Einkammer-Vakuumofen mit Wasserstoffabschreckung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Härtereiofens mit Wasserstoffkühlung, mit folgenden Verfahrensschritten:
Füllen des Ofeninnenraums mit Werkstücken;
Schließen des Ofeninnenraums;
Evakuieren des Ofeninnenraums;
Füllen des Ofeninnenraums mit einem Schutzgas;
konvektives Aufheizen der Werkstücke unter Umwälzung des Schutzgases;
Evakuieren des Ofeninnenraums;
weiteres Aufheizen der Werkstücke durch Strahlungsheizung und Halten einer Solltemperatur;
Abschalten der Heizung, Füllen des Ofeninnenraums mit Wasserstoff unter hohem Druck und Umwälzen des Wasserstoffs zur Kühlung der Werkstücke;
Evakuieren des Ofeninnenraums;
Füllen des Ofeninnenraums mit einem Schutzgas bis etwa zum Atmosphärendruck;
Öffnen des Ofens und Entladen der Werkstücke.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmebehandlungsanlage mit einem Einkammervakuumofen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen Einkammervakuumofen.

[0002] In den herkömmlichen Einkammervakuumöfen mit Gasabschreckung werden bislang verschiedenen Wärmebehandlungsverfahren durchgeführt. Zu diesen Verfahren gehören das Glühen, das Löten, das Sintern, das Entgasen, das Härten von Werkzeugstählen, Schnellstählen, Warm- und Kaltarbeitsstählen sowie das Tiefkühlen und das Anlassen.

[0003] Zu diesen Wärmebehandlungsverfahren sollen zukünftig auch Verfahren zum Härten niedrig legierter Stähle und das Unterdruck-Gasaufkohlen hinzukommen. Die Notwendigkeit zur Erweiterung des Anwendungsbereichs ergibt sich aus dem starken Kostendruck in Wärmebehandlungsbetrieben. Der größte Einflussfaktor auf die Fertigungskosten ist die Zahl der Betriebsstunden der Ofenanlagen pro Jahr. Ein Wärmebehandlungsbetrieb kann Spezialöfen für die beiden letztgenannten Verfahren einsetzen, wenn langfristige Verträge mit Kunden vorliegen. Für das übrige Geschäft, für das nur kurzfristige Vertragsbindungen vorliegen, ist eine große Flexibilität erforderlich. Dies bedingt, dass die beiden letztgenannten Verfahren nach Möglichkeit mit den gleichen Öfen durchgeführt werden sollen wie auch die eingangsgenannten Standardverfahren.

[0004] Niedrig legierte Stähle werden bislang hauptsächlich in Schutzgasöfen mit Ölabschreckung (sogenanntes sealed quenching) gehärtet. Die Unterdruck- Gasaufkohlung wird in speziellen Mehrkammeranlagen durchgeführt, wobei zum Abschrecken Ölbäder oder Hochdruckabschreckstationen mit Stickstoff oder Helium eingesetzt werden.

[0005] Weil beim Abschrecken in Gas weniger Verzug am Härtegut entsteht und anschließend keine Reinigung erforderlich ist, wird die Gasabschreckung bevorzugt. Die dafür derzeit gebräuchlichen Mehrkammeröfen sind sehr teuer und speziell für die Fertigung von Großserien von Automobilzulieferteilen o.ä. Teilen entwickelt worden. Es fehlt ihnen die Flexibilität, um an sich ändernde Aufgabenstellungen anpassbar zu sein. Außerdem ist bei Einkammeröfen die Steuerung und Überwachung des Prozesses wesentlich besser durchzuführen, weil die Werkstücke während des Vorgangs nicht bewegt werden müssen und deshalb Messfühler unmittelbar am oder im Werkstück angeordnet werden können, die dessen tatsächliche Temperatur erfassen können.

[0006] Standard-Einkammervakuumöfen arbeiten zur Zeit mit 10 bar Stickstoff zum Abschrecken und erreichen folgende Lambdawerte im Materialkern von Bolzen aus Baustahl:

[0007] Dabei ist der Lambdawert die Abkühlzeit von 800°C auf 500°C gemessen in Sekunden dividiert durch 100. Diese Werte für die Abkühlgeschwindigkeit sind deutlich langsamer als diejenigen, die mit Abschrecken im Ölbad erzielbar sind.

[0008] Der derzeitige Stand der Technik ist beschrieben in den Zeitschriftenartikel von R. Hoffmann, H. Steinmann und D. Uschkoreit: Möglichkeiten und Grenzen der Gasabkühlung - HTM 47-1992, S. 2 ff. Zum Härten niedrig legierter Stähle und zum Unterdruck- Gasaufkohlen muss die Abschreckgeschwindigkeit deutlich gesteigert werden, und zwar auf Werte, die im Einkammerofen bislang als nicht erreichbar gelten.

[0009] Um den Einsatzbereich für Einkammervakuumöfen in der oben beschriebenen Weise zu erweitern, ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Abschreckgeschwindigkeiten zu erzielen, die dem Abschrecken im Ölbad entsprechen.

[0010] Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einem Einkammervakuumofen mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

[0011] Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.

[0012] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:

den prinzipiellen zeitlichen Verlauf von Temperatur und Druck sowie der jeweils zugeführten Gasart beim Gasaufkohlen von Werkstücken;

Figur 2:

die räumliche Anordnung der wesentlichen Anlagenteile in einem Betrieb in einer schematischen Darstellung; sowie

Figur 3:

einen für das Verfahren gemäß Figur 1 geeigneten Härtereiofen in einem Querschnitt von der Seite.

[0013] In der Figur 1 ist in der Kurve 1 der zeitliche Verlauf der Temperatur im Inneren eines Härtereiofens bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezeichnet. Die Kurve 2 zeigt den Verlauf des Drucks innerhalb des Härtereiofens über die Verfahrensdauer. Dabei ist auf der horizontalen X-Achse die Zeitscala angeordnet, die von dem Prozessbeginn bis zum Ende insgesamt einen Zeitraum von fünf Stunden darstellt. Die Temperaturscala deckt einen Temperaturbereich von 0°C bis 1200°C ab. Auf der rechten Seite des Diagramms ist die Druckscala angeordnet. Diese zeigt den Druck in bar absolut an. Sie geht von 0 bar bis 10 bar, wobei 0 bar Vakuum ist.

[0014] Unterhalb des Diagramms ist veranschaulicht, welche Gase zu welchen Zeiten in die Vorrichtung geleitet werden und wann Vakuum angelegt wird. Diese Darstellung wird später im Detail beschrieben.

[0015] Zunächst sei der Temperaturverlauf über die Prozessdauer von 5 Stunden beschrieben. Die Kurve 1 beginnt zunächst bei Raumtemperatur. Dies ist der Abschnitt 1a auf der Temperaturkurve 1. Danach wird die Heizung eingeschaltet und bringt entlang des Abschnitts 1b den Ofen auf eine Temperatur von etwa 1050°. Der erforderliche Temperaturbereich bei den verschiedenen Aufkohlungsanwendungen, für die der Ofen geeignet sein soll, liegt bei 800°C bis 1100°C.

[0016] Bei der im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgegebenen Zieltemperatur von 1050°C wird im Abschnitt 1c die Ofentemperatur konstant gehalten. Der Abschnitt 1c ist etwa eine Stunde lang. Im Abschnitt 1d wird der Ofen schnell abgekühlt, und zwar etwa innerhalb von 20 Minuten von 1050° auf Raumtemperatur. Dort wird die Temperatur dann bis zum Ende des Vorgangs, also bis zum Entladen der Werkstücke, konstant gehalten. Dieser Abschnitt ist mit 1e bezeichnet.

[0017] Der Druckverlauf, der in der Kurve 2 veranschaulicht ist, beginnt zunächst bei 1 bar also bei Umgebungsdruck. Dies entspricht der Luft, die beim Beladen des Härtereiofens im Innenraum des Ofens vorhanden ist. Im Abschnitt 2a der Kurve wird zunächst für einen Zeitraum von etwa 20 Minuten der Ofenraum evakuiert. Die im Ofenraum befindliche Luft wird vor dem Einschalten der Heizung entfernt, so dass keine Oxidation stattfinden kann. Stattdessen wird mit dem Einschalten der Heizung, also im Übergang von 1a zu 1b auf der Temperaturkurve, der Ofenraum mit etwa 2 bar Stickstoff als Schutzgas geflutet. Für einen Zeitraum von etwa 2 Stunden wird der Druck aufrechterhalten. Dies entspricht dem Abschnitt 2b der Druckkurve. Die Stickstofffüllung des Ofens wird etwa bis zu einer Temperatur von 700°C beibehalten. Bis zu diesem Temperaturbereich wird das Aufheizen der Werkstücke im Ofen über Konvektionsheizung erfolgen. Danach wird der Ofeninnenraum durch anlegen von Vakuum evakuiert. Der damit verbundene Druckabfall von 2 bar auf 0 bar ist mit dem Abschnitt 2c gekennzeichnet. Die weitere Heizung der Werkstücke von 700° bis zur Endtemperatur von 1050° erfolgt über Strahlungsheizung.

[0018] Nachdem das Vakuum im Ofenraum erreicht ist, was mit 2d angedeutet ist, wird für kurze Zeit wiederholt ein kohlenstoffhaltiges Gas mit einem Druck von etwa 30 mbar in den Ofenraum eingeleitet. Dieses Gas, beispielsweise Azetylen, bewirkt über die thermische Zersetzung an der Oberfläche der Werkstücke während der Zeitabschnitte 2e eine Beaufschlagung der Oberfläche mit Kohlenstoff. Dieser Kohlenstoff diffundiert von der Oberfläche in das Werkstück hinein. Um die Kohlenstoffkonzentration über die Dicke der aufgekohlten Schicht gleichmäßiger zu erhalten, sind zwischen den Aufkohlungsphasen 2e sogenannte Diffusionsphasen 2f vorgesehen, in denen das Gas durch Anlegen von Vakuum aus dem Ofenraum entfernt wird. Bis dahin von der Werkstückoberfläche aufgenommener Kohlenstoff kann dann ohne neu hinzukommenden Kohlenstoff in das Werkstück hinein diffundieren. Je nach gewünschter Kohlenstoffverteilung können die Phasen 2e und 2f wiederholt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es insgesamt vier Aufkohlungsphasen 2e. Dieses Ausführungsbeispiel enthält Verfahrensschritte, wie sie für dünnwandige Werkstücke geeignet wären, bei denen eine relativ geringe Aufkohlungstiefe angestrebt wird.

[0019] Nach dem Abschluss der letzten Diffusionsphase 2f wird der bis dahin evakuierte Ofeninnenraum mit Wasserstoffgas geflutet, und zwar bis zu einem Absolutdruck von 10 bar. Gleichzeitig wird die Heizung ausgeschaltet, die bis dahin die Temperatur im Kurvenabschnitt 1c konstant gehalten hat. Die Temperatur fällt durch die Wasserstoffkühlung entlang der Kurve 1d rapide auf die Umgebungstemperatur ab. Die Phase der Wasserstoffkühlung ist mit 2g bezeichnet. Eine Umwälzung des Wasserstoffgases mit einem leistungsfähigen Gebläse im Ofeninnenraum unterstützt die Wärmeabfuhr. Zur gleichmäßigen Abkühlung, die den Verzug der Werkstücke beim Abkühlen minimiert, wird der Wasserstoffstrom innerhalb des Ofenraums mehrfach umgelenkt, so dass die Werkstücke von mehreren Seiten mit dem Kühlgas beaufschlagt werden. Ist die Kühlung bis nahezu auf Raumtemperatur abgeschlossen, so wird das Wasserstoffgas im Abschnitt 2h aus dem Ofenraum entfernt, und zwar bis zum Erreichen des Vakuums. Danach wird zum Entladen des Ofeninnenraums der Innenraum von 0 bar auf Umgebungsdruck mit Stickstoff geflutet, was durch den Kurvenabschnitt 2i veranschaulicht ist. Wird der Ofen dann geöffnet, so tritt Luft in den Innenraum ein. Der Druck stellt sich auf den Atmosphärendruck ein. Dieser Abschnitt der Druckkurve ist mit 2k bezeichnet.

[0020] Bei massiveren Werkstücken kann auch vorgesehen sein, dass das Abschrecken zunächst bis oberhalb der Martensit-Startlinie erfolgt und die Temperatur dort gehalten wird, bis sich die Randtemperatur und die Kerntemperatur des Werkstücks angeglichen haben. Danach kann das weitere Abschrecken bis in den Bereich der Raumtemperatur erfolgen.

[0021] Das beschriebene Verfahren bietet in einem EinkammerVakuumofen die Möglichkeit, Abkühlgeschwindigkeiten zu erreichen, die sonst nur beim Ölabschrecken oder beim Wasserabschrecken erreichbar waren. Die Abkühlgeschwindigkeit hängt von der Flankensteilheit der Kurve 1 im Abschnitt 1d ab. Obwohl es bekannt ist, Werkstücke bei der Härterei mit Wasserstoff abzukühlen, wird dieses Verfahren in der Praxis bei Einkammervakuumöfen nicht angewendet, denn die Sicherheitsprobleme werden als nicht wirtschaftlich lösbar betrachtet.

[0022] Hier wird mit dem beschriebenen Verfahren eine neue Lösung für die Sicherheitsprobleme gefunden. Die Explosionsgefährdung bei Füllung des Ofeninnenraums mit Wasserstoff entsteht dadurch, das zum Einen Zündquellen im Ofen vorhanden sind, nämlich die bei über 1000°C gehaltenen Werkstücke, und dass zum Anderen Wasserstoff als oxidierbares Gas vorhanden ist. Um eine Explosionsgefahr auszuschließen, muss deshalb jeglicher Sauerstoff aus dem Ofeninnenraum ferngehalten werden. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass zunächst im Abschnitt 2a durch Evakuieren die nach dem Beladen des Ofens vorhandene Luft nahezu vollständig entfernt wird. Danach wird zunächst eine Stickstoffatmosphäre aufgebaut (2b) die dann später im Verfahrensablauf ebenfalls wieder abgepumpt wird. Eventuell vorhandener Restsauerstoff aus der Atmosphäre oder durch Entgasen der Werkstücke wird dann mit dem Stickstoff ausgespült. Schließlich wird das Kohlungsgas in den Ofen gebracht, welches mit Wasserstoff nicht reagiert. Auch dieses Gas wird wiederholt abgepumpt, was einer weitergehenden Spülung des Ofeninnenraums gleichkommt.

[0023] Wird dann im Abschnitt 2g der Wasserstoff in den Innenraum eingeleitet, so befindet sich dort kein Sauerstoff mehr. Eine Explosionsgefahr ist dadurch vollständig ausgeschlossen. Während der Abkühlphase kommt auch kein Sauerstoff in den Ofeninnenraum. Der Wasserstoff wird dann durch Ablassventile in den Kamin abgelassen, und bei Erreichen des Atmosphärendrucks wird der restliche Wasserstoff durch Vakuumpumpen aus dem Ofeninnenraum abgepumpt (Abschnitt 2h). Eventuell vorhandener Rest-Wasserstoff wird dann durch Fluten mit Stickstoff im Abschnitt 2i soweit verdünnt, dass in jedem Falle kein zündfähiges Gemisch mehr entstehen kann. Zu dem Zeitpunkt fehlt es auch an einer Zündquelle im Ofeninnenraum, denn der gesamte Inhalt des Ofens ist bis in die Nähe der Raumtemperatur abgekühlt. Die Antriebsmotoren der Gebläse und die Heizung sind stromlos geschaltet. Das Öffnen des Ofens im Abschnitt 2k zum Entladen des darin befindlichen Inventars ist dann vollkommen unkritisch. Die bei der Öffnung eindringende Luft findet weder eine Zündquelle noch eine ausreichende Wasserstoffkonzentration vor, um explosive Bedingungen zu bilden.

[0024] Der im Abschnitt 2h abgepumpte Wasserstoff wird durch gasdichte Leitungen und Vakuumpumpen über einen Kamin in die Atmosphäre entlassen, und zwar außerhalb des Betriebsgebäudes. Nach dem Abpumpen des Wasserstoffs wird der Kamin 17 vollständig mit Stickstoff gespült, um sicher zu stellen, dass darin kein Wasserstoff verbleibt, der ein zündfähiges Gemisch bilden könnte.

[0025] Das Betriebsgebäude ist in der Figur 2 näher veranschaulicht.

[0026] Die Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Betriebsgebäude 10 zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Das Betriebsgebäude ist als Halle ausgeführt, in der ein Härtereiofen 11 in an sich bekannter Weise aufgestellt ist. Außerhalb des Gebäudes ist ein Vorratstank 12 für Wasserstoff vorgesehen. Weiter ist ein Vorratstank 13 für gasförmigen Stickstoff neben einem weiteren Vorratstank 14 für flüssigen Stickstoff angeordnet. Die beiden Vorratstanks 12 und 13 für den gasförmigen Vorrat sind über Anschlussleitungen 15, 16 mit dem Härtereiofen 11 verbunden.

[0027] Der Härtereiofen 11 ist weiter mit einem Kamin 17 versehen, der aus dem Gebäude heraus in die Atmosphäre führt. Der Kamin 17 ist dabei höher ausgeführt als die Firstlinie des Gebäudes 10.

[0028] Der Härtereiofen 11 weist an seiner linken Stirnseite einen Verschlussdeckel 18 auf, der zum Be- und Entlanden des Härtereiofens 11 zu öffnen ist. Hinter der Ebene des Verschlussdeckels 18 ist ein schraffierter Bereich 20 veranschaulicht, in dem besondere Vorkehrungen gegen mechanische Beschädigungen der äußeren Anbauteile und der Rohrleitungen vorgesehen sind. Dieser Bereich 20 ist in der Weise mechanisch gesichert, dass ein Befahren dieses Bereichs in der Nähe des Härtereiofens 10 mit Maschinen wie Gabelstaplern und dergleichen nicht möglich ist. Auch das Überfahren des Bereichs 20 mit einem Portalkran ist durch entsprechende mechanische Vorrichtungen oder elektrische Vorkehrungen, die die Steuerung des Krans beeinflussen, ausgeschlossen. Hierfür können Barrieren, Leitplanken oder auch ein Käfig vorgesehen sein. Diese Sicherheitsvorkehrungen verhindern, dass die Wasserstoff führenden Leitungen 15, 17, die dazugehörigen Ventilmittel und Pumpen und der Härtereiofen selbst in der Weise beschädigt werden, dass Wasserstoff innerhalb des Betriebsgebäudes 10 austreten kann.

[0029] Der Verschlussdeckel 18 des Härtereiofens 11 ist weiter mit einer umlaufenden Dichtung versehen, die im Betrieb sicher durch Überdruck eines Schutzgases hermetisch abdichtet. Auf diese Weise wird vermieden, dass beim Wechsel von Unterdruck zu Überdruck, wie er im Betrieb vorkommt und in der Kurve 2 der Figur 1 veranschaulicht ist, Leckagen entstehen.

[0030] Aufgrund der beschriebenen Sicherheitsvorkehrungen ist es nicht erforderlich, den Bereich 20 explosionsgeschützt auszuführen. Dies führt zu einer Verringerung der Anlagen- und Betriebskosten gegenüber den bisher bekannten Konzepten zur Wasserstoffkühlung im Härtereibetrieb.

[0031] Die Figur 3 zeigt schließlich den Härtereiofen 11 in einer vergrößerten Darstellung. Der Ofen ist von der Bauart eines Einkammervakuumofens mit einem Gebläse, dessen Drehachse mit der Mittelachse des Ofens identisch ist. Die Ofentür 18 ist gegenüber Leckagen beim Wechsel zwischen Unterdruck und Überdruck besonders ausgerüstet. Dies ist in der Offenlegungsschrift WO 2004/096427 A1 näher beschrieben, die auf die gleiche Anmelderin zurückgeht. Es sei noch erwähnt, dass auch vertikale Einkammeröfen gebaut werden, und dass das Kühlgebläse und der Wärmetauscher auch in einem externen Gehäuse eingebaut sein können, welches dann mit dem Ofengehäuse verbunden wird.

[0032] Erste Versuche mit der beschriebenen Anlage und dem Verfahren haben gezeigt, dass folgende Lambdawerte im Materialkern von Bolzen aus Baustahl erreicht werden können:

[0033] Dies sind Werte, die dem Abschrecken in Öl entsprechen.

[0034] Für eine weitere Verbesserung der erreichbaren Abkühlraten kann es vorgesehen sein, eine Kaltwasservorlage von einigen Kubikmetern Kühlwasser bei niedriger Temperatur von ca. 3°C - 5°C vorzuhalten, die für die ersten 30 - 60 Sekunden des Abkühlvorgangs in den Wärmetauscher eingeleitet werden. Hierdurch wird die besonders kritische Zeitphase des ersten Abschreckens von der Haltetemperatur 1c vorteilhaft beeinflusst.

[0035] Die Qualität der Werkstücke wird auch bestimmt durch den Verzug, der bei dem Härtevorgang entsteht. Um die immer noch verbleibenden Verzugsprobleme in Öfen mit Gasabschreckung zu verringern, wurde bereits vor einigen Jahren mit Erfolg die Gasströmung mit häufiger Richtungsumkehr in Vakuumöfen eingeführt. Jetzt zeigt die vorliegende Erfindung einen neuen, ergänzenden Lösungsweg für dieses Problem auf.

[0036] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der Vorrichtung ist es möglich, bestimmte Lambdawerte gezielt zu erreichen. Dabei wird der volle Gasdruck an Wasserstoff zum Abschrecken in den Ofen eingeleitet. Je nach Ofen kann dieser Druck 10bar betragen, aber auch 20bar oder 40bar. Die Kühlgeschwindigkeit, die zur Erzielung eines bestimmten Lambdawertes einzustellen ist, wird über die Gasgeschwindigkeit und letztlich über die Umwälzrate innerhalb des Ofens geregelt. Das Umwälzgebläse wird in seiner Drehzahl geregelt, wobei ein Regelbereich von 10% der maximalen Drehzahl bis zur vollen maximalen Drehzahl vorgesehen ist.

[0037] Der technische Effekt besteht darin, dass es drei Einflussgrößen für Kühlgeschwindigkeit gibt, nämlich die Gasart, den Gasdruck und die Gasströmungsgeschwindigkeit. Bislang war die Fachwelt der Auffassung, diese drei Komponenten seien von gleicher Bedeutung. Auf die erzählbare Härte mag dies zutreffen. Bei dem Verzug der Werkstücke sind jedoch Unterschiede aufgefunden worden. So betrifft die Art des verwendeten Kühlgases sämtliche Oberflächen der Werkstücke, die dem Kühlgas ausgesetzt werden. Gleiches gilt für den Gasdruck, der im Behandlungsraum des Ofens überall gleich ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases jedoch wirkt an den Werkstückoberflächen unterschiedlich, je nach dem, wie sie vom Gasstrom erreicht werden.

[0038] Der Einsatz von Wasserstoffgas bei sehr hohem Druck legt die beiden erst genannten Punkte fest. Wenn nun geringere Lambdawerte angestrebt werden, als sie bei voller Gebläseleistung möglich wären, so wird die Leistung des Umwälzventilators reduziert und der Parameter "Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases" dem Bedarf angepasst. Durch die dann langsamere Gasumwälzung wird ein geringerer Verzug des bearbeiteten Werkstücks erreicht als wenn das Gebläse bei voller Leistung betrieben würde und einer der anderen Parameter verändert würde.

[0039] Alternativ zu der Regelung der Gebläseleistung kann auch eine Dralldrossel oder ein ähnliches Mittel zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Einkammer-Vakuum-Härtereiofens mit Wasserstoffkühlung, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Füllen des Ofeninnenraums mit Werkstücken;

b) Schließen des Ofeninnenraums;

c) Evakuieren des Ofeninnenraums;

d) Aufheizen der Werkstücke und Halten einer Solltemperatur;

e) Füllen des Ofeninnenraums mit Wasserstoff unter hohem Druck, Abschalten der Heizung und Umwälzen des Wasserstoffs zur Kühlung der Werkstücke;

f) Ablassen des Wasserstoffs und Evakuieren des Ofeninnenraums;

g) Füllen des Ofeninnenraums mit einem inerten Schutzgas bis etwa zum Atmosphärendruck;

h) Öffnen des Ofens und Entladen der Werkstücke.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c) folgendes vorgesehen ist:

c1) Füllen des Ofeninnenraums mit einem Schutzgas;

c2) konvektives Aufheizen der Werkstücke unter Umwälzung des Schutzgases;

c3) Evakuieren des Ofeninnenraums.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c2) und/oder im Schritt g) das Schutzgas Stickstoff ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt f) der Wasserstoff über einen Kamin (17) aus dem Betriebsgebäude (10) heraus geleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin (17) höher ist als die Dachhöhe des Betriebsgebäudes (10).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während und/oder nach dem Verfahrensschritt d) wenigstens ein Mal ein Kohlenstoff enthaltendes Gas in den Ofeninnenraum eingeleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vor dem Verfahrensschritt e) wieder abgepumpt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Azetylen ist, dem gegebenenfalls ein Trägergas zugegeben ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Schritt e) die Drehzahl des Gebläses zur Umwälzung des Wasserstoffs regelbar ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtereiofen von einer Sicherheitszone (20) umgeben ist, die ein Befahren oder ein Überfahren der unmittelbaren Umgebung des Ofens (11) mit Ausnahme der zu öffnenden Stirnseite (18) durch mechanische oder elektrische Mittel verhindert.

Zeichnung