DE19633617A1 - Ofen sowie Verfahren zum Sintern von weichferritischen Formlingen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst einen Ofen zum Sintern von weichferritischen Formlingen mit einer Ofenkammer, deren eine Wand zur Beschickung der Ofenkammer verschließbar ist, sowie mit in der Ofenkammer angeordneten Heizelementen für die Temperaturführung des Ofens. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Sintern von weichferritischen Formlingen.

Bei den magnetischen Werkstoffen unterscheidet man Hartferrite und Weich­ ferrite. Weichferrite, vor allem die in dieser Gruppe in erster Linie verbreiteten Mangan-Zink-Ferrite, werden im Gegensatz zu Hartferriten in elektrisch beheiz­ ten Öfen gesintert. Eine elektrische Beheizung greift nicht den für die Sinter­ phase der Formlinge aus Weichferrit wichtigen Sauerstoffvorrat innerhalb der Ofenkammer an. Die Sinterung der Mangan-Zink-Ferrite erfolgt in der Regel in Plattendurchschuböfen, in denen die Formlinge zunächst auf Brennplatten ab­ gesetzt und dann mit einer hydraulischen Schubvorrichtung durch den Ofen hindurchgeschoben werden. Die Brennplatten werden hierbei seitlich durch ke­ ramische Führungen in der gewünschten Richtung gehalten. Unmittelbar im Anschluß an die Hochtemperaturzone sind in der Ofenwand Kühlzellen einge­ baut, die eine beschleunigte Abkühlung der Formlinge ermöglichen. Eine am Ende des Ofens angeordnete Schleuse verhindert das Eindringen von Luft in die Kühlzone. Die vorgenannte Ofentechnik wird überwiegend zum Brand von Weichferriten mittlerer und niedriger Qualität verwendet. Sollen Mangan-Zink- Ferrite hoher Qualität produziert werden, wird in der Regel auf elektrisch be­ heizte periodische Öfen zurückgegriffen, die eine vollautomatische Tempera­ tur- und Atmosphärenführung nach der sogenannten Blank′schen Formel er­ möglichen.

Aus der DE 40 35 665 A1 ist ein periodisch betriebener Ofen für das Sintern von Formlingen aus Weichferriten mit einer eine Vielzahl elektrischer Heizein­ richtungen aufweisenden Ofenkammer sowie einer oberhalb der Ofenkammer angeordneten Gassammelkammer offenbart. Die Aufheizung der grünen Form­ linge erfolgt ausschließlich in der Ofenkammer, wohingegen die Gaskammer dazu dient, das dorthin aufsteigende Gasgemisch zu zünden und zu verbren­ nen, um so die darin beim Sintern gelösten, giftigen Bindemitteldämpfe zu verbrennen. Um ein sicheres Vorbeistreichen der Gase an in der Gassammel­ kammer angeordneten Brenner sicherzustellen, sind in der Gassammelkammer Leitelemente so angeordnet, daß sie den Gasstrom gegen die Flamme des Brenners richten. Der Brenner wird mit Sauerstoffüberschuß betrieben, um die vollständige Verbrennung der Bindemitteldämpfe in jedem Fall sicherzustellen. Ferner ist eine Rückführung vorgesehen, über die ein Teil des gereinigten Ga­ ses aus der Gassammelkammer wieder in die darunter angeordnete Ofenkam­ mer zurückgeführt wird.

Die mit dem Sinterofen nach DE 40 35 665 A1 erzielbaren Aufheiz- und Ab­ kühlzeiten lassen eine volle Ausnutzung des Anwendungspotentials moderner Weichferrite noch nicht zu. Vor Erreichen der Sintertemperatur erfolgt die Aufheizung der Formlinge ausschließlich mittels der in der Ofenkammer ange­ ordneten elektrischen Heizeinrichtungen, die jedoch zur Erzielung eines hohen Temperaturgradienten zwischen Formlingen und Ofenatmosphäre nicht ausrei­ chend sind. Während der Haltephase des Sinterprozesses leisten zwar auch die in der Gassammelkammer angeordneten Brenner infolge der Gasrückfüh­ rung einen gewissen Beitrag zu der Gesamtheizleistung des Ofens, jedoch sind die Verluste an Heizenergie infolge der zur Verbrennung der Bindemitteldämpfe unverzichtbaren Anordnung der Brenner in dem Gassammelraum und ferner wegen der langen Verbindungskanäle zwischen dem Gassammelraum und der Ofenkammer sehr hoch. Die erzielbare Gesamtheizleistung hängt daher nahezu ausschließlich von der Stärke und Anordnung der in der Ofenkammer ange­ ordneten elektrischen Heizelemente ab. Insgesamt ist der bekannte Ofen daher nur für einen eng begrenzten Einsatzbereich geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofen zum Sintern weichferritischer Formlinge zu schaffen, der ein hohes Maß an Flexibilität des Sinterprozesses hinsichtlich Temperatur-, Zeit- und Ofenatmosphärenführung ermöglicht. Mit derselben Zielsetzung soll zudem ein Verfahren zum Sintern weichferritischer Formlinge entwickelt werden.

Zur Lösung wird bei einem Ofen mit den eingangs genannten Merkma­ len vorgeschlagen, daß die Heizelemente als in der Ofenkammer angeordnete gasbetriebene Brenner ausgebildet sind und der von den Brennern erzeugte Heizstrahl in die Ofenkammer gerichtet ist, und daß zumindest ein Teil der Brenner auf einen für eine zusätzliche Sauerstoffanreicherung der Gasatmosphäre in der Ofenkammer ausreichenden Sauerstoffüberschuß ein­ gestellt ist.

Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zum Sintern von weichferritischen Formlingen, bei dem die in einer Ofenkammer angeordneten Formlinge durch Heizelemente bis auf Sintertemperatur erhitzt werden, wobei die Heizelemente als gasbetriebene Brenner ausgebildet und unmittelbar auf die Oberfläche der Formlinge einwirkend in der Ofenkammer angeordnet sind, und die Brenner zur Erzeugung der für den Sinterprozeß erforderlichen Atmosphäre in der Ofenkammer mit Sauerstoffüberschuß arbeiten.

Ein solcher Ofen und ein solches Verfahren bieten die technischen Vorausset­ zungen, um das bisher unzureichend ausgeschöpfte Potential der Weichferrite und insbesondere Mangan-Zink-Ferrite besser auszunutzen. Diese bessere Ausnutzung ist Voraussetzung, um solche Ferrite auch für Anwendungen im Bereich der Hochfrequenz-Leistungsübertragung sowie der Hochfrequenz-Breit­ bandübertragung einzusetzen, d. h. für solche Einsatzgebiete, wie sie in der modernen Kommunikationstechnik zunehmend an Bedeutung gewinnen. Mit der Erfindung sollen die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen werden, Weichferrite mit Anfangspermeabilitäten bis zu einem Wert von 20.000 und einer Dichte von 4,9 bis 5,1 g/cm³ herzustellen.

Entscheidende Bedeutung bei der Erreichung dieser Ziele haben zum einen die Erreichung schneller Aufheiz- und Abkühlzeiten, und zum anderen das Errei­ chen einer Atmosphärenführung innerhalb der Ofenkammer, die einen exakten Ofenbetrieb anhand der Gesetzmäßigkeiten der Blank′schen Formel ermög­ licht. Wesentlich ist es hierzu, mit niedrigeren Sauerstoffpartialdrücken zu ar­ beiten als dies bei herkömmlichen Verfahren und den herkömmlichen Sinterö­ fen möglich ist.

Der erfindungsgemäße Ofen ermöglicht Auf- und Abheizzeiten von 20 K/min und darüber. Bei der Herstellung von Leistungsferriten bewirkt ein schnelles Aufheizen nach dem Prozeß der Entbinderung, daß sich innerhalb kürzester Zeit eine große Zahl heterogener Keime bildet, so daß das anschließende Wachsen der kristallinen Körner besonders gleichmäßig erfolgt. Diese massen­ hafte heterogene Keimbildung bei Leistungsferriten setzt voraus, daß die Sin­ teratmosphäre genauen Vorgaben folgt, was wiederum eine besonders exakte Steuerung der Ofenatmosphäre voraussetzt. Anders als bei den Leistungsferri­ ten erfolgt bei den hochpermeablen Ferriten die Einleitung des Kristallwachs­ tums durch homogene Keimbildung. Die einzelnen Körner wachsen durch iso­ therme Sinterung bei definiertem Sauerstoffpartialdruck mit dem Ziel der Ein­ stellung eines mittleren Korndurchmessers von 20 bis 50 µm, einer Dichte von 4,9 bis 5,1 g/cm³ und Permeabilitäten im Bereich 10.000 bis 20.000. Die an die Sinterphase und die Haltephase anschließende Kühlphase dient dazu, ent­ sprechend der physikalischen Verknüpfung nach der Blank′schen Beziehung die sich während der Haltetemperatur ergebende Werkstoffcharakteristik des Ferritmaterials beizubehalten. Die durch die Sinterung erzielten Werkstoffei­ genschaften sollen während der Abkühlung auf Umgebungstemperatur bei be­ halten werden, wozu eine Gasdichte von bis zu 10 ppm O₂ in einer N₂- Atmosphäre während der Kühlphase eingestellt werden sollte, da nur dann eine definierte Führung der Ofenatmosphäre möglich ist, und Fremdlufteinflüsse durch Nachoxidation vermieden werden.

Zur Einstellung des Sauerstoff-Partialdrucks ist eine gezielte Zuführung von Sauerstoff in die Ofenkammer erforderlich, und zwar über die zum Betrieb der Brenner erforderliche Brenn-Sauerstoffmenge hinaus. Das Einstellen eines überstöchiometrischen Sauerstoffverhältnisses erfolgt erfindungsgemäß durch Verwendung in der Ofenkammer angeordneter Brenner, von denen zumindest ein Teil auf einen für die zusätzliche Anreicherung der Ofenatmosphäre mit Sauerstoff ausreichenden Sauerstoffüberschuß eingestellt ist. In der Regel empfiehlt sich für die Fertigung der Weichferrite ein Restsauerstoff von min­ destens 15 bis 25%. Vorteilhaft an der Substitution von Verbrennungsluft durch Sauerstoff ist ferner die gegenüber Verbrennungsluft höhere Verbrennungstemperatur, so daß sich ein größerer Temperaturgradient zwischen der Ofenatmosphäre einerseits und der Werkstückoberfläche andererseits erzielen läßt, was wiederum zu einer schnelleren Aufheizung führt. Ferner läßt sich infolge der überstöchiometrischen Sauerstoffeindüsung der Volumenstrom der Brennergase in die Ofenkammer reduzieren, was wegen der geringeren Gasmasse wiederum zu schnelleren Aufheizzeiten führt. Schließlich führt die im Verhältnis zu einem ausschließlich elektrisch beheizten Ofen zusätzliche Gasstrahlung des durch die Brenner aufgeheizten Gases zu einer verbesserten Wärmeübertragung und damit zu kürzeren Aufheizzeiten während der Sinterphase.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ofens lassen sich bei Leistungs­ ferriten eine Verkürzung des Sintervorgangs um 5 bis 8 Stunden und bei hochpermeablen Ferriten um etwa 5 Stunden erreichen. Bei dem sehr schnel­ len Aufheizen der Weichferrite werden zu Beginn der Sinterphase bereits 85% der theoretischen Materialdichte erreicht, was zu einer erheblichen Reduzie­ rung der anschließenden Haltephase führt. Die Verkürzung der Verarbeitungs­ zeiten führt unmittelbar zu einer Verringerung des zeitlichen Abstandes zwi­ schen den einzelnen Ofenchargen und damit insgesamt zu einer Erhöhung der Ofenkapazität.

Um mit einem erfindungsgemäßen Ofen beliebige Temperaturprofile bei reduzierender oder oxidierender Ofenatmosphäre fahren zu können, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß zusätzlich zu den gasbetriebenen Brennern elektrische Heizelemente in der Ofenkammer angeordnet sind.

Während es während des Aufheizens und auch in der Haltephase darauf an­ kommt, mit einem Sauerstoffüberschuß und einem O₂-Anteil von mindestens 15% zu arbeiten, ist für die Kühlphase die Beaufschlagung der Ofenatmo­ sphäre mit Inertgas, z. B. Stickstoff, in Abhängigkeit vom Sauerstoffpartialdruck in der Ofenatmosphäre von entscheidender Bedeutung. Während der Kühlphase erfolgt daher die Regelung der Ofenatmosphäre durch Einspeisung von Inertgas in die Ofenkammer, wobei gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Steuerung der eingespeisten Menge in Abhängigkeit von Meßsignalen eines den O₂- Partialdruck in der Ofenkammer mittels einer in der Ofenkammer angeordneten Sonde erfassenden O₂-Analysators vorgenommen wird. Hierdurch ist eine besonders gute Anpassung des O₂-Partialdrucks in der Ofenkammer während der Kühlphase an den O₂-Partialdruck im Produkt möglich, wodurch Diffusionserscheinungen unterbunden werden.

Für den Betrieb des Ofens in der Kühlphase ist es von Vorteil, wenn an die Ofenkammer, vorzugsweise an deren Oberseite, einen Gassammelkanal ange­ schlossen ist, und der Gassammelkanal über eine Rückführleitung mit einer in die Ofenkammer mündenden Gaseinspeisung verbunden ist. Zur Beeinflussung des stöchiometrischen Verhältnisses innerhalb der Ofenkammer kann an die Rückführleitung und/oder an die Gaseinspeisung eine Inertgaszuführung an­ geschlossen sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Ofens ist eine mit der Rückführleitung und/oder der Gaseinspeisung verbundene Mischeinrichtung vorgesehen, die mit einzeln massengeregelten Anschlüssen an zumindest eine Inertgasversorgung sowie eine Sauerstoffversorgung versehen ist. Durch die Verwendung massengeregelter Anschlüsse, z. B. Massendurchflußreglern, erfolgt diese Gaszufuhr temperatur- und druckunabhängig. Die Mischeinrichtung kann ferner einen zusätzlichen Anschluß für eine Luftversor­ gung aufweisen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Rückführleitung ein Gas kühler sowie ein Gasförderer angeordnet.

Zur Erzielung geringer Aufheiz- und Abkühlzeiten wird ferner vorgeschlagen, daß die Ofenkammer mit einer hitzefesten Faserauskleidung versehen ist, zwi­ schen der und der umgebenden Ofenkammerwand sich ein Hohlraum befindet, an den über zwischengeschaltete Ventilmittel eine Inertgasversorgung ange­ schlossen ist. Vorzugsweise ist die Faserauskleidung die einzige Dämmung der Ofenkammerwand.

Um ein Entweichen der giftigen Bindemitteldämpfe in die Atmosphäre zu ver­ meiden, wird schließlich vorgeschlagen, daß der Gassammelkanal stromab­ wärts der Abzweigung der Rückführleitung zu einer Brennkammer führt, in der eventuell in dem abgeführten Gasgemisch enthaltene Bindemitteldämpfe ver­ brannt werden.

Weitere Einzelheiten des Ofens sowie des Verfahrens werden nachfolgend an­ hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Diese Erläuterung erfolgt anhand der beigefügten Zeichnung, auf der stark schematisiert ein Ofen zum Sintern von weichferritischen Formlingen einschließlich der wichtigsten Zu- und Ablei­ tungen dargestellt ist.

Auf der Zeichnung ist ein Ofen zum Sintern von weichferritischen Formlingen und insbesondere zum Sintern von Mangan-Zink-Ferriten dargestellt. Das Ofengehäuse ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einer Ofenhaube 1 und einem Ofenboden 2. Ofenhaube 1 und Ofenboden 2 sind vertikal relativ zuein­ ander verfahrbar. Vorzugsweise ist die Ofenhaube 1 fest installiert, während sich der Ofenboden 2 heben und senken läßt, um so in einer tiefsten Position die zu sinternden Formlinge aufzunehmen, und dann in die auf der Zeichnung dargestellte, höchste Stellung zu verfahren, in der der Sinterungsprozeß bei hermetisch geschlossenem Ofen abläuft.

Ofenhaube 1 und Ofenboden 2 umschließen eine Ofenkammer 3, deren Wände allseits mit einer Dämmung 4 versehen sind. Bei der Dämmung 4 han­ delt es sich um eine Faserauskleidung, die aus einzelnen Blöcken oder Matten aus keramischem Fasermaterial zusammengesetzt ist. Die Wärmekapazität der Faserauskleidung ist geringer als die einer herkömmlichen Steinauskleidung. Dadurch wirkt sich die Faserauskleidung günstig auf ein schnelles und ener­ giesparenden Aufheizen sowie Abkühlen der Ofenkammer 3 aus. Die Zeich­ nung läßt erkennen, daß sich zwischen der Dämmung 4 und der diese umge­ benden Ofenkammerwand 5 ein Hohlraum 6 befindet, und zwar zumindest im Bereich der Seitenwände sowie des Bodens des Ofens. Die Hohlräume 6 die­ nen der Inertgasspülung der Dämmung 4, und sind zu diesem Zweck über eine Leitung 7 beispielsweise an eine N₂-Versorgung 7a angeschlossen.

Innerhalb der Ofenkammer 3 befinden sich die zu sinternden Formlinge. Zur Erhitzung der Formlinge ragen mehrere elektrische Heizelemente 8 in die Ofenkammer 3. Die elektrischen Heizelemente 8 wirken in erster Linie durch Wärmestrahlung auf die Formlinge ein. Neben diesen zusätzlichen elektrischen Heizelementen 8 sind gasbetriebene Brenner 9, 9a in der Ofenkammer 3 vorgesehen. Die Brenner 9, 9a sind so an der Ofenkammerwand befestigt, daß der Brennerstrahl in das Innere der Ofenkammer 3 gerichtet ist, um so eine auf die Formlinge einwirkende Gasstrahlung hoher Temperatur zu erzeugen. Die Bauart sämtlicher Brenner 9, 9a kann identisch sein. Beim Ausführungsbeispiel jedoch sind die weiter oben in der Ofenkammer 3 angeordneten Brenner 9a für herkömmlichen Brennerbetrieb eingerichtet, und zu diesem Zweck an eine Leitung für Erdgas bzw. Brenngas sowie eine Leitung für Luft angeschlossen. Die im unteren Teil der Ofenkammer 3 angeordneten Brenner 9 sind zusätzlich an eine O₂-Versorgung angeschlossen. In die Brenner 9 integriert ist zudem eine Sauerstoffanreicherung 10, die wiederum an die Atmosphärenluft sowie die O₂-Versorgung angeschlossen ist.

Oberhalb der Ofenkammer 3 ist der Ofen mit einem Gassammelkanal 11 ver­ sehen, der lediglich über eine kleinere Öffnung 12 in der Ofenkammerdecke mit der Ofenkammer 3 in Verbindung steht. In dem Gassammelkanal 11 sam­ meln sich die bindemittelhaltigen Ofenabgase, bevor diese in eine dem Gas­ sammelkanal nachgeschaltete Brennkammer 13 gelangen. Dort werden die Ofenabgase ausgebrannt, bevor diese schließlich über einen Kamin 14 in die Atmosphäre gelangen.

Von dem Gassammelkanal 11 führt eine Rückführleitung 15 zu mehreren in die Ofenkammer 3 mündenden Gaseinspeisungen 16. Ebenfalls an die Rück­ führleitung 15 angeschlossen ist eine Gaszuleitung 17, die über einen Gasmi­ scher 18 sowie Massendurchflußreglern 19, 20, 21 an die N₂-Versorgung 7a, eine O₂-Versorgung sowie eine Luftversorgung angeschlossen ist. Vor der Einspeisung 22 der Rückführleitung 15 in die zu den Gaseinspeisungen 16 führende Gaszuleitung 17 befinden sich in der Leitungsstrecke der Rückführleitung 15 ein Gaskühler 23 sowie ein in Strömungsrichtung hinter dem Gaskühler 23 angeordneter Gasförderer 24 in Form eines Ventilators. Schließlich befindet sich ein durch ein Steuerorgan, z. B. ein Ventil 25, verschließbarer Leitungsabschnitt 26 zwischen der Gaszuleitung 17 und dem Gassammelkanal 11. Dieser Leitungsabschnitt 26 steht bei 27 im Wärmeaustausch mit dem aus dem Gassammelkanal 11 abströmenden Abgas.

Der Betrieb des Sinterofens ist gekennzeichnet durch eine Sinterphase, eine daran anschließende Haltephase bei Sintertemperatur sowie schließlich die gesteuerte Abkühlphase. Die Aufheizung der grünen Formlinge in der Sinter­ phase erfolgt bei eingeschalteten elektrischen Heizelementen 8 sowie arbei­ tenden Brennern 9, 9a. Infolge der Gasstrahlung des in die Ofenkammer 3 gerichteten Brennerstrahls lassen sich sehr hohe Wärmeübergänge und damit kurze Aufheizzeiten bei relativ geringem Energieeinsatz realisieren. Der für den Sinterprozeß erforderliche Sauerstoff kann über die Gaseinspeisung 16 zugeführt werden. Insbesondere erfolgt eine Zuführung des Sauerstoffs aber auch über die Brenner 9, bei denen es sich um Brenner 9 mit Substitution der Verbrennungsluft durch Sauerstoff handelt, und die zusätzlich mit der Sauerstoffanreicherung 10 versehen sein können. Ein Betrieb der Brenner 9 ist insbesondere in der Weise möglich, daß den Brenndüsen ausschließlich Erdgas und Sauerstoff zugeführt wird. Auf diese Weise ist ein Betrieb der Brenner 9 bei sehr hohen Verbrennungstemperaturen möglich, was wiederum zu einem verbesserten Wärmegradienten zwischen dem strahlenden Gas und den Werkstücken führt.

Nach Erreichen der Sintertemperatur beginnt die Haltephase, in der ein Betrieb unter Verwendung der elektrischen Heizelemente 8 und/oder der Brenner 9, 9a möglich ist.

In der abschließenden Kühlphase wird ein Teil der sich im Gassammelkanal 11 ansammelnden Gase nach Abkühlung in dem Gaskühler 23 über die Gaseinspeisung 16 wieder in die Ofenkammer 3 eingedüst, wobei über den Gasmischer 18 und die Gasleitung 17 zusätzlich Inertgas, z. B. Stickstoff, im Partialdruck-Gleichgewicht zu dem im Produkt enthaltenen Sauerstoff eingedüst wird. Die N₂-Versorgung 7a erfolgt mittels des Massendurchflußreglers 19 in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuereinheit 28, die über eine Signalleitung an einen O₂-Analysator 29 angeschlossen ist. Der O₂-Analysator 29 ermittelt über eine Sonde 30 den O₂-Partialdruck der Ofenatmosphäre und ist damit eine sehr exakte Meßgröße bei der Steuerung der N₂-Zuspeisung. Diese über den Gasmischer 18 in die Gaszuleitung 17 gelangende Zuspeisung führt über die ventilgesteuerte Leitung 7 auch in die Hohlräume 6 des Ofens. Auf diese Weise kann der zugeführte Stickstoff von den Hohlräumen 6 ausgehend langsam die Faserauskleidung 4 durchspülen und das dort angesammelte Gas ersetzen.

Die gesamte Regelung des Ofens hinsichtlich der Sinterparameter Temperatur, Zeit und Gasatmosphäre erfolgt automatisch durch die Steuereinheit. Die pa­ rallele oder wahlweise Verwendung der elektrischen Heizelemente sowie der gasbetriebenen Brenner ermöglicht einen besonders flexiblen Betrieb bei besonders kurzen Aufheizzeiten und geringem Energieeinsatz.

Bezugszeichenliste

1 Ofenhaube
2 Ofenboden
3 Ofenkammer
4 Dämmung, Faserauskleidung
5 Ofenkammer, Wand
6 Hohlraum
7 Leitung
7a N₂-Versorgung
8 elektrische Heizelemente
9 Brenner
9a Brenner
10 Sauerstoffanreicherung
11 Gassammelkanal
12 Öffnung
13 Brennkammer
14 Kamin
15 Rückführleitung
16 Gaseinspeisung
17 Gaszuleitung
18 Gasmischer
19 Massendurchflußregler
20 Massendurchflußregler
21 Massendurchflußregler
22 Einspeisung
23 Gas kühler
24 Gasförderer
25 Ventil
26 Leitungsabschnitt
27 Wärmeaustausch
28 Steuereinheit
29 O₂-Analysator
30 Sonde

Claims (15)

1. Ofen zum Sintern von weichferritischen Formlingen mit einer Ofenkam­ mer (3), deren eine Wand zur Beschickung der Ofenkammer (3) ver­ schließbar ist, sowie mit in der Ofenkammer (3) angeordneten Heizelementen für die Temperaturführung des Ofens, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente als in der Ofenkammer (3) angeordnete, gasbetriebene Brenner (9, 9a) ausgebildet sind und der von den Brennern (9, 9a) erzeugte Heizstrahl in die Ofenkammer (3) gerichtet ist, und daß zumindest ein Teil der Brenner (9) auf einen für eine zusätzliche Sauerstoffanreicherung der Atmosphäre in der Ofenkammer (3) aus­ reichenden Sauerstoffüberschuß eingestellt ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ofenkammer (3) zusätzlich zu den Brennern (9, 9a) elektrische Heizelemente (8) angeordnet sind.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ofenkammer (3), vorzugsweise an deren Oberseite, ein Gassammelkanal (11) angeschlossen ist, und daß der Gassammelkanal (11) über eine Rückführleitung (15) mit einer in die Ofenkammer (3) mündenden Gaseinspeisung (16) verbunden ist.

4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rückführlei­ tung (15) und/oder die Gaseinspeisung (16) eine Inertgaszuführung an­ geschlossen ist.

5. Ofen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit der Rückführlei­ tung (15) und/oder der Gaseinspeisung (16) verbundene Mischeinrich­ tung (18) mit einzeln massenregelbaren Anschlüssen an zumindest eine Inertgasversorgung (7a) sowie eine Sauerstoffversorgung.

6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrich­ tung (18) zusätzlich einen Anschluß für eine Luftversorgung aufweist.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen Gaskühler (23) sowie einen Gasförderer (24) in der Rückführleitung (15).

8. Ofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Ofenkammer (3) eine Sonde (30) angeordnet ist, mittels der ein O₂-Analysator (29) den O₂-Partialdruck der Ofenatmosphäre ermittelt, und daß eine Steuereinheit (28) zur Regelung der Ofenatmosphäre in Abhängigkeit von den Meßsignalen des O₂- Analysators (29) vorhanden ist.

9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Ofenatmosphäre von Steuersignalen der Steuereinheit (28) beaufschlag­ bare massengeregelte Ventilmittel (19) zwischen der Ofenkammer (3) und einer Inertgasversorgung (7a) vorhanden sind.

10. Ofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ofenkammer (3) mit einer hitzefesten Faserauskleidung (4) versehen ist, zwischen der und der umgebenden Ofenkammerwand (5) sich ein Hohlraum (6) befindet, an den über zwischengeschaltete Ven­ tilmittel eine Inertgasversorgung (7a) angeschlossen ist.

11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserausklei­ dung (4) die einzige Dämmung der Ofenkammerwand (5) ist.

12. Ofen nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelkanal (11) stromabwärts der Abzweigung der Rückführlei­ tung (15) zu einer Brennkammer (13) führt, in der eventuell in dem abge­ führten Gasgemisch enthaltene Bindemitteldämpfe verbrannt werden.

13. Verfahren zum Sintern von weichferritischen Formlingen, bei dem die in einer Ofenkammer angeordneten Formlinge durch Heizelemente bis auf Sintertemperatur erhitzt werden, wobei die Heizelemente als gasbetriebene Brenner ausgebildet und unmittelbar auf die Oberfläche der Formlinge einwirkend in der Ofenkammer angeordnet sind, und die Brenner zur Erzeugung der für den Sinterprozeß erforderlichen Atmosphäre in der Ofenkammer mit Sauerstoffüberschuß arbeiten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Ofenkammer angeordneten Formlinge zusätzlich zu den Brennern durch in der Ofenkammer angeordnete elektrische Heizelemente erhitzt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Ofenatmosphäre während der Kühlphase des Sinterprozesses durch Einspeisung von Inertgas in die Ofenkammer erfolgt, und daß die Steuerung der eingespeisten Menge in Abhängigkeit von Meßsignalen eines den O₂-Partialdruck in der Ofenkammer ermittelnden O₂-Analysators vorgenommen wird.