing processes and others Heat treatments of metallic batches are used.
  • the ovens are independent of the aforementioned tasks designed for different gas pressure levels.
  • the invention is therefore based on the object known and previously described in more detail Heat treatment plants and a process for their Operate in such a way that they develop and further train made usable for a larger area of application can be. Furthermore, the efficiency of the Cooling system with regard to temperature range and Cooling rate can be increased and thus the economy of the entire system.
  • the utility space is an inlet for a pipe of a liquefied gas, which in a nozzle outlets having evaporation element ends and that the Usable space an outlet for the passage of exhaust gas having.
  • Liquid gases such as liquid inert substances come Nitrogen, argon, helium, neon or krypton in question, as a reactant, for example, hydrogen.
  • the low temperature range is used for "freezing" of steels. It is used in metallurgy Processes such as hardening or tempering. By treatment down to -185 ° C, residual austenite becomes in the more stable hard ones Martensite is transformed during this transformation other smaller carbon particles in the form of carbides released and even in the material mass distributed. These help to support the martensite matrix at, the internal tensions in the treated Workpiece take off.
  • Embodiment is one in one only schematic indicated double-walled cylindrical steel housing 1 arranged usable space 2 with essentially rectangular Outlined. To better illustrate the Invention are the necessary devices for heating and cooling the utility room 2 and means for Circulation of the gas in the usable space 2 or steel housing 1 not shown.
  • the utility space 2 has an inlet 3 for an unspecified line for a liquid gas on that with a corresponding under light pressure upright liquid gas storage (not shown) connected is.
  • a Evaporation element recognizable, which in the Embodiment designed as an evaporation tube 4 is that extends across the entire width of the usable space extends and at its bottom a variety of Has nozzle outlets 5.
  • a corresponding outlet 6 ensures that the exhaust gas escapes from usable space 2 can.
  • an atomizer unit which consists of a heat-resistant impeller 8, that via a shaft with an outside of the usable space 2 arranged drive 9 is connected.
  • inlet 3 and Outlet 6 each one, preferably electromagnetic operable, have valve.
  • the liquid gas is in a (not shown) tank under slight overpressure.
  • an automatically operated intake valve By Opening an automatically operated intake valve the liquid inert substance passes through a feed line and a vacuum and overpressure density (not shown) Feedthrough into the steel housing 1.
  • a vacuum and overpressure density (not shown) Feedthrough into the steel housing 1.
  • Carrying out the liquid nitrogen in the Oven recipients led. From there it arrives via a further supply line in the thermally insulated utility room 2 to actual evaporation element, the evaporation tube 4, outlet openings 5 in the shape of a nozzle via its longitudinal axis are attached.
  • Atomizer unit 7 In the area of the evaporation tube in usable space 2 Atomizer unit 7 is positioned, which essentially consists of there is at least one heat-resistant impeller 8.
  • the liquid nitrogen changes from that Liquidus phase in the gas phase.
  • the necessary warmth becomes the material of usable space 2 and the batch withdrawn, the cooling process is running.
  • the conversion factor of these two states is for Nitrogen at 1 in 700, i.e. from 1 room part (liquid) 700 room parts (gaseous nitrogen).
  • the resulting overpressure can be up to the permissible Boiler pressure can be used.
  • the heated gas exits the outlet 6 from the Usable space 2 and reaches the vacuum and overpressure-tight implementation on the furnace recipient.

Abstract

Heat treatment device comprises: a working chamber (2) arranged in a steel housing (1); units for heating and cooling the chamber; and units for circulating the gas in the chamber and/or steel housing. The chamber has an inlet (3) for a liquefied gas line terminating in a vaporizing element having nozzle outlets (5). The chamber has an outlet (6) for the passage of waste gas. An Independent claim is also included for a process for operating a heat treatment device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungsanlage, insbesondere zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, mit einem in einem Stahlgehäuse angeordneten Nutzraum, Einrichtungen zum Beheizen und Abkühlen des Nutzraumes und Mitteln zum Zirkulieren des Gases im Nutzraum bzw. Stahlgehäuse sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.The invention relates to a heat treatment plant, especially for the heat treatment of metallic Workpieces, with one arranged in a steel housing Usable space, facilities for heating and cooling the Usable space and means for circulating the gas in the Usable space or steel housing and a method for Operating such a facility.

Wärmebehandlungsanlagen, häufig auch als Vakuum- oder Vakuum-Kammeröfen bezeichnet, sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Vakuumöfen mit Gasabschreckung im Unter- und Überdruckbereich werden heutzutage im allgemeinen für die verschiedensten Wärmebehandlungen metallischer Werkstücke eingesetzt.Heat treatment plants, often as vacuum or Vacuum chamber furnaces are known in many different ways Executions known. Vacuum furnaces with gas quenching in the Vacuum and overpressure are nowadays in the general for a wide variety of heat treatments metallic workpieces.

Öfen mit höheren Gasdruckstufen werden vor allem zum Härten und Anlassen der unterschiedlichsten Stahlqualitäten benutzt. Öfen mit niedrigen Gasdruckstufen dagegen kommen hauptsächlich bei Vakuumlötprozessen, Glühprozessen und anderen Wärmebehandlungen von metallischen Chargen zum Einsatz.Furnaces with higher gas pressure levels are mainly used for Hardening and tempering the most varied Steel grades used. Ovens with low In contrast, gas pressure levels mainly come into play Vacuum soldering processes, annealing processes and others Heat treatments of metallic batches are used.

In der Regel bestehen die Wärmebehandlungen darin, die Werkstücke innerhalb der Heizkammer, unter neutraler Atmosphäre (Schutzgas oder Vakuum) auf eine bestimmte Temperatur zu erwärmen und sie dann nach werkstoffbedingten Vorgaben oder nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten wieder abzukühlen. Zu diesem Zweck sind die bekannten Vakuumöfen mit einer integrierten Gas-Schnellkühlung ausgerüstet. Als Kühlgas wird aus technischen und Kostengründen überwiegend Stickstoff eingesetzt. Das Gas übernimmt dabei im wesentlichen zwei Hauptaufgaben, es dient

  • 1. zur Schaffung einer neutralen Atmosphäre im Ofen und
  • 2. als Wärmeträger für die Heißgas- und Kühlgasumwälzung.
    • As a rule, the heat treatments consist of heating the workpieces within the heating chamber to a certain temperature under a neutral atmosphere (protective gas or vacuum) and then cooling them again according to material-related requirements or from an economic point of view. For this purpose, the known vacuum furnaces are equipped with an integrated gas rapid cooling. For technical and cost reasons, nitrogen is mainly used as the cooling gas. The gas takes on two main tasks, it serves
  • 1. to create a neutral atmosphere in the oven and
  • 2. as a heat transfer medium for hot gas and cooling gas circulation.

    • Unabhängig von den vorgenannten Aufgaben werden die Öfen auf verschiedene Gasdruckstufen ausgelegt. Dies kann der reine Unterdruckbereich bis 1 bar (abs.) sowie auch der Überdruckbereich bei verschiedenen Drücken bis 10 bar (abs.) oder höher sein.The ovens are independent of the aforementioned tasks designed for different gas pressure levels. The can pure vacuum range up to 1 bar (abs.) as well as the Overpressure range at various pressures up to 10 bar (abs.) or higher.

    Bezogen auf die Abkühlgeschwindigkeit der Charge ist es wichtig, eine gleichmäßige, aber auf entsprechend den Anforderungen angepasste, regelbare Kühlgeschwindigkeit innerhalb einer Charge zu erreichen.It is related to the cooling rate of the batch important an even, but on according to the Adjustable cooling speed adapted to requirements to achieve within a batch.

    Die verfahrenstechnischen Anforderungen beruhen in erster Linie darauf, dass es bei derartigen Wärmebehandlungen wichtig ist, gezielte Veränderungen von Werkstoffeigenschaften zu erreichen.The procedural requirements are based first Line it up with such heat treatments it is important to make targeted changes from To achieve material properties.

    Die wirtschaftlichen Gründe ergeben sich aus der allgemeinen Forderung, bei allen vorkommenden Behandlungsprozessen eine möglichst kostengünstige Verfahrensweise zu erreichen.The economic reasons arise from the general requirement for all occurring Treatment processes as inexpensive as possible Procedure to achieve.

    Das Anwendungsfeld beschränkt sich für die bisher bekannten und beschriebenen Wärmebehandlungsanlagen in den genannten Punkten auf die nachfolgend genannten Merkmale:

  • 1. Die Anwendungstemperatur (Arbeitstemperatur) im Nutzraum ist ausgelegt auf den Bereich zwischen Starttemperatur (Raumtemperatur) von ca. +25 °C und der max. Endtemperatur von +1.350 °C (oder höher). Nach Abkühlung ergibt sich eine Entnahmetemperatur von ca. +40 bis +50 °C .
  • 2. Die Kühlung der Charge im Nutzraum erfolgt durch ein zirkulierendes Gassystem, bei dem der Wärmeträger "Gas" die aufgenommene Energie an einen Wärmetauscher, beispielsweise Gas-Wasser-Wärmetauscher, abgibt.
  • 3. Zur "Schutzgasflutung" des Ofeninnenraumes gelangt Schutzgas von einem externen Überdruckpufferbehälter oder direkt aus dem Verdampfer der Gasversorgung, in gasförmiger Form in den Rezipienten des Ofens.
    • The application field for the previously known and described heat treatment systems is limited in the points mentioned to the features mentioned below:
  • 1. The application temperature (working temperature) in the work space is designed for the range between the start temperature (room temperature) of approx. +25 ° C and the max. Final temperature of +1,350 ° C (or higher). After cooling, there is a removal temperature of approx. +40 to +50 ° C.
  • 2. The batch is cooled in the usable space by means of a circulating gas system in which the "gas" heat carrier releases the absorbed energy to a heat exchanger, for example a gas-water heat exchanger.
  • 3. For "protective gas flooding" of the furnace interior, protective gas reaches the recipient of the furnace in a gaseous form from an external pressure buffer tank or directly from the evaporator of the gas supply.

    • Das bedeutet, dass bei den bisher bekannten Anlagen zirkulierende Gasströmungen, die über Gas-Wasser-Wärmetauscher geführt werden, zur Abkühlung dienen. Dabei dient ein motorgetriebenes Gebläse als Antrieb, wobei der Motor im Kesselraum angeordnet ist. Dieses Kühlsystem ist vor allem im unteren Temperaturbereich, ab ca. 200 °C bis zur Entnahmetemperatur der Charge, langsam und träge.This means that with the previously known systems circulating gas flows through gas-water heat exchangers be used to cool down. there a motor-driven blower serves as the drive, the Engine is arranged in the boiler room. This cooling system is especially in the lower temperature range, from approx. 200 ° C to to the removal temperature of the batch, slow and sluggish.

    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bekannte und zuvor näher beschriebene Wärmebehandlungsanlagen und ein Verfahren zu ihrem Betreiben so auszugestalten und weiterzubilden, dass sie für einen größeren Anwendungsbereich nutzbar gemacht werden können. Weiterhin soll die Effizienz des Kühlsystems hinsichtlich Temperaturbereich und Abkühlgeschwindigkeit gesteigert werden und damit auch die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage.The invention is therefore based on the object known and previously described in more detail Heat treatment plants and a process for their Operate in such a way that they develop and further train made usable for a larger area of application can be. Furthermore, the efficiency of the Cooling system with regard to temperature range and Cooling rate can be increased and thus the economy of the entire system.

    Hinsichtlich der Anlage besteht die Lösung der Aufgabe darin, dass der Nutzraum einen Einlass für eine Leitung eines Flüssiggases umfasst, welche in einem Düsenauslässe aufweisenden Verdampfungselement endet und dass der Nutzraum einen Auslass für die Durchleitung von Abgas aufweist.The task is solved with regard to the system in that the utility space is an inlet for a pipe of a liquefied gas, which in a nozzle outlets having evaporation element ends and that the Usable space an outlet for the passage of exhaust gas having.

    Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Abkühlung flüssige inerte Stoffe oder Reaktionsstoffe im Inneren des Nutzraumes verdampft werden. Das Gas wird dazu direkt flüssig in den Nutzraum eingeleitet und dort verdampft und nicht mehr gasförmig zugeführt, wie dies bei den bekannten Öfen der Fall ist. Dadurch erfolgt eine wesentliche Erhöhung der Kühlleistung.In terms of process engineering, the task is solved in that for cooling liquid inert substances or reactants be evaporated inside the usable space. The gas will for this purpose it is introduced directly into the usable space and there evaporated and no longer supplied in gaseous form, like this is the case with the known furnaces. This results in a substantial increase in cooling capacity.

    Als flüssige inerte Stoffe kommen flüssige Gase wie Stickstoff, Argon, Helium, Neon oder Krypton in Frage, als Reaktionsstoff beispielsweise Wasserstoff.Liquid gases such as liquid inert substances come Nitrogen, argon, helium, neon or krypton in question, as a reactant, for example, hydrogen.

    Die Steigerung der Schnellkühleigenschaften der Anlage durch Verdampfung von flüssigen, inerten Stoffen erfolgt unmittelbar im Nutzraum, so dass die Kühlcharakteristik der Anlagen während der Schnellkühlphase verbessert werden.The increase in the rapid cooling properties of the system by evaporation of liquid, inert substances directly in the usable space, so that the cooling characteristics of the systems improved during the rapid cooling phase become.

    Mit der anfangs sehr großen Temperaturdifferenz zwischen verdampfendem Flüssiggas, beispielsweise bei Stickstoff von -196 °C, und der heißen Charge im Plusbereich, wird neben der Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit auch eine Zeitverkürzung des Gesamt-Chargenzyklusses erreicht. With the initially very large temperature difference between evaporating liquid gas, for example with nitrogen of -196 ° C, and the hot batch in the plus range in addition to increasing the cooling rate also one Time reduction of the total batch cycle reached.

    Erfindungsgemäß ist der Bereich der Chargentemperatur im Nutzraum des Ofens von Raumtemperatur auf eine Endtemperatur von -185 °C erweitert worden.According to the range of the batch temperature in the Usable space of the oven from room temperature to one Final temperature of -185 ° C has been extended.

    Dabei dient der Tieftemperaturbereich zum "Tiefkühlen" von Stählen. Er findet Anwendung bei metallkundlichen Vorgängen wie Härten oder Anlassen. Durch die Behandlung bis -185 °C wird Restaustenit in den stabileren harten Martensit umgewandelt Bei dieser Umwandlung werden weitere kleinere Kohlenstoffteilchen in Form von Carbiden freigesetzt und in der Werkstoffmasse gleichmäßig verteilt. Diese tragen zur Abstützung der Martensit-Grundmasse bei, die inneren Spannungen im behandelten Werkstück nehmen ab.The low temperature range is used for "freezing" of steels. It is used in metallurgy Processes such as hardening or tempering. By treatment down to -185 ° C, residual austenite becomes in the more stable hard ones Martensite is transformed during this transformation other smaller carbon particles in the form of carbides released and even in the material mass distributed. These help to support the martensite matrix at, the internal tensions in the treated Workpiece take off.

    Die Vergütung der erfindungsgemäß behandelten Werkstücke durch Abschrecken findet also im 'Ofen' selbst statt. Dabei nehmen Verschleißfestigkeit, Härte, Zugfestigkeit, Biegefestigkeit und Zähigkeit zu. Die Lebens- und Anspruchsdauer von Werkzeugstählen für Bohrer, Fräser und allgemeinen Schneidwerkzeugen und auch Werkstücken aus Vergütungsstählen nimmt zu.The remuneration of the workpieces treated according to the invention quenching therefore takes place in the 'oven' itself. Wear resistance, hardness, tensile strength, Flexural strength and toughness too. The living and Tool steel for drill bits, milling cutters and general cutting tools and workpieces Tempering steels are increasing.

    Erfindungsgemäß erfolgt die Schutzgaserzeugung durch direktes Verdampfen von Flüssiggas im Nutzraum, d.h. Ofeninnenraum. Dadurch wird der Ausnutzungsgrad des Gases gesteigert. Das verdampfende Flüssiggas gibt seine Energie im Ofen ab und kann damit genutzt werden für eine

    • Schaffung einer neutralen Ofenatmosphäre,
    • Erzeugung des Kühlgas- bzw. Überdrucks im Ofen und
    • Kühlung der Charge bzw. des Ofeninnenraumes.
    According to the invention, the protective gas is generated by the direct evaporation of liquid gas in the useful space, ie the interior of the furnace. This increases the degree of utilization of the gas. The evaporating liquefied gas releases its energy in the furnace and can thus be used for one
    • Creating a neutral oven atmosphere,
    • Generation of the cooling gas or overpressure in the furnace and
    • Cooling the batch or the interior of the furnace.

    Damit erstreckt sich der Bereich der Arbeitstemperatur der Wärmebehandlungsanlagen von +1350 °C (oder höher) bis auf -185 °C.This extends the working temperature range heat treatment plants from +1350 ° C (or higher) to to -185 ° C.

    Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

    Fig. 1
    schematisch eine erfindungsgemäße Wärmebehandlungsanlage im Längsschnitt,
    Fig. 2
    den Nutzraum einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt und
    Fig. 3
    den Nutzraum einer erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Querschnitt.
    The invention is described in more detail below with the aid of a drawing which represents only preferred exemplary embodiments. Show in the drawing
    Fig. 1
    schematically a heat treatment plant according to the invention in longitudinal section,
    Fig. 2
    the usable space of a heat treatment system according to the invention according to a first embodiment in cross section and
    Fig. 3
    the usable space of a heat treatment system according to the invention according to a second embodiment in cross section.

    Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein in einem nur schematisch angedeuteten doppelwandigen zylindrischen Stahlgehäuse 1 angeordneter Nutzraum 2 mit im wesentlichen rechteckigen Umrissen dargestellt. Zur besseren Darstellung der Erfindung sind die notwendigen Einrichtungen zum Beheizen und Abkühlen des Nutzraumes 2 sowie Mittel zum Zirkulieren des Gases im Nutzraum 2 bzw. Stahlgehäuse 1 nicht dargestellt.In the illustrated and preferred so far Embodiment is one in one only schematic indicated double-walled cylindrical steel housing 1 arranged usable space 2 with essentially rectangular Outlined. To better illustrate the Invention are the necessary devices for heating and cooling the utility room 2 and means for Circulation of the gas in the usable space 2 or steel housing 1 not shown.

    Erfindungsgemäß weist der Nutzraum 2 einen Einlass 3 für eine nicht näher bezeichnete Leitung für ein Flüssiggas auf, die mit einem entsprechenden unter leichtem Druck stehenden Flüssiggasspeicher (nicht dargestellt) verbunden ist. Unterhalb des Einlasses 3 ist ein Verdampfungselement erkennbar, welches im Ausführungsbeispiel als Verdampfungsrohr 4 ausgeführt ist, das sich über die gesamte Breite des Nutzraumes erstreckt und an seiner Unterseite eine Vielzahl von Düsenauslässen 5 aufweist. Ein entsprechender Auslass 6 sorgt dafür, dass das Abgas aus dem Nutzraum 2 entweichen kann.According to the invention, the utility space 2 has an inlet 3 for an unspecified line for a liquid gas on that with a corresponding under light pressure upright liquid gas storage (not shown) connected is. Below the inlet 3 is a Evaporation element recognizable, which in the Embodiment designed as an evaporation tube 4 is that extends across the entire width of the usable space extends and at its bottom a variety of Has nozzle outlets 5. A corresponding outlet 6 ensures that the exhaust gas escapes from usable space 2 can.

    Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist unterhalb des Verdampfungselementes eine Zerstäubereinheit vorgesehen, welche aus einem hitzebeständigen Flügelrad 8 besteht, das über eine Welle mit einem außerhalb des Nutzraumes 2 angeordneten Antrieb 9 verbunden ist.According to a further teaching of the invention is below the Evaporation element provided an atomizer unit, which consists of a heat-resistant impeller 8, that via a shaft with an outside of the usable space 2 arranged drive 9 is connected.

    Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei denkbare Ausgestaltungen von Zerstäubereinheiten 7, einmal mit einem Flügelrad 8 (Fig. 2) und einmal mit zwei Flügelrädern 8 (Fig. 3), wobei nach einer weiteren Lehre der Erfindung die Anordnung beider Flügelräder 8 bezogen auf den Nutzraum 2 symmetrisch erfolgt.2 and 3 show two conceivable configurations of Atomizer units 7, once with an impeller 8 (Fig. 2) and once with two impellers 8 (Fig. 3), wherein the arrangement according to a further teaching of the invention of both impellers 8 based on the useful space 2 is done symmetrically.

    Es ist klar und nicht näher ausgeführt, dass die Zufuhrleitungen für das Flüssiggas mit einer speziellen Dämmung und Ummantelung versehen sind, und dass sämtliche Bauteile so ausgelegt sind, dass sie den hohen Temperaturen und den Temperaturwechseln Stand halten.It is clear and not detailed that the Supply lines for the liquid gas with a special Insulation and sheathing are provided, and that all Components are designed to meet the high Withstand temperatures and temperature changes.

    Gleichfalls ist nicht dargestellt, dass der Einlass 3 und Auslass 6 jeweils ein, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbares, Ventil aufweisen.Likewise, it is not shown that the inlet 3 and Outlet 6 each one, preferably electromagnetic operable, have valve.

    Der Wärmebehandlungsvorgang beim Verdampfen des Flüssiggases im Nutzraum 2 läuft nun wie folgt ab: The heat treatment process when the Liquid gas in utility room 2 now runs as follows:

    Das Flüssiggas befindet sich in einem (nicht dargestellten) Tank unter leichtem Überdruck. Durch Öffnen eines automatisch betätigten Einlassventils gelangt der flüssige inerte Stoff über eine Zuleitung und eine vakuum- und überdruckdichte (nicht dargestellte) Durchführung in das Stahlgehäuse 1. Über diese Durchführung wird der flüssige Stickstoff in den Ofenrezipienten geführt. Von dort gelangt er über eine weitere Zuleitung in den wärmegedämmten Nutzraum 2 zum eigentlichen Verdampfungselement, dem Verdampfungsrohr 4, über dessen Längsachse Austrittsöffnungen 5 in Düsenform angebracht sind.The liquid gas is in a (not shown) tank under slight overpressure. By Opening an automatically operated intake valve the liquid inert substance passes through a feed line and a vacuum and overpressure density (not shown) Feedthrough into the steel housing 1. About this Carrying out the liquid nitrogen in the Oven recipients led. From there it arrives via a further supply line in the thermally insulated utility room 2 to actual evaporation element, the evaporation tube 4, outlet openings 5 in the shape of a nozzle via its longitudinal axis are attached.

    Im Bereich des Verdampfungsrohres im Nutzraum 2 ist die Zerstäubereinheit 7 positioniert, die im wesentlichen aus wenigstens einem hitzebeständigen Flügelrad 8 besteht.In the area of the evaporation tube in usable space 2 Atomizer unit 7 is positioned, which essentially consists of there is at least one heat-resistant impeller 8.

    Das Flüssiggas tritt mit Überdruck aus den Düsenauslässen 5 des Verdampfungsrohres 4 aus. Dabei trifft es auf das sich drehende Flügelrad 8 (bzw. die sich drehenden Flügelräder 8) und zerstäubt. Diese Maßnahme beschleunigt durch die Verwirbelung den Verdampfungsprozess erheblich. Versuche haben gezeigt, dass ein Verdampfen ohne Verwirbelung zwar auch funktioniert, doch dass dieser Vorgang wesentlich länger dauert.The liquid gas emerges from the nozzle outlets with excess pressure 5 of the evaporation tube 4. It hits that rotating impeller 8 (or the rotating Impellers 8) and atomized. This measure accelerates by swirling the evaporation process considerably. Tests have shown that evaporation without Whirling also works, but that this The process takes much longer.

    Der flüssige Stickstoff wandelt sich dabei von der Liquidusphase in die Gasphase um. Die dabei nötige Wärme wird dem Material des Nutzraumes 2 sowie der Charge entzogen, der Kühlprozeß läuft. The liquid nitrogen changes from that Liquidus phase in the gas phase. The necessary warmth becomes the material of usable space 2 and the batch withdrawn, the cooling process is running.

    Der Umwandlungsfaktor dieser beiden Zustände liegt für Stickstoff bei 1 zu 700, d.h. aus 1 Raumteil (flüssig) werden 700 Raumteile (gasförmiger Stickstoff).The conversion factor of these two states is for Nitrogen at 1 in 700, i.e. from 1 room part (liquid) 700 room parts (gaseous nitrogen).

    Der dabei entstehende Überdruck kann bis zum zulässigen Kesseldruck genutzt werden.The resulting overpressure can be up to the permissible Boiler pressure can be used.

    Das erwärmte Gas tritt über den Auslass 6 wieder aus dem Nutzraum 2 aus und gelangt zur vakuum- und überdruckdichten Durchführung am Ofenrezipienten.The heated gas exits the outlet 6 from the Usable space 2 and reaches the vacuum and overpressure-tight implementation on the furnace recipient.

    Eingeleitet wird dieser Vorgang durch das Betätigen des Gas-Ablassventils 10. Das Gas strömt über die Abgasleitung ins Freie.This process is initiated by pressing the Gas drain valve 10. The gas flows over the Exhaust pipe to the outside.

    Dieser Funktionsablauf wird temperatur- und druckabhängig gesteuert. Hierfür kann der bereits vorhandene, zur Ofengrundausstattung gehörende Prozeßregler eingesetzt werden.This functional sequence becomes temperature and pressure dependent controlled. For this, the already existing, for Process controllers belonging to basic furnace equipment are used become.

    Claims (17)

    Wärmebehandlungsanlage, insbesondere zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, mit einem in einem Stahlgehäuse angeordneten Nutzraum, Einrichtungen zum Beheizen und Abkühlen des Nutzraumes und Mitteln zum Zirkulieren des Gases im Nutzraum bzw. Stahlgehäuse,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzraum (2) einen Einlass (3) für eine Leitung für ein Flüssiggas umfasst, welche in einem Düsenauslässe (5) aufweisenden Verdampfungselement endet und dass der Nutzraum einen Auslass (6) für die Durchleitung von Abgas aufweist.    Heat treatment system, in particular for the heat treatment of metallic workpieces, with a usable space arranged in a steel housing, devices for heating and cooling the usable space and means for circulating the gas in the usable space or steel housing,
    characterized in that the useful space (2) comprises an inlet (3) for a line for a liquid gas, which ends in an evaporation element having nozzle outlets (5) and in that the useful space has an outlet (6) for the passage of exhaust gas.         Anlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungselement wenigstens ein im Nutzraum (2) angeordnetes Verdampfungsrohr (4) ist.    System according to claim 1,
    characterized in that the evaporation element is at least one evaporation tube (4) arranged in the usable space (2).         Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Verdampfungselementes eine Zerstäubereinheit (7) vorgesehen ist.    System according to claim 1 or 2,
    characterized in that an atomizer unit (7) is provided in the region of the evaporation element.         Anlage nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubereinheit (7) wenigstens ein Flügelrad (8) aufnimmt.     System according to claim 3,
    characterized in that the atomizing unit (7) receives at least one impeller (8).         Anlage nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubereinheit (7) zwei bezogen auf den Nutzraum (2) symmetrisch angeordnete Flügelräder (8) aufweist.    System according to claim 3,
    characterized in that the atomizer unit (7) has two impellers (8) arranged symmetrically with respect to the useful space (2).         Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Zerstäubereinheit (7) mittels wenigstens eines, außerhalb des Nutzraumes angeordneten Antriebes (9) erfolgt.    System according to one of claims 3 to 5,
    characterized in that the atomizer unit (7) is driven by means of at least one drive (9) arranged outside the usable space.         Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass ein automatisch betätigbares Einlassventil umfasst.    System according to one of claims 1 to 6,
    characterized in that the inlet comprises an automatically actuated inlet valve.         Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass ein automatisch betätigbares Ablassventil umfasst.    System according to one of claims 1 to 6,
    characterized in that the outlet comprises an automatically operated drain valve.         Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage als Nachrüstungsmodul für vorhandene Wärmebehandlungsanlagen ausgeführt ist.     System according to one of claims 1 to 8,
    characterized in that the system is designed as a retrofit module for existing heat treatment systems.         Verfahren zum Betreiben einer Wärmebehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung flüssige inerte Stoffe oder Reaktionsstoffe im Inneren des Nutzraumes verdampft werden.    Method for operating a heat treatment plant according to one of claims 1 to 9,
    characterized in that liquid inert substances or reaction substances are evaporated inside the useful space for cooling.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur temperatur- und druckabhängigen Steuerung des Funktionsablaufes ein Prozessregler eingesetzt wird.    A method according to claim 10,
    characterized in that a process controller is used for temperature and pressure-dependent control of the functional sequence.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger inerter Stoff Stickstoff verwendet wird.    A method according to claim 10,
    characterized in that nitrogen is used as the liquid inert substance.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger inerter Stoff Argon verwendet wird.    A method according to claim 10,
    characterized in that argon is used as the liquid inert substance.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger inerter Stoff Helium verwendet wird.    A method according to claim 10,
    characterized in that helium is used as the liquid inert substance.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger inerter Stoff Neon verwendet wird.    A method according to claim 10,
    characterized in that neon is used as the liquid inert substance.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiger inerter Stoff Krypton verwendet wird.     A method according to claim 10,
    characterized in that krypton is used as the liquid inert substance.         Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionsstoff Wasserstoff verwendet wird.    A method according to claim 10,
    characterized in that hydrogen is used as the reactant.
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