EP4477947A1

EP4477947A1 - Liner element for a combustion chamber

Info

Publication number: EP4477947A1
Application number: EP23179823.2A
Authority: EP
Inventors: Rolf MENGELT; Heinz Günther
Original assignee: Swisscomb GmbH
Current assignee: Swisscomb GmbH
Priority date: 2023-06-16
Filing date: 2023-06-16
Publication date: 2024-12-18

Abstract

In einem Verfahren zur Herstellung eines Auskleidungselements (1), insbesondere eines Schubrostelements für eine Brennkammer einer Feuerungsanlage, wird ein Trägerelement (3) aus einem Metall oder einer Metalllegierung zumindest auf einer Oberfläche mit einer Schleissschicht (2) versehen. Die Schleissschicht (2) liegt als flächiges Element vor, wobei die Schleissschicht (2) stoffschlüssig mit der Oberfläche des Trägerelements (3) verbunden wird.

In a method for producing a lining element (1), in particular a sliding grate element for a combustion chamber of a furnace, a carrier element (3) made of a metal or a metal alloy is provided with a wear layer (2) at least on one surface. The wear layer (2) is present as a flat element, wherein the wear layer (2) is integrally bonded to the surface of the carrier element (3).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Auskleidungselements, insbesondere ein Schubrostelement für eine Brennkammer einer Feuerungsanlage, umfassend ein Trägerelement aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wobei das Trägerelement zumindest auf einer Vorderseite mit einer Schleissschicht versehen wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Auskleidungselement hergestellt nach dem Verfahren.The invention relates to a method for producing a lining element, in particular a sliding grate element for a combustion chamber of a furnace, comprising a carrier element made of a metal or a metal alloy, wherein the carrier element is provided with a wear layer at least on a front side. The invention further relates to a lining element produced according to the method.

Stand der TechnikState of the art

Auskleidungselemente für Brennkammern von Feuerungsanlagen sind besonderen Beanspruchungen ausgesetzt, insbesondere, wenn diese für die Verbrennung von festen Brennstoffen respektive für Haus- und/oder Gewerbemüll eingesetzt werden. In letzterem Fall ist kaum vorauszusehen, was für Materialien der Brennkammer zugeführt werden. Die Auskleidungselemente sind damit nicht nur thermisch, sondern auch abrasiv und korrosiv besonders beansprucht.Lining elements for combustion chambers of furnaces are subject to particular stresses, particularly when they are used for the combustion of solid fuels or domestic and/or commercial waste. In the latter case, it is difficult to predict what kind of materials will be fed into the combustion chamber. The lining elements are therefore subject to particular stress not only thermally, but also abrasive and corrosive.

Typische Brennkammern umfassen als Auskleidungselemente Rostelemente und Wandelemente einer Brennkammer. Weiter können die Auskleidungselemente auch Elemente für die Zuführungseinheit, welche den Brennstoff in die Brennkammer einbringt, umfassen. Die Auskleidungselemente, insbesondere diejenigen Auskleidungselemente, welche im Betrieb der Hitze der Brennkammer ausgesetzt sind, werden in der Regel gekühlt, um die Lebensdauer zu verlängern. Die Kühlung kann mit Prozessluft erfolgen, besser ist jedoch eine Kühlung mit einer I<ühlflüssigkeit, insbesondere mit Wasser. Dazu ist es bekannt, die Auskleidungselement rückseitig zu der zum Brennraum gerichteten Seite mit Fluidleitungen zu versehen, durch welche die I<ühlflüssigkeit geführt werden kann. Einzelne Auskleidungselemente werden untereinander über Verbindungsstellen derart verbunden, dass die I<ühlflüssigkeit durch mehrere Auskleidungselemente fliessen kann.Typical combustion chambers comprise grate elements and wall elements of a combustion chamber as lining elements. The lining elements can also comprise elements for the feed unit which introduces the fuel into the combustion chamber. The lining elements, particularly those lining elements which are exposed to the heat of the combustion chamber during operation, are generally cooled in order to extend their service life. Cooling can be carried out using process air, but cooling with a cooling liquid, particularly water, is better. For this purpose, it is known to provide the lining elements with fluid lines on the back, on the side facing the combustion chamber, through which the cooling liquid can be fed. Individual lining elements are connected to each other via connecting points in such a way that the cooling liquid can flow through several lining elements.

Gegenwärtig sind unterschiedliche Arten von Auskleidungselementen gebräuchlich, welche sich aufgrund der Materialien und der Herstellung unterscheiden:

1. Gusswerkstoffe sind zwar beständig gegenüber abrasiver und korrosiver Beanspruchung. Anderseits ist deren Bauteilgrösse beschränkt. Werden die Auskleidungselemente aus Gusswerkstoffen zu gross dimensioniert, besteht bei ungleichmässiger Erhitzung die Gefahr der Rissbildung. Da die Grösse solcher Auskleidungselemente beschränkt ist, müssen für die Auskleidung einer Brennkammer entsprechend mehr Auskleidungselemente eingesetzt werden. Damit ergeben sich ebenfalls mehr Verbindungsstellen für die Fluidleitungen, womit wiederum ein Risiko einer Leckage erhöht ist.
2. Weiter sind Schweisskonstruktionen bekannt. Dabei wird eine Schleissschicht durch Auftragsschweissen auf ein Grundmaterial aufgebracht. Das Grundmaterial ist typischerweise I<esselstahl, Baustahl, insbesondere zum Beispiel HB400, HB450, HB500 oder ähnliche. Die Schleissschicht umfasst eine Legierung mit einer grösseren Brinellhärte, insbesondere zum Beispiel Hardox^©. Der Nachteil der Schweisskonstruktionen liegt darin, dass das Trägerelement und die Schleissschichtlegierung aufeinander abgestimmt sein müssen, um das Auftragsschweissen zu ermöglichen. Weiter ist das Auftragsschweissen aufwendig, die erzielte Oberfläche muss typischerweise nachbearbeitet werden, da aufgrund von Unebenheiten ansonsten ein zu schneller Verschleiss der Schleissschicht droht.
3. Es ist ebenfalls bekannt, Schleissplatten auf dem Trägerelement anzuschweissen. Dies hat aber den Nachteil, dass für die Wärmeübertragung von der Schleissplatte an das Trägerelement kein hinreichender, vollflächiger I<ontakt hergestellt werden kann, womit ein lokales Überhitzen der Schleissplatte erfolgt. Damit wird die Lebensdauer der Schleissplatte erheblich verkürzt. Es wurde auch versucht, die Wärmeübertragung durch das Vorsehen von Wärmeleitfolien oder Wärmeleitpasten zu verbessern. Es hat sich in der Praxis jedoch gezeigt, dass auch damit nicht die gewünschte Wärmeübertragung gewährleistet werden kann.
4. Schliesslich ist es bekannt, die Schleissschicht als Platte mit Befestigungsmitteln, zum Beispiel Schrauben, an dem Trägerelement zu befestigen. Ein solches Auskleidungselement ist beispielsweise durch die WO 2007/107024 A1 (Doikos Investemnts LTD) offenbart. Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass damit kein hinreichender Kontakt zwischen der Schleissschicht und dem Trägerelement erreicht werden kann, um die I<ühlung der Schleissschicht über das Trägerelement zu gewährleisten.

Currently, different types of lining elements are in use, which differ in terms of materials and manufacturing:

1. Cast materials are resistant to abrasive and corrosive stress. On the other hand, their component size is limited. If the lining elements made of cast materials are dimensioned too large, there is a risk of cracking if they are heated unevenly. Since the size of such lining elements is limited, more lining elements must be used to line a combustion chamber. This also results in more connection points for the fluid lines, which in turn increases the risk of leakage.
2. Welded structures are also known. In this case, a wear layer is applied to a base material by deposition welding. The base material is typically stainless steel, structural steel, in particular for example HB400, HB450, HB500 or similar. The wear layer comprises an alloy with a higher Brinell hardness, in particular for example Hardox ^© . The disadvantage of welded structures is that the carrier element and the wear layer alloy must be matched to one another in order to enable deposition welding. Furthermore, deposition welding is complex, and the resulting surface typically has to be reworked, since otherwise the wear layer threatens to wear too quickly due to unevenness.
3. It is also known to weld wear plates onto the carrier element. However, this has the disadvantage that sufficient, full-surface contact cannot be established for the heat transfer from the wear plate to the carrier element, which leads to local overheating of the wear plate. This significantly shortens the service life of the wear plate. Attempts have also been made to weld the Heat transfer can be improved by using thermally conductive foils or thermally conductive pastes. However, it has been shown in practice that this does not guarantee the desired heat transfer.
4. Finally, it is known to attach the wear layer as a plate to the support element using fastening means, for example screws. Such a lining element is, for example, WO 2007/107024 A1 (Doikos Investments LTD). This design has the disadvantage that it does not provide sufficient contact between the wear layer and the carrier element to ensure cooling of the wear layer via the carrier element.

Darstellung der Erfindungrepresentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Verfahren zur Herstellung eines Auskleidungselements, insbesondere ein Schubrostelement für eine Brennkammer zu schaffen, mit welchem bei geringen Herstellungskosten ein Auskleidungselement mit besonders langer Standzeit erreicht werden kann und bei welchem die Schleissschicht besonders optimal den chemischen und physikalischen Beanspruchungen in der Brennkammer angepasst werden kann.The object of the invention is to provide a method for producing a lining element, in particular a sliding grate element for a combustion chamber, belonging to the technical field mentioned at the outset, with which a lining element with a particularly long service life can be achieved at low production costs and in which the wear layer can be adapted particularly optimally to the chemical and physical stresses in the combustion chamber.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung liegt die Schleissschicht als flächiges Element vor, wobei die Schleissschicht stoffschlüssig mit der Oberfläche des Trägerelements verbunden wird. Ein Auskleidungselement für eine Brennkammer ist vorzugsweise nach diesem Verfahren hergestellt.The solution to the problem is defined by the features of claim 1. According to the invention, the wear layer is present as a flat element, wherein the wear layer is bonded to the surface of the carrier element. A lining element for a combustion chamber is preferably produced according to this method.

Vorzugsweise umfasst das Auskleidungselement ein Rostelement, insbesondere ein Schubrostelement. Diese sind im Betrieb aufgrund der thermischen, chemischen und mechanischen Belastung besonders hohem Verschleiss ausgesetzt. Weiter bevorzugt umfasst das Auskleidungselement zusätzlich Wandelemente des Brennraums, da auch diese in ähnlichem Masse einem hohen Verschleiss ausgesetzt sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Auskleidungselemente auch Elemente für die Zuführungseinheit, welche den Brennstoff in die Brennkammer einbringt. Diese Elemente sind in der Regel geringeren thermischen und chemischen Belastungen ausgesetzt, die mechanische Belastung kann jedoch ähnlich hoch sein, wie bei den Rostelementen, insbesondere den Schubrostelementen. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Elemente der Zuführungseinheit nicht zwingend Erfindungsgemäss ausgebildet sein müssen, sondern anderweitig ausgebildet sein können (Auftragsschweissen oder dergleichen).The lining element preferably comprises a grate element, in particular a sliding grate element. These are exposed to particularly high levels of wear during operation due to the thermal, chemical and mechanical stress. The lining element also preferably comprises wall elements of the combustion chamber, as these are also exposed to a similar level of high levels of wear. In a further preferred embodiment, the lining elements also comprise elements for the Feed unit which introduces the fuel into the combustion chamber. These elements are generally subjected to lower thermal and chemical loads, but the mechanical load can be similar to that of the grate elements, in particular the sliding grate elements. However, it is clear to the person skilled in the art that the elements of the feed unit do not necessarily have to be designed according to the invention, but can be designed in a different way (welding or the like).

Dadurch, dass die Schleissschicht als flächiges Element vorliegt, kann die Schleissschicht relativ Dick ausgebildet werden, womit wiederum die Lebensdauer der Schleissschicht verlängert werden kann. Weiter kann damit eine Schleissschicht bereitgestellt werden, welche sich im Unterschied zu den durch Auftragsschweissen erreichten Schleissschichten durch eine besonders gute Ebenheit auszeichnet. Damit kann vorzugsweise auf eine Nachbearbeitung der Schleissschicht, insbesondere eine Nachbearbeitung der Oberfläche der Schleissschicht nach der Herstellung des Auskleidungselements verzichtete werden. Damit wird ein besonders kostengünstiges und effizientes Verfahren zur Herstellung eines Auskleidungselements erreicht.Because the wear layer is a flat element, the wear layer can be made relatively thick, which in turn can extend the service life of the wear layer. Furthermore, a wear layer can be provided which, in contrast to the wear layers achieved by deposition welding, is characterized by particularly good flatness. This preferably means that post-processing of the wear layer, in particular post-processing of the surface of the wear layer after the lining element has been produced, can be dispensed with. This results in a particularly cost-effective and efficient method for producing a lining element.

Vorzugsweise ist die Schleissschicht zumindest über eine Teilfläche des flächigen Elements, besonders bevorzugt über eine Vollfläche des flächigen Elements stoffschlüssig mit der Oberfläche des Trägerelements verbunden. Damit ist die Schleissschicht besonders bevorzugt über die gesamte I<ontaktfläche zum Trägerelement stoffschlüssig verbunden. Der Bereich, in welchem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem flächigen Element und dem Trägerelement besteht, beträgt im Auskleidungselement bevorzugt mindestens 100 cm², insbesondere bevorzugt mindestens 1000 cm². Damit wird ein Auskleidungselement geschaffen, bei welchem ein besonders optimaler Wärmetransport zwischen der Schleissschicht und dem Trägerelement möglich ist. Damit kann das Auskleidungselement im Betrieb im Brennraum besonders effizient und gleichmässig gekühlt werden, womit Spannungen in der Schleissschicht vermieden werden können. Damit wird wiederum eine besonders lange Standzeit der Schleissschicht erreicht.Preferably, the wear layer is integrally bonded to the surface of the carrier element at least over a partial surface of the flat element, particularly preferably over a full surface of the flat element. The wear layer is thus particularly preferably integrally bonded to the carrier element over the entire contact surface. The area in which there is an integral connection between the flat element and the carrier element is preferably at least 100 cm ² in the lining element, particularly preferably at least 1000 cm ² . This creates a lining element in which particularly optimal heat transport between the wear layer and the carrier element is possible. This allows the lining element to be cooled particularly efficiently and evenly during operation in the combustion chamber, which can avoid stresses in the wear layer. This in turn ensures a particularly long service life for the wear layer.

Mit der stoffschlüssigen Verbindung wird nun eine besonders dauerhafte und sichere Verbindung der Schleissschicht mit dem Trägerelement erreicht. Weiter wird damit ein besonders guter Wärmetransport zwischen der Schleissschicht und dem Trägerelement erreicht, so dass sich das Auskleidungselement im Verfahren gleichmässig erwärmen und abkühlen kann. Damit können durch Temperaturgradiente hervorgerufene Spannungen und Rissbildungen im Auskleidungselement weitgehend vermieden werden.The material-locking connection now creates a particularly durable and secure connection between the wear layer and the carrier element. Furthermore, this ensures particularly good heat transfer between the wear layer and the carrier element. so that the lining element can heat up and cool down evenly during the process. This means that stresses and cracks in the lining element caused by temperature gradients can be largely avoided.

Unter dem Begriff «flächiges Element» wird nachfolgend ein Element verstanden, welches vorzugsweise Plattenförmig ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist das flächige Element eine konstante Dicke auf und liegt damit vorzugsweise als ein Blech vor. In Varianten kann das flächige Element auch eine nicht konstante Dicke aufweisen.The term "flat element" is understood below to mean an element which is preferably plate-shaped. The flat element particularly preferably has a constant thickness and is therefore preferably in the form of a sheet. In variants, the flat element can also have a non-constant thickness.

Unter dem Begriff «Vollfläche» wird die gesamte Fläche des flächigen Elements verstanden, welche im Herstellungsverfahren dem Trägerelement zugewandt ist. Sofern die Vollfläche der Schleissschicht deckungsgleich oder von dem Trägerelement überdeckbar ist, ist eine vollflächige stoffschlüssige Verbindung zwischen der Schleissschicht und dem Trägerelement möglich.The term "full surface" refers to the entire surface of the flat element that faces the carrier element during the manufacturing process. If the full surface of the wear layer is congruent or can be covered by the carrier element, a full-surface, material-locking connection between the wear layer and the carrier element is possible.

Die Teilfläche der als flächiges Element ausgebildeten Schleissschicht ist in Bezug auf das Trägerelement zu verstehen. Bevorzugt sind die Schleissschicht und das Trägerelement deckend, so dass die Schleissschicht und das Trägerelement des Auskleidungselements über deren zugewandten Oberflächen vollflächig stoffschlüssig verbunden sind. Es ist jedoch denkbar, dass die Schleissschicht eine bezüglich des Trägerelements grössere, kleinere oder anderweitig nicht deckende Form aufweist. In diesen Fällen ist im Auskleidungselement eine Teilfläche des flächigen Elements stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden. Die Teilfläche des flächigen Elements umfasst jedoch vorzugsweise mehr als 80 96, besonders bevorzugt mehr als 95 96 der Vollfläche des flächigen Elements.The partial area of the wear layer designed as a flat element is to be understood in relation to the carrier element. The wear layer and the carrier element are preferably overlapping, so that the wear layer and the carrier element of the lining element are integrally connected over their entire surface via their facing surfaces. However, it is conceivable that the wear layer has a larger, smaller or otherwise non-overlapping shape with respect to the carrier element. In these cases, a partial area of the flat element in the lining element is integrally connected to the carrier element. However, the partial area of the flat element preferably comprises more than 80 96, particularly preferably more than 95 96 of the full surface of the flat element.

Das Trägerelement kann als Stahlblech vorliegen, wenn die Schleissschicht stoffschlüssig damit verbunden wird. In einem nachfolgenden Schritt kann das Trägerelement mit der Schleissschicht zugeschnitten und, ggf. unter weiteren Arbeitsschritten, zu einem Auskleidungselement verarbeitet werden. Die weiteren Arbeitsschritte können zum Beispiel das Anschweissen von Fluidleitungen an der der Schleissschicht gegenüber liegenden Seite zur I<ühlung während des Betriebs umfassen. Weiter können Befestigungsaufnahmen angeschweisst oder ausgeschnitten werden. Weiter können Einzelteile für Schubrostelemente, wie zum Beispiel ein Gleitlager für den I<ontakt zum stromabwärtigen nächsten Schubrostelement, am Trägerelement befestigt werden. Diese Aufzählung ist nicht abschliessend zu verstehen. In Varianten können einzelne dieser weiteren Arbeitsschritte bereits vor dem stoffschlüssigen Verbinden der Schleissschicht mit dem Trägerelement durchgeführt worden sein.The carrier element can be made of steel sheet if the wear layer is bonded to it. In a subsequent step, the carrier element can be cut to size with the wear layer and, if necessary, processed into a lining element with further work steps. The further work steps can include, for example, the welding of fluid lines on the side opposite the wear layer for cooling during operation. Fastening fixtures can also be welded on or cut out. Individual parts for sliding grate elements, such as a sliding bearing for contact with the next sliding grate element downstream, are attached to the carrier element. This list is not intended to be exhaustive. In variants, some of these additional work steps may have already been carried out before the wear layer is bonded to the carrier element.

Bevorzugt wird das flächige Element parallel zur Oberfläche des Trägerelements angeordnet und, insbesondere unter Druckbeaufschlagung, stoffschlüssige mit dem Trägerelement verbunden. Im Verfahren wird damit die Schleissschicht als Ganzes, direkt stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden. Damit wird ein besonders effizientes Herstellungsverfahren geschaffen. In einem ersten Schritt wird demnach das flächige Element, das heisst, die Schleissschicht parallel zur Oberfläche des Trägerelements angeordnet und in einem nachfolgenden, zweiten Schritt stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden. In Varianten kann auf die parallele Anordnung des flächigen Elements zum Trägerelement auch verzichtet werden. Die Schleissschicht kann grundsätzlich auch als Rollenmaterial vorliegen, womit die Parallelität auch nur bereichsweise vorliegen kann. In diesem Fall erfolgt die stoffschlüssige Verbindung kontinuierlich während eines Abrollvorgangs der Schleissschicht.Preferably, the flat element is arranged parallel to the surface of the carrier element and, in particular under pressure, is firmly bonded to the carrier element. In the process, the wear layer as a whole is thus directly bonded to the carrier element. This creates a particularly efficient manufacturing process. In a first step, the flat element, i.e. the wear layer, is arranged parallel to the surface of the carrier element and in a subsequent, second step, is firmly bonded to the carrier element. In variants, the parallel arrangement of the flat element to the carrier element can also be dispensed with. The wear layer can in principle also be present as a roll material, which means that the parallelism can also only be present in certain areas. In this case, the firmly bonded connection takes place continuously while the wear layer is being rolled off.

Bevorzugt erfolgt die stoffschlüssige Verbindung unter Druckeinwirkung. Dem Fachmann sind entsprechende Varianten bekannt, insbesondere zum Beispiel thermische, chemische oder elektrochemische Verfahren.Preferably, the material connection is made under the influence of pressure. The person skilled in the art is familiar with corresponding variants, in particular, for example, thermal, chemical or electrochemical processes.

Bevorzugt wird das flächige Element und das Trägerelement mit einem Druck von mindestens 1000 bar, insbesondere bevorzugt mindestens 10'000 bar, besonders bevorzugt mindestens 50'000 bar beaufschlagt, um die Schleissschicht stoffschlüssig mit dem Trägerelement zu verbinden. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass je nach Dicke der Schleissschicht auch weit höhere Drücke aufzuwenden sind, um eine stoffschlüssige Verbindung zu erreichen. Der Druck kann zum Beispiel auch grösser 10⁵ bar, oder sogar grösser als 10⁶ bar gewählt sein, um die stoffschlüssige Verbindung zu erreichen.Preferably, the flat element and the carrier element are subjected to a pressure of at least 1000 bar, particularly preferably at least 10,000 bar, particularly preferably at least 50,000 bar, in order to bond the wear layer to the carrier element. However, it is clear to the person skilled in the art that, depending on the thickness of the wear layer, much higher pressures must be applied in order to achieve a bonded connection. The pressure can, for example, also be greater than 10 ⁵ bar, or even greater than 10 ⁶ bar, in order to achieve the bonded connection.

In Varianten kann der Druck auch geringer als 1000 bar gewählt werden, insbesondere, wenn zum Beispiel die Schleissschicht, das Trägermaterial oder sowohl die Schleissschicht und das Trägermaterial hinreichend erhitzt werden.In variants, the pressure can also be selected to be less than 1000 bar, especially if, for example, the wear layer, the carrier material or both the wear layer and the carrier material are sufficiently heated.

Vorzugsweise weist die Schleissschicht eine Brinellhärte von mindestens 800, vorzugsweise mindestens 1000, insbesondere bevorzugt mindestens 1200 auf. Damit wird eine Schleissschicht erhalten, welche insbesondere bezüglich mechanischer Beanspruchung eine besonders lange Standzeit aufweist.The wear layer preferably has a Brinell hardness of at least 800, preferably at least 1000, particularly preferably at least 1200. This results in a wear layer which has a particularly long service life, particularly with regard to mechanical stress.

In Varianten kann die Schleissschicht auch eine geringere Brinellhärte, von unter 800 aufweisen. Eine entsprechende Materialwahl kann dann von Vorteil sein, wenn andere Beanspruchungen im Fokus stehen, so zum Beispiel eine chemische oder anderweitige Beanspruchungen.In some variants, the wear layer can also have a lower Brinell hardness of less than 800. A corresponding choice of material can be advantageous if other stresses are in focus, such as chemical or other stresses.

Bevorzugt weist das Trägerelement eine Brinellhärte zwischen 300 und 800, vorzugsweise zwischen 350 und 600, insbesondere bevorzugt zwischen 400 und 500 auf. Damit kann das Trägerelement zum Beispiel aus Baustahl oder I<esselstahl ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Trägerelemente. Es ist grundsätzlich von Vorteil, wenn die Härte des Trägerelements, wie auch diejenige der Schleissschicht, möglichst hoch ist, um lange Standzeiten zu ermöglichen. Anderseits soll das Trägerelement aus möglichst kostengünstigem Material hergestellt sein, damit das Auskleidungselement als Ganzes kostengünstig ist. Daher ist der Bereich der Brinellhärte zwischen 350 und 600, insbesondere zwischen 400 und 500 besonders bevorzugt.The carrier element preferably has a Brinell hardness of between 300 and 800, preferably between 350 and 600, particularly preferably between 400 and 500. The carrier element can therefore be made of structural steel or stainless steel, for example. This enables the carrier elements to be manufactured cost-effectively. It is generally advantageous if the hardness of the carrier element, as well as that of the wear layer, is as high as possible in order to enable long service lives. On the other hand, the carrier element should be made of the most cost-effective material possible so that the lining element as a whole is cost-effective. Therefore, the Brinell hardness range between 350 and 600, in particular between 400 and 500, is particularly preferred.

In Varianten kann das Trägerelement auch eine grössere Brinellhärte als 800 oder eine geringere Brinellhärte als 300 aufweisen.In variants, the carrier element can also have a Brinell hardness greater than 800 or a Brinell hardness less than 300.

Vorzugsweise wird die Schleissschicht mittels Sprengplattierung oder Walzplattierung mit dem Trägerelement verbunden. Mit diesen Techniken kann die Schleissschicht als flächiges Element besonders einfach und effizient stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden werden.Preferably, the wear layer is bonded to the carrier element by means of explosive plating or roll plating. Using these techniques, the wear layer can be bonded to the carrier element as a flat element particularly easily and efficiently.

Beim Sprengplattieren wird die Schleissschicht mit Hilfe von Sprengmitteln unter hohem Druck auf das Trägerelement aufgepresst, womit eine stoffschlüssige Verbindung erreicht wird. Im Verfahren wird die Schleissschicht in einem geringen Abstand zum Trägerelement positioniert und anschliessend das Sprengmittel gezündet. Der Abstand zwischen der Schleissschicht und dem Trägerelement kann zum Beispiel durch Abstandhalter oder durch Noppen an der Schleissschicht, an dem Trägerelement oder an beiden erreicht werden. Dem Fachmann ist das Verfahren grundsätzlich bekannt.During explosive plating, the wear layer is pressed onto the carrier element using explosives under high pressure, thus achieving a material-tight connection In the process, the wear layer is positioned at a short distance from the carrier element and the explosive is then detonated. The distance between the wear layer and the carrier element can be achieved, for example, by spacers or by studs on the wear layer, on the carrier element or on both. The process is basically known to the person skilled in the art.

Beim Walzplattieren wird die Schleissschicht durch mechanischen Druck (Walzen) auf das Trägerelement aufgewalzt. Durch hinreichend hohe Druckbeaufschlagung wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Schleissschicht und dem Trägerelement erreicht. Das Verfahren kann, je nach Material der Schleissschicht und des Trägerelements auch bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden oder das Auskleidungselement kann nach dem Walzplattier-Vorgang thermisch nachbehandelt werden.During roll cladding, the wear layer is rolled onto the carrier element using mechanical pressure (rolling). A sufficiently high pressure is applied to create a material bond between the wear layer and the carrier element. Depending on the material of the wear layer and the carrier element, the process can also be carried out at elevated temperatures, or the lining element can be thermally treated after the roll cladding process.

Dem Fachmann sind eine Vielzahl an Metallen und Metalllegierungen bekannt, welche für jedwelche Anwendungen besonders geeignet sind, insbesondere im Hinblick auf thermische, chemische, mechanische Beanspruchungen oder Kombinationen davon. Bekanntermassen sind viele der Metalllegierungen für ein Auftragsschweissen nicht oder nur bedingt geeignet.A large number of metals and metal alloys are known to those skilled in the art, which are particularly suitable for all applications, particularly with regard to thermal, chemical, mechanical stresses or combinations thereof. As is well known, many of the metal alloys are not suitable or only partially suitable for build-up welding.

Mit dem Sprengplattieren wie auch mit dem Walzplattieren können nun Metalle und Metalllegierungen als Schleissschicht eingesetzt werden, welche ansonsten nur schwer zu fügen respektive kaum geeignet für das Auftragsschweissen sind (wie z.B. Aluminium mit Stahl). Damit ergibt sich ein Verfahren, mit welchem eine Vielzahl an verschiedenen Metallen und Metalllegierungen als Schleissschicht eingesetzt werden können. Damit kann die Schleissschicht besonders präzise den Anforderungen angepasst werden, ohne dass Kriterien, wie die Fügbarkeit, berücksichtigt werden müssen. Einerseits können damit Auskleidungselemente geschaffen werden, welche besondere chemische Resistenzen aufweisen (z.B. Resistenz gegenüber bestimmten Säuren oder dergleichen, oder welche bei abrasiver Beanspruchung oder bei thermischer Beanspruchung besonders geeignet sind.With explosive cladding and roll cladding, metals and metal alloys can now be used as wear layers that are otherwise difficult to join or hardly suitable for build-up welding (such as aluminum with steel). This results in a process with which a large number of different metals and metal alloys can be used as wear layers. This means that the wear layer can be adapted to requirements with particular precision without having to take criteria such as joinability into account. On the one hand, this can be used to create lining elements that have special chemical resistances (e.g. resistance to certain acids or the like, or which are particularly suitable for abrasive stress or thermal stress.

Die Auskleidungselemente können damit nicht nur hochspezifisch für bestimmte Brennkammern respektive auf zu verbrennendes Gut abgestimmt werden, sondern auch innerhalb einer Brennkammer den lokalen Beanspruchungen angepasst werden. Bei einer Schubrostanordnung in einer Brennkammer für Haus- und/oder Gewerbemüll können damit zum Beispiel für unterschiedliche Temperaturzonen unterschiedliche Schleissschichten auf den Auskleidungselementen vorgesehen sein. Auf der Eintragsseite der Brennkammer können zum Beispiel Schleissschichten vorgesehen sein, welche hohen mechanischen respektive abrasiven Beanspruchungen gut standhalten können, während im Bereich hoher Temperatur Schleissschichten vorgesehen sein können, welche thermisch besonders stabil sind. Weiter können die Schleissschichten der Art des Brenngutes (Hausmüll, Gewerbemüll, Sonderabfälle etc.) spezifisch angepasst werden, um eine möglichst hohe Standzeit der Auskleidungselemente zu erreichen.The lining elements can thus not only be tailored to specific combustion chambers or to the material to be burned, but also within a combustion chamber to the local stresses. In a sliding grate arrangement in a combustion chamber for domestic and/or commercial waste, different wear layers can be provided on the lining elements for different temperature zones, for example. On the inlet side of the combustion chamber, for example, wear layers can be provided that can withstand high mechanical or abrasive stresses, while in the high temperature area, wear layers can be provided that are particularly thermally stable. Furthermore, the wear layers can be specifically adapted to the type of fuel (domestic waste, commercial waste, hazardous waste, etc.) in order to achieve the longest possible service life of the lining elements.

Statt des Walz- oder Sprengplattierens können auch andere Techniken vorgesehen sein, mit welchen die Schleissschicht stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden werden kann. Zum Beispiel kann die Schleissschicht mittels Reibschweissen mit dem Trägerelement stoffschlüssig verbunden werden.Instead of roll or explosive plating, other techniques can also be used to bond the wear layer to the carrier element. For example, the wear layer can be bonded to the carrier element using friction welding.

Vorzugsweise weist das flächige Element eine Dicke zwischen 4 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 6 und 15 mm auf. Damit kann die Schleissschicht, insbesondere im Vergleich zu mit Auftragsschweissen erreichbaren Schichtdicken, eine relativ grosse Schichtdicke aufweisen. Damit wird wiederum die Standzeit des Auskleidungselements erhöht. Das flächige Element wird im Herstellungsverfahren stoffschlüssig mit der Oberfläche des Trägerelements verbunden. In diesem Verfahren kann eine Dicke des flächigen Elements abnehmen, insbesondere wenn ein hoher Druck zum stoffschlüssigen Verbinden eingesetzt wird (z.B. durch Sprengplattieren oder Walzplattieren). Die Schleissschicht weist daher im fertig gestellten Auskleidungselement vorzugsweise eine Dicke zwischen 2 und 20 mm, insbesondere vorzugsweise zwischen 4 und 10 mm auf.The flat element preferably has a thickness of between 4 and 30 mm, preferably between 6 and 15 mm. This means that the wear layer can have a relatively large layer thickness, particularly in comparison to layer thicknesses that can be achieved with build-up welding. This in turn increases the service life of the lining element. The flat element is bonded to the surface of the carrier element in a material-locking manner during the manufacturing process. In this process, the thickness of the flat element can decrease, particularly if high pressure is used for the material-locking connection (e.g. by explosive bonding or roll bonding). The wear layer in the finished lining element therefore preferably has a thickness of between 2 and 20 mm, particularly preferably between 4 and 10 mm.

In Varianten kann die Schleissschicht auch eine geringere Dicke als die 4 mm aufweisen.In variants, the wear layer can also have a thickness less than 4 mm.

Bevorzugt weist das flächige Element eine Fläche von mindestens 0.1 m², vorzugsweise mindestens 0.3 m², insbesondere bevorzugt mindestens 0.6 m² auf. Damit kann in einem einzigen Arbeitsschritt ein Trägerelement grossflächig mit einer Schleissschicht versehen werden. So wird ein besonders effizientes Herstellungsverfahren für ein Auskleidungselement geschaffen. In einem besonders bevorzugten Verfahren wird zur Herstellung eines Auskleidungselements genau ein flächiges Element stoffschlüssig mit einem Trägerelement verbunden. In Varianten können auch mehrere flächige Elemente mit einem Trägerelement stoffschlüssig verbunden werden - dies kann dann von Vorteil sein, wenn zum Beispiel eine Hauptoberfläche und eine sich daran anschliessende abgeschrägte Stirnseite mit der Schleissschicht zu versehen ist.Preferably, the flat element has a surface area of at least 0.1 m ² , preferably at least 0.3 m ² , particularly preferably at least 0.6 m ² . This allows a carrier element to be provided with a wear layer over a large area in a single work step. This provides a particularly efficient manufacturing process for a Lining element is created. In a particularly preferred method, to produce a lining element, exactly one flat element is connected in a material-locking manner to a carrier element. In variants, several flat elements can also be connected in a material-locking manner to a carrier element - this can be advantageous if, for example, a main surface and an adjoining beveled end face are to be provided with the wear layer.

In Varianten kann das flächige Element auch eine Fläche aufweisen, welche geringer als 0.1 m² ist.In variants, the planar element can also have an area that is less than 0.1 m ² .

Bevorzugt umfasst das Trägerelement auf einer, der Schleissschicht gegenüberliegenden Seite eine Fluidleitung zum Durchströmen einer I<ühlflüssigkeit, wobei die Fluidleitung insbesondere mäanderförmig angeordnet ist. Damit kann das Auskleidungselement im Betrieb gekühlt werden, womit die Standzeit des Auskleidungselements erhöht wird.Preferably, the carrier element comprises a fluid line for a cooling liquid to flow through on a side opposite the wear layer, the fluid line being arranged in a meandering shape in particular. This allows the lining element to be cooled during operation, thereby increasing the service life of the lining element.

In Varianten kann auf die Fluidleitung auch verzichtet werden. Die I<ühlung kann in diesem Fall zum Beispiel mit Prozessluft erreicht werden.In some variants, the fluid line can be omitted. In this case, cooling can be achieved with process air, for example.

Vorzugsweise besteht das Trägerelement aus Stahl, insbesondere rostfreiem Stahl, zum Beispiel Baustahl oder I<esselstahl. Das Trägerelement ist damit kostengünstig herstellbar. Dem Fachmann sind dazu geeignete Stahlsorten bekannt.The carrier element preferably consists of steel, in particular stainless steel, for example structural steel or stainless steel. The carrier element can thus be produced inexpensively. Suitable types of steel are known to those skilled in the art.

In Varianten können statt Stahl auch andere Metalllegierungen verwendet werden.In variants, other metal alloys can be used instead of steel.

Das Auskleidungselement ist besonders bevorzugt für den Einsatz in einer Brennkammer, welche nach dem Prinzip der Schubrostfeuerung arbeitet. Ein sogenannter Schubrost umfasst in der Regel treppenförmig angeordnete Roste (Treppenroste), welche in Bewegungsrichtung abwechselnd fix respektive beweglich sind. Damit wird das Brenngut durch den Brennraum transportiert. Der Schubrost weist typischerweise ein Gefälle von rund 8 bis 15 Grad auf. Treppenroste sind vor allem für grobstückige und aschereiche Brennstoffe zu bevorzugen, insbesondere zum Beispiel für die Verbrennung von Haus- und Gewerbemüll.The lining element is particularly preferred for use in a combustion chamber that works according to the principle of moving grate combustion. A so-called moving grate usually comprises grates arranged in a staircase shape (staircase grates), which are alternately fixed and movable in the direction of movement. This is how the fuel is transported through the combustion chamber. The moving grate typically has a gradient of around 8 to 15 degrees. Staircase grates are particularly preferred for coarse and ash-rich fuels, especially for the combustion of household and commercial waste.

Eine Schubrostanordnung umfasst mehrere, in einer Längsrichtung hintereinander, treppenförmig überlappend angeordnete, als Schubrostelementen ausgebildete Auskleidungselemente. Dabei ist in alternierender Weise ein Schubrostelement fix angeordnet und ein jeweils in der Längsrichtung nachfolgendes Schubrostelement ist, insbesondere in der Längsrichtung, beweglich.A sliding grate arrangement comprises several lining elements designed as sliding grate elements, arranged one behind the other in a longitudinal direction, overlapping in a step-like manner. In this case, a sliding grate element is arranged in a fixed manner in an alternating manner and a sliding grate element following it in the longitudinal direction is movable, in particular in the longitudinal direction.

Damit ist das Auskleidungselement in einer bevorzugten Ausführungsform als ein Rostelement, insbesondere als ein Schubrostelement und/oder ein Wandelement für die Brennkammer ausgebildet.Thus, in a preferred embodiment, the lining element is designed as a grate element, in particular as a sliding grate element and/or a wall element for the combustion chamber.

Dem Fachmann ist aber klar, dass das Auskleidungselement auch für andere Typen von Brennkammern eingesetzt werden kann. Da das Auskleidungselement insbesondere im Falle einer Spreng- oder Walzplattierung mit nahezu beliebigen Schleissschichten ausgestattet werden kann, können unterschiedliche Typen von Brennkammern mit Auskleidungselementen, welche massgeschneiderte Schleissschichten aufweisen, ausgekleidet werden.However, it is clear to the expert that the lining element can also be used for other types of combustion chambers. Since the lining element can be equipped with almost any wear layers, particularly in the case of explosive or roll cladding, different types of combustion chambers can be lined with lining elements that have tailor-made wear layers.

Bevorzugt weist das Auskleidungselement eine Breite zwischen 15 cm und 50 cm, vorzugsweise zwischen 20 und 40 cm, insbesondere bevorzugt zwischen 25 cm und 35 cm auf. Damit kann das Auskleidungselement eine typische Breite eines Schubrostes aufweisen. Die Breite kann gegebenenfalls auch geringer als 15 cm oder auch grösser als 50 cm sein.The lining element preferably has a width of between 15 cm and 50 cm, preferably between 20 and 40 cm, particularly preferably between 25 cm and 35 cm. The lining element can therefore have a typical width of a sliding grate. The width can optionally also be less than 15 cm or greater than 50 cm.

Vorzugsweise weist das Auskleidungselement eine Länge von mindestens 50 cm, vorzugsweise mindestens 100 cm, insbesondere bevorzugt mindestens 200 cm auf. Die Auskleidungselemente können relativ gross ausgebildet werden. Damit reduziert sich in einer Brennkammer die Anzahl benötigter Auskleidungselemente. Dies wiederum führt zu geringeren Risiken von Leckagen zwischen den I<ühlkreisläufen der Auskleidungselemente, insbesondere bei den Übergängen der I<ühlkreisläufe zwischen den Auskleidungselementen (sofern eine Fluidkühlung vorgesehen ist).The lining element preferably has a length of at least 50 cm, preferably at least 100 cm, particularly preferably at least 200 cm. The lining elements can be made relatively large. This reduces the number of lining elements required in a combustion chamber. This in turn leads to lower risks of leaks between the cooling circuits of the lining elements, particularly at the transitions of the cooling circuits between the lining elements (if fluid cooling is provided).

Die Herstellungskosten pro Fläche können damit ebenfalls geringer gehalten werden, da insgesamt weniger Herstellungsschritte für die Auskleidungselemente notwendig sind. Dieser Vorteil wird im Gegensatz zum Auftragsschweissen damit erzielt, dass erfindungsgemäss die Schleissschicht als flächiges Element mit der Oberfläche des Trägerelements verbunden wird und damit der Aufwand für das stoffschlüssige Verbinden mit dem Trägerelement weitgehend unabhängig von der Grösse des Trägerelements ist.The manufacturing costs per area can also be kept lower, as fewer manufacturing steps are required for the lining elements. In contrast to build-up welding, this advantage is achieved by According to the invention, the wear layer is connected as a flat element to the surface of the carrier element and thus the effort for the material-locking connection to the carrier element is largely independent of the size of the carrier element.

Weiter ist damit auch ein Aufwand für den Einbau respektive Ausbau in die Brennkammer kleiner, da pro Flächeneinheit relativ wenige Auskleidungselemente benötigt werden.Furthermore, the effort required for installation or removal into the combustion chamber is also reduced, since relatively few lining elements are required per unit area.

Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Länge des Auskleidungselements auch weniger als 50 cm betragen kann. Auch bei Auskleidungselementen mit kleinen Flächen ist die Herstellung mit dem erfindungsgemässen Verfahren typischerweise weniger aufwändig, als zum Beispiel unter Verwendung eines Auftragsschweissverfahrens.However, it is clear to the person skilled in the art that the length of the lining element can also be less than 50 cm. Even in the case of lining elements with small surfaces, production using the method according to the invention is typically less complex than, for example, using a build-up welding method.

Die Schleissschicht kann aus unterschiedlichen Metallen oder Metalllegierungen hergestellt sein. Insbesondere kann die mit dem Trägerelement zu verbindende Schleissschicht als plattenförmiges Element ausgebildet sein, welches zum Beispiel aus Nickelbasislegierungen wie Nickel-I<upfer-, Nickel-Eisen-, Nickel-Eisen-Chrom-, NickelChrom-, Nickel-Molybdän-Chrom-, Nickel-Chrom-I<obalt-Legierungen etc. bestehen. Insbesondere können Legierungen wie Inconel 601, Hastelloy, IN-100 etc. eingesetzt werden. Vorzugsweise beträgt in diesen Legierungen der Nickelanteil mindestens 95 gew.%, weiter bevorzugt mindestens 99 gew.%, insbesondere bevorzugt mindestens 99.9 gew.%. Nickellegierungen anerbieten sich für die vorliegende Anwendung, da diese eine sehr gute I<orrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit aufweisen.The wear layer can be made from different metals or metal alloys. In particular, the wear layer to be connected to the carrier element can be designed as a plate-shaped element which consists, for example, of nickel-based alloys such as nickel-copper, nickel-iron, nickel-iron-chromium, nickel-chromium, nickel-molybdenum-chromium, nickel-chromium-iron alloys, etc. In particular, alloys such as Inconel 601, Hastelloy, IN-100, etc. can be used. The nickel content in these alloys is preferably at least 95% by weight, more preferably at least 99% by weight, particularly preferably at least 99.9% by weight. Nickel alloys are suitable for the present application because they have very good corrosion and high temperature resistance.

Weiter kann das plattenförmige Element auch aus Stellit hergestellt sein. Dabei handelt es sich um eine Legierung auf I<obald-Chrom-Basis. Stellit ist ebenfalls zu bevorzugen, da es eine hohe Beständigkeit gegen Verschleiss, wie I<orrosion oder Abrasion, insbesondere auch bei hohen Temperaturen aufweist.The plate-shaped element can also be made of stellite, which is an alloy based on chromium. Stellite is also preferable because it is highly resistant to wear, such as corrosion or abrasion, particularly at high temperatures.

Weiter können diverse Stahlsorten eingesetzt werden, insbesondere zum Beispiel Stahlsorten mit einem oder mehreren der Zusätze: Chrom, I<upfer, Mangan, Molybdän, Nickel, Silizium, Titan, Vanadium, Wolfram, Niob, Bor. Mit einem Chromzusatz wird der Stahl korrosionsbeständiger, Molybdän verstärkt diesen Effekt. Mit einem Nickelzusatz kann die Säurebeständigkeit verbessert werden. Mit einem Vanadiumzusatz wird die Verarbeitbarkeit verbessert. Dem Fachmann sind diese Eigenschaften bekannt, ebenso weitere geeignete Zusätze zur Verbesserung der Stahleigenschaften.Furthermore, various types of steel can be used, in particular steel types with one or more of the following additives: chromium, copper, manganese, molybdenum, nickel, silicon, titanium, vanadium, tungsten, niobium, boron. With the addition of chromium, the steel becomes more corrosion-resistant, molybdenum reinforces this effect. With the addition of nickel, the acid resistance can be improved. With the addition of vanadium, the Workability is improved. These properties are known to those skilled in the art, as are other suitable additives for improving the steel properties.

Als I<upferlegierungen können zum Beispiel Tombak, insbesondere Siliziumtombak oder dergleichen eingesetzt werden. Diese können insbesondere bei hinreichender I<ühlung der Auskleidungselemente als Schleissschicht eingesetzt werden.Copper alloys such as tombac, particularly silicon tombac or similar can be used. These can be used as a wear layer, particularly when the lining elements are sufficiently cooled.

Dem Fachmann sind weitere geeignete Legierungen bekannt. Der erfindungsgemässe Vorteil liegt nun darin, dass bei all diesen Legierungen mit variablen Gewichtsanteilen der Zusätze, können bei der Wahl einer Legierung für das flächige Element die im einsatzgebiet erforderlichen Eigenschaften berücksichtigt werden, ohne dass eine Schweissbarkeit mit dem Material des Trägerelements berücksichtigt werden muss. Damit wird eine wesentlich bessere Anpassung der Schleissschicht an die Begebenheiten im Brennraum ermöglicht. Zum Beispiel kann beim Eingang eines Schubrostofens eine Schleissschicht vorgesehen sein, welche besonders Resistenz gegenüber abrasiver Beanspruchung ist, respektive besonders hart ist. Ausgansseitig wird im Wesentlichen Asche und Schlacke befördert, womit die Schleisssicht zum Beispiel derart gewählt werden kann, dass sie besonders Säureresistent ist.Other suitable alloys are known to the person skilled in the art. The advantage of the invention is that with all these alloys with variable weight proportions of the additives, the properties required in the area of application can be taken into account when choosing an alloy for the flat element, without having to take weldability with the material of the carrier element into account. This enables the wear layer to be adapted much better to the conditions in the combustion chamber. For example, a wear layer can be provided at the entrance to a pusher grate furnace which is particularly resistant to abrasive stress or is particularly hard. At the exit side, mainly ash and slag are transported, which means that the wear layer can be selected in such a way that it is particularly acid-resistant, for example.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.Further advantageous embodiments and combinations of features of the invention emerge from the following detailed description and the entirety of the patent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Schrägansicht eines Schubrostelements mit einer Schleissschicht;
Fig. 2: eine schematische Darstellung des Walzplattierverfahrens zur Herstellung eines Schubrostelements; und
Fig. 3: eine schematische Darstellung des Sprengplattierverfahrens zur Herstellung eines Schubrostelements.

The drawings used to explain the embodiment show:

Fig. 1: a schematic oblique view of a sliding grate element with a wear layer;
Fig. 2: a schematic representation of the roll-bonding process for producing a sliding grate element; and
Fig. 3: a schematic representation of the explosive plating process for producing a sliding grate element.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In principle, identical parts in the figures are provided with identical reference symbols.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Die Figur 1 eine schematische Schrägansicht eines Schubrostelements 1. Dieses umfasst ein Trägerelement 3, mit welcher eine Schleissschicht 2 auf einer Oberseite des Trägerelements 3 stoffschlüssig verbunden ist. Die Schleissschicht 2 ist im Betrieb dem Brennstoff zugewandt. Das Trägerelement 3 weist vorliegend eine Länge von 50 cm und eine Breite von 20 cm auf und besteht aus rostfreiem Baustahl. Das Trägerelement 3 kann weitere, vorliegend nicht dargestellte Merkmale umfassen, wie zum Beispiel eine Fluidleitung an der Unterseite des Trägerelements 3 zum I<ühlen des Schubrostelements 1, Halteeinrichtungen zum Befestigen des Schubrostelements in der Brennkammer, Gleitlager an der Unterseite der Stirnseite des Schubrostelements 1 etc. Die Schleissschicht 2 deckt die Oberfläche des Trägerelements 3 vollständig ab. Die Schleissschicht 2 besteht vorliegend aus einer Nickel-Legierung.The Figure 1 a schematic oblique view of a sliding grate element 1. This comprises a carrier element 3, to which a wear layer 2 is materially connected on an upper side of the carrier element 3. The wear layer 2 faces the fuel during operation. The carrier element 3 in this case has a length of 50 cm and a width of 20 cm and is made of stainless structural steel. The carrier element 3 can comprise further features not shown here, such as a fluid line on the underside of the carrier element 3 for cooling the sliding grate element 1, holding devices for fastening the sliding grate element in the combustion chamber, sliding bearings on the underside of the front side of the sliding grate element 1, etc. The wear layer 2 completely covers the surface of the carrier element 3. The wear layer 2 in this case is made of a nickel alloy.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Walzplattierverfahrens zur Herstellung eines Schubrostelements 1 gemäss der Figur 1. In diesem Verfahren wird auf ein Trägerelement 3 die Schleissschicht 2 in Form eines flächigen Elements positioniert und mittels eines Walzvorgangs zwischen zwei Walzen 4 und 5 unter hohem Druck derart verpresst, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerelement 3 und der Schleissschicht 2 erreicht wird. Das Trägerelement 3 ist vorliegend als Stahlplatte mit einer Stärke von 12 mm ausgebildet. Die Schleissschicht 2 ist ebenfalls plattenförmig ausgebildet und ist vorliegend als I<upferlegierung ausgebildet. Um den Prozess zu optimieren kann das Trägerelement 3 und/oder die als flächiges Element ausgebildete Schleissschicht 2 erhitzt werden.The Figure 2 shows a schematic representation of the roll-plating process for producing a sliding grate element 1 according to the Figure 1 In this method, the wear layer 2 is positioned on a carrier element 3 in the form of a flat element and pressed by means of a rolling process between two rollers 4 and 5 under high pressure in such a way that a material bond is achieved between the carrier element 3 and the wear layer 2. The carrier element 3 is in the form of a steel plate with a thickness of 12 mm. The wear layer 2 is also in the form of a plate and is in the form of a copper alloy. In order to optimize the process, the carrier element 3 and/or the wear layer 2 in the form of a flat element can be heated.

Als Ergebnis liegt nun vorerst eine Platte mit einer darauf aufgebrachten Schleissschicht vor. In einem nächsten Schritt wird die Platte auf die Grösse eines Auskleidungselements, das heisst auf die Grösse eines Schubrostelements oder eines Wandelements zugeschnitten (z.B. durch Laserschneiden). Im Falle eines Schubrostelements wird eine Stirnseite gebogen oder angeschweisst. Die Stirnseite ist ebenfalls mit der Schleissschicht ausgestattet, da unter Anderem damit das Brenngut im Prozess befördert wird. Die Oberfläche und/oder Stirnseite des Schubrostelements können Löcher/Schlitze vorgesehen sein, durch welche in der Verwendung in der Brennkammer die Prozessluft zum Brenngut geführt wird. Diese können ebenfalls durch Laserschneiden eingebracht werden. Weiter wird rückseitig zur Schleissschicht Fluidleitungen angeschweisst, durch welche während der späteren Verwendung in der Brennkammer das Schubrostelement gekühlt wird. Auf die Fluidleitungen kann auch verzichtet werden, insbesondere wenn eine I<ühlung mit Luft (z.B. Prozessluft) vorgesehen ist. Weitere Elemente, wie zum Beispiel Verstrebungen zur Erhöhung der Stabilität oder Halteelemente für die Montage in der Brennkammer können ebenfalls in bekannter Weise, z.B. durch Schweissen mit der Unterseite des Schubrostelements verbunden werden.The result is a plate with a wear layer applied to it. In the next step, the plate is cut to the size of a lining element, i.e. the size of a sliding grate element or a wall element cut to size (e.g. by laser cutting). In the case of a moving grate element, one end is bent or welded on. The end is also provided with the wear layer because, among other things, this is used to transport the fuel during the process. The surface and/or end of the moving grate element can be provided with holes/slots through which the process air is fed to the fuel during use in the combustion chamber. These can also be introduced by laser cutting. Furthermore, fluid lines are welded to the back of the wear layer through which the moving grate element is cooled during later use in the combustion chamber. The fluid lines can also be dispensed with, particularly if cooling with air (e.g. process air) is planned. Other elements, such as struts to increase stability or holding elements for assembly in the combustion chamber can also be connected to the underside of the moving grate element in a known manner, e.g. by welding.

Die Figur 3 eine schematische Darstellung des Sprengplattierverfahrens zur Herstellung eines Schubrostelements. Die Darstellung zeigt das Trägerelement 3 aus Baustahl, über welchem mit geringem Abstand die Schleissschicht 2 aus einer I<upferlegierung als flächige Element positioniert ist. Der Abstand kann zum Beispiel durch Noppen an der Schleissschicht 2 oder an dem Trägerelement 3 erreicht werden. Auf der Schleissschicht 2 ist eine Sprengmittelschicht 6 aufgebracht. Im Verfahren wird nun das Sprengmittel 6 gezündet, womit die Schleissschicht 2 gegen das Trägerelement 3 beschleunigt wird. Damit wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Schleissschicht 2 und dem Trägerelement 3 erreicht.The Figure 3 a schematic representation of the explosive plating process for producing a sliding grate element. The illustration shows the support element 3 made of structural steel, over which the wear layer 2 made of a copper alloy is positioned as a flat element at a small distance. The distance can be achieved, for example, by nubs on the wear layer 2 or on the support element 3. An explosive layer 6 is applied to the wear layer 2. In the process, the explosive 6 is now ignited, which accelerates the wear layer 2 against the support element 3. This creates a material bond between the wear layer 2 and the support element 3.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss ein Verfahren zur Herstellung eines Auskleidungselements für eine Brennkammer, insbesondere ein Schubrostelement, bereitgestellt wird, welches aufgrund der Verwendung von flächigen Schleissschichten einfach und effizient hergestellt werden kann. Das Auskleidungselement kann durch das erfindungsgemässe Verfahren besonders einfach und präzise mit den gewünschten Eigenschaften ausgestattet werden, da die Schleissschicht weitgehend frei, insbesondere unabhängig von einer Schweissbarkeit gewählt werden kann.In summary, it can be stated that according to the invention a method is provided for producing a lining element for a combustion chamber, in particular a sliding grate element, which can be produced simply and efficiently due to the use of flat wear layers. The lining element can be equipped with the desired properties particularly simply and precisely by the method according to the invention, since the wear layer can be selected largely freely, in particular independently of weldability.

Claims

Method for producing a lining element (1), in particular a sliding grate element for a combustion chamber of a furnace, wherein a carrier element (3) made of a metal or a metal alloy is provided with a wear layer (2) at least on one surface, characterized in that the wear layer (2) is present as a flat element, wherein the wear layer (2) is materially bonded to the surface of the carrier element (3).

Method according to claim 1, characterized in that the flat element is arranged parallel to the surface of the carrier element (3) and is integrally connected to the carrier element (3), in particular under pressure.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the flat element and the carrier element (3) are subjected to a pressure of at least 1000 bar, particularly preferably at least 10,000 bar, particularly preferably at least 50,000 bar, in order to bond the wear layer (2) to the carrier element (3) in a material-locking manner.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wear layer (2) has a Brinell hardness of at least 800, preferably at least 1000, particularly preferably at least 1200.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carrier element (3) has a Brinell hardness between 300 and 800, preferably between 350 and 600, particularly preferably between 400 and 500.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wear layer (2) is connected to the carrier element (3) by means of explosive plating or roll plating.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the flat element has a thickness between 4 and 30 mm, preferably between 6 and 15 mm.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the planar element has an area of at least 0.1 m ² , preferably at least 0.3 m ² , particularly preferably at least 0.6 m ² .

Lining element (1) for a combustion chamber of a furnace produced by a method according to one of claims 1 to 8.

Lining element (1) according to claim 9, characterized in that the carrier element (3) comprises, on a side opposite the wear layer (2), a fluid line for the flow of a cooling liquid, wherein the fluid line is arranged in particular in a meandering shape.

Lining element (1) according to claim 9 or 10, characterized in that the carrier element (3) consists of steel, in particular structural steel.

Lining element (1) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the lining element (1) is designed as a grate element, in particular as a sliding grate element and/or a wall element for the combustion chamber.

Lining element (1) according to one of claims 9 to 12, characterized in that the lining element (1) has a width between 15 cm and 50 cm, preferably between 20 and 40 cm, particularly preferably between 25 cm and 35 cm.

Lining element (1) according to one of claims 9 to 13, characterized in that the lining element (1) has a length of at least 50 cm, preferably at least 100 cm, particularly preferably at least 200 cm.

A sliding grate arrangement comprising a plurality of lining elements (1) arranged one behind the other in a longitudinal direction in a stepped manner and designed as sliding grate elements according to one of claims 9 to 14, wherein in particular in an alternating manner a sliding grate element is arranged fixedly and a respective The sliding grate element following the longitudinal direction is particularly movable in the longitudinal direction.

Combustion chamber for a combustion plant, in particular for a combustion plant for solid fuels, particularly preferably for domestic and/or commercial waste, comprising a lining element (1) according to one of claims 9 to 15.