Stationäre Rest-NH3 Analyse Carbonitrieren

Das Carbonitrieren wird üblicherweise zur Wärmebehandlung von unlegierten und niedriglegierten Bauteilen eingesetzt. Dabei soll durch den Eintrag von Kohlenstoff und Stickstoff die Randschichteigenschaften verbessert werden. Der Kohlenstoffeintrag lässt sich durch ein Sauerstoffsensor (C-Pegel Sonde) kontrollieren. Ein Maß für den Stickstoffeintrag ist das
Reaktionsverhalten des NH3 auf der Bauteiloberfläche.

In der Praxis ist zu beobachten, dass trotz unveränderter Temperatur, C-Pegel, NH3 Menge, Chargengröße usw. sich Unterschiede im Wärmebehandlungsergebnis ergeben
können. Deshalb wäre es wichtig einen geeigneten Sensor, neben der C-Pegel Sonde, zur Atmosphärenüberwachung an den Ofenanlagen einzusetzen.

Ein Maß für das Reaktionsverhalten des NH3 ist der Rest-NH3 im Abgas der Ofenanlage. Ziel ist ein geregeltes Carbonitrieren. Eine Regelung des Prozesses ist nur möglich, wenn man den Rest NH3 Gehalt kennt. Die Atmosphäre besteht aus ca. 20% CO, 40%H2, 1%CO2, Rest N2.

Um ein Carbonitrieren zu realisieren, werden maximal 5% NH3 im Verhältnis zur Frischgasmenge (Endogas + Fettungsgas) hinzugefügt. Dieses spaltet sich in H2 und atomaren Stickstoff, der in das Eisengefüge diffundieren soll. Rest NH3, der nicht mit der Chargenoberfläche reagiert hat, ist das Maß der N Diffusion. Dies soll gemessen und geregelt werden.

Realisierung lässt sich dies nur mittels einer NH3 Messzelle mit einem Regelbereich von 0 ... 5000 ppm und einer guten Stabilität der Messzelle bei höheren Konzentrationen. Der Messbereich der Messzelle sollte 0 ... 1% NH3 betragen, um auch in der Anfangsphase des Prozesses verlässliche Messwerte zu erhalten.