DE3621814C2 - Vorrichtung zur Wärme- und Oberflächenbehandlung von Metallteilen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Metallteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen finden beispielsweise zum Schwärzen von Metallteilen, insbesondere solchen Teilen, wie sie in TV-Bildschirmen eingebaut werden (Lochmasken etc.), Verwendung. Hierbei werden die zu schwärzenden Metallteile anfänglich ei­ ner Reduktionsbehandlung und anschließend einer Oxidationsbe­ handlung unterzogen. Es versteht sich, daß die Erfindung je­ doch nicht auf dieses spezielle Wärme- und Oberflächenbe­ handlungsverfahren beschränkt ist, sondern allgemein eine Vorrichtung betrifft, bei der Metallteile in einer ersten Reaktionszone und anschließend in einer zweiten Reaktionszone behandelt werden und bei der diese Reaktionszonen voneinander verschiedene Atmosphären enthalten.

Zum Schwärzen von Metallteilen ist es bekannt (betriebsinterner Stand der Technik), zwei von­ einander völlig getrennte Ofenanlagen zu verwenden, wobei in der einen Ofenanlage eine Reduktionsbehandlung und in der anderen Ofenanlage eine Oxidationsbehandlung (Schwärzung) durchgeführt wird. Man geht hierbei so vor, daß man die zu schwärzenden Metallteile durch einen Durchstoßofen schickt, in dem die Reduktionsbehandlung durchgeführt wird. Danach erfolgt ein Umsetzen der aus dem Durchstoßofen kommenden Teile in einen getrennt davon angeordneten Schwärzungsofen. Es versteht sich, daß bei dieser bekannten Vorgehensweise die Handhabung der Teile mit Schwierigkeiten verbunden ist, da zwischen den beiden Ofenanlagen ein Umsetzen erforderlich ist. Darüberhinaus ist der Energiebedarf hoch, da zwei ge­ trennte Anlagen beheizt werden müssen, wobei für jede An­ lage entsprechende Auf- und Abheizprozesse durchgeführt werden müssen. Die in den verwendeten Heizgasen steckende Energie kann dabei nur unvollkommen genutzt werden.

Aus der DE 33 10 789 A1 ist eine Vorrichtung zur Wärmebehand­ lung von Metallteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei der bekannten Vorrich­ tung durchläuft das Gut zuerst eine Oxidationszone, der eine Reduktionszone folgt, wobei beide Zonen durch einen Gasschleier voneinander getrennt sind. Durch den gesamten Ofen erstreckt sich eine Muffel, und in der Oxidationszone sowie Reduktionszone werden über getrennte Einrichtungen jeweils entsprechende Gase eingeblasen, um die jeweilige Reaktion zu bewirken. Beispielsweise wird in die Oxida­ tionszone CO₂ eingeführt, während in die Reduktionszone ein reduzierend wirkendes Gasgemisch, beispielsweise aus Was­ serstoff und Stickstoff, eingeführt wird.

Aus der DE-AS 20 53 212 ist ein Ofen mit einer durchlaufen­ den Muffel bekannt, wobei die Muffel in zwei unterschied­ liche Behandlungszonen unterteilt ist, die durch einen Gas­ schleier voneinander getrennt werden. Jede der verschiede­ nen Muffelzonen weist Mittel zur Aufrechterhaltung einer jeweils bestimmten Gasatmosphäre auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, die sich durch einen be­ sonders einfachen Aufbau und geringen Energiebedarf aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß kommt eine einzige Ofenanlage zur An­ wendung, die beide Reaktionszonen umfaßt und bei der durch beide Reaktionszonen eine gemeinsame Fördereinrichtung für die zu behandelnden Teile geführt ist. Bei dieser gemeinsamen Förder­ einrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um ein end­ loses Metallband, das vor der Eintrittsöffnung und hinter der Austrittsöffnung der Ofenanlage über Umlenkrollen geführt ist, d. h. das obere Trumm des Bandes erstreckt sich hierbei durch die Ofenanlage, während das untere Trumm unterhalb der eigentlichen Anlage geführt ist.

Da die beiden Reaktionszonen voneinander verschiedene Atmos­ phären enthalten, ist zwischen den beiden Zo­ nen eine Atmosphärentrenneinrichtung installiert. Diese Trenneinrichtung verhindert, daß sich beide Atmosphären mit­ einander vermischen. Die Trenneinrichtung wird zweckmäßiger­ weise mit einem gasförmigen Sperrmedium betrieben, das gegen­ über den beiden Atmosphären der Reaktionszonen inert ist.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Lösung nicht auf zwei Reaktionszonen beschränkt ist. Es können vielmehr hinter der zweiten Reaktionszone weitere Reaktionszonen angeordnet sein, wobei bei jeweils aneinanderstoßenden unterschiedlichen Atmosphären weitere Atmosphärentrennein­ richtungen vorgesehen sind. Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ofenanlage eine der zweiten Reaktionszone nachgeordnete Kühlzone auf­ weist. Wenn die zur Kühlung eingesetzte Atmosphäre mit der Atmosphäre der zweiten Reaktionszone kompatibel ist, kann eine Atmosphärentrenneinrichtung zwischen der zweiten Reaktionszone und der Kühlzone entfallen.

Die Reaktionszonen weisen jeweils einen Reaktionsraum, durch den die zu behandelnden Metallteile gefördert werden, und einen Heizraum auf. Der Reaktionsraum wird hierbei mit der im Heizraum erzeugten Wärmeenergie beaufschlagt. Heiz­ raum und Reaktionsraum sind in der Reduktionszone voneinan­ der getrennt, wobei der Reaktionsraum innerhalb des Heiz­ raumes angeordnet und von diesem durch eine Muffel getrennt ist. Hierbei findet somit eine indirekte Beheizung der die Ofenanlage durchlaufenden Metallteile statt, damit die im Heizraum enthaltenen bzw. erzeugten Heizgase nicht in direkten Kontakt mit den zu behandelnden Metallteilen treten. Ein Beispiel hierfür ist eine Reaktionszone, bei der sich im Reaktionsraum ein Schutz- und/oder Reaktionsgas befindet. Dies ist bei der Reduktionsbehandlung der Fall, wobei beispielsweise als Reaktionsgas Wasserstoff verwendet wird. Bei dem eingangs beschriebenen Schwärzungsverfahren findet eine solche Reduktionsbehandlung in der ersten Reaktionszone statt. Die im Heizraum enthaltenen bzw. erzeugten Heizgase geben dabei ihre Wärmeenergie auf die Muffel ab, die von dort über die im Reaktionsraum vorhandene Reaktionsatmosphäre auf die auf der Fördereinrichtung befindlichen Metallteile übertragen wird. Auf diese Weise wird die für die Durchführung der Re­ duktionsbehandlung erforderliche Energie zur Verfügung ge­ stellt, ohne daß die zu behandelnden Teile mit dem Energie­ träger in Kontakt treten. Es versteht sich, daß hierbei Heizraum und Reaktionsraum in gasdichter Weise gegeneinan­ der abgedichtet sind. Es gelangen zweckmäßigerweise solche Dichtungen zum Einsatz, die die auftretenden Wärmeexpan­ sionen und -kontraktionen kompensieren können.

Bei der zweiten Reaktionszone der Vorrichtung sind Heizraum und Reaktionsraum identisch bzw. gehen offen ineinander über. Hierbei ist keine Trennung zwischen Heizraum und Reaktionsraum erforderlich. Mit anderen Worten, die vor­ handenen bzw. erzeugten Heizgase treten in direkten Kontakt mit den zu behandelnden Teilen und stellen hierbei gleich­ zeitig die für den Ablauf der Reaktion erforderliche Wärme­ energie und die erforderliche Reaktionsatmosphäre zur Ver­ fügung. Mit einer in dieser Weise ausgebildeten Reaktions­ zone läßt sich beispielsweise eine schwärzende bzw. bläuen­ de Oxidschicht auf Eisenteilen bzw. Eisen enthaltenden Tei­ len herstellen (Schwärzungsverfahren). Ein solches Verfah­ ren ist insbesondere in der DE 32 31 699 A1 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Hierbei wird im Heizraum (der mit dem Reaktionsraum identisch ist) eine oxidierende Atmosphäre aus bei einer scheinbaren Reaktionstemperatur (Gleichgewichtstemperatur) von T < 800°C unterstöchiometrisch verbrannten Brennstoffen, ins­ besondere Heizgas, hergestellt, wobei die Verbrennungspro­ dukte von der Brennstelle unmittelbar an den Reaktionsraum abgegeben werden. Die die Reaktionszone durchlaufenden Eisenteile erhalten dadurch eine schwärzende bzw. bläuende Oxidschicht, vorwiegend bestehend aus Fe₃O₄.

Der Heizraum der Reaktionszonen kann entweder mit einem an einer von der Ofenanlage entfernten Stelle erzeugten Heizgas beaufschlagt werden, oder das Heizgas kann im Heizraum selbst erzeugt werden. Hierzu weist der Heizraum mindestens eine Brennerein­ richtung zur Verbrennung von Brennstoffen und Erzeugung von als Heizgas- und/oder Reaktionsgas dienendem Rauchgas auf. Um eine gleichmäßige Heizgasbeaufschlagung der jewei­ ligen Reaktionszone zu sichern, sind vorzugsweise über die Länge der Reaktionszone mehrere Brennereinrichtungen ange­ ordnet. Die Abstände dieser Brennereinrichtungen können da­ bei in Abhängigkeit von den jeweiligen Erfordernissen ge­ wählt werden, beispielsweise dem gewünschten Temperatur­ verlauf oder der gewünschten Reaktionsgasbeaufschlagung über die Länge der Reaktionszone.

Die zweite Reaktionszone umfaßt im Querschnitt eine einzige Kammer, in deren Mitte etwa die Fördereinrichtung angeord­ net ist, während sich die Brennereinrichtungen seitlich im unteren Bereich der Kammer befinden. Durch diese Lage der Brennereinrichtungen werden die entstehenden Heizgase in der Kammer nahezu kreisförmig umgewälzt, so daß sich ein gleichförmiger Kontakt mit den zu behandelnden Teilen er­ gibt. Die im Heizraum der Reduktionszone vorgesehenen Bren­ nereinrichtungen besitzen eine entsprechende Lage, so daß auch hier die Heizgase kreisförmig um die Muffel herum ge­ wälzt werden. Damit wird eine gleichförmige Erwärmung der Muffel sichergestellt.

Die erfindungsgemäß zwischen den beiden Reaktionszonen vor­ gesehene Atmosphärentrenneinrichtung stellt sicher, daß das im Reaktionsraum der Reduktionszone vorgesehene Reaktions­ gas nicht in die Oxidationszone und das in der Oxidations­ zone vorhandene Heiz- bzw. Reaktionsgas (Rauchgase) nicht in die Reduktionszone gelangt.

Des weiteren sieht die Erfindung vor, daß die Vorrichtung mit Einrichtungen zur Überführung des Heizgases der Re­ duktionszone in den Heiz- und Reaktionsraum der Oxidations­ zone versehen ist. Hierdurch wird eine Energieeinsparung erzielt, da die beim Verlassen des Heizgases von einer Reaktionszone noch in diesem steckende Restenergie nutzbar gemacht werden kann. So ist die Vorrichtung bei­ spielsweise mit einer vom abstromseitigen Ende der ersten Reaktionszone ausgehenden Leitung versehen, die zum auf­ stromseitigen Ende der zweiten Reaktionszone geführt ist. Diese Leitung mündet in einen Raum, der sich unter dem Heizraum der zweiten Reaktionszone befindet. Dieser Raum, der in eine Vielzahl von Längs- bzw. Querkammern unterteilt sein kann, weist an seiner Oberseite Öffnungen auf, die in den Heizraum der zweiten Reaktionszone führen. Es versteht sich, daß in bezug auf die Überführung des Heizgases Regel­ organe vorgesehen sind, beispielsweise an den in den Heiz­ raum mündenden Öffnungen oder am Austritt aus dem Heizraum der ersten Reaktionszone, mittels denen die der zweiten Reaktionszone zugeführte Heizgasmenge regulierbar bzw. eine differenzierte Abgabe des Gases in den Heizraum der zweiten Reaktionszone über dessen Länge und Breite möglich ist.

Hierbei dienen daher die dem Heizraum der zweiten Reak­ tionszone zugeordneten Brennereinrichtungen lediglich zur Durchführung einer Stützfeuerung, während der Primärbedarf an Wärmeenergie durch das von der ersten Reaktionszone überführte Heizgas gesichert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Reaktionszonen in mehrere Temperatur­ regelzonen unterteilt sind. Dies kann sowohl in Längs- als auch in Querrichtung der Fall sein, wird jedoch ins­ besondere in Längsrichtung verwirklicht. So wird bei der als Schwärzungs­ anlage ausgebildeten Vorrichtung mit Reduktionszone und nach­ geordneter Oxidationszone ein Temperaturverlauf über die ge­ samte Anlage angestrebt, der am Beginn der Reduktionszone ei­ nen steilen Anstieg besitzt, dann etwa bis zum Ende der Reduktionszone auf einem gleich hohen Niveau verläuft und schließlich innerhalb der Oxidationszone erst langsam und dann im Bereich der Kühlzone stärker absinkt. Um einen solchen Temperaturverlauf zu erzielen, sind die Brennereinrichtungen im vorderen Bereich der Reduktionszone mit engeren Abständen angeordnet als im hinteren Bereich derselben. Hierdurch wird eine relativ rasche Aufheizung erzielt. In der Oxidationszone kann durch entsprechendes Einstellen der Regelorgane für das überführte Heiz- bzw. Rauchgas sowie Einstellen der Abstände der Brennereinrichtungen eine entsprechende Beeinflussung des Temperaturverlaufes vorgenommen werden. Hierbei sind vorzugs­ weise zur Kompensation der in Längsrichtung der zweiten Re­ aktionszone zum Austrittsende hin abnehmenden Energiezufuhr über das überführte Heizgas am abstromseitigen Ende der Zone die Brennereinrichtungen in engeren Abständen angeordnet.

Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung be­ liebige weitere Variationen hinsichtlich der Temperatur­ regelung gestattet.

Die Atmosphärentrenneinrichtung umfaßt vorzugsweise mindestens einen, sich über den Durchgang zwischen den Reaktionszonen erstreckenden Sperrgasschleier. Dieser Sperrgasschleier wird zweckmäßigerweise so aufgebaut, daß einem den Durchgang zwischen den beiden Reaktionszonen, in dem sich die Förder­ einrichtung mit den zu behandelnden Teilen befindet, umge­ benden Doppelmantel das Sperrgas zugeführt wird. Der Doppel­ mantel ist in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Kammern unterteilt, an die jeweils mindestens eine Sperrgaszuführ­ leitung angeschlossen ist. Die einzelnen Kammern besitzen jeweils mindestens einen Gasaustrittsschlitz, über den das Sperrgas in die Durchgangszone zwischen den beiden Reaktions­ zonen eindringt, wobei die Vielzahl der eindringenden Gas­ ströme den Sperrgasschleier bildet. Benachbart zu dieser Atmosphärentrenneinrichtung ist jeweils ein Gasabzug der ent­ sprechenden Reaktionszone vorgesehen, so daß das über die Kammern und Schlitze eingeführte Sperrgas über die ent­ sprechenden Gasabzüge mit abgeleitet werden kann. Als Sperr­ gas wird vorzugsweise ein geeignetes Inertgas verwendet.

Eine besonders sichere Abdichtung zwischen den beiden Reaktionszonen wird durch eine Atmosphärentrenneinrichtung erreicht, die eine erste, der ersten Reaktionszone zugeordne­ te Reihe von Gasschleiern und eine zweite, der zweiten Reaktionszone zugeordnete Reihe von Gasschleiern aufweist, zwischen denen sich eine von Gasschleiern freie Zone be­ findet.

Derartige Gasschleier können auch am Ein- und/oder Auslauf der Ofenanlage vorgesehen sein. Beispielsweise befindet sich am Einlauf des die Reduktionszone bildenden Teiles der Ofenan­ lage ebenfalls eine Atmosphärentrenneinrichtung, die aus einer Reihe von hintereinander angeordneten Gasschleiern besteht. Durch diese Einrichtung wird verhindert, daß mit den in die Reduktionszone geförderten Metallteilen Luft in den Reaktions­ raum der Reduktionszone eindringt. Diese Atmosphärentrennein­ richtung kann einen entsprechenden Aufbau aufweisen wie die zwischen den beiden Reaktionszonen angeordnete Trennein­ richtung. Das verwendete Sperrgas wird über einen benach­ bart zur Trenneinrichtung angeordneten Gasabzug, über den auch das Reaktionsgas aus dem Reaktionsraum abgeführt wird, abgezogen. Darüberhinaus kann das Sperrgas auch aus dem vor­ deren Ende einer Verlängerung des Reaktionsraumes austreten, die zur Anbringung der Trenneinrichtung vorgesehen ist.

Die Beaufschlagung des Reaktionsraumes der ersten Reaktions­ zone mit dem Schutz- und/oder Reaktionsgas erfolgt so, daß der Reaktionsraum über seine Länge und Breite gleichmäßig mit dem Gas beaufschlagt wird. Hierzu sind in Längsrichtung des Reaktionsraumes verlaufende Gasleitungen vorgesehen, die in Abständen Austrittsöffnungen aufweisen.

Es versteht sich, daß das Sperrgas im vorerwärmten Zustand in die jeweilige Trenneinrichtung geführt werden kann, in­ dem es über einen entsprechenden Wärmetauscher geführt wird. Durch diesen Wärmetauscher können beispielsweise die von der einen zur anderen Reaktionszone überführten Heizgase geleitet werden. Auch das Schutz- bzw. Reaktionsgas kann entsprechend vorerhitzt werden. Die von der einen Reaktionszone in die andere Reaktionszone überführten Heizgase können gekühlt werden. Dies kann alles über geeignete Wärmetauscher bewerkstelligt werden, durch die die bei der Ofenanlage verwendeten Gasströme geleitet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Wärme­ behandlung von Metallteilen;

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie A-B in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie C-D in Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie E-F in Fig. 1.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung zur Wärme­ behandlung von Metallteilen ist als einheit­ liche Ofenanlage 1 in der Form einer Durchlaufanlage ausge­ bildet. Die Ofenanlage 1 umfaßt ein tunnelförmiges Gehäuse 2, das in Längsrichtung in mehrere Zonen unterteilt ist, nämlich eine erste Reaktionszone 3 (Reduktionszone), eine zweite Reaktionszone 4 (Oxidationszone) und eine Kühlzone 5. Das Ge­ häuse 2 besitzt einen Einlauf und einen Auslauf. Eine Förder­ einrichtung in Form eines Endlos-Metallbandes dient zur Förderung der zu behandelnden Metallteile (Lochmasken von TV-Bildschirmen) durch die Ofenanlage, wobei sich das obere Trum 7 der Fördereinrichtung durch das Gehäuse 2 vom Einlauf zum Auslauf erstreckt und über vor dem Einlauf angeordnete Umlenkrollen 10 sowie nach dem Auslauf angeordnete Umlenk­ rollen 9 geführt ist. Das untere Trum 8 der Förderein­ richtung befindet sich unterhalb des Gehäuses der Ofenanlage. Das Gehäuse befindet sich auf geeigneten Stützen.

Wie man Fig. 1 entnehmen kann, ist das Gehäuse 2 der Ofen­ anlage 1 im Bereich der Reduktionszone 2 erweitert. Am Ende der Reduktionszone verengt sich das Gehäuse zu einem Übergangsbereich 19. Nach dem Übergangsbereich beginnt die zweite Reaktionszone (Oxidationszone), in der das Gehäuse ebenfalls erweitert ist, jedoch nicht die Breite und Höhe besitzt wie in der ersten Reaktionszone. Der zweiten Reaktionszone nachgeordnet ist eine Kühlzone 5.

Die hier dargestellte Vorrichtung zur Wärme- und Oberflächen­ behandlung von "Metallteilen dient zur Schwärzung von Loch­ masken von TV-Bildschirmen, wobei diese Lochmasken anfangs innerhalb der Reduktionszone einer Reduktionsbehandlung und darauf innerhalb der Oxidationszone einer Oxidations­ behandlung unterzogen werden. Auf den Lochmasken bildet sich dann eine schwärzende Oxidschicht (Fe₃O₄).

Den Aufbau der Ofenanlage 1 innerhalb der ersten Reaktions­ zone 3 (Reduktionszone) zeigt Fig. 2. Man erkennt, daß das Gehäuse 2 der Ofenanlage mit einer geeigneten Außenisolation 30 versehen ist. Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine metallische Muffel 14, die den Gehäuseinnenraum in einen Reaktionsraum 26 innerhalb der Muffel sowie einen Heiz- bzw. Brennraum 27 außerhalb der Muffel unterteilt. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Reaktionsraum 26 bei 11 nach vorne ver­ längert, wobei dieser Abschnitt 11 eine Atmosphärentrennein­ richtung 12 enthält, die nachfolgend beschrieben werden wird.

Die Ofenanlage weist desweiteren eine Zuführ- und Ver­ teilungsleitung 15 für ein Schutz- und/oder Reaktionsgas auf. Diese Leitung, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, befindet sich im oberen Bereich des Reaktionsraumes 26 und ist in Abständen über die Länge des Reaktionsraumes mit Gasaustrittsöffnungen versehen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Beaufschlagung des Reaktionsraumes mit dem Schutz- und/oder Reaktionsgas sichergestellt. Dieses Gas wird über am vorderen und hinteren Ende der Reduktionszone ange­ ordnete Abzugsleitungen 13 von der Ofenanlage abgeführt. Im vorliegenden Fall kann beispielsweise Wasserstoff als Reaktionsgas eingesetzt werden.

Die Muffel 14 wird von einem Heizraum 27 umgeben, in dessen unterem Bereich in seitlicher Lage eine Reihe von Brenner­ einrichtungen 18 angeordnet ist. In den Brennereinrichtungen 18 wird ein geeignetes Brennstoff (Erdgas)-Luft-Gemisch ver­ brannt. Die dabei erzeugten Heizgase werden durch die seitliche Lage der Brennereinrichtungen im Kreis um die Muffel 14 herumgeführt, wobei ein Teil ihrer Wärmeenergie auf die Muffel 14 und von dieser über das im Reaktionsraum 26 angeordnete Gas auf die zu behandelnden Teile übertragen wird. Das im Heizraum 27 umgewälzte Heizgas kann entweder über an der Decke des Gehäuses angeordnete Abzugseinrichtungen 16 oder über eine in der unteren Ecke des Heizraumes angeordnete Abzugsleitung 28 vom Heizraum abgezogen werden. Die Eintrittsöffnungen in die Abzugsleitung 28 werden dabei über Schieber 29 ge­ steuert.

Die Muffel 14 ist in gasdichter Weise am Gehäuse installiert, so daß das im Reaktionsraum vorhandene Reaktionsgas nicht mit dem Heizgas des Heizraumes in Berührung treten kann.

In der Übergangszone 19 zwischen der ersten Reaktionszone und der zweiten Reaktionszone befindet sich eine Atmosphären­ trenneinrichtung 20, welche einen Austritt des Reaktions­ gases aus dem Reaktionsraum 26 der Reduktionszone in die Oxidationszone 4 verhindert. Bei dem hier dargestellten Aus­ führungsbeispiel weist die Trenneinrichtung 20 drei hinter­ einander angeordnete Sperrgasschleier auf, die durch aus Schlitzen in der Gehäusewandung austretende Gasströme ge­ bildet werden. Diese Schlitze sind jeweils einzelnen Um­ fangskammern zugeordnet, in die Sperrgasleitungen münden.

Im verlängerten Abschnitt 11 des Reaktionsraumes befindet sich ebenfalls eine derartige Atmosphärentrenneinrichtung 12, die bei diesem Ausführungsbeispiel einen Gasschleier auf­ weist. Diese Sperrvorrichtung verhindert, daß Luft in den Reaktionsraum der Reduktionszone eindringen kann. Der Auf­ bau der Trenneinrichtung 12 entspricht im wesentlichen dem der Trenneinrichtung 20. Das die jeweiligen Schleier bildende Sperrgas entweicht zusammen mit dem Reaktionsgas über die Abzugseinrichtungen 13 bzw. das offene Vorderende des Ab­ schnittes 11.

Wie man Fig. 1 entnehmen kann, ist der Heizraum 27 der Reduktionszone durch Zwischenmauern 17 in einzelne Brennkammern unterteilt, in denen unterschiedlich viele Brennereinrichtungen angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich der Temperaturverlauf über die Reduktionszone steuern, wie dies vorstehend im einzelnen beschrieben worden ist.

Im Unterschied zur Reduktionszone besitzt die zweite Reaktionszone 4 (Oxidationszone) keine voneinander getrennten Reaktions- und Heizräume. Hierbei sind Reaktions­ raum und Heizraum identisch, wie in Fig. 3 bei 31 gezeigt. Die Heizgase bilden damit neben ihrer Funktion als Energielieferant gleichzeitig das Reaktionsgas.

Auch der Heizraum 31 der Oxidationszone ist durch Zwischenwände 23 in einzelne Brennkammern unterteilt, in denen wie bei der Reduktionszone Brennereinrichtungen 24 in seitlicher Tage angeordnet sind. Diese Brennerein­ richtungen erfüllen jedoch hierbei nur die Funktion einer Stützfeuerung, da das Heiz- und Reaktionsgas der Oxidations­ zone primär von dem über die Leitungen 28 und 22 aus dem Heizraum 27 der Reduktionszone abgeführten Heizgas gebildet wird. Um dieses Heizgas aus der Reduktions­ zone in die Oxidationszone überführen zu können, ist unter­ halb des Übergangsbereiches 19 eine Gasleitung 22 vorge­ sehen. Diese Gasleitung 22 ist an die Leitung 28 des Brenn­ raumes der Reduktionszone angeschlossen und erweitert sich über die Breite des die Oxidationszone bildenden Gehäuseab­ schnittes der Ofenanlage, so daß die gesamte Breite des Heizraumes 31 der Oxidationszone gleichmäßig mit Heizgas versorgt werden kann. Hierzu ist unterhalb des Heizraumes 31 ein Kanalsystem 22 vorge­ sehen, an dessen Oberseite geeignete Gasaustrittsöffnungen angeordnet sind. Diese Öffnungen sind regulierbar, so daß die Gaszufuhr individuell gesteuert werden kann. Es ver­ steht sich, daß sämtliche Gasleitungen mit einer geeigneten Isolierung versehen sind, um entsprechende Wärmeverluste zu verhindern. Auch der Gehäuseabschnitt der Oxidationszone weist eine geeignete Außenisolierung 30 auf.

Die aus dem Kanalsystem 22 nach oben austretenden Rauchgase werden im Heizraum 31, der gleichzeitig den Reaktionsraum darstellt, umgewälzt und gelangen, ggf. mit zusätzlichen, von den Brennereinrichtungen 24 erzeugten Heizgasen, über geeignete Abzugseinrichtungen 21, 25 am vorderen und hinteren Ende der Oxidationszone aus der Ofen­ anlage heraus.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine der Oxidationszone nachgeordnete Kühlzone 5. Diese Kühlzone enthält eine Einkapselung 32, die eine Fortsetzung des Reaktionsraumes der Oxidationszone bildet. Zwischen der Einkapselung 32 und dem Gehäuse 2 der Ofenanlage befindet sich ein Ring­ raum 33, der mit einem geeigneten Gas zur Kühlung der innerhalb der Einkapselung angeordneten Metallteile bzw. der diese umgebenden Atmosphäre beaufschlagt wird. Das Gas wird über eine Öffnung 34 in den Ringraum 33 eingeführt und über eine Öffnung 35 aus diesem abgeführt. Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, sind am hinteren Ende der Ofenanlage Ventilatoren vorgesehen, die eine weitere Kühlung bewirken.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Metallteilen, bei der die zu behandelnden Metallteile durch eine erste und anschließend durch eine zweite Reaktionszone einer in Form einer Durchlaufanlage ausgebildeten einheitli­ chen Ofenanlage geführt werden, die eine gemeinsame Fördereinrichtung für die beiden hintereinander ange­ ordneten Reaktionszonen aufweist und bei der zwischen den beiden voneinander verschiedene Atmosphären auf­ weisenden Reaktionszonen eine Atmosphärentrenneinrich­ tung installiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reaktionszone (3) eine Reduktionszone mit einem innerhalb eines Heizraumes (27) angeordneten und von diesem durch eine Muffel (14) getrennten Reaktionsraum (26) ist, daß die zweite Reaktionszone (4) eine Oxida­ tionszone ist, bei der die Heiz- und Reaktionsräume nicht voneinander getrennt, also identisch sind, und daß Einrichtungen (22) zur Überführung des Heizgases des Heizraumes (27) der Reduktionszone in den Heiz- und Reaktionsraum (31) der Oxidationszone zur dortigen Verwendung als Heiz- und Reaktionsgas vorhanden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenanlage (1) eine der zweiten Reaktionszone (4) nachgeordnete Kühlzone (5) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich im Reaktionsraum (26) der Redukti­ onszone ein Schutz- und/oder Reaktionsgas befindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Heizräumen (27, 31) mindestens eine Brennereinrichtung (18, 24) zur Ver­ brennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches und Erzeugung von als Heizgas dienendem Rauchgas, welches im Heiz­ raum (31) gleichzeitig als Reaktionsgas dient, zuge­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Einrichtungen (22) zur Überführung eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizraum (27, 31) der ersten und/oder zweiten Reaktionszone (3, 4) einen re­ gelbaren Eintritt und/oder Austritt zum Regeln des zu überführenden Heizgases aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (22) zur Überführung mit mindestens einem Regelorgan für die zu überführende Gasmenge versehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszonen (3, 4) in mehrere Temperaturregelzonen unterteilt sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphärentrennein­ richtung (20) mindestens einen, sich über den Durch­ gang zwischen den Reaktionszonen (3, 4) erstreckenden Sperrgasschleier umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Atmosphärentrenneinrichtung (20) benachbart ein Gasabzug (13, 21) der jeweiligen Reaktionszone (3, 4) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Atmosphärentrenneinrichtung eine er­ ste, der ersten Reaktionszone zugeordnete Reihe von Gasschleiern und eine zweite, der zweiten Reaktions­ zone zugeordnete Reihe von Gasschleiern aufweist, zwi­ schen denen sich eine von Gasschleiern freie Zone be­ findet.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ein- und/oder Auslauf der Ofenanlage (1) jeweils mindestens ein Sperrgas­ schleier vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Vorerwärmung des Sperrgases aufweist, durch welche die Heizgase ge­ leitet werden.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszonen (3, 4) in mehrere Bereiche unterteilt sind, die mit Einrich­ tungen für einen differenzierten Gasabzug versehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reaktionszone (3) mit Einrichtungen (15) zur Beaufschlagung des Reaktionsraumes (26) mit dem Schutz- und/oder Reaktionsgas über die Länge und Breite des Raumes verteilt versehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reaktionszone (4) mit Einrichtungen zum differenzierten Einführen und Abziehen des als Reaktionsgas dienenden Heizgases über die Länge und Breite des Heizraumes (31) versehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heiz- und Reaktions­ raum (31) der zweiten Reaktionszone (4) eine Mischvor­ richtung zur Zuführung eines Brennstoff-Luft-Gemisches zur Brennereinrichtung (24) vorgeschaltet ist.