DE102016114564A1 - Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente - Google Patents

Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente Download PDF

Info

Publication number
DE102016114564A1
DE102016114564A1 DE102016114564.5A DE102016114564A DE102016114564A1 DE 102016114564 A1 DE102016114564 A1 DE 102016114564A1 DE 102016114564 A DE102016114564 A DE 102016114564A DE 102016114564 A1 DE102016114564 A1 DE 102016114564A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
particles
alloying elements
particle
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102016114564.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Carlos González Rivera
Marco Aurelio Ramírez Argáez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rassini Frenos SA De Cv
Original Assignee
Rassini Frenos SA De Cv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rassini Frenos SA De Cv filed Critical Rassini Frenos SA De Cv
Publication of DE102016114564A1 publication Critical patent/DE102016114564A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67DDISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D3/00Apparatus or devices for controlling flow of liquids under gravity from storage containers for dispensing purposes
    • B67D3/0022Apparatus or devices for controlling flow of liquids under gravity from storage containers for dispensing purposes provided with heating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/18Charging particulate material using a fluid carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006Adding metallic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0025Adding carbon material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0037Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 by injecting powdered material
    • C21C7/0043Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 by injecting powdered material into the falling stream of molten metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0068Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 by introducing material into a current of streaming metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D13/00Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0014Devices for monitoring temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2250/00Specific additives; Means for adding material different from burners or lances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2001/00Composition, conformation or state of the charge
    • F27M2001/01Charges containing mainly non-ferrous metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2001/00Composition, conformation or state of the charge
    • F27M2001/01Charges containing mainly non-ferrous metals
    • F27M2001/015Copper
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2001/00Composition, conformation or state of the charge
    • F27M2001/02Charges containing ferrous elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2001/00Composition, conformation or state of the charge
    • F27M2001/04Carbon-containing material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, mit welchen die erwähnten Probleme bei der Erzeugung eines Stromes von Legierungselementen bei Temperaturen von über 400° C zur Legierung oder chemischen Behandlung von Flüssigmetallströmen vermieden werden. Die vorliegende Erfindung umfasst eine Heizkammer, die mit einem oder zwei Gasbrennern erhitzt und welcher ein Strom von Legierungselementen zugeführt wird, dessen Massen- oder Volumenstrom manuell oder mittels einer gravimetrischen oder volumetrischen Dosiervorrichtung vorbestimmt wird, die bei Raumtemperatur arbeitet und oberhalb der Kammer angebracht ist. Die Partikel werden durch die Wärmeabstrahlung der Kammerwände und der Brennerflammen, die sie während ihres Fluges in das Innere der Vorrichtung transportieren, sowie durch Konvektion der heißen Brenngase während ihrer Verweilzeit in der Kammer, erhitzt. Infolge des Einsatzes der vorliegenden Vorrichtung und des Verfahrens, welche den Partikeln auf ihrem Weg durch die Vorrichtung eine hohe Menge an Energie zuführen, erreichen die Legierungselemente vor ihrer Zugabe an einen Metallstrom die erforderliche Temperatur.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Hüttenwesen, insbesondere die Nichteisen- und Eisenmetallurgie, den Stahlguss sowie metallurgische Verfahren, welche die Zugabe von pulverförmigen Legierungselementen beinhalten, die auf über 400 °C erhitzt und Flüssigmetallströmen beigemischt werden zum Zwecke der Anpassung der chemischen Zusammensetzung oder der Behandlung von Flüssigmetall.
  • Derzeit gibt es auf dem Markt keine volumetrischen oder gravimetrischen Partikel-Dosiereinrichtungen, die gesteuerte Massen- oder Volumenströme bei Temperaturen von über 400° C ermöglichen, da die Partikel bei diesen Temperaturen dazu tendieren, sich zu binden oder zu sintern. Außerdem erfordern die Bedingungen der Warmkorrosion und die thermische Ermüdung der Komponenten die Verwendung von spezifischen Materialien für die Herstellung der Dosiereinrichtungen, damit diese den erwähnten Bedingungen standhalten können.
  • Doch trotz der Verwendung von hochspezifischen Materialien, wie z.B. Superlegierungen, für die Herstellung der Komponenten der Dosiereinrichtungen, die bei hohen Temperaturen arbeiten, verkürzen die erwähnten negativen Faktoren die Lebenszeit der Dosiereinrichtungen, sodass diese sich nicht für eine Vermarktung eignen. Im Stand der Technik sind verschiedene Strategien verfolgt worden, um diese Probleme zu lösen. Zum Beispiel die Erhitzung eines Partikelstroms, dessen Durchfluss über eine volumetrische oder gravimetrische Dosiereinrichtung bereits gesteuert wurde und welcher einer Reaktionskammer zugeführt wird. Dabei kann besagter Partikelstrom auf unterschiedliche Arten erhitzt werden, zum Beispiel durch überhitzte Gase in Plasmazustand oder mit Hilfe eines Hochleistungslasers als Energiequelle. Es kann auch ein Vektorgas zur Steuerung des Partikelstroms in einem Fließbettreaktor, in welchem die Erhitzung der Partikel erfolgt, eingesetzt werden. Die Erfinder sind der Auffassung, dass all diese Lösungen komplex und teuer sind. Im Stand der Technik beschreiben die Patente US 6,994,894 ; EP 788,987 ; US 5,738,249 ; US 2012/027441 und US 7,252,120 Beispiele von Vorrichtungen und Verfahren zur Partikelerhitzung nach oder vor der Dosiereinrichtung, sowie konventionelle Dosiereinrichtungen bei Raumtemperatur. Der Wortlaut der erwähnten Schriftstücke ist als technischen Hintergrund dieses Dokuments einzubeziehen.
  • In der Folge werden mit dieser Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welche die erwähnten Probleme vermeiden. Die im Folgenden dargelegte Erfindung umfasst eine Heizkammer, die mit einem oder zwei Gasbrennern erhitzt wird und welcher ein Strom von manuell oder mittels Massen- oder Volumenstrom beigemischten Legierungselementen zugeführt wird, der Massen- oder Partikelstrom wird von einer gravimetrischen oder volumetrischen Dosiereinrichtung, die bei Raumtemperatur arbeitet, gesteuert und ist in einem beliebigen Bereich oberhalb der Kammer angebracht. Die Partikel werden durch die Wärmeabstrahlung der Kammerwände und der Brennerflammen sowie durch Konvektion der heißen Brenngase während ihrer Verweilzeit in der Kammer erhitzt, sodass sie die erforderliche Temperatur erreichen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung bedeutet:
  • 1 eine schematische Darstellung der Heizkammer der Legierungselemente
    • (a) Blick von oben;
    • (b) im Seitenschnitt;
  • 2 eine Darstellung eines beim Versuch verwendeten Vorheizsystem für die Legierungselemente;
  • 3a3c: Darstellungen und ein Schema, welche die bei den Versuchen verwendeten Instrumente zeigen; nämlich
    3a. eine Darstellung von außerhalb der Anordnung der Instrumente der Kammer;
    3b. eine Darstellung der Platzierung und Identität der Thermoelemente in der Kammer und im Partikel-Aufnahmebehälter;
    3c. eine Darstellung von außerhalb der Anordnung der Instrumente im Inneren des Partikel-Aufnahmebehälters mit Thermoelementen vom Typ K, die an einen Datenlogger angeschlossen sind;
  • 4 eine Darstellung des Systems während der Erhitzungsversuche der Kammer;
  • 5a und 5b: jeweils Diagramme über die Temperatur und die Zeit mit dem Verlauf der in der Heizkammer gemessenen Temperaturen während der ersten Erhitzungsversuche in der Heizkammer unter zwei unterschiedlichen Verfahrensbedingungen nämlich;
    5a. bei Verwendung eines Brenners mit Erdgas;
    5b. bei Verwendung von zwei Brennern mit einem Erdgas-Druckluft-Gemisch;
  • 6a und 6b: Darstellungen der manuellen Einbringung einer bekannten Partikelmasse in die Heizkammer; nämlich
    6a. die Anbringung des Partikel-Einführungsrohres;
    6b. die Beimischung der Legierungselemente;
  • 7a und 7b: Diagramme über die Temperatur und die Zeit über eine Temperaturmessung der Kupferpartikel im Aufnahmebehälter am Ausgang der Dosiereinrichtung mit zwei unterschiedlichen Anfangstemperaturen im Aufnahmebehälter; nämlich
    7a. die Anfangstemperatur des Aufnahmebehälters bei ca. 200 °C;
    7b. die Anfangstemperatur des Aufnahmebehälters bei ca. 100 °C, und
  • 8: Diagramme über die Temperatur und die Zeit über eine Temperaturmessung der 75prozentigen Ferrosiliziumpartikel im Aufnahmebehälter am Ausgang der Dosiereinrichtung.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung vermeiden die eingangs dargelegten Probleme. Die Vorrichtung umfasst eine Heizkammer mit einem oder zwei Brennern, welcher ein Partikelstrom zugeführt wird, bei dem die Partikelbeimischung entweder manuell oder durch einen Massen- oder Volumenstrom erfolgt, der über eine gravimetrische oder volumetrische Dosiereinrichtung gesteuert wird, welche bei Raumtemperatur arbeitet und oberhalb der Heizkammer angebracht ist.
  • Diese Partikel werden durch die Wärmeabstrahlung der Kammerwände und der Brennerflammen sowie durch Konvektion der heißen Brenngase während ihrer Verweilzeit in der Kammer, derart, dass die Verweilzeit in der Kammer gesteuert wird, erhitzt, sodass sie, nach Beendigung ihres Durchlaufs in der Heizkammer, die erforderliche Temperatur erreicht haben.
  • Mit dieser Vorrichtung lässt sich ein Strom von festen Legierungselementen, dessen Volumen- oder Massendurchsatz und Partikelgröße gesteuert werden, erhitzen, dabei schlägt sich der Partikelstrom durch die Schwerkraft in einem benachbarten Bereich der Kammerwand, die aus einem feuerfestem oder hitzebeständigem Material besteht und mit Brennern beheizt wird, derart nieder, dass die Erhitzung der Partikel mittels Wärmeübertragung durch Abstrahlung der Wände der Heizkammer sowie Konvektion und Ausstrahlung der Brennerflamme auf die Partikeln während ihrer Verweilzeit in einer reduzierenden oder oxidierenden Atmosphäre innerhalb der Kammer erfolgt, was das Grundprinzip des Verfahrens darstellt.
  • Die Vorrichtung umfasst eine zylindrische Kammer mit kegelstumpfförmigem Boden aus einem feuerfestem oder hitzebeständigem Material mit einem oder zwei Brennern, die ihre Flammen in einem vorbestimmtem Winkel von 0° bis 45° bezogen auf die Horizontale tangential zur Wand nach unten richten, wodurch, abhängig vom Winkel, vom Volumenstrom und von den Brenngasen, die von den Brennern in die Kammer eingeleitet werden, die Partikeltemperatur am Ausgang der Vorrichtung bestimmt wird.
  • Der verwendete Winkel und der zugeführte Gasvolumenstrom bestimmen den Verlauf und die Verweilzeit der Brennerflammen und der von den Flammen in das Innere der Vorheizkammer getragenen Partikel. Ein flacher Winkel und der Einsatz von niedrigen Gasvolumenströmen in den Brennern führen zu einer längeren Verweilzeit der Flammen und der Partikel. Die Verwendung höherer Gasvolumenströme für die Flammen führt der Kammer mehr Wärmeenergie zu, verkürzt jedoch die Verweilzeit der Partikeln in der Kammer. Die reduzierende oder oxidierende Wirkung der für den Betrieb der Vorrichtung eingesetzten Gase hängt von der Mischung des verwendeten Brenngases, beispielsweise Erdgas, Flüssiggas oder jede andere Art von Brenngas, mit dem Sauerstoff aus einem Druckluftstrom oder aus einem mit Sauerstoff angereichertem Luftstrom und dem dazugehörigen Mischverhältnis ab, welcher den Brennwert der erzeugten Flammen und damit, wiederum, die Höchsttemperatur, die die Flammen erreichen, die Höchsttemperatur auf welche die Partikel-Vorheizkammer erhitzt werden kann und die Temperatur, die die Partikel beim Verlassen der Vorrichtung haben, bestimmt. Mit einer geeigneten Bilanz der verwendeten sauerstoffhaltigen Luftströme bzw. der Ströme, die eine Mischung aus Sauerstoff und Brenngas enthalten, die von jedem Brenner-Fachmann erstellt werden kann, lässt sich die geeignete Mischung mit dem höchsten Brennwert und einer, je nach Bedarf, reduzierenden oder oxidierenden Wirkung erzielen.
  • Der größte Teil der Brenngase steigt vom mittleren Bereich der Kammer nach oben, wo sie aus der Kammer ins Freie geführt werden. Sobald die innere Fläche der Kammer die geeignete Temperatur von über 950 °C, gemessen mit Wärmesensoren, erreicht hat, bei welcher experimentell eine ausreichende Wärmeabstrahlung für die notwendige Erhitzung auf über 400 °C der für diese Anwendung interessierenden Legierungselemente ermittelt wurde, erfolgt die Zuführung eines kontrollierten Massen- oder Volumenstroms von Legierungselementen, deren Partikelgröße von durchschnittlich 0,1mm bis 8 mm Durchmesser, insbesondere zwischen 0,3 mm und 3 mm Durchmesser, manuell oder mittels einer gravimetrischen oder volumetrischen Dosiereinrichtung derart vorab bestimmt wurde, dass während ihrer Verweilzeit in der Kammer, die Partikel durch die abgestrahlte Wärme der Kammerwände und der Brennerflammen sowie dem Mechanismus der konvektiven Wärmeübertragung durch die heißen Brenngase erhitzt werden, welche in Kontakt mit ihnen stehen, während sie in einer absteigenden Kreisbahn entlang der Kammerwände bis zum Kammerboden transportiert werden, dabei verfolgen die Partikel ihre absteigende Bahn weiter, während sich die Brenngase zur Symmetrieachse der zylindrischen Kammer hinbewegen, nach oben steigen und die Vorrichtung verlassen.
  • Die Vorrichtung wurde in einer Industrieanlage um die Funktionsfähigkeit der Dosiereinrichtung für Hochtemperatur-Partikel zu testen, hierfür zweckgemäß unter Verwendung einer Tragestruktur aus Metall, einem Metallgehäuse zur Aufnahme der Komponenten sowie feuerfestem formbarem Material, um die Anlage bei hohen Temperaturen zu betreiben, aufgebaut.
  • In 2 ist die betreffende Vorrichtung zu sehen. Die Heizkammer wurde mit 6 Thermoelementen vom Typ K bestückt. Thermoelemente waren in derselben Höhe innerhalb der Kammer angebracht. Jedes Thermoelement bildete mit den zwei anderen einen 120°-Winkel. Am Ausgang der Dosiereinrichtung wurde ein mit vier Thermoelementen in unterschiedlichen Höhen bestückter zylindrischer Auffangbehälter angebracht. In diesem Behälter wurden die vorgeheizten Partikeln aufgefangen. Die Thermoelemente waren an das Messwerteerfassungssystem Daqview p86 von Data Translation angeschlossen.
  • Zur Beheizung der Kammern wurden zwei Gasbrenner mit tangential zur Kammerwand nach unten gerichteten Brennerdüsen verwendet, welche in einem 15°-Winkel bezüglich der Horizontalen angebracht waren und mit Erdgas und Druckluft versorgt wurden. Die der Vorrichtung ist in 3 dargestellt.
  • Es wurden verschiedene Messungen vor der Beheizung der Kammer mit unterschiedlichen Winkeln und Verbrennungsgemischen durchgeführt, wie in 4 dargestellt, wobei eine Abhängigkeit der Erwärmungsgeschwindigkeit und der erreichten Höchsttemperatur in der Kammer von der Anzahl der Brenner, dem Volumenstrom, der Art der verwendeten Brenngase und des Neigungswinkels der einfallenden Flammen festgestellt wurde.
  • In 5 werden zwei Messungen der Beheizung der Kammer unter unterschiedlichen Bedingungen jener Art? dargestellt. Es lassen sich deutliche Unterschiede zwischen den zwei Heizkinetiken feststellen, was aufzeigt, dass es sich bei dem eingesetzten Heizsystem, das die Anbringung der Brennerdüsen tangential zur Kammerwand mit unterschiedlichen Winkeln bezüglich der Horizontalen zulässt, um ein vielseitiges Heizsystem handelt und dass die optimalen Heizbedingungen durch die geeignete Einstellung der oben angegebenen Variablen erreicht werden kann. In der Grafik (a) in 5 sind die Ergebnisse dargestellt, die mit einem Brenner erzielt wurden, der der Kammer einen Erdgasstrom zuführt, während die Grafik (b) die Ergebnisse mit zwei Brennern und einer Mischung aus Erdgas und Druckluft zeigt. Es hat sich bestätigt, dass mit dem Einsatz von zwei Brennern und der Zuführung des im Luftstrom enthaltenen Sauerstoffs die Erwärmungsgeschwindigkeit der Kammer beträchtlich zunimmt.
  • Die für diese Erfindung interessierenden Legierungselemente umfassen hochdichte Legierungspartikel wie Kupfer-, Nickel-, Ferrochrom-, Ferromolybdän-, und Ferrovanadium-Partikel sowie alle anderen Legierungselemente oder Partikel, die für die Behandlung von Flüssigmetall mit einer Rohdichte höher als 5 g/cm3 bestimmt sind, als auch niederdichte Legierungselemente wie Grafit- und Ferrosilizium-Partikel und sämtliche andere Legierungselemente oder Partikel, die für die Behandlung von Flüssigmetall mit einer Rohdichte niedriger als 5 g/cm3 bestimmt sind.
  • Um die Wirksamkeit der Vorrichtung, die Zweck dieser Erfindung ist, bei hoch- und niederdichten Legierungselementen zu überprüfen, wurden Erhitzungsversuche mit Kupferpartikel (Rohdichte 8,9 g/cm3) und 75prozentigen Ferrosilizium-Partikel, Fe-75%Si, (Rohdichte 3,7 gr/cm3) durchgeführt. Dazu wurde vorher eine festgelegte Partikelmenge abgewogen, 600 Gramm bei Kupfer und 300 Gramm bei Fe-75%Si, welche bei Raumtemperatur mittels eines Stahlrohrs mit einem Trichter am oberen Rohrende in unmittelbarer Wandnähe der Kammer hinzugegeben wurden, wie in 6 gezeigt und in 1 schematisch dargestellt.
  • Bei der Prüfung von 7(b), wo der Temperaturverlauf innerhalb des Partikel-Aufnahmebehälters gezeigt wird, lässt sich feststellen, dass die Behältertemperatur, bevor die Partikeln in den Behälter gelangten, bei ca. 100 °C lag und dass der Kanal 7 Höchsttemperaturen von ca. 420°C gemessen hat.
  • Was die Erhitzung der Partikeln betrifft wird in 7(a) und 7(b) die bei der Erhitzung von Kupferpartikel typischen Ergebnisse sowie die thermische Historie innerhalb des Behälters gezeigt. In beiden Fällen wird von einem warmen Behälter ausgegangen mit 200°C im ersten Versuch und 100 °C im zweiten Versuch. Vom Beginn der Partikeleinspeisung bis zu ihrem Ende, deren Dauer in beiden Fällen 15 Sekunden beträgt, steigt die Temperatur auf den Höchstwert von 450°C (Versuch 1) bzw. 420°C (Versuch 2). Diese Temperatursteigerungen werden ausschließlich auf die Erhitzung der Partikel während ihres Falles und Durchlaufs der Vorrichtung zurückgeführt und sind unabhängig von der Anfangstemperatur des Behälters, denn bevor die Partikel in den Behälter aufgenommen werden, haben die Thermoelemente in der Mitte des Behälters Kontakt zur Atmosphäre während im Zuge der Partikelzuführung dann letztere, in Kontakt mit den Thermoelementen stehen. Das heißt, falls die Partikeln bei Raumtemperatur (30°C) in das Vorheizsystem kamen, betrug die Netto-Temperaturerhöhung 420°C bzw. 390°C; es sind also Ergebnisse der fühlbaren Nettowärme, die mit dieser Vorrichtung erzielt wurden.
  • In 8 sind die Ergebnisse, die mit den 75prozentigen Ferrosilizium-Partikel erzielt wurden, zu sehen dabei kann festgehalten werden, dass im letzteren Fall, die Partikel Temperaturen über 500°C erreichten, obwohl der Aufnahmebehälter anfänglich eine Temperatur von unter 100°C aufwies.
  • Die erzielten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass es unter Berücksichtigung der Bedingungen des Verfahrens und der Partikelbeschaffenheit möglich ist, bei den erhitzten Legierungselementen Temperaturen über 400 °C durch diese Vorrichtung zu erzielen, was bis heute unveröffentlicht ist.
  • Schließlich ist noch wichtig hervorzuheben, dass auch Versuche unternommen wurden, bei denen dieselbe Anfangstemperatur an den Kammerwänden erreicht wurde, allerdings unter Abschaltung der Brenner während der Partikelbeimischung, dabei wurden die Partikeln in diesem Fall nur anfänglich erhitzt, was den Schluss zulässt, dass die Fluiddynamik der Brenngase, die die Partikel während ihres Fluges in das Innere der Kammer transportieren, und die Prozessvariablen, die sie bestimmen, für die Temperaturen verantwortlich sind, die die Legierungspartikeln am Ausgang der Vorrichtung erreichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6994894 [0003]
    • EP 788987 [0003]
    • US 5738249 [0003]
    • US 2012/027441 [0003]
    • US 7252120 [0003]

Claims (11)

  1. Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zylindrische Kammer mit kegelstumpfförmigem Boden aus feuerfestem oder hitzebeständigem Material, einen oder mehrere tangential nach unten auf die Kammerwand ausgerichtete Brenner, eine Partikel-Dosiereinrichtung und Wärmesensoren umfasst; außerdem beinhaltet sie ein Tragegestell aus Metall, ein Metallgehäuse für die Aufnahme der restlichen Komponenten sowie feuerfestes formbares Material oder ein anderes Material, welches für den Betrieb bei hohen Temperaturen geeignet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner ihre Flammen nach unten in einem Winkel zwischen 0° und 45° bezüglich der Horizontalen richten.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom und die Beschaffenheit der Brenngase, die durch die Brenner in die Kammer eingeleitet werden, die Temperatur der Partikel beim Verlassen der Vorrichtung bestimmen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Winkel und der Volumenstrom die Bahn und die Verweilzeit der Brennerflammen und der von ihnen in die Heizkammer transportierten Partikel bestimmen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner eine Mischung aus reduzierenden Brenngasen verwenden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner eine Mischung aus oxidierenden Brenngasen verwenden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner eine Mischung aus Brenngasen verwenden, die Erdgas, Flüssiggas oder jede andere Art von Brenngas beinhaltet, die mit dem Sauerstoff aus einem Druckluftstrom oder mit einem mit Sauerstoff angereichertem Druckluftstrom kombiniert wird Und wo die Mischungsverhältnisse und die chemischen Eigenschaften der verwendeten Gasströme den Brennwert der erzeugten Flammen bestimmen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Wärmsensoren um Thermoelemente handelt, die an ein Messwerteerfassungssystem oder an jedes andere System angeschlossen sind, welches die sofortige Messung der Temperatur an einem oder mehreren Punkten im Innern, am Eingang oder am Ausgang der Kammer der Dosiereinrichtung während des Betriebes erlaubt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße im Durchschnitt zwischen 0,1 mm und 8 mm Durchmesser liegt, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 3 mm.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungselemente hochdichte Partikel umfassen wie Kupfer, Nickel, Ferrochrom, Ferromolybdän, Ferrovanadium sowie alle anderen Legierungselemente oder Partikel, die für die Behandlung von Flüssigmetall mit einer Rohdichte höher als 5 g/cm3 bestimmt sind, als auch niederdichte Legierungselemente wie Grafit- und Ferrosilizium-Partikel und sämtliche andere Legierungselemente oder Partikel, die für die Behandlung von Flüssigmetall und Mischungen derselben mit einer Rohdichte niedriger als 5 g/cm3 bestimmt sind.
  11. Verfahren zur Beimischung von pulverförmigen Legierungselementen bei Temperaturen über 400 °C, welche Flüssigmetallströmen zum Zwecke der Anpassung der chemischen Zusammensetzung oder der Durchführung einer Behandlung des Flüssigmetalls zugegeben werden können, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: a) die Platzierung von einem oder mehreren Wärmesensoren in der Heizkammer, die Thermoelemente sein können und an ein Messwerteerfassungssystem oder an jedes andere System angeschlossen werden, welches die sofortige Messung der an einem oder an mehreren Punkten im Innern, am Eingang oder am Ausgang der Kammer der Dosiereinrichtung anliegenden Temperatur während des Betriebes erlaubt mit dem Ziel, vor der Einbringung der Partikel zu überprüfen, ob die Kammer die geeignete Temperatur zur Erhitzung der Partikel erreicht hat; b) die Platzierung eines Behälters am Ausgang der Dosiereinrichtung, um die erhitzen Partikel aufzufangen oder, wenn auch Flüssigmetall in die Kammer eingebracht wird, um die legierte oder chemisch behandelte Flüssigkeit mittels eines Sammelbehälters aufzunehmen; c) die Erhitzung der Kammer unter Einsatz von Gasbrennern mit tangential zur Kammerwand nach unten gerichteten Brennerdüsen, welche einen Winkel zwischen 0° und 45° bezüglich der Horizontalen bilden, dabei werden Die Brenner mit einer Brenngasmischung betrieben, welche Erdgas, Flüssiggas oder ein anderes Brenngas beinhaltet, die mit dem Sauerstoff eines Druckluftstroms oder einem mit Sauerstoff angereichertem Druckluftstrom kombiniert wird; d) falls die Partikelbeimischung manuell erfolgt, Abwiegen der vorbestimmten Menge oder der Gesamtmasse der Legierungselemente, die zugegeben werden sollen; falls die Beimischung automatisch mittels einer gravimetrischen oder volumetrischen Dosiereinrichtung erfolgt, Einstellung der Einrichtung, um den erforderlichen Massenstrom von Legierungselementen während der Dauer der Partikelbeimischung zu gewährleisten, damit die erforderliche Gesamtmasse an Legierungselementen eingebracht wird; e) sobald der oder die Wärmesensoren gemeldet haben, dass die Kammer die für die Erhitzung der Partikel erforderliche Temperatur erreicht hat, falls dies der Fall ist, Aktivierung der Zuführung des Flüssigmetallstroms, der legiert oder chemisch behandelt werden soll. Anschließend, falls die Partikelbeimischung manuell erfolgt, Zugabe der zuvor abgewogenen Partikelmenge innerhalb der Kammer und in der erforderlichen Zeit mithilfe eines Stahlrohres mit einem Trichter am oberen Ende oder einer anderen Vorrichtung, mit welcher der in die Kammer eingeführte Legierungspartikelstrom auf den unmittelbar an die Kammerwand angrenzenden Bereich gelenkt werden kann, um die Partikel dem Metallstrom zuzugeben, der auf seinem Weg durch die Kammer behandelt wird. Falls die Zugabe der Legierungselemente mittels volumetrischer oder gravimetrischer Dosiereinrichtung gesteuert wird, Aktivierung der Partikel-Dosiereinrichtung, damit der Partikelstrom in die Kammer eingebracht werden kann mithilfe eines Stahlrohres mit Trichter am oberen Ende oder einer anderen Vorrichtung, mit welcher der in die Kammer eingeführte Massenstrom von Legierungselementen in der erforderlichen Zeit auf den unmittelbar an die Kammerwand angrenzenden Bereich gelenkt werden kann, um damit die Zugabe der Gesamtmasse der eingebrachten Legierungspartikeln dem in Behandlung befindlichen Metallstrom auf seinem Weg durch die Kammer zu vereinfachen.
DE102016114564.5A 2015-08-07 2016-08-05 Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente Ceased DE102016114564A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MX2015010258A MX2015010258A (es) 2015-08-07 2015-08-07 Dispositivo dosificador de particulas aleantes a alta temperatura.
MXMX/A/2015/010258 2015-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016114564A1 true DE102016114564A1 (de) 2017-02-09

Family

ID=57854000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016114564.5A Ceased DE102016114564A1 (de) 2015-08-07 2016-08-05 Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170038145A1 (de)
BR (1) BR102016017991A2 (de)
DE (1) DE102016114564A1 (de)
MX (1) MX2015010258A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104451121A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 合肥市瑞宏重型机械有限公司 旋风式矿石预热装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113124678A (zh) * 2021-03-19 2021-07-16 安徽博石高科新材料股份有限公司 一种用于锂电池正极材料的燃气炉与生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788987A2 (de) 1995-09-07 1997-08-13 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Quantitative Pulverzuführung
US6994894B2 (en) 2000-04-20 2006-02-07 Vanderbilt University Method and system for thick-film deposition of ceramic materials
US7252120B2 (en) 2003-08-14 2007-08-07 Glenn Beane Powder feed apparatus, system and method
US20120027441A1 (en) 2010-07-29 2012-02-02 Lawniczak Gary P Method for forming durable combination prints

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6024912A (en) * 1997-11-27 2000-02-15 Empco (Canada) Ltd. Apparatus and process system for preheating of steel scrap for melting metallurgical furnaces with concurrent flow of scrap and heating gases

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788987A2 (de) 1995-09-07 1997-08-13 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Quantitative Pulverzuführung
US5738249A (en) 1995-09-07 1998-04-14 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Quantitative powder feeder capable of feeding powder by fixed amounts
US6994894B2 (en) 2000-04-20 2006-02-07 Vanderbilt University Method and system for thick-film deposition of ceramic materials
US7252120B2 (en) 2003-08-14 2007-08-07 Glenn Beane Powder feed apparatus, system and method
US20120027441A1 (en) 2010-07-29 2012-02-02 Lawniczak Gary P Method for forming durable combination prints

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104451121A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 合肥市瑞宏重型机械有限公司 旋风式矿石预热装置

Also Published As

Publication number Publication date
MX2015010258A (es) 2017-02-06
US20170038145A1 (en) 2017-02-09
BR102016017991A2 (pt) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1784253A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verdampfung von flüssigbrennstoffen
WO2015158852A1 (de) Misch- und auftauvorrichtung
DE1906895C3 (de) Vorrichtung zur direkten Beheizung eines Wirbelschichtreaktors
EP0077462B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aktivieren von Aktivkohle
DE102006044626A1 (de) Aufkohlungsbehandlungsvorrichtung und -verfahren
DE102016114564A1 (de) Dosiervorrichtung für Hochtemperatur-Legierungselemente
DE3726875A1 (de) Gasbrenner
DE102011015317A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Ofens
DE102013203448A1 (de) Anlage und Verfahren zum Behandeln und/oder Verwerten von gasförmigemMedium
DE2723457C2 (de)
DE2615265A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung einer reduzierenden atmosphaere fuer thermische behandlungsanlagen
WO2005095551A1 (de) Reaktor zur thermischen abfallbehandlung mit einem zuführkanal
DE1458174B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Metallpulver oder -granulat durch Verdüsen
DE4308803A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer kohlenstoffhaltigen gasförmigen Behandlungsatmosphäre
CH656636A5 (en) Process and equipment for converting waste materials into stable end products
DE102008036269A1 (de) Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von ausgespeichertem Erdgas mit Sauerstoff zu einem Brenngas für eine Erwärmung des unter Druck stehenden Erdgases vor oder nach seiner Entspannung
EP3228403B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum warmhalten flüssiger metalle
DE2134959B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von stückigen Metallerzen
AT526000B1 (de) Vorrichtung zur Temperierung eines Gegenstandes
DE2350031A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von siliziumnitridpulver
DE1906962A1 (de) Fluessigkeitsverteiler fuer senkrechte Behaelter
DE7014849U (de) Vorrichtung zur reduktion feuerfester metalloxide
AT79869B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von SticVerfahren und Vorrichtung zur Darstellung von Stickstoffverbindungen. kstoffverbindungen.
DE2629423A1 (de) Verfahren und einrichtung zur erzeugung von kontrollierten atmosphaeren
CH548457A (de) Verfahren zum regelbaren aufkohlen der oberflaechenschicht von werkstuecken aus stahl.

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22D0039000000

Ipc: F27B0003020000

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final