DE10302313A1 - Molded body used as wear protection in a sintering device, for clinker cooling plates and for hot sieves comprises recesses arranged in a metallic base body with ceramic bodies arranged in the recesses - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Formkörper zur Befestigung als abrasions- und hitzebeständiger Verschleißschutz an einer Tragstruktur mit einem metallischen Grundkörper sowie Verwendungen desselben.The invention relates to a molded body for attachment as abrasion and heat resistant wear protection on a support structure with a metallic base body as well Uses of the same.
In vielen Bereichen der Technik, insbesondere im Bereich der mechanischen Aufbereitung bei höheren Temperaturen, sind die verwendeten Werkstoffe sowohl einem hohen Verschleiß (Materialabtrag an der Oberfläche) als auch einer starken Korrosion (Materialveränderung an der Oberfläche) ausgesetzt. So sind beispielsweise in den Verbrennungsöfen von Heizkraftwerken die Heizschlangen mechanisch und thermisch hoch belastet. Entsprechendes gilt auch für Klinkerkühlerplatten, die in der Zementindustrie in der Verarbeitung des heißen Klinkers verwendet werden, der aus dem Drehrohrofen herausfällt und anschließend zerkleinert und gekühlt wird. Ähnliche Verhältnisse finden sich im Hochofenbereich. Dort werden Sinterbrechersterne zur Agglomeration von feinkörnigen Erzen zu Sinter sowie Heißsiebe verwendet, die dem Sinterbrecher im Verfahrensablauf nachfolgen.In many areas of technology, especially in the field of mechanical processing at higher temperatures, the materials used are both subject to high wear (material removal on the surface) as well as severe corrosion (material changes on the surface). So are, for example, in the incinerators of heating plants Heating coils subject to high mechanical and thermal loads. The same applies to Clinker cooler plates, those in the cement industry processing hot clinker used, which falls out of the rotary kiln and subsequently crushed and chilled becomes. Similar relationships can be found in the blast furnace area. There are sinter crusher stars for agglomeration of fine-grained Sintering ores and hot sieves used that follow the sinter crusher in the process.
Die Verschleißbeanspruchung erfolgt dabei im wesentlichen durch Abrasion, d.h. durch mechanischen Abrieb durch harte Gegenkörper. Unter den Korrosionserscheinungen ist bei hohen Temperaturen in der Regel die Verzunderung vorherrschend, worunter die Oxidation der Oberfläche durch den Sauerstoff der Umgebungsluft verstanden wird.The wear stress takes place in the essentially by abrasion, i.e. due to mechanical abrasion hard counter body. Under the signs of corrosion is in at high temperatures usually the scaling predominates, including the oxidation the surface is understood by the oxygen in the ambient air.
Bislang werden als Werkstoffe für die vorstehend beispiel haft aufgeführten Maschinenteile üblicherweise hitzebeständige Gußlegierungen verwendet, z.B. Fe-Cr-Ni-Stähle, teilweise mit Zusätzen von Aluminium.So far, as materials for the above exemplary listed Machine parts usually heat-resistant Casting Alloys used, e.g. Fe-Cr-Ni steels, partly with additives of aluminum.
Eine Möglichkeit, Maschinenteile gegen vorzeitige Abnutzung zu schützen, besteht in der Auftragschweißung mit hochchrom- oder sonderkarbidhaltigen Werkstoffen, wie z.B. mit einem Schweißzusatz, der im reinen Schweißgut ca. 5,5% Kohle, ca. 22% Chrom, ca. 7% Niob, ca. 3% Wolfram und ca. 3% Molybdän aufweist.One way to counter machine parts protect premature wear, consists of surfacing with high chrome or special carbide-containing materials, e.g. with a filler metal, that in the pure weld metal approx. 5.5% coal, approx. 22% chromium, approx. 7% niobium, approx. 3% tungsten and approx. 3% molybdenum having.
Diese bekannten Werkstoffe weisen jedoch dann Schwächen auf, wenn sie gleichzeitig einer hohen Abrasion und einer starken Verzunderung ausgesetzt sind.These known materials have but then weaknesses on if they are both high abrasion and strong Scaling are exposed.
So sind die hitzebeständigen Stähle weder bei Raumtemperatur noch bei höheren Temperaturen ausreichend abrasionsbeständig. Die hochchrom- und sonderkarbidhaltigen Werkstoffe andererseits weisen Analysebestandteile auf, die zu einer sehr starken Oxidation an der Oberfläche bei höheren Temperaturen führen. Dadurch kommt es zur Ausbildung niedrigschmelzender Oxide, wie z.B. Molybdänoxid und Vanadinoxid, mit Schmelzpunkten teilweise unter 700°C. Andererseits zerfällt das Gefüge derartiger Werkstoffe bei Temperaturen oberhalb von 700°C in der Matrix in sehr weichen Ferrit, der gleichfalls keinerlei Abrasionsbeständigkeit gegenüber Mineralien wie heißem Sinter aufweist. Dieser ist zwar bei 1100°C ebenfalls nicht sehr hart; weil er an den Kontaktflächen jedoch stark abkühlt, kann er dort bei den verwendeten Werkstoffen eine hohe Abrasion hervorrufen.So the heat-resistant steels are neither Room temperature even higher Sufficiently resistant to temperatures. The high chrome and special carbide ones Materials on the other hand have analysis components that lead to a very strong oxidation on the surface at higher temperatures. Thereby low-melting oxides are formed, e.g. Molybdenum oxide and Vanadium oxide, with melting points sometimes below 700 ° C. on the other hand decays the structure of such Materials at temperatures above 700 ° C in the matrix in very soft Ferrite, which also has no abrasion resistance to minerals how hot Sinter has. This is also not very hard at 1100 ° C; because he's at the contact areas but cools down a lot, it can cause high abrasion in the materials used.
Infolge der vorstehend genannten Eigenschaften haben die bislang betrachteten Werkstoffe daher eine vergleichsweise kurze Lebensdauer, wenn sie bei hohen Temperaturen abrasiv stark belastet werden.As a result of the above The materials considered so far therefore have one property comparatively short lifespan when abrasive at high temperatures be heavily burdened.
Aus diesem Grund kommen von den unterschiedlichen Werkstoffgruppen eigentlich nur Keramikwerkstoffe für Anwendungen in Frage, bei denen die Maschinenteile gleichzeitig sowohl hohen mechanischen als auch abrasiven Belastungen ausgesetzt sind. Keramikwerkstoffe haben andererseits jedoch den Nachteil, daß sie sich bei den hier ins Auge gefaßten Anwendungsfällen nur schwer an Tragstrukturen befestigen lassen.For this reason come from the different Material groups actually only ceramic materials for applications in question, where the machine parts are both high mechanical as well as abrasive loads. Ceramics on the other hand, however, have the disadvantage that the Eye-catching applications difficult to attach to support structures.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deswegen, einen Formkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine besonders lange Lebensdauer unter hohen thermischen und abrasiven Belastungen aufweist.Object of the present invention it is because of this, a molded body of the type mentioned at the outset, which is particularly long Has a service life under high thermal and abrasive loads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem metallischen Grundkörper mehrere Ausnehmungen vorgesehen und in die Ausnehmungen Keramikkörper eingelassen sind, die sich jeweils teilweise von der Oberfläche des Grundkörpers nach außen abheben, und daß in den Ausnehmungen ein Stoffgemisch enthalten ist, das den Grundkörper mit den Keramikkörpern verbindet und durch Aufschmelzen eines Gemischs erhalten ist, das zu 90% bis 98%, vorzugsweise zu 96%, aus einem Hartlot und im übrigen aus einem sauerstoffbindenden Material, z. B. einem Metall wie etwa Aluminium, Silizium oder Eisen, besteht.This object is achieved according to the invention solved, that in the metallic base body several Provided recesses and embedded ceramic bodies in the recesses are, each of which partially from the surface of the base body Outside take off, and that in the recesses contain a mixture of substances that the base body with the ceramic bodies connects and is obtained by melting a mixture that 90% to 98%, preferably 96%, of a hard solder and the rest an oxygen-binding material, e.g. B. a metal such as Aluminum, silicon or iron.
Bei dem erfindungsgemäßen Formkörper wird somit die Kontaktfläche, die den hohen Temperaturen und der Abrasion ausgesetzt ist, zu einem größeren Teil von den sich von der Oberfläche des Grundkörpers abhebenden Keramikkörpern gebildet. Daher hat der Formkörper sehr günstige Eigenschaften in Bezug auf die Temperatur- und Abrasionsbeständigkeit.In the molded article according to the invention thus the contact area, which is exposed to high temperatures and abrasion, to a large extent of which are from the surface of the basic body lifting ceramic bodies educated. Therefore, the molded body very cheap Properties related to temperature and abrasion resistance.
Das normalerweise vorhandene Problem der Befestigung von Keramikwerkstoffen an Tragstrukturen wird hier durch zweierlei Maßnahmen gelöst. Zum einen führt der Formschluß, den das Einsetzen der Keramikkörper in die Ausnehmungen des Grundkörpers mit sich bringt, dazu, daß ein Teil der auftretenden Kräfte ohne nennenswerte Beanspruchung des Stoffgemischs abgeleitet werden kann, das den Grundkörper mit den Keramikkörpern verbindet.The normal problem the attachment of ceramic materials to support structures is here through two measures solved. To the leads one the form fit, the insertion of the ceramic body in the recesses of the base body brings with it that a Part of the forces that occur can be derived without significant stress on the mixture of substances can that the main body with the ceramic bodies combines.
Außerdem ist festgestellt worden, daß durch die besondere Wahl des Stoffgemischs eine hochfeste Verbindung zwischen den Keramikkörpern und dem Grundkörper erzielbar ist, die sich zudem mit einfachen Mitteln und kostengünstig herstellen läßt. Durch den Bestandteil an sauerstoffbindendem Material in dem aufzuschmelzenden Stoffgemisch wird eine Oxidation des Hartlots während des Aufschmelzens weitgehend verhindert.In addition, it has been found that the special choice of the mixture of substances enables a high-strength connection between the ceramic bodies and the base body to be achieved, which can moreover be produced with simple means and inexpensively. The constituent of oxygen-binding material in the mixture of substances to be melted largely prevents oxidation of the brazing solder during the melting.
Damit das Hartlot nicht während des Herstellungsprozesses mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft reagiert, der insoweit in Konkurrenz zu in den Keramikkörpern ggf. enthaltenen Sauerstoff tritt, sollte das Aufschmelzen möglichst unter Ausschluß oder verringerter Zufuhr der Umgebungsluft stattfinden. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Formkörper in den Räumen, die zwischen den Keramikkörpern und dem Grundkörper liegen, von Hause aus weitgehend gegeben. Ergänzend kommt in Betracht, den Formkörper bei der Herstellung in einem Gehäuse zu kapseln, so daß nach Verbrauch des vorhandenen Restsauerstoffs, der noch in dem Gehäuse vorhanden ist, kein Sauerstoff mehr als Reaktionspartner für das Hartlot vorhanden ist.So that the brazing alloy does not Manufacturing process with which oxygen from the ambient air reacts, to the extent that it competes with oxygen that may be contained in the ceramic bodies occurs, the melting should if possible under exclusion or reduced supply of ambient air take place. This is at the molded body according to the invention in the rooms, between the ceramic bodies and the body are largely given by home. In addition, the moldings when manufactured in a housing to encapsulate so that after Consumption of the residual oxygen that is still present in the housing is, there is no longer any oxygen as a reaction partner for the brazing alloy.
Der Grundkörper des Formkörpers kann beispielsweise aus Stahlguß oder einer hitzebeständigen Gußlegierung wie etwa Fe-Cr-Ni-Stahl, ggf. mit Aluminiumzusatz, bestehen. Die Ausnehmungen lassen sich dann im Prinzip mit Hilfe einer geeigneten Gußform herstellen. Möglich ist aber auch die Verwendung von duktilen Stählen.The base body of the molded body can for example made of cast steel or a heat-resistant cast alloy such as Fe-Cr-Ni steel, possibly with aluminum addition. The In principle, recesses can then be produced with the aid of a suitable casting mold. Possible is also the use of ductile steels.
Besonders bevorzugt ist es aber, wenn die Ausnehmungen als Sackbohrungen ausgeführt sind. Die Einbringung der Ausnehmungen mit Hilfe eines Bohrwerkzeugs hat den Vorteil, daß die Ausnehmungen auf diese Weise eine höhere Maßhaltigkeit aufweisen. Auf diese Weise läßt sich der Sitz von Keramikkörpern mit Kreis- oder zylindrischen Umfangsflächen verbessern.However, it is particularly preferred if the recesses are designed as blind holes. The introduction of the Recesses with the aid of a drilling tool has the advantage that the recesses this way a higher one dimensional stability exhibit. In this way the seat of ceramic bodies improve with circular or cylindrical peripheral surfaces.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der sich von der Oberfläche des Grundkörpers abhebende Teil der Keramikkörper zumindest annähernd halbkugelförmig. Dies führt zu einer besonders hohen Schlagfestigkeit der Keramikkörper.In another advantageous embodiment the invention is that which stands out from the surface of the base body Part of the ceramic body at least nearly hemispherical. this leads to to a particularly high impact resistance of the ceramic body.
In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist der Keramikkörper im wesentlichen pillenförmig.In an advantageous further development of this Design is the ceramic body essentially pill-shaped.
Der zylindrische Mittelabschnitt der Pille ist besonders gut geeignet, um in eine zylindrische Bohrung paßgenau, insbesondere auch in einem Preßsitz, eingesetzt zu werden. Das eine halbkugelförmige Ende der Pille ragt dann in die Ausnehmung hinein und verbindet sich bei der Herstellung des Formkörpers mit dem vorher eingefüllten Gemisch, während das andere halbkugelförmige Ende der Pille sich von der Oberfläche des Grundkörpers nach außen abhebt und die von außen einwirkenden Belastungen aufnimmt. Solche pillenförmigen Keramikkörper sind außerdem sehr preisgünstig als Schüttgut erhältlich.The cylindrical middle section the pill is particularly well suited to in a cylindrical bore an exact fit, especially in a press fit, to be used. The one hemispherical end of the pill then protrudes into the recess and connects during manufacture of the shaped body with the previously filled Mixture while the other hemispherical End of the pill itself from the surface of the body stands out on the outside and the outside absorbs acting loads. Such pill-shaped ceramic bodies are also very inexpensive as bulk goods available.
Bei dem Hartlot kann es sich beispielsweise um ein Lot nach der DIN 8513 handeln. Derartige Hartlote schmelzen bei Temperaturen von etwa 900°C oder darüber und stellen dabei eine Verbindung zwischen verschiedenen metallischen Werkstoffen her.The braze solder can be, for example trade a lot according to DIN 8513. Such brazing alloys melt Temperatures of around 900 ° C or above and create a connection between different metallic Materials.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Hartlot Kupfer, insbesondere eine Kupfer-Nickel-Verbindung, enthält. Geeignet sind auch Silber enthaltende Hartlote wie etwa Ag64CuInNiMn oder nickelhaltige Hartlote wie NiCrB.It is particularly preferred if the hard solder contains copper, in particular a copper-nickel compound. Silver-containing hard solders such as Ag 64 CuInNiMn or nickel-containing hard solders such as NiCrB are also suitable.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Formkörpers als Verschleißschutz für einen Rostbalken eines Sinterbrechers, für einen Sinterbrecherstern, für eine Klinkerkühlerplatte oder für ein Heißsieb.The use of the is particularly preferred Shaped body according to the invention as wear protection for one Rust bar of a sinter crusher, for a sinter crusher star, for one Clinker cooler plate or for a hot sieve.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In it show:
Der insgesamt mit
In jede der Ausnehmungen
Das andere Ende
In der Ausnehmung
Bei der Verwendung des Formkörpers
Der Formkörper
Zunächst werden
auf einer Seite des quaderförmigen Grundkörpers
First, on one side of the cuboid body
Der Grundkörper
Bei weiterer Temperaturerhöhung lockert sich
der Preßsitz
der Keramikkörper
Bei Temperaturen von etwa 1100°C verflüssigt sich
das Hartlot und stellt eine Verbindung zwischen den Keramikkörpern
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Applications Claiming Priority (1)
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DE2003102313 DE10302313A1 (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | Molded body used as wear protection in a sintering device, for clinker cooling plates and for hot sieves comprises recesses arranged in a metallic base body with ceramic bodies arranged in the recesses |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120801 |