DE2416262A1

DE2416262A1 - Verfahren zur herstellung eines waermebehandlungstiegels fuer die aufnahme von geschmolzenen salzen

Info

Publication number: DE2416262A1
Application number: DE2416262A
Authority: DE
Inventors: Frederick David Waterfall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-03
Filing date: 1974-04-03
Publication date: 1974-10-31
Also published as: FR2224220B1; FR2224220A1; US3969917A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-IN G. H. FINCKE DIPL.- ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

Patentanwälte Dr. Finde· · Bohr · Sta.fl.r · 8 Münditn 5 · Μ0ΙΙ·γ·Ιγο6·

3. April 197*1

8 MÖNCHEN B, MOlltritraß» 31 F.rnruf,(089)*266060 T«ltgromm»i Claim· München Τ·!·χι 523903 claim d

Mapp.No. 23503 - Dr.K/hö

Bitte in dar Antwort angabm

FREDERICK DAVID WATERFALL
Birmingham - Großbritannien

"Verfahren zur Herstellung eines Wärmebehandlungstiegels für die Aufnahme von geschmolzenen Salzen"

PRIORITÄTEN: 3. April 1973 und 30. Juni 1973 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Tiegeln, welche üblicherweise als "Wärmebehandlungstiegel für geschmolzene Salzbäder" oder einfach als „"Wärmebehandlungstiegel" bezeichnet werden, und auf die Verwendung der genannten Tiegel für die Wärme- · behandlung von Metallen mit geschmolzenen Salzen.

409844/02.85

Bankverbindung ■ Bayer. V«r«in»bank MOndiwi, Konto «20 404 · Potttdudckonto ι Mundwi 270 44-102

Bei einigen herkömmlichen Metallwärmebehandlungsverfahren, wie z.B. Einsatzhärtung, Aufkohlung oder Tempern, werden die erwähnten Wärmebehandlungstiegel teilweise mit chemischen Gemischen gefüllt, die sich für die Wärmebehandlung mit geschmolzenen Salzen eignen. Ein jeder Tiegel wird in einen Salzbadofen eingesetzt, in welchem Wärme auf die Außenseite des Tiegels angewendet wird, bis das darin befindliche -Salzgemisch schmilzt. Das Salzgemisch wird auf die Arbeitstemperatur gebracht, und dann· werden die Metallteile, die wärmebehandelt werden sollen, in das geschmolzene Salzgemisch eingetaucht. Die Temperatur des geschmolzenen Salzgemischs liegt üblicherweise im Bereich von 700 bis 95O⁰C und manchmal bis 1050⁰C. Dieses Verfahren ergibt eine starke Oxidation des Tiegels auf der Außenseite durch die Erhitzungsgase. Außerdem kann eine innere' Oxidation des Tiegels über dem Pegel der Salz/Luft-Grenzlinie als Folge, der gemeinsamen Einwirkung von Luft und Salz auftreten.

Gegenwärtig werden einige der in Gebrauch stehenden Wärmebehandlungstiegel aus Flußeisen hergestellt, welches üblicherweise durch Pressen geformt wird, wobei das Flußeisen auf der Außenseite oder sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite durch Imprägnierung mit Aluminium geschützt wird. Diese Imprägnierung wird durch Erhitzen des Flußeisenkörpers des Tiegels in Aluminiumpulver und in einer inerten Atmosphäre ausgeführt. Trotz dieser Oberflächenbehandlung werden solche Tiegel beim · Gebrauch nach einigen hundert Stunden gebrauchsunfähig, und zwar als Folge der Oxidation der Außenseite des Tiegels und einer damit einhergehenden Perforation.

Da die Lebensdauer solcher mit Aluminiumbehandelter Flußeisentiegel somit kurz ist, wurden auch Wärmebehandlungstiegel für die Aufnahme von geschmolzenen Salzen verwendet, die aus einer

409844/02.85

wärmebeständigen Legierung, die Nickel und Chrom enthält, hergestellt sind. Einige solcher Legierungstiegel werden dadurch hergestellt, daß die geschmolzene Legierung direkt in Sandformen gegossen wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, Teile aus Blechen der Nickel-Chrom-Legierung herzustellen und die Teile mit einem Legierungsschweißstab von ähnlicher Zusammensetzung wie das Biech zusammenzuschweißen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein beträchtlicher Prozentsatz solcher aus einer wärmebeständigen Legierung gegossenener Tiegel beim Gebrauch ebenfalls vorzeitig ausfällt, weil nämlich Salz in ungesunde Bereiche eindringt oder sich Risse in der Wandung entwickeln. Einige der geschweißten Tiegel, von denen oben gesprochen wurde, versagen ihren Dienst während des Gebrauchs vorzeitig, weil entweder Fehler in der Schweißnaht oder in dem Metall in der Nachbarschaft der Schweißnähte auftreten.

Es besteht deshalb ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von zufriedenstellenden WärmebehandlungstiegeIn mit einer verhältnismäßig langen Lebensdauer.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Konzept der Herstellung eines WärmebehandlungstiegeIs aus einem Metallblechrohling, welcher aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht, wobei ein Metalldrückverfahren verwendet wird.

.Es hat sich gezeigt, daß herkömmliche Metalldrückverfahren, bei denen eine starke Streckung, ein starkes Fließen und eine starke Schv.ächung des Metalls stattfindet, nicht auf Rohlinge aus Metallbleche, Vielehe aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung bestehen, angewendet werden können, um zufriedenstellende Wärmebehandlungstiegel herzustellen. Experimentelle ι Arbeiten haben jedoch die überraschende Feststellung ergeben, daß zufriedenstellende Resultate erhalten werden können, wenn man eine nicht nahe-

409844/02^85

liegende.· Abwandlung herkömmlicher Drückverfahren für Metalle der in Rede stehenden Art verwendet, wobei das Drückverfahren gemäß dieser Abwandlung in solcher Weise ausgeführt und kontrolliert wird, daß bei der Herstellung der fertigen Tiegelkörper eine verhältnismäßig geringe Streckung des Metalls und ein verhältnismäßig geringes Fließen des Metalls entlang der Länge des Doms stattfindet, um welchen die Tiegelkörper gedrückt werden.

Gemäß der Erfindung wird also in einem Verfahren zur Herstellung eines Wärmebehandlungstiegels für die Aufnahme von geschmolzenen Salzen ein Metalldrückverfahren zur Herstellung des Körpers des Tiegels aus einem im wesentlichen kreisscheibenförmigen Rohlings aus einem Metallblech, welches aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht, verwwendet, wobei das Drückverfahren zumindest in den letzten Stufen ausgeführt wird, während der Rohling sich auf einer kreisförmigen Endfläche eines Doms mit einem kleineren Durchmesser befindet, wobei der Dorn eine Form aufweist, die der Innenform des fertig hergestellten Tiegelkörpers entspricht, und wobei das Drückverfahren so kontrolliert wird, daß der dadurch gebildete Tiegelkörper eine Tiefe aufweist, die nicht größer als 110 % des Unterschieds zwischen dem Anfangsdürchmesser des Scheibenrohlings und dem Durchmesser der kreisförmigen Endfläche des Dorns ist.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahreh zur Herstellung eines Wärmebehandlungstiegels für die Aufnahme von geschmolzenen Salzen vorgeschlagen, der einen Körper mit vorbag,timmter Tiefe, vorbestimmter Innenform und vorbestimmten Querschnittsabmessungen aufweist, wobei das Verfahren dadurch ausgeführt wird, daß man den Körper des Tiegels durch ein Metalldrückverfahren unter Verwendung eines Dorns formt, ' der eine kreisförmige

409844/02.85

Endfläche aufweist und eine Außenform und Querschnittsabmessungen besitzt, die der Innenform und den Innenabmessungen des Körpers entsprechen-, wobei bei diesen Verfahren die folgenden weiteren Stufen durchgeführt werden:

a) Herstellung eines Rohlings aus einem Metallblech, das aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht, wobei der Rohling zu Beginn die Form einer im wesentlichen kreisförmigen Scheibe aufweist, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der kreisförmigen Endfläche des Doms, und zwar um einen Betrag, der mindestens 90 % der vorbestimmten Tiefe des Körpers überschreitet; und

b) Aufbringen des Rohlings auf die kreisförmige Endfläche des Dorns und Durchführung des Drückverfahrens nur in einem solchen Ausmaß, daß der Rohling gebogen wird, damit er der. Form des Dorns entspricht und daß der Rohling entlang der Länge des Dorns sich eine'Weglänge erstreckt, die im wesentlichen der vorbestimmten Tiefe des dabei hergestellten Körpers des Tiegels gleich ist.

Vorzugsweise is-t der Unterschied zwischen dem Anfangsdurchmesser des Scheibenrohlings und dem Durchmesser der kreisförmigen Endfläche des Dorns größer als die Tiefe des hergestellten Tiegelkörpers; der Durchmesser des scheibenförmigen Rohlings kann größer sein als das zweifache des Durchmessers der Dornendfläche. Auch wird die gesamte Endfläche des Scheibenrohlings vor dem Drücken vorzugsweise gleich mindestens 80 % und insbesondere mindestens 85 % der gesamten Fläche des fertigen Tiegelkörpers betragen .

Die obigen Bedingungen erleichtern die.Herstellung der Wärmebehandlungstiegel durch Drücken, indem ein ausreichend geringer

409844/02.85

Grad- von Metallstrecken und -fließen stattfindet, so daß zufriedenstellende Produkte erhalten werden. So wird also im Gegensatz zu den herkömmlichen Drückverfahren, bei denen ein beträchtliches axiales Metallstrecken und -fließen mit einer daraus resultierenden beträchtlichen Verringerung der Dicke · des Rohlings als nötig oder wichtig angesehen wird, und zwar zumindest beim Arbeiten mit wärmebeständigen Legierungen der oben beschriebenen Art, die Erzeugung von axialen Zugspannungen und die Schwächung des Metalls in den Seitenwandungen der Tiegel beim erfindungsgemäßen Verfahren beträchtlich verringert.

Bei der Durchführung des oben angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Strecken und axiale Fließen des Metalls vorzugsweise durch eine sorgfältige Kontrolle des Drückwerkzeugs auf ein Minimum gehalten, welches zurückgezogen werden kann, sobald als der Rohling entsprechend der Form des Doms gebogen ist und die gewünschten Abmessungen erreicht hat. Es wird darauf hingewiesen, daß als Ergebnis der kleineren Streckung, des kleineren axialen Flusses und der kleineren Schwächung des Metalls im Vergleich zu den herkömmlichen Drückverfahren ein Rohling verwendet wird, der nicht nur einen größeren Durchmesser aufweist, sondern auch dünner ist als der Rohling, der sonst zur Herstellung eines Tiegels-gegebener Tiefe und gegebener Wandstärke auf einem Dorn gegebener Größe verwendet wird.

Die Erfindung betrifft auch einen Wärmebehandlungstiegel, der frei von Schweißnähten sein kann und der au's einem im wesentlichen kreisförmigen Rohling gedrückt ist, welcher aus einem-Blech einer wärmebeständigen Legierung geschnitten ist, wobei der Wärmebehandlungstiegel durch das oben definierte Verfahren hergestellt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin die.Verwendung derartiger Tiegel

409844/02.85

in Metallwärmebehandlungsverfahren mit geschmolzenen Salzbädern.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sollten die verwendeten Nickel-Chrom-Legierungen vorzugsweise einen Gehalt an Nickel plus Chrom von mindestens 37 Gew.-Ji aufweisen, wobei der Rest im wesentlichen aus Eisen besteht, üblicherweise werden die Gehalte an Nickel, Chrom und Eisen zusammengenommen mehr als 90 Gew.-? ausmachen. Beispiele für Legierungen, die verwendet werden können^ sind in der folgenden Tabelle angegeben:

	TABELLE 1	1 Nimonic 75	'2 Incone1 600	3 Incalloy DS .	4 AISI 310
Bezeichnung der Legierung	Rest	72»0 min	34,0-111,0	20
Wickel	18,0-21,0	14,0-17,0	17,0-19,0	25
Chrom	5*0 max.	6,0-10,0	Rest	• Rest
Eisen	1,0 max.	0,5 max.	1.7-2,7	1,5 max
Silicium
(Gew.-^)

Bei einer typischen Arbeitsweise gemäß der Erfindung zur Herstellung eines zylindrischen Wärmebehandlungstiegels durch Drük-.ken wird ein im wesentlichen kreisscheibenförmiger Rohling aus einem Metallblech, welches aus der wärmebeständigen~ftickel-Chrom-Legierung besteht, zentral auf der kreisförmigen Endfläche eines zylindrischen Doms befestigt, welcher Abmessungen aufweist, die

den Innenabmessungen des herzustellenden Körpers des Tiegels entsprechen , wobei der Dorn sich in einer Met.alldrückmaschine befindet.

409844/02.85

Der im wesentlichen kreisscheibenfSrmige Rohling wird zweckmäßigerweise durch einen hydraulisch betätigten Stößel oder eine andere geeignete Einrichtung gegen die Endfläche des Doras gehalten· Der Dorn wird dann zusammen mit dem Rohling in Rotation, versetzt und eine Drückrolle wird an den Rohling an einen Punkt in der Nachbarschaft des Randes der Endfläche des Dorns angelegt und dann über den'Rohling gegen den Rand desselben bewegt, wobei die Bewegung und der Druck in Längsrichtung des Dorns geht. Durch ein wiederholtes Darüberführen der Rolle wird das Metallblech des Rohlings nach unten gedrückt, so daß es der zylindrischen Form des Dorns entspricht. Ba dieses Druckverfahren zu erleichtern, wird der iDeil des Hetallbleehs* des Rohlings, der gedrückt wird, auch erhitzt» wobei die verwendete !Temperatur im allgemeinen mindestens 800°C beträgt und üblicherweise im Bereich von 800 bis IQOO⁰G liegt. Es gibt verschiedene Verfahren für die lokale Erhitzung. Ein Beispiel für ein solches ¥erfahren erfolgt unter Verwendung einer Säuerst off-Propan-Facke1.

Wenn in der Praxis das Metallblech des Scheibenrohlings in den ersten Stufen ungleichmäßig erhitzt wird, dann kann eine Neigung zur Ausbeulung^ entstehen. Die ausgebeulten Bereiche neigen dann während des Drückverfahren zu einer Rißbildung. Um dieser Neigung zur Ausbeulung während der Erhitzung entgegenzuwirken, wird es bevorzugt, das Drücken des Seheibenrohlings kalt zu beginnen, um ihn in einer Schüsselform zu fixieren, bevor das Erhitzen begonnen wird. So hat es sich in vielen Pällen als vorteilhaft erwiesen, den Scheibenrohling kalt in eine Kegelstumpfform zu bringen, wobei die konischen Seiten sich in einem Winkel von 5 bis 15° zur Ebene des Teils des Rohlings erstrecken, der an 4er Endfläche des Dorns befestigt ist. Diese Vorform· des Rohlings besitzt nicht die gleiche Neigung zur Ausbeulung während des Beginns der Erhitzung.

4098AA/02J85

Wie bereits angedeutet, wird normalerweise beim Drücken von Metallen, die aus einer wärmebeständigen Legierung bestehen, mit einem Metallscheibenrohling von wesentlich kleinerer Oberfläche und beträchtlich größerer Dicke begonnen als die gewünschte Oberfläche und Dicke im fertig gedrückten Gegenstand, wobei das Metall beim Drücken in die Form zum Fließen bzw. Strecken und zum gleichzeitigen Schwächen gezwungen wird. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedcwh mit einem Scheibenrohling begonnen, der einen größeren Durchmesser und eine kleinere Stärke aufweist, als es bei den herkömmlichen Drückverfahren für solche Metalle gegenwärtig als normal erachtet wird. Dabei wird der Scheibenrohling mit den ungewöhnlichen Abmessungen Im Verhältnis zu den Abmessungen des Dorns und des fertigen Produkts unter einem geringen Strecken oder Fließen des Metalls auf Form gedrückt.

Bei dem oben angegebenen Verfahren ist darauf hinzuweisen, daß der Scheibenrohling aus dem Metallblech direkt auf einen parallelwandigen zylindrischen Dorn gedrückt wird, der in seinen Abmes-sungen den Innenabmessungen des Tiegels entspricht. Es ist jedoch auch möglich, das Drückverfahren in mehreren Stufen auszuführen, wobei zunächst .ein Dorn oder mehrere Dorne mit einem eingeschlossenen Winkel von weniger als l80° verwendet werden, um zunächst ein teilweise geformtes Produkt herzustellen. Beispielsweise wurden in experimentellen Arbeiten Dorne mit eingeschlossenen Winkeln von 70 und 90° in den ersten Forraungsstufen verwendet. Die Ver-. wendung derartiger einleitender Formuhgsstufen mit Dornen anderer Abmessungen ist im allgemeinen zur Herstelluag eines zufriedenstellenden Produkts, Jedoch nicht nötig.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das

409844/02L85

Metallblech deß Scheibenrohlings vollständig aus der wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung bestehen. Es kann aber auch aus einem laminierten Metallblech bestehen, welches eine Schicht

aus Flußeisen (in der Folge als Kohlenstoffstahl oder Kohlenbezeichnet

stoff-Mangan-Stahl/)aufweist, worauf sich eine Schicht aus' einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung befindet. In vielen Fällen wird die letztere Zusammensetzung bevorzugt, wie aus der folgenden Diskussion hervorgeht.

Es ist bekannt, daß Wärmebehandlungstiegel, die vollständig aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung bestehen, in Salzbädern, die für eine Aufkohlung verwendet werden, das sind Salzbäder, die im allgemeinen Cyanide und andere.Zusätze enthalten, eine längere Lebensdauer aufweisen als es bei 'den gleichen Tiegeln der Fall ist, wenn sie in Bädern von "neutralen" Salzen verwendet werden, die hauptsächlich aus Chloriden ohne Cyanidgehalt bestehen. Es ist weiterhin bekannt, daß Wärmebehandlungstiege1 aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung, die mit den zuletzt genannten "neutralen" Salzen verwendet werden^üblicherweise durch einen Angriff des Salzes entlang den Korngrenzen des Metalls kaputt gehen· Grund hierfür liegt vermutlich in einer Ent.chromung der wärmebeständigen Legierung. Welcher Mechanismus der Korrosion auch immer stattfindet, es ist klar, daß das Versagen des Materials üblicherweise/Ergebnis eines Angriffs zwischen den Körnern ist und daß das Fortschreiten dieses Angriffs zwischen den Körnern während des Gebrauchs eines solchen Tiegels oftmals beträchtlich schneller verläuft als die Oxidation der wärmebeständigen Legierung durch die Erhitzungsgase. Infolgedessen kann es vorkommen, daß Tiegel, die aus einer wärmebeständigen Nicke-Chrom-Legierung hergestellt sind, aufgrund der Korrosion zwischen den Körnern

40984A/02JB5

vorzeitig durchbrechen, bevor überhaupt eine wesentliche Schädigung durch Oxidation auftritt.

Der obige Effekt wurde Insbesondere bei Tiegeln beobachtet, die aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung gegossen wurden, aber es wird angenommen, daß eine solche Korrosion zwischen den Körnern auch solche Tiegel gebrauchsunfähig macht, die durch ein anderes Verfahren aus einem Metall hergestellt worden sind, das vollständig aus der wärmebeständigen Nlckel-Chrom-Legierung besteht, wenn solche Tiegel mit den oben er- . wähnten "neutralen" Salzen verwendet werden.

Andererseits wurde jedoch gefunden, daß Wärmebehandlungstiegel, die aus Kohlenstoffstählen und Kohlenstoff-Mangan-Stählen bestehen, beim Gebrauch mit "neutralen" Salzen nicht aufgrund einer Korrosion zwischen den Kornern durch die Salze kaputt gehen, sondern daß die Gebrauchsunfähigkeit Immer das Ergebnis einer allgemeinen Oxidation durch Erhitzungsgase ist.

Die Herstellung von WärmebehandlungstiegeIn aus einem Metallblech, welches aus Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Mangan-Stahl besteht und auf einer,jSeite mit einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung beschichtet ist, führt deshalb zu Produkten, die den Vorteil der Oxidationsbeständigkeit der wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung und auch der Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion zwischen den Körnern des kohlenstoff- oder Kohlenstoff -Mangan-Stdis aufweisen. * -

Bei der Verwendung derartiger laminierter Metallbleche sollte die Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Mangan-Stahlschicht so angeordnet sein, daß sie die Innenwandung der Wärmebehandlungstiegel bildet, damit sie einer Korrosion zwischen- den Körnern durch das Salz widerstehen können. Die Nickel-Chrom-Legierungsschicht des Laminats sollte dabei auf der Außenseite -der Tiegel angeordnet sein, welche mit den oxidierenden Erhitzungsgasen In

Berührung kommt.

409844/0285

Versuche haben gezeigt, daß zylindrische Wärmebehandlungstiegel erfolgreich aus Scheibenrohlingen gedrückt werden können, die aus einem Laminat mit 9,5 mm Dicke bestehen, wobei sich dieses Laminat aus einem Kohlenstoffstahl und einem 17,5 % dicken Belag der wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung, die unter dem Warenzeichen "Inconel" vertrieben wird, zusammensetzt.

Im allgemeinen wird es als wünschenswert erachtet, daß der aus der wärmebeständigen Legierung bestehende Teil eines solchen laminierten Metallblechs, das zur Herstellung von Wärmebehandlungstiegeln durch Drücken gemäß der Erfindung verwendet wird, eine Dicke im Bereich von 15 bis 30 % der Gesamtdicke des Laminats aufweisen soll. Oftmals wird es bevorzugt, daß die Dicke des Legierungsteils im Bereich von 20 bis 25 % der Gesamtdicke liegt. Dies kann natürlich gemäß den Erfordernissen unter Berücksichtigung der verwendeten Salzart und der Temperatur, mit denen der Tiegel verwendet wird, variiert werden.

Die beispielhaften typischen wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierungen die in der obigen Tabelle 1 angegeben sind, eignen sich sowohl für Rohlinge, die vollständig aus solchen Legierungen bestehen, als auch als Schicht eines laminierten Metallblechrohlings der oben erwähnten Art. Für die Kohlenstoffstahl- oder Kohlenstoff-Mangan-Stahl-Komponente eines solchen laminierten Metallblechrohlings sind Beispiele typischer geeigneter* Zusammensetzungen die Materialien mit der Spezifikation BS15O1/151 Sorte 23 oder BSI5O3L/213 Sorte 28, welche näher» in der folgenden Tabelle 2 angegeben sind.

4098-U/02J3

TABELLE 2 Spezifikation

Analyse % (Rest Eisen)

Kohlenstoff Silicium Hangan. Schwefel Phosphor Nickel Chrom Molybdän Kupfer

BS 1501 - Sorte 23	151	0,18 max.	0,10 max. t	0,40 min. - 1,20 max.	0,05 max.	0,05 max.	0,30 max.	0,25 max.	0,10 max.	0,20 max.
BS 1501 - *-Sorte 26 f—>	211	0,17 max.	0,10 max.	0,90- 1,50	0,05 max.	0,05 max.	0,30 max.	0,25 max.	0,10 max.	0,20 max.
to OO

ro '00 cn

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Wärmebehandlungstiegeln, bei dem ein Drückverfahren verwendet wird, ist.das gleiche, ob nun das Metallblech der Scheibenrohlinge vollständig aus der wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht oder aus einem Laminat hergestellt ist, das eine Schicht aus Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Mangan-Stahl aufweist, die mit einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung beschichtet ist. ■ ·'

Die "Erfindung wird nun durch spezielle Beispiele der Herstellung von Wärmebehandlungstiegeln durch Drücken unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Scheibenrohling aus einem Metallblech, der gegen die Endfläche eines parallelseitigen zylindrischen Doms in einer Drückmaschine'gedrückt wird;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Scheibenrohling auf dem Dorn·, nachdem er kalt in eine Kegelstumpfform gebracht worden ist; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen gedrückten Rohling, der auf dem Dorn sitzt, nachdem er durch Drücken des Scheibenrohlings auf dem D.orn · gemäß den Fig. 1 und 2 hergestellt worden ist.

In einem ersten Beispiel bestand der Scheibenrohling, der in Fig. der Zeichnungen mit Nummer 1 bezeichnet ist, vollständig aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung, die im Handel unter dem Warenzeichen "Inconel 600" erhältlich ist und die die in Spalte der vorhergehenden Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung aufweist. Der Scheibenrohling 1 besaß eine Kreisform mit einem ,Durchmesser von 914,4 mm und einer Dicke von 4,8 mm. Er wurde gegen das

409844/0285

kreisförmige äußere Ende des Doms, der in Fig, I mit Nummer 2 bezeichnet ist, gedrückt. Der Dorn besaß einen Durchmesser von 400,0 mm (Dimension b) und eine Länge von 457*2 mm (Dimension a) und zwar bis zu und ausschließlich des Flansches 6 am inneren

Ende.

In diesem Beispiel wurde der Dorn 2 mit einer Geschwindigkeit von annähernd 200 U/min rotiert, währenddessen ein Andrückstempel 7 unter, einer Belastung von 8 bis 10 t den Scheibenrohling gegen die äußere Oberfläche des Dorns drückte« Eine Drückrolle wurde

dann mit einem Druck von 35 kg/cm am Punkt X gegen den Scheibenrohling gedrückt, wobei sich der Punkt X in der Nachbarschaft des Rands der äußeren Endfläche des Dorns befand, so daß der Scheibenrohling die in Fig. 2 gezeigte Kegelstumpfform annahm. Zu diesem Zeitpunkt besaß die konische Wand 3 äes Rohlings einen Winkel (0> von 10° zur Ebene des Teils k an der äußeren Endfläche des Dorns.

Dann wurde das Erhitzen des scheibenförmigen Rohlings mit Hilfe einer Sauerstoff/Propan-Fackel begonnen-, währenddessen die Rotation mit 200 U/min aufrechterhalten wurde. Nachdem das Metall des vorspringenden Teils des Rohlings eine Temperatur von annähernd 80O⁰C erreicht hatte 'wurde die Drückrolle wieder gegen den Roh-

wleaer

ling geführt, wobei/am Punkt X begonnen wurde und die Rolle

seitlich unter einer Belastung von 21 bis 35 kg/cm gegen das

innere Flanschende des Dorns geführt wurde.. Nach einem mehrmaligen Darüberführen der Drückrolle über den Rohling in dieser Weise wurde ein fertig gedrückter Tiegel mit zylindrischer Form erhalten, der in Fig. 3 gezeigt ist. Das Erhitzen des Metalls wurde während des größten Teils des Fertigdrückens aufrechterhalten.

Α09ΘΑΑ/02.85

In einem zweiten Beispiel wurden Scheibenrohlinge mit einer Kreisform eines Durchmesser von 882,6 bis 889,0 mm verwendet, die aus einem laminierten Metallblech bestanden, das eine Schicht aus Kohlenstoffstahl entsprechend Spezifikation BSI5OI/151 Sorte 23 aufwies, die auf einer Seite mit einer fest haftenden Schicht der wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung "Inconel" versehen war, wobei das Metallblech auf eine fertige Dicke von 10 mm ausgewalzt war, wobei 7»5 mm auf die Kohlenstoffstahlschicht trafen und 2,5 mm auf die "Inconel"-Schicht trafen. Die Scheibenrohlinge wurden aus dem zusammengesetzten Blech mit einer Flamme herausgeschnitten und die Ränder wurden abgetragen, um einen fertigen Durchmesser von 876,3 mm vor dem Drücken zu erzielen.

Die Scheibenrohlinge wurden nacheinander in eine Drückmaschine auf einem zylindrischen Dorn mit einem Druchmesser von *Ι00,0 mm eingesetzt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die "Inconel"-Schicht nach auiien wies. Ein chloriertes Paraffinwachs, welches unter dem Warenzeichen "Cereclor" gekauft wird, wurde auf die Oberfläche der "Inconel"-Schicht aufgebracht, um einen Abrieb während des Bearbeitens zu vermeiden· Dann wurde, während der Scheibenrohling annähernd mit 200¹ U/min rotiert wurde, eine Drückrolle am Punkt X von Fig. 1 unter einem solchen Druck angelegt, daß der kalte Rohling in die Kegelstumpfform, die in Fig. 2 gezeigt ist, gebracht wurde.

Dann wurde Wärme mit Hilfe von Sauerstoff/Propan-Fackeln angewendet, bis der schüsseiförmige Teil des Rohlings eine Temperatur von annähernd 800°C aufwies, worauf dann die Drückrolle wieder angelegt und seitlich bis zum Flansch am. inneren Ende des Dorns

2 unter einer Belastung im Bereich von 21 bis 70 kg/cm geführt wurde. Auf diese Weise wurde die Rolle mehrere Male darübergeführt, bis das Blech des Rohlings gegen die parallelen Seiten des Dorns

409844/02.85

gedrückt war. Dabei wurde ein Tiegel mit einem zylindrischen Körper gebildet, bei dem die KohlenstoffStahlschicht die innere Wandung bildete, an welcher fest eine wärmebeständige Nickel-Chrom-Legierung ("Inconel") an der Außenseite: haftete.

Das obige Verfahren wurde insgesamt mit 10 Scheibenrohlingen wiederholt, so daß insgesamt 10 Wärmebehandlungstiegel für Salzbäder mit einem Durchmesser von 400,0 mm und einer Tiefe von 457,2 mm erhalten wurden, die sich vollständig zufriedenstellend erwiesen.

H. FINOCE, DlPL-IwS. H. SQOt

PATENTANSPRÜCHE:

409844/02L85

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

!.^Verfahren zur Herstellung eines Wärmebehandlungst£gels ν—/für die Aufnahme von geschmolzenen Salzen, bei welchem ein Metalldrückverfahren zur Formung des Körpers des Tiegels aus einem im wesentlichen scheibenförmigen Rohling^ eines Metallblechs verwendet wird, welches vollständig oder teilweise aus einer wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht, wobei das Drückverfahren zumindest in -den letzten Stufen ausgeführt wird, während der Rohling sich auf einer kreisförmigen Endfläche eines Dorns mit kleinerem Durchmesser befindet, wobei der Dorn eine Form aufweist, die der Innenform des fertig hergestellten Tiegelkörpers entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückverfahren so kontrolliert wird, daß der dabei gebildete Tiegelkörper eine Tiefe aufweist, die nicht größer als 110 % des Unterschieds zwischen dem Anfangsdurchmesser des Scheibenrohlings und dem Druchmesser der kreisförmigen Endfläche des Dorns ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß die Tiefe des hergestellten Tiegelkörpers kleiner ist als der Unterschied zwischen dem Anfangsdurchmesser des Scheibenrohlings und dem Durchmesser der kreisförmigen Endfläche des Dorns.

3. Verfahren zur Herstellung eines Wärmebehandlungstiegels für die Aufnahme von geschmolzenen Salzen, der einen Körper mit vorbestimmter Tiefe und vorbestimmter Innenform und vorbestimmten Querschnittsabmessungen aufweist, bei welchen Verfahren der Körper des Tiegels durch ein Metalidrückverfahren geformt wird, bei dem ein Dorn mit einer kreisförmigen Endfläche verwendet wird, vrelcher eine Außen formung/ Querschnittsabmessungen aufweist, die vollständig der Innenforra und den

409844/02-85

Abmessungen des Körpers entspricht, dadurch gekennzeichnet,

^{daß man} · vollständig oder teilweise

a) einen Rohling aus einem Metallblech herstellt, der/aus einer

wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht, wobei der Rohling zu Beginn die Form einer im wesentlichen kreisförmigen Scheibe mit einem Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der kreisförmigen Endfläche des Dorns, und zwar um einen Betrag, der mindestens 90 % der vorbestimmten Tiefe des Körpers überschreitet; und

b) den Rohling gegen die kreisförmige Endfläche des Dorns hält und das Drückverfahren nur in einem solchen Ausmaß

■ ausführt, daß der Rohling entsprechend der Form des Dorns geformt wird und daß der-Rohling sich entlang des Dorns eine Weglänge erstreckt,.die im wesentlichen gleich der vorbestimmten Tiefe des dabei gebildeten Körpers des Tiegels ist.

Verfahren nach Anspruch 3 > dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling in seiner Ausgangsform als im wesentlichen kreisförmige Scheibe einen Durchmesser aufweist, der großer ist als der Durchmesser der kreisförmigen Endfläche des Dorns, und zwar um einen Betrag, der die vorbestimmte Tiefe des Körpers überschreitet. ' ■

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenrohling gegen die kreisförmige Endfläche des Dorns gepreßt und zusammen mit dem Dorn rotiert wird, während eine Drückrolle auf den Rohling an einem Punkt in der Nachbarschaft des Rands der Endfläche des Dorns angelegt und über den Rohling bis zu seinem Rand geführt wird, und zwar mit einer Bewegung und einem Druck in'Längsrichtung des Dorns, wobei mehrere solche Arbeitsgänge mit der Drückrolle wiederholt

409844/0285

ausgeführt werden, bis das Metallblech des Rohlings niedergedrückt ist, so daß es der Form des Doms entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß. die ersten Arbeitsgänge mit der Drückrolle ausgeführt werden, während; der Scheibenrohling nicht erhitzt ist, um den kalten Rohling in eine Schüsselform zu fixieren, wobei dann der Rohling während der nachfolgenden Arbeitsgänge mit der Drückrolle erhitzt wird, um die Tiegelkörperformung zu Ende zu bringen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling lokal auf eine Temperatur von mindestens 800°C erhitzt wird, nachdem die erste kalte Fixierung durchgeführt worden ist und während die nachfolgenden Arbeitsgänge mit der Drückrolle ausgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet,

daß die Schüsselform, in welche der Rohling kalt gebracht wird,

im wesentlichen kegelstumpfförmig ist, wobei die konischen

Seiten sich mit eine^Winkel im Bereich von 5 bis 15° zur Ebene

des Teils des.Rohlings erstrecken, der gegen die Endfläche des Dorns gedrückt wird."-

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn eine Zylinderform aufweist und der Scheibenrohling, der zu Beginn eine flache Kreisform besitzt, direkt gegen den Dorn gedrückt wird, so'daß die hergestellten Tiegel einen Zylinderkörper aufweisen, dessen Innenprofil dem Außenprofil des Dorns entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, 'daß die gesamte Oberfläche des Scheibenrohlings vor dem Drücken mindestens 80 % der gesamten Oberfläche des hergestellten Tiegelkörpers · entspricht.

409844/0285

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Scheibenrohlings vor dem Drücken mindestens 85 % der gesamten Oberfläche des hergestellten Tiegelkörpers entspricht.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmebeständige Nickel-Chrom-Legierung einen Gesamtgehalt aus Nickel plus Chrom von mindestens 37 Gew.-% aufweist, wobei zumindest der überwiegende Teil des Rests aus Eisen besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

der Gesamtgehalt aus Nickel, Chrom und Eisen der Nickel-Chrom-Legierung mehr als 90 Gew.-% der Zusammensetzung der Legierung ausmacht.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Nickel-Chrom-Legierung einer der Zusammensetzungen von Tabelle 1 entspricht.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenrohling vollständig aus der wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung besteht.

16. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenrohling aus einem laminierten Metallblech besteht, welches eine Schicht au3 einem Kohlenstoffstahl oder einem Kohlenstoff-Mangan-Stahl aufweist, die.jnit einer Schicht der genannten wärmebeständigen Nickel-Chrom-Legierung beschichtet ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Kohlenstoff Stahls oder des KohlenstofP-Mangan-Stahls so angeordnet wird, daß sie die Innenseite des herzustellenden

409844/02.85

Wärmebehandlungstiegels bildet, wobei die Nickel-Chrom-Legierungsschicht die äußere Wandung des Tiegels bildet.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17> dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Chrom-Legierungsschicht des laminierten Metallblechs des Scheibenrohlings eine Dicke im Bereich von 15 bis 30 % der Gesamtdicke des laminierten Metallblechs aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Chrom-Legierungsschicht des laminierten Metallblechs des Scheibenrohlings eine Dicke Im Bereich von 20 bis 25 % der Gesamtdicke des laminierten Metallblechs aufweist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffstahl oder der Kohlenstoff-Mangan -Stahl eine Zusammensetzung gemäß einer der in Tabelle angegebenen Beispiele aufweist.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsdurchmesser des kreisförmigen Scheibenrohlings größer ist als das Doppelte des Durchmessers der kreisförmigen Endfläche des Doms.

PAJEJfTANWSLTS WHNG. H-FiNCKE, DlPC-lNO. H. BCOt

409844/02.85