DE1954166C3 - Schachtofen zur kontinuierlichen Herstellung von Metallkarbiden - Google Patents

Description

40 Behälter besteht.

Der Schachtofen kann so betrieben werden, daß ihm ein Schutzgas zugeführt wird, wodurch noch reinere Ausgangsprodukte erzielt werden. Günstig ist es

Die Erfindung betrifft einen Schachtofen mit einer auch, wenn der Tcmperatui unterschied zwischen feuerfesten Auskleidung zur kontinuierlichen Her- 45 Reaktionszone und Kühlzone mindestens 1000⁰C stellung von Metallkarbiden mit einer Zufuhröffnung beträgt.

für die Ausgangsstoffe, einer unteren Aiistragsöff- Die Erfindung ist beispielsweise in den Zeichnun-

nung, einer elektrischen Heizvorrichtung zur Erzeu- gen wiedergegeben. Es zeigt

gung von Strahlungshitze in einer Reaktionszone im F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht

oberen Teil des Schachtes und einer sich unmittelbar 50 des erfindungsgemäßen Schachtofens und
anschließenden Kühlzone im unteren Teil des Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der

Schachtes sowie einer Rückhalteeinrichturig an der Linie 2-2 der Fig. 1.

Austragsöffnung. In F i g. 1 ist ein Schachtofen 10 mit einer Schacht-

Ein Schachtofen für die Reaktion von festen Stof- wand 12, Induktionsspulen 14, Kühleinrichtungen 16 fen 'st aus der deutschen Patentschrift 416 493 be- 55 und Austragsvorrichtungen 18 gezeigt. Der Ofen ist kannt, der die bei Schachtofen üblichen Zufuhr- und mit einem hitzebeständigen Produkt 20, wie Graphit, Austragsöffnungen für das Material besitzt. An eine ausgekleidet, wobei die Auskleidung sich praktisch Reaktionszone mit einer Strahlungsheizquelle über die gesamte Länge des Ofens erstrecl't und den schließt sich eine Abkühlzone mit einem Wärmeaus- Schacht 22 umgibt, Um den oberen Teil des Ofens tauscher unmittelbar an und besitzt auch eine auto- 60 herum ist ein isolierendes Material 24 (z. B. Kohle) matische Austragsvorrichtung. Feuerfeste Ausklei- angeordnet, welches die Auskleidung 20 aus Graphit düngen sind bei derartigen öfen selbstverständlich. umgibt. Der Schacht 22 ist mit Agglomeraten 26 aus

Eine Austragsvorrichtung mittels schwenkbarem Metalloxid und Kohle gefüllt, die kontinuierlich Behälter ist aus der deutschen Patentschrift 288 127 durch die Leitung 28 eingeführt werden. Beim Herbekannt. 65 absteigen der Agglomerate durch den Schacht gelan-Schließlich ist noch ein Ofen zur Herstellung von gen sie zunächst in die Reaktionszone 30, wo der Metallkarbiden bekannt, der aus einem Grafitrohr Kohlenstoff und die Metalloxide unter Bildung von besteht und mit Induktionsheizung und Schutzgas be- Metallkarbiden und Kohlenmonoxid umgesetzt wer-

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den. Das letztere entweicht nach oben und tritt aus 22 kann beliebig S^ÄÄ^

der oberen Öffnung des Ofens aus. Die Graphitaub- nisse zu erzielen, sollte er "tem au β _{k w}

Weidung 20 im oberen Teil des Ofens dient al War- die strahlende ^_ς^Γ_Β6Ώ

mequelle durch Wirbetstrombildung auf Grund des «"^m die Mitte des Schachtes ^, .« β _ße

durch die Spulen 14 erzeugten magnetischen Feldes. 5 D.e Dicke der .Gwgjw"^ie Auskleidung

Zur Herstellung von Vanadiumkarbid und anderen deutung sein. In der «««°J*> ' _{Q d ß überaU eine}

hitzebeständigen Metallkarbiden, wie Niobium- eine g'^e'^chm^°f_h ^e _ofe_m widerstand vorhanden

karbid, Tantalkarbid und Titankarbid, verwendet Zone von ^^ch™flf*^a Spaßige Hitze erzeugt

man eine Temperatur von etwa 1500 bis etwa ist. Dadurch wyd « ElJW ^ ^

1900⁰C in der Reaktionszone 30. Nach dem Durch- i« und ausgestrahlt, urneLy*¹'" _{of zwe}ckmäßig.

gang durch die Reaktionszone 30 gelangen die Ag- 12,5 cm ist im oberen l«¹ ** "* _{Hdzen ein}°

glomerate aus Metallkarbiden sofort in die Kühlzone Üblicherweise Yf¹^gJJJJ_{2 von} 30 bis 180 Hz,

32 und werden dort abgekühlt. Die Kühleinrichtun- Energiequelle nut ^einer/^"„" _{60 Hz}

gen 16 können aus beliebigem geeigneten Material, ^vo"^u8^swf'^^¹^⁶^^ del^ndpioduktes ist notwie Kupfer, bestehen und z. B. mit Wasser gekühlt 13 Das sofortige Abkühlen^des tn^ _{aug dem}

werden. Besonders günsüg ist wendeiförmiges Kup- wendig, ^^^^^ kontouierliches Arbeiferrohr in Berührung mit der Außenwandung des Ofen zu vermeiden. Um em ^K _{um mehr} Ofens, durch welches eine Kühlflüssigkeit (z. B. Was- ten «J»«^SÄ mehr ak 1500° C in kurser) strömt. als luuu ^-> ^v"^iiU& _ri rji_e Kühlzone muß Die gekühlten Endprodukte werden mittels der *° ?er Zeit herabgesetzt wejaen _{hniu ist und} Austragsvorrichtung 18 am Boden des Ofens ausge- also langer sein als '"[ ^{m 11}JL Außerdem kann tragen. Diese Vorrichtung besteht aus einem Behälter zwar wenigstens ™*™£ 'J"» j Ausgangsstoffe 34:der um die Achse 36 schwenkbar angeordnet ist man die ^^^^^J^muT zu und von den Stäben 38 getragen wird. Die Endpro- regeln, um eine niedrige Aus.rag _B dukte werden kontinuierlich in die Behälter 40 und 23 erreichen. 42 gebracht, wenn man den Behälter 34 abwechselnd Beispiel um die Achse 36 schwenkt. Dieses Hin- und Her- Gemisch aus 181kg V.,O, mit schwenken kann von Hand geschehen, vorzugsweise Man sie Hc ein ^™^s™ _Q2 ^ -^_{2 kg} verwendet man aber dazu einen Motor. Durch die Teilchengroßen von «πig^r . 0.075 mm Häufigkeit der hin- und hergehenden Schwenkung 30 ^Ko "!'^T*Ä J₅ Semisch wurde zu kann auch die Abstiegsgeschwindigkeit der Agglome- und 4..-» kg Bindem«lei r1 . _{cm durch} rate in dem Schacht gesteuert werden, wodurch man Pellets mit den Abmessung, η von 1, die gewünschten Zeiten für das Heizen und Abküh- Rollen auf e.ner Platte eeiormt. ⁶ - - Diese Pellets

DieAg_g.omerate 26 haben zweckmäßigerweise die „ etwa 22 5 ^%^%$S&£ S^t Form von Briketts mit den Abmessungen von z. B. guren darge teilten Obens einge _Durchmes.

4,4 X 3,8 X 2,5 cm. Sie können hergestellt werden war 270 cm lang und hatte einen in^ ^^ ^₅ durch Zusammenpressen eines Gemisches aus einem ser von 13"«· ' , _duklionsspule angeordnet, fein verteilten Metalloxid, Kohlenstoff und einem Schachtes an war eme IndUKiK ρ> ^^

Bindemittel aus Mehl oder Stärke. Sie enthalten 4« so daß eme ^^⁰^⁰^/" _]a„ ^i 1700 bis zweckmäßigerweise den Kohlenstoff in einer Menge »«J™*?™^^ 5" cm des Schachtes waren die etwa 100 bis 110% der theoretisch zur Gewin- 210C C. Die ^u"^teren '^^c™ _{Teil des} Schachnung der Metallkarbide erforderlichen Menge be- inst Wasser gekuh t. Ir»den^«ⁿ _n_

trägt. Dadurch kann das Endprodukt einen sehr nied- tes wurde Argon in -iner Meng, vui rigen Gehalt an Sauerstoff, beispielsweise weniger 45 geführt ^ ^ _{ßoden des Schachtes ab}.

als 2 °/o, enthalten. ,„-h-. h-i'tte eine Temperatur von weniger

Die Fig. 2 zeigt die Vorrichtung im Querschnitt. gezogen wu.de ha« ^ P Kohlenstoff und

Der Schacht 22 hat in der Regel einen rechteckigen ^..⁴ ₀ ⁰⁰ _S ^C ^ ^emh«U ^ _{waren hart und}

Querschnitt. Die Auskleidung 20 aus Graphit be- Ο«»ο ^Sa"^e™°";>J\ ^₁, _ihrer ursprünglichen

steht aus vier an den Kanten miteinander verbünde- 50 dicht und hatten etwa I_x Bis /,in _v

nen Abschnitten. Der Querschnitt des Schachtes Größe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. trieben wird, vgl, »EleJuro-Wärmc«, 1942, S. 34, Patentansprüche: Abb. 5.

   Der aus der deutschen Patentschrift 416 493 be-

   J. Schachtofen roh einer feuerfesten Ausklei- kannte Schachtofen weist Nachteile auf. Die Heizung dung zur kontinuierlichen Herstellung von Me- 5 in der Heizzone erfolgt mittels Hetzwiderstanden, die tallkarbiden mit einer Zufuhröffnung für die in einem Heizkörper aus Korund um die Heizzone Ausgangsstoffe, einer unteren Austragsvorrich- herum verteilt sind. Diese Art der Heizung erlaubt tung, einer elektrischen Heizvorrichtung zur Er- keine ausreichend hohe und gleicnmaliige 1 emperazeugung von Strahlungshitze in einer Reaktions- tür, da die Wärme einerseits den Warmewiderstand zone im oberen Teil des Schachtes und einer sich io des Konmd überwinder, muß, andererseits die Temunmittelbar anschließenden Kühlzone im unteren peratur über einem Heizstab auf der Innent ache des Teil des Schachtes sowie einer Rückhalteeinrich- Ofens größer ist als zwischen zwei Heizstäben,
   tung an der Austragsvorrichtung, dadurch Aufgabe der Erfindung ist es, den Schachtofen so

   gekennzeichnet, daß die feuerfeste Aus- auszubilden, daß im Reaktionsbereich eine höhere kleidung (20, 24) aus einer inneren sich über die 15 und gleichmäßigere Temperatur erzeugt werden gesamte Schachtlänge erstreckenden Graphit- ^ann, als es bisher möglich war.
   schicht (20) und einer äußeren isolierenden Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geSchicht (24) im Bereich der Reaktionszone (30) löst, daß die feuerfeste Auskleidung aus einer mnebesteht, wobei die elektrische Beheizung mittels iren sich über die gesamte Schachtlänge erstrecken-Induktionsspulen (14) zur Erzeugung induzierter 20 ₍j_en Graphitschicht und einer äußer: it h^ierenden Wirbelströme erfolgt. Schicht im Bereich der Reaktionszone besteht, wobei
2. 2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch ge- die elektrische Beheizung mittels Induktionsspulen kennzeichnet, daß die Kühlzone (32) mindestens zur Erzeugung induzierter Wirbelströme erfolgt,
   zweimal langer ist als ihr mittlerer Durchmesser. Mit dieser Anordnung gelingt eine kontinuierliche
3. 3. Schachtofen nach Anspruch 1 oder 2, da- 25 Herstellung von Metallcarbiden, insbesondere von durch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrich- Agglomeraten der Karbide von Vanadium, Niob, tung (18) aus einem um eine Achse (36) Tantal oder Titan, die als Zusätze bei der Stahlherschwenkbar angeordneten Behälter (34) besteht. stellung verwendet werden können, weil die so herge-
4. 4. Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens stellten Agglomerate nicht nur verhältnismäßig fest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- 30 und dicht sind, sondern auch einen sehr niedrigen durch gekennzeichnet, daß dem Schachtofen (10) Gehalt an Sauerstoff (z. B. weniger als 2 ⁰Zo) haben,
   ein Schutzgas zugeführt wird. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich.
5. 5. Verfahren zum Betreiben »»ines Schachtofens wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- die Kühlzone mindestens zweimal länger ist als ihr durch gekennzeichnet, daß der ."emperaturunter- 35 mittlerer Durchmesser.

   schied zwischen Reaktionszone (30) und Kühl- Der Durchfluß durch den Schachtofen läßt sich

   zone (32) mindestens 1000⁰C beträgt. besonders gut steuern, wenn gemäß einer anderen

   Ausführungsfonn der Erfindung die Austragsöffnung aus einem um eine Achse schwenkbar angeordneten