DE2839194A1

DE2839194A1 - Schachtofen zum herstellen von sauerstoffarmen eisenpulvern fuer die pulvermetallurgie

Info

Publication number: DE2839194A1
Application number: DE19782839194
Authority: DE
Inventors: Shunji Ito; Yoshihiro Kajinaga; Minoru Nitta; Ichio Sakurada
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1977-09-10
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1979-03-22
Also published as: FR2402848B1; US4223874A; SE434301B; SE7809468L; DE2839194C3; GB2004042A; JPS5759282B2; FR2402848A1; GB2004042B; DE2839194B2; JPS5442313A; CA1107336A

Description

PATIENTANWALTS ^- <?RÜNECKER

H. KlNKELDEY

W. STOCKMAIR

Kl-IMtI - AbEICALTHM

K. SCHUMANN

P. H. JAKOB

O1H--LMG.

G. BEZOLD

OR RSlNAT.- DlPL-OEM.

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE <13

P 13 103

Kawasaki Steel Corporation^ Kobe City, (Japan)

Schachtofen zum Herstellen von sauerstoffarmen Eisenpulvern für die Pulvermetallurgie

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schachtofen zum Herstellen von sauerstoffarmen Pulvern auf Eisenbasis für die Pulvermetallurgie, wobei das Ausgangspulver im wasserzerstäubten Zustand oder dergleichen fertig reduziert und geglüht wird.

Allgemein sind Metallpulver auf Eisenbasis, die mit oxidierenden Elementen, wie Mangan, Chrom und dergleichen legiert sind, mit Hilfe der Wasserzerstäubung erzeugt worden» Wird dabei jedoch die Schlußreduzierung mit Hilfe herkömmlicher bekannter Gasreduzierungsverfahren oder dergleichen vorgenommen, so kann kein Metallpulver auf Eisenbasis mit ausreichend niedrigem Sauerstoffgehalt erzielt werden. In diesem Zusammenhang haben die Erfinder bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein einer Schlußreduzierung zu unterwerfendes metallisches Ausgangspulver auf Eisenbasis zuvor ledigert und/oder mit Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltigem Granulat als Reduktionsmittel vermischt und sodann bei induktiver Erwärmung desoxidiert wird (jap. Patentveröffentlichungen 1,353/76 und

909812/0910

TELEFON (000) 232862 TELEX OB-SBSGO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

110,208/77). Als Vorrichtung zum Durchführen des vorstehend erwähnten Verfahrens ist in der jap. Patentveröffentlichung 110,208/77 ein Schachtofen mit Vorwärmzone und induktiver Erwärmungszone vorgeschlagen worden, mit dessen Hilfe Nachteile des Standes Technik verhindert werden können.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem vorstehend erwähnten Schachtofen und schlägt eine Verbesserung dieses Ofens auf der Basis von Untersuchungen, die bei der Herstellung von sauerstoffarmen Metallpulvern auf Eisenbasis angestellt wurden, vor, wobei ein Ausgangspulver in nicht oxidierender Atmosphäre vorgewärmt und dann in der gleichen Atmosphäre durch induktive Erwärmung reduziert wird.

Außerdem wird mit der Erfindung das. Ziel verfolgt, eine Ofenkonstruktion mit Vorwärmzone und induktiver Erwärmungszone zu schaffen/ welche einen stabilen Betriebsablauf gewährleistet, indem ein Ausgangspulver, ein vorläufig' gesinterter Kuchen und dergleichen durch ein in der Mitte eines Vorwärmofens vertikal angeordnetes Vorwärmrohr weich nach unten sinken.

Außerdem soll die Erfindung Probleme lösen, die durch ^i_e vertikale Anordnung der vorstehend erwähnten Vorwärmzone und Induktionserwärmungszone verursacht werden. Das bedeutet, daß die Erfindung eine Anschlußkonstruktion schafft, die imstande ist, Dehnungen und Kontraktionen des Vorwärmrohrs, welche als Folge des Erwärmens und Abkühlens des Vorwärmofens entstehen, während ein Vacuum im Schachtofen aufrechterhalten wird, aufzunehmen.

Ferner beschäftigt sich die Erfindung damit, einen Schachtofen zu schaffen, der die vorstehend genannten Zonen in vertikaler Anordnung aufweist und seine Wartung dadurch erleichtert, daß lediglich ein Ofenabschnitt, beispielsweise die Induktions-= erwärmungszone, abmontierbar ist.

909312/0910

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigt Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung des Schachtofens,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Vorwärmzone des Schachtofens,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III - III in Fig.2, Fig. 4 einen Schnitt durch ein in der Vorwärmzone angeordnetes

Vorwärmrohr,
Figuren 5 und 6

eine teilweise geschnittene Stirnansicht sowie einen Querschnitt durch die Induktionserwärmungszone des Schachtofens,

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht mit zum Teil weggebrochenen und zum Teil geschnittenen Einzelteilen einer verschieblichen Flanschkupplung und eines Verbindungsflansches zum Verbinden der Induktxonserwärmungszone mit der Vorwärmzone und den Kuchenzerkleinerungs- und -kühlzonen,
Fig. 8 eine Aufsicht auf ein abbaubares Konstruktionsteil der

Induktionserwärmungszone und
Figuren 9 und 10

teils von vorne und teils von der Seite gesehene Darstellungen des in Fig. 8 dargestellten Konstruktionsteils.

In Fig. 1 ist die vertikale Reduzierungs- und Glühvorrichtung, das heißt der erfindungsgemäße Schachtofen dargestellt, welcher eine Zone 1 zum Bevorraten und Einbringen eines metallischen Ausgangspulvers auf Eisenbasis, eine Vorwärmzone 2, eine Induktxonserwärmungszone 3 und eine Zone 4 zum Zerkleinern und Abkühlen des erzeugten desoxidierten Sinterkuchens umfaßt.

Zunächst wird das beispielsweise mit Hilfe der Wasserzerstäubung oder dergleichen erhaltene metallische Ausgangspulver, welches einer abschließenden Reduzierung zu unterziehen ist, in einem Vorratsgefäß 5 der Vorrats- und Einführzone 1 auffoe-

181 2/0910

wahrt und sodann wird eine vorbestimmte Menge Ausgangspulver schrittweise in ein Vorwärmrohr 7 der Vorwärmzone 2 mit Hilfe einer Chargiereinrichtung 6 eingebracht, wobei sich das Ausgangspulver auf einer in dem Vorwärmrohr 7 angeordneten Stützstange 8 ansammelt. Die Stützstange 8 wird in dem Vorwärmrohr allmählich nach unten abgesenkt, wobei das darauf angesammelte Ausgangspulver teilweise desoxidiert und entkohlt, sowie unter Ausbildung eines vorgewärmten Kuchens mit zylindrischer gesinterter Außenschale leicht gesintert wird. Danach verändert sich der vorgewärmte Kuchen allmählich zu einem säulenartigen gesinterten Block, der weiter im Ofen herabsinkt und schließlich in der Induktionserwärmungszone 3 ankommt. In der Induktionserwärmungszone 3 wird der Sinterkuchen einer kräftigen Desoxidation und Entkohlung (oder einer relativ starken Sinterung) unterworfen, während sich die Charge durch ein von einer zylindrischen Spule 18 umgebenes isoliertes Keramikrohr 16 abwärts bewegt, wobei ein säulenartiges Sinterprodukt ausgebildet wird. Zwischen dem Keramikrohr 16 und der zylindrischen Spule 18 existiert keine Berührung. Das erzeugte Sinterprodukt wird langsam und kontinuierlich mit Hilfe von in der Zerkleinerungsund Kühlzone angeordneten Ausführrollen oder -walzen 10 abgezogen und mit Hilfe einer Zerkleinerungseinrichtung 11 in Stücke vorgegebener Größe unterteilt. Außerdem wird das Erzeugnis abgekühlt und aus der Vorrichtung ausgetragen» Die vorstehend beschriebene Vorrichtung dient zusammen mit dem Schachtofen nach der Erfindung zum Erzeugen sauerstoffarmer metallischer Pulver, wobei die zuvor erzeugten Ausgangspulver einer Schlußreduzierung durch ein Reduktionsmittel unter Einschluß von Legierungskohlenstoff in einer nicht oxidierenden Atmosphäre, vorzugsweise bei verringertem Druck oder im Vacuum unterworfen werden.

Die Figuren 2 und 3 zeigen Längs- bzw. Querschnitte durch die Vorwärmzone 2, die in einem oberen Abschnitt des vertikalen Schachtofens nach der Erfindung angeordnet ist» Diese Vorwärmzone 2 zeichnet sich dadurch aus, daß das in Längsrichtung durch den Ofen hindurchgehende Vorwärmrohr 7 in seiner Mitte gleichmäßig gegenüber dem zylindrischen Außenabschnitt des Ofens erwärmt wird. Das bedeutet, daß die Vorwärmzone so auf-

909812/0910

gebaut ist, daß gleichmäßiges Erwärmen in Umfangsrichtung, im Querschnitt und ein weiches Herabsinken des im Vorwärmrohr 7 akkumulierten Ausgangspulvers durch gleichmäßiges Erwärmen des Rohres 7 gewährleistet sind. Wird andererseits das Vorwärmrohr ungleichmäßig erwärmt, so wird die exakte Kreisgestalt des Rohres beeinträchtigt. Existieren große Unterschiede in der Erwärmungstemperatur am Umfang des Vorwärmrohres, so wird eine unterschiedliche Wärmedehnung mit der Folge hervorgerufen, daß sich das Vorwärmrohr selbst in axialer Richtung biegt. Das hat jedoch zur Folge, daß die Wanderung des Ausgangspulvers durch das Vorwärmrohr, welche auf dem Eigengewicht des sich im Vorwärmrohr angesammelten Ausgangspulvers beruht,, beträchtlich gestört wird, was Probleme für den Ofenbetrieb mit sich bringt. So müßte dann beispielsweise ein erhöhter Druck von oben her in das Rohrinnere ausgeübt werden.

Wie den Figuren 2 und 3 zu entnehmen, weist die Vorwärmzone 2 einen zylindrischen äußeren Stahlmantel 42 auf, der mit einem feuerfesten Zement 43 ausgekleidet ist. Das Vorwärmrohr 7 verläuft durch den Mantel 42 koaxial zu dessen Längsachse. In einem zwischen der äußeren Wandung des Vorwärmrohrs 7 und der Innenwand des Mantels ausgebildeten Raum tritt eine Flamme ein, die mit Hilfe eines Brenners für Schweröl, Naturgas, Koksofengas oder dergleichen aufrechterhalten wird. Mit Hilfe die*- ser Flamme wird das Vorwärmrohr von außen erwärmt, so daß das in dem Vorwärmrohr enthaltene Ausgangspulver indirekt erwärmt wird und einen vorgewärmten Kuchen bildet, der eine zylindrische gesinterte Außenschale besitzt.

In der Vorwärmzone 2 ist eine Vielzahl von Flammendurchtrittsöffnungen 44 vorgesehen. Diese öffnungen 44 sind in gleichmäßiger Beabstandung in Axialrichtung (oder in Längsrichtung) nebeneinander in der Zone 2 angeordnet. Außerdem sind diese öffnungen in Umfangsrichtung der Zone 2 verteilt angeordnet (wobei in Fig. 2 zwei dieser öffnungen dargestellt sind), so daß die öffnungen relativ zueinander in Axialrichtung versetzt sind. Das bedeutet, daß diese öffnungen 44 zickzackförmig zu-

909812/0910

einander angeordnet sind. An den Flammendurchtrittsöffnungen sind jeweils Brenner 45 für Schweröl, Erdgas oder dergleichen befestigt. Diese Brenner 45 sind so fixiert, daß sie auf eine Tangente an die Innenwand der Mantelauskleidung oder an die Außenwand des Vorwärmrohres 7 gerichtet sind. Das hat zur Folge, daß sich die aus den öffnungen 44 austretenden Flammen spiralenförmig nach oben drehen, längs der Innenwand der Mantelauskleidung, wodurch das Vorwärmrohr 7 erwärmt wird.

Außerdem ist es erforderlich, die Temperaturverteilung in Längsrichtung der Zone 2 so zu steuern, daß im unterm Abschnitt der Zone höhere Temperaturen als im- oberen Abschnitt der Zone erreicht werden. Würde sich das Pulvermaterial unter Ausbildung eines zylindrischen Kuchens mit gesinterter Außenschale durch die Vorwärmzone bewegen, wenn die Temperatur im oberen Abschnitt der Vorwärmzone höher ist als im unteren Abschnitt, so käme es infolge der höheren Temperatur im oberen Zonenabsehnitt zum Ausbauchen des Sinterkuchens mit der Folge, daß der Sinterkuchen nicht weiter nach unten wandern kann. Deshalb ist eine Austrittsöffnung 12 für Brenngas so angeordnet, daß die Temperaturverteilung in Längsrichtung auf den angestrebten Temperaturgradienten eingestellt werden kann. Erstreckt sich zum Beispiel das Vorwärmrohr 7 in Längsrichtung, wie in Fig. dargestellt, so können die Austrittsöffnungen 12 in Positionen angeordnet sein, welche dem obersten Brennung sowie einer Stellung oberhalb des mittleren Brenners entsprechen. Bei der Ausführungsform gemäß Figuren 2 und 3 sind die beiden Brenner gegenüber der Axialrichtung des Vorwärmrohres symmetrisch angeordnet, so daß die Austrittsöffnungen 12 in Stellungen angeordnet sind, die senkrecht zu diesen Brennern 45 verlaufen, wie in Fig. 3 dargestellt.

Um ein unbehindertes Herabsinken der Pulvercharge durch die Vorwärmzone zu gewährleisten, ist der Aufbau des Vorwärmrohres 7 selbst zusätzlich zur gleichmäßigen Erwärmung wichtig. Das bedeutet, daß dann, wenn die Temperatur der Vorwärmzone 2 gesteigert wird, ein Ausbauchen im Mittelabschnitt des Vorwärm-

909812/0910

rohres 7 hervorgerufen wird, wie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien 14 dargestellt. Dabei wird auch der vorgewärmte Sinterkuchen mit seiner zylindrischen Sinterschale durch Wärmeeinwirkung gedehnt und als Folge treten Verstopfungen in der Kühlzone 15 auf, die unterhalb der Vorwärmzone 2 liegt. Durch derartige Verstopfungserscheinungen wird jedoch der Durchsatz des vorgewärmten Sinterkuchens durch den Ofen behindert. Aus diesem Grunde ist zwecks Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile das Vorwärmrohr 7 so kegelstumpfförmig gestaltet, daß sich sein Innendurchmesser vom oberen Ende zum unteren Ende vergrößert, wobei außerdem die Innenoberfläche des Rohres stufenweise in der Nähe des unteren Endes ausgedreht ist, um einen Abschnitt mit größerem Durchmesser zu erzielen.

Am oberen Ende des Vorwärmrohres ist ein wassergekühlter Flansch 13 angeordnet und am unteren Rohrende ist ein Wassermantel 15b aus einem adiabatischen Werkstoff 15a angeordnet. Dieser Wassermantel 15b dient zur Kühlung eines O-Ringes, der für den luftdichten Anschluß des Vorwärmrohres 7 an der Induktionserwärmungszone 3 dient. Das Vorwärmrohr 7 hat vorzugsweise eine Neigung von 1:300 bis 1:50. Ist die Neigung geringer als 1:300, so wird der Reibungswiderstand zwischen dem vorgewärmten Sinterküchen und der inneren Rohrwandung so groß, daß das Herabsinken des Sinterkuchens behindert wird. Ist hingegen die Neigung größer als 1:50, so wird der Spalt zwischen dem Sinterkuchen und der Rohrinnenwand so groß, daß zu große Anteile nicht gesinterter bzw. nicht agglomerierter Pulverteilchen herunterfallen. Außerdem können oxidierende Gase, wie CO₂, H₂O und dergleichen, die im oberen Abschnitt des Vorwärmrohres 7 gebildet werden, durch den Spalt zwischen dem Sinterkuchen und der Rohrinnenwandung hindurchtreten und dann nach unten abgesaugt v;erden_f was zu einer Reoxidation des reduzierten Sinterkuchens führen kann= Außerdem nimmt mit steigender Spaltbreite der Wärmeübergang von der am Rohräußeren angreifenden Wärmequelle ab, was eine unzureichende Sinterung des Materials zur Folge hat.

909812/0310

Unter der Vorwärmzone 2 ist die Induktionserwärmungszone 3 angeordnet, die in ihrem Inneren ein isolierendes Keramikrohr 16 aufweist, welches an das Vorwärmrohr 7 angeschlossen ist. Die Induktionserwärmungszone 3 umfaßt eine wassergekühlte Primärspule 17 für Erregungszwecke, die mit ihren Wicklungen das Keramikrohr umgibt, sowie eine wassergekühlte Sekundärspule 18 für Heizzwecke, die konzentrisch innerhalb der Spule 17 angeordnet ist. Dabei ist die Sekundärspule 18 aus einer Seitenwand der Induktionserwärmungszone 3 gebildet. Zum Zwecke der induktiven Erwärmung dieses Ofenabschnitts ist eine isolierende Packung 19 in einen Spalt eingefügt, der längs der sogenannten Buslinie der Spule 18 ausgebildet ist.

Würde die Sekundärspule 18 als Teil des Schachtofens selbst ausgebildet sein, so könnten die folgenden Probleme auftreten: Zunächst bilden sich aus beim Reduktionsvorgang entstandenem Kohlenmonoxid Kohlenstoffabscheidungen während der Sinter- und Reduzierungsvorgänge (oder bei der Schlußreduzierung) in der Induktionserwärmungszone 3 aus, während der säulenförmige vorgewärmte Kuchen das Reaktionsrohr durchläuft. Diese Kohlenstoffabscheidungen lagern sich an der Rohrinnenwand an. Diese Kohlenstoffansammlungen führen jedoch zu Kurzschlüssen. Äußer den Kohlenstoffabscheidungen kommt es jedoch auch zu Ansammlungen von Eisenteilchen an der Rohrinnenwandung, was zu einem dielektrischen Durchschlag führt, Außerdem führt die Wasserkühlung der Sekundärspule 18 Wärme in das Reaktionsrohr ab, wodurch sich der Wirkungsgrad verschlechtert und die Energiekosten ansteigen. Außerdem wird der Wärmeschock beim Anlegen der Spannung groß, was die Lebensdauer der Sekundärspule 18 herabsetzt.

Erfindungsgemäß hat die Induktionserwärmungszone 3 einen in den Figuren 5 und 6 dargestellten Aufbau, der die oben erwähnten Nachteile vermeidet. Wie der Zeichnung zu entnehmen, ist die Primärspule 17 als hohles Kupferrohr ausgebildet, welches in einer Vielzahl von Windungen angeordnet ist und von Kühlwasser durchflossen wird. Mittels einer nicht dargestellten

909812/0910

Hochfrequenz- oder Niederfrequenzstromquelle wird eine elektrische Spannung an den beiden Enden der Primärspule 17 angelegt. Die Sekundärspuie oder Erwärmungsspule 18 ist als hohle bandartige Kupferplatte in Hülsenform ausgebildet, wobei Kühlwasser durch einen Innenraum 18a von einem Einlaßrohr 21 zu einem Auslaßrohr 21' geführt ist= Wie in Fig. 5 dargestellt, ist vorzugsweise eine Vielzahl von Zwischenwänden 18b vorgesehen, die jeweils mit einem Ausschnitt 18c versehen sind und so in geeigneten Abständen in Axialrichtung des Innenraumes 18a der Spule 18 vorgesehen sind, daß die Leistung der Wasserkühlung erhöht wird.

Außerdem weist die Sekundärspule 18 einen konstanten Spalt oder Schlitz 20 längs ihrer sogenannten Buslinie auf» Dieser Schlitz ist mit einer isolierenden, luftdichten Packung 19 ausgefüllt, um einen vollständig zylindrischen Körper der Sekundärspule 18 zu bilden. Sodann werden die gegenüberliegenden Enden der Sekundärspule 18 durch eine isolierende Platte mit Hilfe von Bolzen 22 stumpft zusammengefügt, die in geeigneten Abständen in Längsrichtung eines jeden Endes angeordnet sind. Somit wirkt die Sekundärspule 18 als Seitenwandung der Erwärmungszone, das heißt als Teil der Ofenwandung.

Die Primärspule 17 wirkt als Erregungsspule und wird mit hoher Spannung und einem geringen Strom gespeist, demgegenüber wirkt die Sekundärspule 18 als Erwärmungsspule, welche die vorstehend genannte Spannung und den vorstehend genannten Strom transformiert bzw. auf einen hohen Strom wandelt, wobei der vorgewärmte Sinterkuchen während seines Herabsinkens induktiv erwärmt wird. Kurz gesagt wirkt die erfindungsgemäß aufgebaute Induktionserwärmungszone 3 durch Kombination von Primärspule 17 und Sekundärspule 18 als Transformator= Insbesondere die sekundäre Heizspule 18 dient als Bestandteil der Ofenwandung, so daß die primäre Erregungsspule 17 in der Atmosphäre angeordnet sein kann. Das hat zur Folge, daß selbst dann, wenn hohe Spannungen an die Primärspule 17 angelegt werden, keine Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses besteht, wodurch die Strom*- versorgungseinrichtung preiswert im Vergleich zu einer solchen

909812/0310

ist, die niedrige Spannung und hohen Strom liefert. Außerdem gibt die Sekundärspule 18 als Folge einer niedrigen Impedanz eine niedrige Spannung und einen hohen Strom ab, so daß eine Spezialbehandlung für die elektrische Isolierung selbst dann nicht erforderlich ist, wenn der Innenraum der Spule 18 unter Vacuum gesetzt wird. Es besteht auch nicht die Gefahr einer elektrischen Entladung (eines elektrischen Kurzschlusses) im Vacuum.

Außerdem ist ein adiabatisches Material 16a ausfüllend zwischen der Sekundärspule 18 und dem isolierten keramischen Rohr 16 angeordnet. Das adiabatische Material 16a besteht beispielsweise aus keramischen Pasern. Mit Hilfe dieses adiabatischen Materials 16a wird das Abführen von Hitze aus dem Inneren des keramischen Rohres 16 durch das Kühlwasser der Sekundärspule verhindert. Außerdem besteht das Keramikrohr 16 im wesentlichen aus Tonerde und ist elektrisch durch die Sekundärspule 18 selbst isoliert, so daß ein dielektrischer Durchschlag als Folge anhaftender Kohlenstoffablagerungen und Eisenteilchen vollständig ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß ist das Vorwärmrohr 7 an seinem oberen Ende fixiert und an seinem unteren Ende frei, weil eine Fixierung am unteren Ende dazu führen würde, daß sich infolge der Wärme das Rohr 7, welches die Vorwärmzone 2 durchsetzt, verbiegen würde. Es ist deshalb erforderlich, das untere Ende des Vorwärmrohres 7 so verschieblich zu unterstützen, daß die Wärmedehnung kompensiert werden.kann. Da der erfindungsgemäße Schachtofen unter ein starkes Vacuum gesetzt werden soll, ist es erforderlich, den Verbindungsberexch zwischen der Vorwärm~ zone 2 und der Induktionserwärmungszone 3 unter Vacuumbedingungen abzudichten. Fig. 7 zeigt eine für diese Zwecke geschaffene wassergekühlte verschiebliche Flanschkupplung j.

Diese verschiebliche Flanschkupplung j umfaßt einen oberen Flanschabschnitt 26, der den Kühlwassermantel 15b umringt, der rund um das untere Ende des Vorwärmrohres 7 vorgesehen ist, so~ wie einen unteren Flanschabschnitt 27, der mit Hilfe von Bolzen

909812/0910

am oberen Flanschabschnitt 26 befestigt ist und das obere Ende der Sekundärspule 18 umschließt. Der obere Flanschabschnitt 26 umfaßt einen zylindrischen Körper 26a mit Nuten 24, 24' zur Aufnahme von 0-Ringen sowie einer in der Innenwandung ausgebildeten Schmierungsnut 25 und einem Wasserkühlungsdurchtritt 26b auf der Innenseite. Im unteren Flanschabschnitt 27 ist gleichfalls ein zylindrischer Körper 27a vorgesehen, der dadurch hergestellt ist, daß zwei isolierende Kunststoffringe mittels eines O-Ringes 28 übereinanderliegend angeordnet und am unteren Flanschabschnitt mit Hilfe von Bolzen 29 befestigt sind. Außerdem ist im Inneren des unteren Flanschabschnittes ein Kühlwasserkanal 27b ausgebildet. Ein Isolierwerkstoff 30, beispielsweise ein unter der Handelsbezeichnung Micarex vertriebenes Erzeugnis, ein vergießbarer Feuerfestwerkstoff oder dergleichen ist außerdem in einem Raum eingebracht, der von der Innenwandung des unteren Flanschabschnitts 27, dem oberen Ende der Sekundärspule 18 sowie der Außenoberfläche des keramischen Rohres 16 definiert ist, so daß der untere Flanschabschnitt 27 elektrisch zuverlässig gegen die Sekundärspule 18 isoliert ist. Außerdem sind die oberen und unteren Flanschabschnitte 26, 27 an Halterungen 40, 40' befestigt, die mit Hilfe von Schraubbolzen 40a an einer nicht dargestellten Ofenhalterung befestigt sind.

Zwischen dem unteren Ende des Vorwärmrohres 7 und dem oberen Ende des Keramikrohres 16 ist außerdem ein Raum ausgebildet, der imstande ist, eine axiale Ausdehnung 1 des Vorwärmrohres 7 zu absorbieren. Infolge der Verschiebung des Kühlwassermantels 15b relativ zum zylindrischen Körper 26a des oberen Flanschabschnittes 26 ist die Axialausdehnung 1 des Vorwärmrohres 7 ermöglicht.

Daraus ergibt sich, daß durch das Vorsehen der verschieblichen Flanschkupplung j verschiedene Probleme gelöst werden, die sich aus der Vertikalanordnung von Vorwärmzone 2 und Induktionserwärmungszone 3 ergeben.

909812/0910

Für Ofenreparaturen ist es vorteilhaft, daß sich die den Ofen bildenden Zonen gesondert voneinander demontieren lassen. Erfindungsgemäß sind diese Zonen in_vertikaler Anordnung zueinander miteinander verbunden, so daß es schwierig ist, jede Zone gesondert zu demontieren. Aus diesem Grund ist die Induktionserwärmungszone 3 so konstruiert, daß sie sich problemlos vom Ofen abbauen läßt, wie in den Figuren 8 bis 10 dargestellt. Die Induktxonserwarmungszone 3 kann durch Lösen einer am unteren Ende der Zone 3 angeordneten Klammereinrichtung demontiert werden, wobei die induktionszone _f _wi_e ±_m folgenden noch beschrieben, in Querrichtung verschoben wird.

Am unteren Ende der Sekundärspule 18 ist in der Induktionszone 3 ein Verbindungsflansch 41 befestigt, der die gleiche Konstruktion wie der untere Flanschabschnitt 27 der verschieblichen Flanschkupplung j aufweist. Der Verbindungsflansch 41 ist an das obere Ende einer Kammer 31 angeschlossen, die die Zerkleinerungs- und Kühlzone 4 bildet. Der Verbindungsflansch ist mit Hilfe von Bolzen vacuumdicht an die Kammer angeschlossen. Außerdem ist am Verbindungsflansch 41 ein isolierendes Substrat 32 mit Hilfe von Bolzen befestigt, welches aus Asbest oder dergleichen besteht. Das isolierende Substrat 32 besitzt in seinem Mittelabschnitt eine öffnung 33, durch welche die Sekundärspule 18 hindurchpaßt, sowie Räder 34 an seinen vier Ecken. Diese Räder 34 sind drehbar auf zwei Schienen 35 angeordnet, die aus ihrer üblicherweise horizontalen Stellung in eine geneigte Stellung bewegt werden können. Ein Ende einer jeden in Neigung versetzbaren Schiene 35 ist mit Hilfe eines Stiftes 36 verschwenkbar gelagert, wobei der Stift vom Ofen entfernt angeordnet ist, während das freie Schienenende auf einem rotierenden Nocken 38 aufliegt, der in einer Nutenscheibe 37 angeordnet ist, um ein Schwingen der Schiene zu vermeiden. Diese Nutenscheiben 37 sind auf einer Welle 46 gelagert, die starr mit einem Hebel 39 verbunden ist. Außerdem ist der rotierende Nocken 38 an der Welle 46 befestigt.

Wird, wie in Fig. 10 dargestellt, der Hebel 39 in Pfeilrichtung verschwenkt, so rotiert der Nocken 38 derart, daß das

909812/0910

283919 A

freie Ende der Schiene 35 angehoben wird, wodurch sich die Schiene 35 um den Stift 36 neigt. Werden der Verbindungsflansch 41 und die verschiebliche.Flanschkupplung j gelöst, und die Schienen 35 durch Betätigung des Hebels 39 geneigt, so kann allein die Induktionserwärmungszone 3 einfach längs der geneigten Schienen 35 bewegt werden, indem eine Kraft in Transversalrichtung ausgeübt wird. Auf diese Weise läßt sich die Induktionszone 3 vom Ofen entfernen, weil die Vorwärmzone 2 an ihrem oberen Ende hängend gehalten verbleibt» Wird die Induktionserwärmungszone 3 wieder am Ofen befestigt, so braucht der vorstehend geschilderte Vorgang lediglich in umgekehrter Reihenfolge wiederholt zu werden, um die Zone 3 nach der Axiallinie des Ofens auszurichten.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht es der erfindungsgemäße Schachtofen, ein sauerstoffarmes Metallpulver auf Eisenbasis mit hohem Ausbringen zu erzeugen. Beim erfindungsgemäßen Ofen gibt es wegen der Vertikalanordnung keine Probleme beim Durchsatz der Pulvercharge, wodurch sich ohne Mühe ein Sintererzeugnis erzielen läßt.

Außerdem gewährleistet die Erfindung einen reibungslosen Vacuum-Betrieb, weil die durch Erwärmen und Abkühlen des Ofens hervorgerufene Wärmedehnung und -kontraktion wirksam mit Hilfe einer verschieblichen Flanschkupplung von neuer Konstruktion absorbiert wird. Diese verschiebliche Flanschkupplung verbindet die an ihrem oberen Ende fixierte Vorwärmzone mit der an ihrem unteren Ende fixierten Induktionserwärmungszone„

Beim erfindungsgemäßen Schachtofen kann die Induktionserwärmungszone allein mit Hilfe von Schienen in Querrichtung entfernt werden, was das Zerlegen des Ofens und damit die Ofenreparatur erleichtert.

909812/0910

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Schachtofen zum Erzeugen eines sauerstoffarmen Metallpulvers auf Eisenbasis für die Pulvermetallurgie mit einer Zone zum Aufbewahren und Chargieren eines Ausgangspulvers, einer Vorwärmzone, einer Induktionserwärmungszone und einer Zone zum Zerkleinern und Abkühlen des hergestellten Sinterkuchens, wobei die Ofenzonen in vertikaler Ausrichtung angeordnet sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorwärmzone (2) einen mit einer feuerfesten Auskleidung (43) versehenen zylindrischen Ofenkörper aufweist, in dessen Längsachse ein Vorwärmrohr (7) angeordnet ist, welches so kegelförmig gestaltet ist, daß es seinen Innendurchmesser vom oberen Rohrende zum unteren Rohrende vergrößert, und wobei zwischen der Ofeninnenwand und der Außenwand des Vorwärmrohres ein Raum für das indirekte Erwärmen von im Rohr angesammeltem Ausgangspulver mit Hilfe von Verbrennungsgas ausgebildet ist, und daß die Induktionserwärmungszone (3) eine Primärspule (17) für Erregungszwecke aufweist, die eine Vielzahl von Spiralwindungen aufweist, wobei eine Sekundärspule (18) für Erwärmungszwecke konzentrisch innerhalb der Primärspule hülsenförmig angeordnet ist, und wobei ein

11 / O 91 ö

TELEFON (ÖSB) 22 28 63

TELEX Ο6-3Θ38Ο

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

ORIGiNAL INSPECTED

isoliertes keramisches Rohr (16) mit Hilfe eines adiabatischen Materials (16a) im Inneren der Sekundärspule angeordnet ist.

2. Schachtofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmrohr (7) eine Neigung von 1:300 bis 1:50 aufweist.

3. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofenkörper eine Vielzahl von Flammendurchtrittsöffnungen (44) vorgesehen ist, wobei diese öffnungen nebeneinander in gleichförmigen Abständen bezüglich der
Axialrichtung sowie hinsichtlich der Umfangsrichtung angeordnet sind und jede öffnung mit einem Brenner (45)
versehen ist.

4. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wassergekühlte verschiebIiehe Flanschkupplung (j)
vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Vorwärmzone (2) und
die Induktionserwärmungszone (3) luftdicht miteinander
verbunden sind.

5. Schachtofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebliche Flanschkupplung (j) einen wassergekühlten oberen Flanschabschnitt (26) und einen wassergekühlten unteren Flanschabschnitt (27) aufweist, wobei letzterer
mit Hilfe von Bolzen am oberen Flanschabschnitt befestigbar ist.

6. Schachtofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Flanschabschnitt (26) einen zylindrischen Körper (26a) mit Nuten (24, 24') für O-Ringe und einer
Schmiermittelnut (25) an seiner Innenwand aufweist, wobei ein Kühlwasserkanal (26b) im oberen Flanschabschnitt vor*· gesehen ist, und daß der untere Flanschabschnitt (27)

in seiner Innenseite einen Kühlwasserkanal (27b) aufweist, wobei ein zylindrischer Körper vorgesehen ist, der aus

I0SS12/0910

zwei mit Hilfe eines O-Ringes (28) übereinander angeordneten isolierenden Ringen zusammengesetzt ist.

Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsflansch (41) für den luftdichten Anschluß der Induktionserwärmungszone (3) an der Zerkleinerungsund Kühlzone (4) vorgesehen ist, daß am Verbindungs- . flansch mit Hilfe von Bolzen ein isolierendes Substrat (32) befestigt ist, welches in seinem Mittelab« schnitt eine öffnung (33) zur Aufnahme der Sekundärspule (18) aufweist sowie mit Rädern (34) an seinen Ecken und zwei neigbaren Schienen (35) versehen ist, auf welchen die Räder in Querrichtung abrollen können, und daß jede Schiene an einem Ende verschwenkbar gelagert ist, während das andere, freie Ende in einer Nutenscheibe (37) mit einem rotierenden Nocken (-38) gelagert ist.

909812/0910