Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung und eine Vorrichtung, wie sie gattungsgemäß im Anspruch 15 angegeben ist zum Herstellen von kugelförmigen Partikeln.

[0002] In der US-A-2 334 578 ist ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Glaspartikeln angegeben, bei dem Rohteilchen verwendet werden, die in der Größenordnung der herzustellenden kugelförmigen Partikel liegen. Diese Rohteilchen werden von oben in einen der Schwerkraft entgegengerichteten, energiereichen Strom von hei-βem Gas aufgegeben, wobei durch die Erhitzung im Gasstrom lediglich ein Anschmelzen der Teilchenoberfläche stattfindet, wodurch sich kugelförmige Partikel ergeben. Dabei werden die sich bildenden kugelförmigen Partikel beim Eindringen in den Kembereich des Gasstromes vom Gasstrom ausgetragen, ohne daß sie sich vorher in einem Schwebezustand befinden, d. h. die Aufenthaltszeit in der heißen Zone des Gasstromes ist so kurz, daß nur die gewünschte Aufschmelzung der Teilchenoberfläche ablaufen kann, ein völliges Aufschmelzen des Teilchenmateriales findet nicht statt.

[0003] Ein solches Verfahren ist deshalb nicht zur Herstellung kugelförmiger Partikel aus Metallteilen wie Schrott oder Späne geeignet, da die verwandten Metallteile wesentlich größer als die gewünschten, zu erzeugenden kugelförmigen Metallpartikel sind.

[0004] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln, insbesondere zur Verwendung als Strahlmittel, aus wesentlich größeren Rohteilchen anzugeben, das unkompliziert und wirtschaftlich ist und kugelförmige, rißfreie Strahlmittelpartikel von hoher Gleichmäßigkeit liefert. Eine Vorrichtung hierfür soll außerhalb einer Metallhütte oder Gießerei bei geringem Raumbedarf ohne Risiken betrieben werden können, soll darüber hinaus mit vergleichsweise niedrigen Investitionskosten erstellbar sein und in der Produktion wirtschaftlich arbeiten, z. B., durch weitgehenden Wärmerückgewinn.

[0005] Eine Lösung der gestellten Aufgabe gelingt verfahrensmäßig durch die kennzeichnenden Merkmale des neuen Hauptanspruches. Dabei gelingt es mit dem Verfahren überraschend einfach und wirtschaftlich, jeweils gerade soviel geschmolzenes Material herzustellen, daß aus diesem in einem kontinuierlichen Verfahren Strahlmittelpartikel im status nascendi hergestellt werden können, wobei die Teilchengröße des Rohmateriales keine Rolle spielt. Durch den Schwebezustand der eingeleiteten Rohteilchen in der Schmelzwirbelschicht wird nämlich eine vollständige Aufschmelzung des Rohmateriales durchgeführt, wodurch dann durch den Gasstrom fein verteilt kleine kugelförmige Tröpfchen zerstäubt werden, welche anschließend durch den Gasstrom ausgetragen und abgekühlt werden.

[0006] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Die Erzeugung einer gleichmäßigen Wirbelschicht wird dadurch begünstigt, daß nach einem weiteren Vorschlag die Feststoffteilchen in Form von aus Metallbearbeitung oder feinem Shredderschrott und Ausfallkömung formgepreßter tablettierter Körper aufgegeben werden. Mit Vorteil wird dies dadurch erreicht, daß Formkörper von annähernd gleichen Abmessungen und/oder gleichem Gewicht als Ausgangsmaterial verwendet werden. Unter Umständen ist dabei vorgesehen, daß ein Formkörper in Form und Gewicht annähernd einer Pfennigmünze Deutscher Währung entspricht. Derartige Formkörper sind bezüglich ihres Verhaltens in Gasströmungen bekannt und können einfach auf kleinen Pressen hergestellt werden.

[0008] Eine vorteilhafte und mit einfachen Mitteln erzielbare Erzeugung des Heißgasstroms kann and durch Verwendung eines mit Brenngas und Sauerstoff beschickten Brenners erreicht werden.

[0009] Auch kann mit Vorteil zur Erzeugung des Heißgasstroms ein Plasmabrenner verwendet werden, dessen Flamme besonders heiß und dessen Gasstrom besonders schnell ist.

[0010] Weiter sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung vor, daß im Heißgasstrom eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird. Dies ist vorteilhaft, um eine Randentkohlung der erzeugten Partikel zu vermeiden.

[0011] Begünstigt wird diese Strömungsausbildung dadurch, daß zur Führung des Heißgasstroms ein als Venturidüse ausgebildeter Strömungskanal verwendet wird.

[0012] Beim Aufgeben der Metallteile des Ausgangsmaterials muß die diesen Teilchen durch den Fall innewohnende kinetischen Energie ausgeglichen werden. Mit Vorteil ist daher vorgesehen, daß im Bereich bzw. oberhalb der Zone der Wirbelschicht von außen her ein Magnetfeld angelegt ist. Dadurch wird ein mit Fallgeschwindigkeit ankommendes ferromagnetisches Teil vom Magnetfeld zuverlässig gebremst, so daß es keinesfalls nach unten durchfallen kann. Die Möglichkeit der Verwendung dieses Magnetfeldes macht dabei von der Erkenntnis Gebrauch, daß ein Partikel bevor es Schmelztemperatur erreicht hat, seine ferromagnetische Eigenschaft verliert, weshalb das Magnetfeld bei der Austragung der geschmolzenen Partikel keinen verzögernden Einfluß ausübt.

[0013] Eine weitere wesentliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Heißgasstrom von einem Strom kühlenden Mantelgasstrom umgeben ist. Dabei kann die kinetische Energie des Mantelgases mindestens derjenigen des Heißgasstroms entsprechen. Andererseits kann es von Vorteil sein, wenn die kinetische Energie des Mantelgases wesentlich größer ist als diejenige des Heißgasstroms. In diesem Falle übernimmt die Mantelgasströmung die Zerstäubung der Schmelze zu Tröpfchen und das Austragen der Tröpfchen, während der Heißgasstrom im wesentlichen die thermische Energie für den Schmelzprozeß liefert. Auf diese Weise gestaltet sich das Verfahren nach der Erfindung besonders wirtschaftlich. Dabei kann die Temperatur des Mantelgases wesentlich niedriger sein als die des Heißgasstroms.

[0014] In weiterer Ausgestaltung ist mit Vorteil vorgesehen, daß zur Erzielung einer vorbestimmten mittleren arithmetischen Korngröße der Partikel die Temperatur des Heißgasstromes gesteuert wird. Dabei kann bei konstanter Aufgabemenge die Temperatur des Heißgasstromes nach der sich ergebenden mittleren arithmetischen Korngröße geregelt werden.

[0015] Weiter können zur Beeinflussung der Kugelform der Partikel zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Parameter eingestellt werden :

- Menge des zugeführten Mantelgases,

- Temperatur des Mantelgases,

- Energiegehalt des Mantelgases,

- Energie des Magnetfeldes.

[0016] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sieht das Verfahren vor, daß die aufgefangenen Partikel einem Klassifiziervorgang, vorzugsweise durch Sichtung oder Siebung, unterzogen werden. Dabei können die bei der Sichtung aus dem Fertiggut ausgeschiedenen Ausfallkömungen dem Ausgangsmaterial zugeschlagen werden. Der Anteil der Ausfallkömungen ist zwar gering, ihre Zumischung verbessert aber den Pressvorgang.

[0017] Mit Vorteil ergibt sich eine ökonomische Nutzung der Primärenergie beim Verfahren dadurch, daß Abwärme des Heißgasstroms zur Vorwärmung der aufgegebenen Feststoffteilchen und/oder von Mantelgas verwendet wird, bzw. es kann Abgas des Wirbelschichtofens aufgefangen und als Mantelgas wiederverwendet werden.

[0018] Eine Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln, insbesondere zur Verwendung als Strahlmittel, zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-14 entspricht den Merkmalen der Vorrichtungsansprüche 15-21.

[0019] Die Erfindung wird in der Zeichnung in einer bevorzugten Vorrichtungs-Ausführungsform gezeigt, wobei aus der Zeichnung weitere Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.

[0020] Die Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung weist als wesentlichstes Element einen Wirbelschichtofen 1 mit einer Ofenwand 8 auf. Diese Ofenwand 8 bildet einen Strömungsleitkörper 9 mit sich stetig von unten nach oben erweiternden Strömungskanal 10. Unterhalb des Strömungskanals 10 ist eine Einrichtung 2 zur Erzeugung von Heißgas angeordnet. Diese ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Plasmabrenner 31 ausgebildet und weist eine Zuführung 32 und eine Zuführung 33 für Plasmagas auf.

[0021] Weiterhin ist eine Zuführung 34 für elektrische Energie, beispielsweise zur Erzeugung eines Lichtbogens, vorgesehen. Der Plasmabrenner besitzt ein Düsenmundstück 35 in Form einer Beschleunigungsdüse. Um dieses Düsenmundstück 35 ist eine Düse 36 mit ringförmigem Austrittskanal 37 angeordnet. Die Düse 36 dient zur Zuführung von Mantelgas 15 und ist an den Ringkanal 14 angeschlossen. Diesem wird Mantelgas durch die Leitung 38 und ein Stellorgan 39 zugeführt. Das Stellorgan 39 wird von einem Drucksensor 40 druckabhängig eingestellt.

[0022] Der Plasmabrenner 31 liefert einen Heißgasstrom 3, der den Strömungskanal 10 des Wirbelschichtofens 1 mit relativ hoher kinetischer und thermischer Energie durchströmt.

[0023] Oberhalb des Wirbelschichtofens 1 ist der Aufgabebehälter 4 angeordnet. Er weist einen dosierenden Austrag 5 mit einem Austragsorgan 20 z. B. in der gezeigten Form, oder aber in Form einer Dosierrinne auf. Der Aufgabebehälter 4 ist mit einem gasdurchlässigem Boden 19 ausgebildet und nach oben hin mit einer Einträgsschleuse 21 verschlossen. Diese steht druckseitig mit einer Druckgasleitung 24 in Verbindung, die sich an der Stelle 41 in die Leitungen 18 und 38 für Kühlgas und Mantelgas verzweigt.

[0024] . Zum Auffangen der aus dem Wirbelschichtofen 1 in einer Wurfparabel 42 ausgetragenen Fertiggutteilchen 7 ist ein den Wirbelschichtofen 1 ringförmig umgebender Auffangbehälter 25 mit konisch nach außen geneigtem Boden 26 angeordnet.

[0025] Die Ofenwand 8 besteht vorzugsweise aus porösem, hochfeuerfestem Sintermaterial. Sie ist von einer Doppelwand 16 umgeben, die zusammen mit der Ofenwand 8 einen diese umgebenden Kühlmittelraum 17 einschließt. Mit der Leitung 18 wird dem Kühlmittelraum 17 ein gasförmiges Kühlmedium zugeführt. Dabei kann zur Konditionierung des Kühlmediums eine Wassereindüsung 43 vorgesehen sein.

[0026] Im Zusammenwirken mit der porösen Ofenwand 8 wird erreicht, daß das Kühlmedium unter Kühlung der Ofenwand 8 entsprechend den Pfeilen 44 durch die Ofenwand 8 hindurch treten kann und einen weiteren isolierenden Kühlmittelschleier zwischen dem Heißgasstrom 3 und der Ofenwand 8 erzeugt.

[0027] Im Bereich, bzw. dicht oberhalb der Wirbelschicht 45 ist an der Außenseite 11 des Wirbelschichtofens 1 ein Magnetsystem 12 angeordnet. Dieses ist so beschaffen, daß sein Magnetfeld 13 (angedeutet durch feingestrichelte Linien) den Strömungskanal 10 in seinem annähernd engstem Bereich oberhalb der Wirbelschicht 45 durchsetzt. Dieses Magnetfeld 13 bewirkt, daß aus dem Aufgabebehälter 4 herabfallende Körper 46 des Aufgabegutes abgebremst werden und damit ihre Fallenergie verlieren, bevor sie in die Wirbelschicht 45 eintreten. Bei tieferer Anordnung des Magnetsystems 12 ist auch ein Abbremsen und Halten der herabfallenden Körper 46 in der Wirbelschicht 45 möglich, spätestens bis diese flüssig sind.

[0028] Zur Einstellung einer mittleren arithmetischen Korngröße des Fertiggutes 7 ist es erforderlich, die Temperatur der Wirbelschicht 45 einzustellen. Als Beispiel für eine hierfür mögliche Anordnung von Meß- und Regeleinrichtungen ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Strahlungspyrometer 27 angeordnet. Dieses erfaßt die Temperatur der Wirbelschicht 45 und wandelt den ermittelten Wert in ein elektrisches Signal um. Dieses Signal wird mit der Signalleitung 28 dem Stellorgan 29 in der Zuführung 32 für Plasmagas und dem Stellorgan 30 in der Zuführung 33 für Plasmagas aufgeschaltet.

[0029] Ein weiteres Stellorgan 47 für elektrische Energie kann ebenfalls direkt oder über einen (nicht gezeigten) Wandler bzw. Regler von der Signalleitung 28 angesteuert sein.

[0030] Der Betrieb der gezeigten Vorrichtung, soweit er nicht bereits erwähnt wurde, läuft wie folgt ab : Zur Ingangsetzung der Vorrichtung wird der Plasmabrenner 31 gezündet und dadurch ein Heißgasstrom 3 erzeugt, der den Wirbelschichtofen 1 bzw. dessen Strömungskanal 10 mit einem Gasstrahl 3 durchsetzt. Dieser ist reich an kinetischer und thermischer Energie.

[0031] Nunmehr wird die Gasabsaugeinrichtung 23 in Betrieb gesetzt Diese saugt aus dem Wirbelschichtofen 1 aufsteigendes heißes Gas durch den gasdurchlässigen Boden 19 und drückt dieses durch die Leitung 24 sowie die Zweigleitung 38 in den Ringkanal 14 der Düse 36. Bei einem von der Gasabsaugeinrichtung 23 erzeugten genügend hohen Druck tritt aus dem Ringkanal 14 durch den Austrittskanal 37 der Düse 36 Mantelgas 15 mit einer wesentlich über der Geschwindigkeit des Heißgases liegenden Geschwindigkeit aus.

[0032] Durch dosierenden Austrag 5 über das Austragsorgan 20 werden nunmehr Körper 46 des im Aufgabebehälter vorrätig gehaltenen Aufgabegutes ausgetragen und gelangen entsprechend dem Pfeil 47 durch den Heißgasstrom 3 hindurchfallend zunächst in den Bereich des Magnetfeldes 13, in dem ihre Fallgeschwindigkeit abgebremst wird. Beim weiteren Niedersinken in die Wirbelschicht 45 werden die Körper 46 von der Wirbelschicht 45 aufgefangen. In dieser herrscht ein stabiles Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft der eingetragenen Körper 46 und dem Impuls von Heißgasstrom 3 und Mantelgas 15.

[0033] Weil das Mantelgas 15 eine wesentlich höhere Geschwindigkeit besitzt als das Plasmagas, orientieren sich die Körper 46 nach der Mitte der stabilisierten Wirbelschicht 45. Sie werden hier in kürzester Zeit durch das Plasma geschmolzen und es bildet sich im Bereich der Wirbelschicht 45 eine Wirbelschichtschmelze. Diese besteht aus Einzeltröpfchen 49. Diese Einzeltröpfchen 49 werden durch Aufnahme von kinetischer Energie nach Erreichen genügender Kleinheit in einer Wurfparabel 42 aus dem Wirbelschichtofen 1 ausgetragen und erstarren im Zenit der Wurfparabei 42 im beschleunigungslosen Zustand. So ergeben sich Körper von einer idealen Kugelform. Diese werden in der Auffangvorrichtung 6 als Fertiggut 7 aufgefangen und entsprechend den Pfeilen 48 daraus abgezogen.

[0034] Durch die Ausbildung des Aufgabebehälters 4 mit einem gasdurchlässigen Boden 19 und Anschluß an die Gasabzugseinrichtung 23 wird hei-βes Abgas aus dem Wirbelschichtofen in den Aufgabebehälter 4 eingesaugt. Dabei werden die darin eingelagerten Körper 46 des Aufgabegutes vorgewärmt. Hierdurch wird die Energiebilanz des Verfahrens sehr positiv beeinflußt. Eine gleiche positive Wirkung ergibt sich dadurch, daß das aus dem Aufgabebehälter 4 abgesaugte noch warme Abgas durch die Leitung 24 und die Zweigleitung 38 als Mantelgas 15 wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.

[0035] Weil die kinetische Energie des Mantelgases 15 für die gleichmäßige mittlere arithmetische Korngröße der Partikel 49 von Einfluß ist, wird mit Hilfe eines Drucksensors 40 und das von diesem beeinflußte Stellorgan 39 ein einstellbarer Druck des Mantelgases 15 vor der Düsenöffnung 37 konstant gehalten.

[0036] Um die Schmelztemperatur der Schmelze im Bereich der Wirbelschicht 45 auf konstantem Temperatumiveau halten zu können, ist ein Strahlungspyrometer 27 vorgesehen, das die Temperatur laufend ermittelt, in elektrische Stellsignale umwandelt und über die Signalleitung 28 bzw. einen (nicht gezeigten) Regler üblicher Bauart die Stellorgane 47 für die Einspeisung der elektrischen Energie und 29 bzw. 30 für die Zufuhr der Gase beeinflußt.

[0037] Eine Kühlung der Ofenwand 8 sorgt im übrigen für deren Widerstandsfähigkeit im Hochtemperaturgebiet.

[0038] Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung eine bisher unerreicht günstige Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln unter Einsatz modemster technischer Mittel, der zu geringem Energieverbrauch bei der Herstellung eines Produktes bisher unerreichter Qualität führt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Partikeln, bei welchem Feststoffteilchen in dosierter Menge in einen der Schwerkraft entgegengerichteten, energiereichen Strom (3) von heißem Gas aufgegeben, von diesem zeitweise in Schwebe gehalten, geschmolzen und in die Kugelform gebracht werden, nachfolgend vom Gasstrom ausgetragen und anschließend abgekühlt und in erstarrtem Zustand aufgefangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehenden Feststoffteilchen in einer Schmelzwirbelschicht (45) vollständig aufgeschmolzen und im Gasstrom (3) zerstäubt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen in Form von aus Metallbearbeitungsspänen oder feinem Shredderschrott und Ausfallkörnung formgepreßten tablettierten Körper aufgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Heißgasstromes ein mit Brenngas und Sauerstoff beschickter Brenner oder ein Plasmabrenner (31) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Heißgasstrom (3) eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißgasstrom (3) von unten her durch einen sich erweiternden Strömungskanal, der teilweise als Wirbelschichtofen (1) ausgebildet ist, hindurchgeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Heißgasstromes (3) ein als Venturidüse ausgebildeter Strömungskanal verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich bzw. oberhalb der Zonen der Wirbelschicht (45) von außen her ein Magnetfeld (13) angelegt ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißgasstrom (3) von einem Strom eines kühleren Mantelgases (15) umgeben ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie des Mantelgases (15) mindestens derjenigen des Heißgasstromes (3) entspricht und daß dessen Temperatur wesentlich niedriger ist, als die des Heißgasstromes (3).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer vorher bestimmten arithmetischen Komgrö- ße der Partikel die Temperatur des Heißgasstromes (3) gesteuert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Kugelform der Partikel zusätzlich einer oder mehrere der folgenden Parameter gesteuert werden :

- Menge des zugeführten Mantelgases (15),

- Temperatur des Mantelgases (15),

- Energiegehalt des Mantelgases (15),

- Energie des Magnetfeldes (13).

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgefangenen Partikel einem KIassifiziervorgeng unterzogen werden, wobei die beim Klassifiziervorgang aus dem Fertiggut ausgeschiedene Ausfallkörnung dem Ausgangsmaterial zugeschlagen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Abwärme des Heißgasstromes (3) zur Vorwärmung der aufgegebenen Feststoffteilchen (46) und/oder zur Erwärmung von Mantelgas (15) verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas des Wirbelschichtofens (1) aufgefangen und direkt als Mantelgas (15) wiederverwendet wird.

15. Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen Partikeln zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, mit einem Heißgasofen, welcher eine Einrichtung (2) zur Erzeugung eines. Heißgasstromes (3), eine Ofenwand (8), die als Strömungsleitkörper (9) mit einem sich von unten nach oben erweiternden Strömungskanal (10) ausgebildet ist, einen Vorrats- und/oder Aufgabebehälter (4) mit einer dosierenden Austragsvorrichtung (5) und eine Auffangvorrichtung (6), für Fertiggut aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißgasofen als Wirbelschichtofen (1) mit Beheizung von unten ausgebildet und mit einem Plasmabrenner (31) zur vollständigen Aufschmelzung und Zerstäubung der aufgegebenen metallischen Feststoffteilchen im Heißgasstrom (3) des Plasmabrenners (31) ausgerüstet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite (11) der Ofenwand (8) ein Magnetsystem (12) mit einem die Wirbelschicht durchsetzenden Magnetfeld (13) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabrenner (2) einen diesen außen umgebenden Ringkanal (14) für ein Mantelgas (15) aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenwand (8) aus einem diamagnetischen, temperaturbeständigen porösen Keramikmaterial besteht und von einer Doppelwand (16) umschlossen ist, die mit der Ofenwand (8) einen diese umgebenden Kühlmittelraum (17) einschließt und daß dieser an eine vorzugsweise ein gasförmiges Kühlmedium führende Leitung (18) angeschlossen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabebehälter (4) einen gasdurchlässigen Boden (19) oder einen sonstigen Gaseinlaß aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabebehälter (4) mit einer Eintragsschleuse (21) nach oben abgeschlossen und mit einem Abzugsstutzen (22) an eine Gasabsaugeinrichtung (23) angeschlossen ist, wobei die Gasabsaugeinrichtung (23) durch eine Leitung (24) mit dem Ringkanal (14) für Mantelgas (15) in Verbindung steht.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangvorrichtung (6) einen den Wirbelschichtofen (1) ringförmig umgebenden Behälter (25) mit konisch nach außen geneigtem Boden (26) aufweist.

Claims

1. A process for manufacturing spherical particles, wherein solid particles are loaded in a metered quantity into an energy-rich stream (3) of hot gas directed against the force of gravity, and are held thereby temporarily in suspension, are melted and made into a spherical shape, are then removed from the gas stream and then cooled and collected in the solid state, characterised in that the solid particles made of metal are completely melted in a melting fluidised bed (45) and atomised in the gas stream (3).

2. A process according to claim 1, characterised in that the solid particles are loaded in the form of compression moulded pre-formed bodies composed of swarf or fine shredder scrap and defective granules.

3. A process according to Claim 1 or 2, characterised in that for generating the hot gas stream, a burner supplied with fuel gas and oxygen or plasma torch (31) is used.

4. A process according to one of claims 1 to 3, characterised in that a reduced gas atmosphere is set in the hot gas stream (3).

5. A process according to one of claims 1 to 4, characterised in that the hot gas stream (3) is guided from the bottom upwards through a flow channel, which is partly formed as a fluidised bed furnace (1).

6. A process according to one of claims 1 to 5, characterised in that a flow channel formed as a Venturi tube is used for guiding the hot gas stream (3).

7. A process according to one of claims 1 to 6, characterised in that a magnetic field (13) is applied from outside in the region of the zones of the fluidised bed (45) or thereabove.

8. A process according to one of claims 1 to 7, characterised in that the hot gas stream (3) is surrounded by a stream of a cooler gas envelope (15).

9. A process according to one of claims 1 to 8, characterised in that the kinetic energy of the gas envelope (15) is at least the same as that of the hot gas stream (3) and in that its temperature is substantially lower than that of the hot gas stream (3).

10. A process according to one of claims 1 to 9, characterised in that, in order to achieve a predetermined arithmetic grain size of the particles, the temperature of the hot gas stream (3) is controlled.

11. A process according to one of claims 1 to 10, characterised in that, in order to control the spherical shape of the particles, additionally one or more of the following parameters are controlled :

- the quantity of gas supplied to the gas envelope (15),

- the temperature of the gas envelope (15),

- the energy content of the gas envelope (15),

- the energy of the magnetic field (13).

12. A process according to one of claims 1 to 11, characterised in that the collected particles are subjected to a classifying process, wherein the defective granules separated from the finished product during the classifying process are added to the starting material.

13. A process according to one of claims 1 to 12, characterised in that the heat given off by the hot gas stream (3) is used for pre-heating the solid particles (46) of the charge and/or for heating the gas envelope (15).

14. A process according to one of claims 1 to 13, characterised in that exhaust gas from the fluidised bed furnace (1) is collected and directly re-used for the gas envelope (15).

15. Apparatus for manufacturing spherical par- tides for carrying out the process according to one or more of claims 1 to 14, with a hot gas furnace comprising a device (2) for generating a hot gas stream (3), a furnace wall (8) formed as a flow-guiding body (9) with a flow channel (10) widening from the bottom upwards, a supply and/or charge container (4) with a metering extractor device (5), and a collecting_ device (6) for the finished product, characterised in that the hot gas furnace is formed as a fluidised bed furnace (1) heated from below and is equipped with a plasma torch (31) for completely melting and atomising the metal solid particles of the charge in the hot gas stream (3) of the plasma torch (31).

16. Apparatus according to claim 15, characterised in that a magnet system (12) with a magnetic field penetrating the fluidised bed is arranged on the outside (11) of the furnace wall (8).

17. Apparatus according to claim 15 or 16, characterised in that the plasma torch (2) has an annular channel (14) surrounding it on the outside for a gas envelope (15).

18. Apparatus according to one of claims 15 to 17, characterised in that the furnace wall (8) consists of a diamagnetic, temperature-resistant porous ceramics material and is surrounded by a double wall (16), which includes with the furnace wall (8) a cooling medium chamber (17) surrounding the said furnace wall, and in that the cooling medium chamber is connected to a duct (18) for carrying a preferably gaseous cooling medium.

19. Apparatus according to one of claims 15 to 18, characterised in that the charge container (4) has a gas-permeable base (19) or other gas inlet.

20. Apparatus according to one of claims 16 to 19, characterised in that the charge container (4) is closed at the top with an charging sluice (21) and is connected to a gas extraction device (23) by an extraction nozzle, the gas extraction device (23) being connected via a pipe (24) to the annular channel (14) for the gas envelope (15).

21. Apparatus according to one of claims 16 to 20, characterised in that the collecting device (6) has a container (25) with a conically outwardly inclined base (26), which container surrounds the fluidised bed furnace (1) in an annular manner.

Revendications

1. Procédé pour la fabrication de particules sphérdidales, dans lequel des particules solides sont délivrées, en quantité dosée, dans un flux (3) de gaz chauds riche en énergie et dirigé à l'opposé de la pesanteur, sont maintenues en suspension par ce flux de manière intermittente, sont fondues et amenées à la configuration sphé- roïdaie, après quoi elles sont évacuées du flux gazeux, et sont ensuite refroidies et recueillies en condition solidifiée, caractérisé par le fait que les particules solides, consistant en un métal, sont intégralement fondues dans une couche tourbillonnaire en fusion (45) et sont atomisées dans le flux gazeux (3).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules solides sont délivrées sous la forme de corps pastillés, venus de moulage par compression à partir de copeaux. d'usinage métallique, ou bien de riblons fins de shredder et d'un granulat défectueux.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un brûleur alimenté en gaz comburant et en oxygène, ou bien un brûleur au plasma (31), est utilisé pour engendrer le flux de gaz chauds.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une atmosphère gazeuse réductrice est entretenue dans le flux de gaz chauds (3).

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le flux de gaz chauds (3) est mis en circulation traversante, de bas en haut, dans un canal d'écoulement qui présente un évasement et est réalisé, en partie, sous la forme d'un four (1) à couche tourbillonnaire.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'un canal d'écoulement réalisé sous la forme d'une buse de Venturi est utilisé pour guider le flux de gaz chauds (3).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'un champ magnétique (13) est appliqué, de l'extérieur, respectivement au voisinage ou au-dessus des zones de la couche tourbillonnaire (45).

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le flux de gaz chauds (3) est entouré par un flux d'un gaz enveloppant (15) plus frais.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'énergie cinétique du gaz enveloppant (15) correspond au moins à celle du flux de gaz chauds (3) ; et par le fait que la température dudit gaz enveloppant est considérablement plus faible que celle du flux de gaz chauds (3).

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la température du flux de gaz chauds (3) est commandée en vue d'atteindre une granulométrie arithmétique prédéterminée des particules.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que, pour influencer la configuration sphéroïdale des particules, il est additionnellement procédé à la commande d'un ou de plusieurs des paramètres suivants :

- quantité du gaz enveloppant (15) délivré,

- température du gaz enveloppant (15),

- teneur en énergie du gaz enveloppant (15),

- énergie du champ magnétique (13).

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les particules captées sont soumises à un processus de classification, le granulat défectueux, éliminé du produit fini au cours du processus de classification, étant ajouté au matériau de départ.

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'une chaleur perdue du flux de gaz chauds (3) est utilisée pour le préchauffage des particules solides délivrées (46) et/ou pour le chauffage d'un gaz enveloppant (15).

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que des gaz d'échappement du four (1) à couche tourbillonnaire sont recueillis, puis directement réutilisés en tant que gaz enveloppant (15).

15. Installation pour la fabrication de particules sphéroïdales, en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 14, présentant un four à gaz chauds qui comprend un dispositif (2) pour engendrer un flux de gaz chauds (3) ; une paroi (8), réalisée sous la forme d'un corps (9) directeur d'écoulement muni d'un canal d'écoulement (10) s'évasant du bas vers le haut ; un réceptacle (4), de réserve et/ou de déversement, doté d'un dispositif de sortie doseur (5) ; et un dispositif (6) collecteur de produit fini, caractérisée par le fait que le four à gaz chauds est réalisé en tant que four (1) à couche tourbillonnaire avec chauffage par le bas, et est équipé d'un brûleur au plasma (31) en vue de la fusion complète et de l'atomisation des particules solides métalliques délivrées, dans le flux de gaz chauds (3) de ce brûleur au plasma (31).

16. Installation selon la revendication 15, caractérisée par le fait qu'un système magnétique (12), à champ magnétique (13) traversant la couche tourbillonnaire, est disposé à la face externe (11) de la paroi (8) du four.

17. Installation selon la revendication 15 ou 16, caractérisée par le fait que le brûleur au plasma (2) présente un canal annulaire (14) qui l'entoure extérieurement, pour un gaz enveloppant (15).

18. Installation selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisée par le fait que la paroi (8) du four consiste en un matériau céramique poreux, diamagnétique et thermiquement résistant, et est ceinturée par une paroi de doublage (16) qui délimite, avec la paroi (8) du four, une chambre (17) à fluide de refroidissement cernant ladite paroi ; et par le fait que cette chambre est raccordée à un conduit (18) acheminant, de préférence, un fluide gazeux de refroidissement.

19. Installation selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisée par le fait que le réceptacle déverseur (4) comporte un fond (19) perméable aux gaz, ou bien une admission de gaz d'un autre type.

20. Installation selon l'une des revendications 16 à 19, caractérisée par le fait que le réceptacle déverseur (4) est obturé vers le haut par un sas d'enfournement (21) et est raccordé, par un manchon d'évacuation (22), à un dispositif (23) d'évacuation gazeuse par aspiration, ce dispositif (23) d'évacuation gazeuse par aspiration étant en communication, par l'entremise d'un conduit (24), avec le canal annulaire (14) pour du gaz enveloppant (15).

21. Installation selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisée par le fait que le dispositif collecteur (6) présente un réceptacle (25) qui entoure annulairement le four (1) à couche tourbillonnaire, et comporte un fond (26) à inclinaison tronconique vers l'extérieur.

Zeichnung