INERT SALT BATH FOR HEATING STEEL

Abstract: 1. Inert salt bath for heating steels to austenitizing temperature, consisting of a mixture of essentially alkaline and alkaline earth chlorides and a regenerator, characterized in that from 0,01 to 2 % by weight of a polymeric carbon and nitrogen-containing organic compound are added to the salt mixture as regenerator.

Description: ?inertes -Salzbad zum Erwärmen von Stählen Die Erfindung betrifft ein inertes Salzbad zum Erwärmen von Stählen auf Austenitisierungstemperaturen, bestehend aus einem Gemisch von im wesentlichen Alkali- und Erdalkalichloriden und einem Regenerator. Zum Zarten von Stahlteilen, wie beispielsweise Werkzeugen, mtissen die Teile auf die Austenitisierungstem¯ peratur erwärmt werden. Diese Erwärmung erfolgt in vielen Pällen in Salzbädern. Dabei muss die Erwärmung im Salzbad aber so erfolgen, dass die Oberfläche der zu hartenden Bauteile keinerlei chemische Veränderungen erfährt. Die verwendeten Salzbäder sollen also zum Beispiel weder eine Sauerstoffeinwirkung ausüben, wodurch Entkohlung eintreten könnte, noch sollte eine Aufkohlung stattfinden, die bei entsprechenden Härtetemperaturen eventuell zu Aufschmelzungen und damit zur Zerstörung der Werkstücke führen kann. Auch sollen sie nicht korrodierend wirken. Salzschmelzen zum Erwärmen von Stahlteilen auf Austeniti sierungstemperaturisntfialten im allgemeinen Chloride der Alkali- und Erdalkalimetalle, meist Chloride von Natrium, Kalium und Barium. Die Zusammensetzung richtet sich nach dem besonderen Anwendungsfall, insbesondere nach der Arbeitstemperatur, d.h. dem Schmelzpunkt des Salzgemisches. Schmelzen dieser Art, die aus sehr reinen Substanzen her gestellt werden, erfüllen im allgemeinen die gestellten Anforderungen an die Oberflächenqualit±Lt, sie sind inert. Die Herstellung derartiger Glühbäder aus sehr reinen Sub stanzen ist Jedoch sehr teuer, so dass man geringerwertige .Jkusgangsstoff. vervenden':=uss irnd damit die Inertheit der Bäder verliert. Dazu kommt, dass selbst ursprUnglich inerte Glühbäder durch das Hereinschleppen von Verunreinigungen, insbesondere durch das unvermeidliche Hereinschleppen von Eisenoxid, Waschmittelrestes Bearbeitungsöle usw. ihren inerten Charakter verlieren. Dadurch kommt es nicht nur zur Entkohlung der Werkstücke, sondern auch zu einem ver mehrten Xorrosionsangriff auf die Bauteile und die Elek- troden der die Salzschmelzen enthaltenden Öfen und damit su höheren Kosten. Um dennoch die gewünschte Inertheit der Salzschmelzen zu erreichen, arbeitet man mit sogenannten Regeneratoren oder Regenerierungsverfahren. Es ist bekannt, dass man Salz schmelzen für Hochtemperaturbäder, beispielsweise zum Har- ten von Schnellarbeitsstahl, Methylchlorid zusetzen kann, wodurch eine Abkohlung vermieden wird. Der Erfolg dieser Behandlung ist jedoch oft nicht ausreichend und auf jeden Fall nur vorübergehend, da während der Behandlung von Werk stücken eine Methylchlorideinleitung in die Schmelze nicht erfolgen darf. Andere Stoffe, die als Regeneratoren verwendet werden, sind z.B. Silizium oder Siliziumcarbid. Das Silizium erfüllt zwar im allgemeinen den gewünschten Zweck, d.h. verhindert die Abkohlung, jedoch kommt es gelegentlich zum Aufsintern des Siliziums auf die Werkstückoberfläche, womit unter Um ständen irreparable Schäden entstehen. Ausserdem bildet es im allgemeinen einen schwer entfernbaren zähen Schlamm in der Salzschmelze. Siliziumcarbid hat praktisch die gleichen Nachteile wie das Silizium selbst, kann aber vor allen Dingen dann nicht verwendet werden, wenn eine Aufkohlung der Werkstückober- fläche unter allen Zmstinden vermieden werden muB. Ahnlich arbeiten Regenerierungsverfahren, bei denen Kohle oder Graphit verwendet wird, z.B. in Form von Stäben, die in die Schmelze getaucht werden. Auch hier ist nicht zu vermeiden, dass Kohlepartikelchen im Bad verbleiben und damit eine aufkohlende Wirkung hervorrufen. Besonders wirksame Regenerierungssubstanzen sind für die so- genannten Hochtemperaturbäder gefunden worden. Dort ver rendet man Magnesiumfluorid in Mischung mit Bortrioxid als Regenerator. Solche Bäder sind absolut inert. Diescsetzt jedoch voraus, dass verhiltnism6ssig grosse Mengen von Mag nesiumfluorid (z.B. 69D) verwendet werden. Dieser hohe Zusatz führt jedoch zu einem verhältnismässig hohen Schlammanfall aus Magnesium- und Eisenoxid, was in solchen Fällen stört, wo die Elektrodenbeheizung der Salzbäder vom Boden her erfolgt. In solchen Fällen ist die Verwendung dieser Regeneratoren nicht möglich. Ausserdem sind sie nur bei Temperaturen über 1.1000C verwendbar. Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein inertes Salzbad zum Erwärmen von Stählen auf Austenitisierungstemperatur zu finden, bestehend aus einem Gemisch von im wesentlichen Alkali- und Erdalkalichloriden und einem Regenerator, dass auch bei relativ tiefen Temperaturen wirkt, keine Korrosion und keine Aufschmelzungen auf den Oberflächen der behandelten Teile hervorruft und keine Schlammbildung in der Salziohmelze verursacht. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Salzgemisch als Regenerator 0,01 bis 2 Gew.% einer Sohlen- stoff und Stickstoff enthaltenden polymeren organischen Verbindung zugesetzt wird. Diese Verbindungen können dem Bad während des Betriebs oder bereits bei der Herstellung des Salzgemisches bzw. der Salze zugesetzt werden. Besonders bewährt als Regeneratoren haben sich polymere Triazinverbindungen, polymere Cyanwasserstoffsäuren, polymere Carbonsäureamide und/oder polymerer Harnstoff. Der Polymerisationsgrad muss dabei so gewählt werden, dass die Reaktion im Bad nicht zu stürmisch abläuft. Zum Teil sind Polymerisationsgrade n > 3 bereits ausreichend, vorzugsweise liegen sie jedoch wesentlich höher. Geeignete Regeneratoren sind Triaminotriasin-Formaldehyd- Kondensationsprodukte und insbesondere Melon, ein Polymerisationsprodukt des Melamins, herstellbar durch Erworben von Melamin auf Temperaturen von ri000C. Bewährt haben sich jedoch auch andere stickstoffhaltige polymere organische Verbindungen, wie Cyanursäure oder Azulminsäure. Die Bäder können bei Temperaturen von 700 bis 1300 C betrieben werden Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemässe Salzbad naher erläutern: 1. Ein Glühsalzbad mit 70 * Bariumchlorid und 30 ffi Alkali chlorid wird bei Temperaturen von 10300C eingesetzt, um Werkzeuge aus Warmarbeitsstahl zu härten. Trotz Regenerierung mit Silizium zeigt eine Stahlfolie mit einem Xohlenstoffgehalt von 1 *, die 20 Minuten bei dieser. Temperatur in das Bad gehängt und dann ab geschreckt wurde, einen starken Gewichtsverlust von ca. 180 mg/dm2, Stahlwerkz'euge, die in diesem Bad be handeltsurden, zeigten insbesondere an den feinbear beiteten Oberflächen kräftige Anfressungen, die die Weiterverarbeitung des Werkzeuges unmöglich machten. Die Werkzeuge sind Ausschuss. Dem gleichen Bad wurden dann 0,05 ffi Melon zugesetzt. Nach Beendigung der nach der Zugabe einsetzenden Reak tion zeigte eine Folie, die wie oben beschrieben be handelt wird, nur noch einen Gewichtsverlust von ca. 20 mg/dmê . Stahlwerkzeuge, die darin behandelt wurden, hatten einwandfreie Oberflächen. 2. Bei einem weiteren Versuch, unter Bedingungen wie unter Beispiel 1 geschildert, wird das Glühbad von vornherein mit einer Mischung angesetzt, die ausser Alkali- und.Erd- alkalichloriden ca. 1 * Melon enthält. Die in diesem Bad behandelten Werkzeuge aus Warmarbeitsstahl waren frei von Oberflächenkorrosion. 3. Ein magnesiumfluoridhaltiges Bad wird wie folgt ange setzt ca. 98,0 * Bariumchlorid ca. 1,0 ffi Magnesiumfluorid ca. 0,2 ffi B203 0,5 ffi Melon In einem solchen Bad behandelte Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl weisen keine Abkohlung auf. Eine 20 Ninuten bei 12200C behandelte Folie mit einem Ausgangs- kohlenstoffgehalt von 1,0 s hat nach Abschluss dieser Behandlung immer noch einen Kohlenstoffgehalt von über 0,9 , was beweist, dass das Bad praktisch nicht abkohlt. Der Gewichtsverlust einer Folie liegt bei 2 80 mg/dm , ohne Zusatz von Melon führen derartige 2 Schmelzen zu Gewichtsverlusten von über 200 mg/dm Der Versuch wird nach 30 Laufstunden des Bades wiederholt. Bei den geringen Nagnesiumfluoridgehalten hätte das Bad ohne Melonzusatz stark abkohlende Wirkung gezeigt. Mit Melonzusatz verhält sich das Bad jedoch genauso inert wie bei der Inbetriebnahmef

Claims: Patentansprtlch. 1. Inertes Salzbad zum Erwärmen von Stählen auf Austeniti sierungstemperatur, bestehend aus einem Gemisch von im wesentlichen Alkali- und Erdalkalichloriden und einem Regenerator, dadurch gekennzeichnet, dass dem Salzgemisch als Regenerator O,01 bis 2 Gew.% einer Kohlenstoff und Stickstoff enthaltenden polymeren organischen Verbind dung zugesetzt wird. 2. Inertes Salzbad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Regenerator polymere Triazinverbindungen, poly mere Cyanwasserstoffsäuren, polymere Carbonsäureamide und/oder polymerer Harnstoff zugesetzt werden. 3. Inertes Salzbad nach Anspruch 1 und 2, dadurch Fekenn- zeichnet, dass als Regenerator Melon zugesetzt wird. 4. Inertes Salzbad nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass es zwischen 700 und 13000C betrieben wird.

Inventors: EYSELL, FRIEDRICH-WILHELM, DIPL.-ING.
Applicants: DEGUSSA AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: C21D1
IPC codes: C21D1