Aufkohlen

Beim Aufkohlen mit SYSTHERMS-Öfen wird der Prozess nach einem speziellen Verfahren gesteuert.

When carburizing furnaces with SYSTHERMS the process is controlled by a specific process.

Aufkohlen

Carburization

aufkohlen

carburizing

aufkohlen

carburize

Aufkohlen

carburization

Verfahren zum kontinuierlichen Aufkohlen eines Stahlbands in einem Durchlaufofen mit einer im wesentlichen Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff einzeln oder nebeneinander enthaltenden Atmosphäre, bei dem eine Rußbildung mittels eines von der CO/CO 2 -Konzentration und der Stahltemperatur abhängigen Ruß-Grenzwerts unterdrückt und die Strömungsgeschwindigkeit des in den Aufkohlungsofen eingespeisten Gases eingestellt wird sowie (a) die gesamte Aufkohlungsmenge aufgrund der Formel für die Geschwindigkeit (V) der Aufkohlungsreaktion an der Oberfläche oder wobei ? eine Konstante, k , k Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten, pCO der Partialdruck des Kohlenmonoxyds, pCO der Partialdruck des Kohlendioxyds, pH der Partialdruck des Wasserstoffs und ? die Überzugsgeschwindigkeit des absorbierten Sauerstoffs ist, sowie auf der Basis der folgenden Modellformel für die Kohlenstoff-Diffusion im Stahl: berechnet wird, wobei C die Kohlenstoffkonzentration im Stahl, t die Zeit, D der Diffusionskoeffizient und X die Diffusionsstrecke sind und sich (b) geeignete Bereiche für die Aufkohlungstemperatur, die jeweilige Konzentration des CO, H , CO und H O in der Aufkohlungsatmosphäre sowie die Aufkohlungszeit ergaben, so daß die Aufkohlungsmenge der Zielmenge entspricht, und (c) während des Aufkohlens des Bandes die Aufkohlungstemperatur, die jeweilige Konzentration des CO, H , CO und H O in der Aufkohlungsatmosphäre sowie die Aufkohlungszeit innerhalb der Grenzen gemäß (b) eingestellt werden.

A method of continuously carburizing a steel strip by passing the strip through a carburizing furnace in an atmosphere substantially containing an element selected from the group comprising: C, O, H and wherein soot formation is prevented by setting a soot limiting value according to the CO/CO 2 concentration and the steel temperature, and by controlling the flow rates of respective atmospheric gases supplied into the carburising furnace, wherein the method comprises: (a) calculating a total carburizing quantity based on the following formula for the surface carburizing reaction rate (V): V = k 1 . f 1 (pCO, pH 2 , ? o ) X ? . f 3 (pCO, pCO 2 ), or V = k 1 . f 1 (pCO, PH 2 , ? o ) -k 2 . f 2 (pCO 2 , pH 2 O), where, ? is a constant; k 1 , k 2 are reaction rate constants; pCO is the CO gas partial pressure; pCO 2 is the CO 2 gas partial pressure; pH 2 is the H 2 gas partial pressure; ? o is the coating rate of absorbed oxygen; and based on the following formula of a carbon-into-steel diffusion model formula: dC/dt = D . d 2 C/dX 2 where, C is the C concentration in steel; t is the time; D is the diffusion coefficient; and X is the diffusion distance; (b) obtaining suitable ranges for the carburizing temperature, each concentration of CO, H , CO and H O in the carburizing atmosphere, and the carburizing time, so that the total carburizing quantity satisfies the target carburizing quantity; and (c) setting the carburizing temperature, each concentration of CO, H , CO , and H O in the carburizing atmosphere, and the carburizing time, within the respective ranges obtained in step b) during carburizing of the steel strip.

Verfahren zum kontinuierlichen Aufkohlen von Stahlband in einem Durchlaufofen, bei dem Variable mit Hilfe eines Computers auf der Basis von Ausgangs-Bedingungen einer Spezifikation des Bandes im aufgekohlten Zustand berechnet und die Variablen eingestellt werden, um eine Ziel-Kohlenstoffmenge zu erreichen, bei der eine Rußbildung mit Hilfe eines von der CO/CO 2 -Konzentration und der Stahltemperatur abhängigen Ruß-Grenzwerts sowie durch Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit jeder Gaskomponente unterdrückt wird, wobei (a) eine Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ), die Gaszusammensetzung, die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, die Aufkohlungstemperatur, die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes (LS) und die Größe des Stahlbandes als Input-Bedingungen dienen; (b) die Konzentration jeder Gaskomponente berechnet wird, bei der eine Rußunterdrückung gewährleistet ist, und die gesamte Gibbs'sche freie Energie (F(x)), die sich bei der Anwendung der Konzentration jeder Komponente des Gases als Variable ergibt, unter der Bedingung ein Minimum annimmt, daß die Kohlenstoffmenge in dem in den Ofen eingeleiteten Gas und die Menge des beim Aufkohlen des Bandes entstehenden Kohlenstoffs konstant sind; (c) die Oberflächen-Reaktionsgeschwindigkeit mit Hilfe der Formel: oder berechnet wird, wobei ? eine Konstante, k , k Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten sind, die sich mit Hilfe der Gleichung: bestimmten lassen, in der A der Frequenzfaktor, E die Aktivierungsenergie, R die Gaskonstante und T die absolute Temperatur ist, und die Formeln als Parameter den Kohlenmonoxid-Partialdruck und den Wasserstoff-Partialdruck sowie zusätzlich den CO -Partialdruck und den H O-Partialdruck unter der Voraussetzung einschließen, daß die Aufkohlungsmenge innerhalb des die Oberflächenreaktion regierenden Bereichs eingestellt wird, in dem die Kohlenstoff-Konzentration des Bandes in seiner Oberflächenzone unterhalb der Konzentration liegt, bei der sie ihr Gleichgewicht mit dem Gas erreicht, sowie darüber hinaus eine Störung der Aufkohlungsreaktion durch beim Aufkohlen entstehendes CO und H berücksichtigt wird, (d) die Aufkohlungsmenge (?C') des Bandes durch Integration über die Aufkohlungszeit und die Gesamtfläche des Bandes sowie - jeweils gemäß (c) berechneten - die Oberflächen-Reaktionsgeschwindigkeit (V) je Zeiteinheit und die Flächeneinheit; (e) die Aufkohlungsmenge (?C') gemäß (d) mit der Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ) verglichen und die Zusammensetzung des Gases, die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes und die Aufkohlungstemperatur einzeln oder nebeneinander geändert werden, jeweils berechnet oder vorgegeben, um die Verfahrensschritte gemäß (b) bis (d) zu wiederholen, wenn die Differenz zwischen der rechnerischen Aufkohlungsmenge (?C') und der Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ) nicht geringer ist als ein vorgegebener Wert; (f) die Konzentration jeder Gaskomponente, die Durchlaufgeschwindigkeit des Bandes und die Aufkohlungstemperatur, jeweils berechnet oder gewählt, benutzt werden, wenn die Differenz zwischen der berechneten Aufkohlungsmenge (?C') und der Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ) geringer ist als der vorgegebene Wert; sowie (g) aufgrund der Ergebnisse gemäß (f) die Ofentemperatur auf einen Wert von 700 bis 950°C, die Kohlenmonoxid-Konzentration auf einen Wert von über 0% bis höchstens 22%, die Wasserstoffkonzentration auf einen Wert von 0 bis 30% als Bedingungen für die Gaszusammensetzung und die Ofentemperatur eingestellt werden, bei denen es zu keiner Rußbildung im Ofen kommt.

A method of continuously carburizing a steel strip by passing the steel strip continuously through a carburizing furnace, computing variables by computer on the basis of input conditions given by specification factors of the steel strip after carburization, and controlling the variables to achieve a target carburizing quantity wherein soot formation is prevented by setting the soot-limiting value according to the CO/CO 2 concentration and the steel temperature, and by controlling the flow rate of each atmospheric gas component supplied into the furnace, wherein the method comprises the steps of: (a) inputting a target carburizing quantity (?C ), the composition of atmospheric gas, the flow rate of supplied gas, the carburizing temperature, the plate-passing speed (LS), and the size of the steel plate, as the input conditions; (b) calculating the concentration of each component gas of the atmospheric gas at which soot generation is prevented and the Gibbs's total free energy (F(x)), obtained by using the concentration of each component gas of the atmospheric gas as variables, assumes a minimum value under the condition that the quantity of C in the atmospheric gas supplied to the furnace and the quantity of C which is formed by carburization of the steel strip are constant; (c) calculating the surface reaction rate from the following formulae: or where, ? is a constant; k , k are reaction rate constants which can be set by the equation: (d) calculating the carburizing quantity (?C') for the steel strip by integrating with respect to carburizing time and the total area of the steel strip, the surface reaction rate (V) per unit time and the unit area calculated in step (c); (e) comparing the carburizing quantity (?C') calculated in step (d) with the target carburizing quantity (?C ), and changing one or more of the composition of the atmospheric gas, the plate-passing speed and the carburizing temperature which have been calculated or set, in order to repeat the steps (b)-(d) when the difference between the calculated carburizing quantity (?C') and the target carburizing quantity (?C ) is not smaller than a predetermined value; (f) outputting the concentration of each component of the atmospheric gas, the plate-passing speed, and the carburizing temperature which have been calculated or set, when the difference between the calculated carburizing quantity (?C') and the target carburizing quantity (?C ) is smaller than the predetermined value; and (g) on the basis of the output in step (f), controlling the furnace temperature to a value of from 700 to 950°C inclusive, the carbon monoxide concentration to a value of from larger than 0% to a value not exceeding 22%, and the hydrogen concentration to a value from 0% to 30%, inclusive, as the conditions of the atmospheric gas composition and the furnace temperature in which soot is not generated within the furnace.

Verfahren zur Zeitplanung bzw. Zuweisung von Teilen in einer kontinuierlichen Ofenstruktur (102), die eine Vielzahl von Behandlungs- bzw. Bearbeitungskammern (106, 110, 112, 122, 124, 126, 128) aufweist, welche miteinander verbunden sind, wobei die Bearbeitungskammern (106, 110, 112, 122, 124, 126, 128) eine Vielzahl von Teilepositionen aufweisen und zwei drehende Karburierungs- bzw. Aufkohlungskammern (110, 112) umfassen, wobei die Ofenstruktur (102) geeignet ist, mindestens zwei Teile mit einzigartigen Bearbeitungszeiten simultan bzw. gleichzeitig zu behandeln bzw. zu bearbeiten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Speichern erster Aufzeichnungen, die Bearbeitungszeiten repräsentieren, die mit jedem der Teile bezüglich jeder Bearbeitungskammer (106, 110, 112, 122, 124, 126, 128) assoziiert werden; Speichern zweiter Aufzeichnungen, die einen gewünschten Bearbeitungspfad repräsentieren, der mit jedem Teil assoziiert wird, wobei der gewünschte Bearbeitungspfad die Aufeinanderfolge jeweiliger Bearbeitungskammern repräsentiert, in die ein Teil zum Bearbeiten eintritt; Speichern dritter Aufzeichnungen, die die Gesamtzahl und die Lage besetzter Teilepositionen innerhalb der Bearbeitungskammern (106, 110, 112, 122, 124, 126, 128) repräsentieren; Zuweisen eines gewünschten Bearbeitungspfads, der mit einem weiteren, in der Ofenstruktur (102) zu bearbeitenden Teil assoziiert ist; Zuweisen eines vorbestimmten (Einsatz-)Härtetiefenbereichs zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert entsprechend dem weiteren Teil; Einstellen eines aktuellen Härtetiefenwerts, der dem weiteren Teil entspricht, auf den Minimalwert; Berechnen der gewünschten, mit den drehenden Aufkohlungskammern (110, 112) assoziierten Bearbeitungszeiten zum Aufkohlen des weiteren Teils ansprechend auf den aktuellen Härtetiefenbereich; Bestimmen der Verfügbarkeit von Teilepositionen bezüglich einer jeweiligen Bearbeitungskammer zum Bearbeiten des weiteren Teils ansprechend auf den gewünschten Pfad; Vergleichen des gegenwärtigen Härtetiefenwerts mit dem maximalen Härtetiefenwert und Inkrementieren bzw. Erhöhen des gegenwärtigen Härtetiefenwerts um einen vorstimmten Wert ansprechend darauf, daß alle Teilepositionen in der jeweiligen Bearbeitungskammer besetzt sind, und darauf, daß der aktuelle Härtetiefenwert geringer ist als der Maximalwert; Neuberechnen der gewünschten Bearbeitungszeiten ansprechend darauf, daß der Härtetiefenwert erhöht wird; und Bestimmen einer Eintrittszeit, zu der das weitere Teil in die Ofenstruktur eintreten soll ansprechend auf die gewünschten Bearbeitungszeiten.

A method for scheduling parts in a continuous furnace structure (102) having a plurality of processing chambers (106,110,112,122,124,126,128); being interconnected, said processing chambers (106,110,112,122,124,126,128) having a plurality of part positions and including two rotary carburizing chambers (110,112), wherein the furnace structure (102) is adapted to simultaneously process at least two parts having unique processing times characterized by the steps of: storing first records representing processing times of each part with respect to each processing chamber (106,110,112,122,124,126,128); storing second records representing a desired processing path associated with each part, said desired processing path representing the succession of respective ones of said processing chambers a part enters for processing; storing third records representing the total number and location of occupied part positions within said processing chambers (106,110,112,122,124,126,128); assigning a desired processing path associated with a further part to be processed in said furnace structure (102); assigning a predetermined case depth range having a minimum and a maximum value corresponding to said further part; setting a current case depth value corresponding to said further part to said minimum value; calculating desired processing times associated with said rotary carburizing chambers (110,112) for carburizing said further part in response to said current case depth value; determining the availability of part positions with respect to a respective processing chamber for processing of said further part in response to said desired path; comparing said current case depth value to said maximum case depth value and incrementing said current case depth value by a predetermined amount in response to all of said part positions being occupied in the respective processing chamber, and said current case depth value being less than said maximum value; recalculating said desired processing times in response to said current case depth value being incremented; and determining an entrance time for said further part to enter said furnace structure in response to said desired processing times.