EP2104747A2 - Gehäuse-material einer abgasbehandlungskomponente - Google Patents

Gehäuse-material einer abgasbehandlungskomponente

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EP2104747A2
EP2104747A2 EP07822581A EP07822581A EP2104747A2 EP 2104747 A2 EP2104747 A2 EP 2104747A2 EP 07822581 A EP07822581 A EP 07822581A EP 07822581 A EP07822581 A EP 07822581A EP 2104747 A2 EP2104747 A2 EP 2104747A2
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EP
European Patent Office
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weight
housing
treatment component
nickel
exhaust treatment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07822581A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Bode
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Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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Publication date
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/16—Selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
    • F01N2530/02—Corrosion resistive metals
    • F01N2530/04—Steel alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the present invention relates to a housing of an exhaust gas treatment component, such as a catalyst, an adsorber, a filter, a particulate trap or the like, for use in an exhaust gas treatment plant, in particular that of a motor vehicle.
  • an exhaust gas treatment component such as a catalyst, an adsorber, a filter, a particulate trap or the like
  • both ferritic and austenitic alloys are known as the basis for such a housing.
  • Such housing must be particularly suitable to have a predetermined mechanical strength even up to temperatures of up to 800 0 C and beyond to ensure permanent fixation even under considerable dynamic stresses of the exhaust gas treatment component.
  • the object of the present invention is to provide a composition for a housing of an exhaust gas treatment component, which satisfies the above requirements.
  • the housing of an exhaust gas treatment component according to the invention comprises according to the invention a material having the following composition:
  • Chromium 15 to 18% by weight, aluminum: 4 to 8% by weight,
  • the nickel-aluminum-containing austenitic steel proposed here has a relatively high nickel content.
  • This composition is particularly suitable for accommodating metallic and soldered honeycomb bodies, since these comprise a similar material to the solder areas themselves, so that overall an excellent oxidation behavior is achieved. This is especially true in the case where the metallic foils are joined with a brazing material leading to a brazing area in which about 70% nickel, 18% chromium and 10% silicon are found.
  • Nickel 18 to 22 wt.%
  • Chromium 16 to 18 wt.
  • Aluminum 5 to 7 wt .-%, silicon: 0.8 to 1.2 wt .-%.
  • Nickel 20%, - Chrome: 17%
  • a tolerance width of 5% is allowed. This means in particular that the tolerance width can vary upwards and / or downwards by the specified value.
  • the tolerance width is preferably at most 2% or even at most 0.5%.
  • the housing is used with a thickness of less than 1 mm (millimeters), in particular less than 0.8 mm.
  • the housing serves in particular for receiving a metallic honeycomb body which is soldered to the housing at high temperature.
  • the honeycomb body can be constructed with metallic foils, which are at least partially structured, so that channels through which the exhaust gas can flow are formed.
  • all films (with both ends) are peripherally soldered to the housing.
  • FIG 1 shows schematically the structure of an exhaust gas treatment component 6 with a housing 1 and a honeycomb body 5 positioned in the interior 4 of the housing 1.
  • the honeycomb body 5 is formed with a plurality of corrugated and smooth metal foils 7 which are stacked and wound together such that they are for the Exhaust gas flow through channels 8 form.
  • Such an exhaust gas treatment component 6 can be embodied in particular as a catalyst carrier body, mixing element, adsorber, particulate trap or the like.
  • the thickness 2 is advantageously in a range of less than 1 mm.

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Abstract

Gehäuse einer Abgasbehandlungskomponente mit einem Material, umfassend folgende Zusammensetzung: - Eisen: 50 bis 60 Gew.-%, - Nickel: 16 bis 24 Gew.-%, - Chro m: 15 bis 18 Gew.-%, - Aluminium: 4 bis 8 Gew.-%, - Siliz ium: 0,5 bis 1,5 Gew.-%.

Description

Gehäuse-Material einer Abgasbehandlungskomponente
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse einer Abgasbehandlungskomponente, wie beispielsweise eines Katalysators, eines Adsorbers, eines Filters, einer Partikelfalle oder dergleichen, zum Einsatz in einer Abgasbehandlungsanlage, insbesondere der eines Kraftfahrzeugs.
Derzeit sind sowohl ferritische als auch austenitische Legierungen als Basis für ein solches Gehäuse bekannt. Derartige Gehäuse müssen insbesondere geeignet sein, eine vorgegebene mechanische Festigkeit auch bis zu Temperaturen bis 8000C und darüber hinaus aufzuweisen, um eine dauerhafte Fixierung auch unter beachtlichen dynamischen Beanspruchungen der Abgasbehandlungskomponente zu gewährleisten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung für ein Gehäuse einer Abgasbehandlungskomponente anzugeben, das den vorstehend genannten Anforderungen genügt.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Gehäuse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gehäuses gehen aus den abhängig formulierten Patentansprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Gehäuse einer Abgasbehandlungskomponente umfasst erfindungsgemäß ein Material mit folgender Zusammensetzung:
Eisen: 50 bis 60 Gew.-%,
Nickel: 16 bis 24 Gew.-%,
Chrom: 15 bis 18 Gew.-%, - Aluminium: 4 bis 8 Gew.-%,
Silizium: 0,5 bis 1,5 Gew.-%. Der hier vorgeschlagene Nickel- Aluminium-haltige, austenitische Stahl weist einen relativ hohen Nickelgehalt auf. Diese Zusammensetzung ist insbesondere geeignet, metallische und gelötete Wabenkörper aufzunehmen, da diese ein ähnliches Material umfassen wie die Lotbereiche selbst, so dass insgesamt ein ausge- zeichnetes Oxidationsverhalten erreicht wird. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die metallischen Folien mit einem Lotmaterial gefügt werden, das zu einem Lotbereich führt, in dem circa 70 % Nickel, 18 % Chrom und 10 % Silizium anzutreffen sind. Gerade bei der beanspruchten Zusammensetzung treten intermetallische Nickel- Aluminium- Ausscheidungen auf, die die mechanischen Festigkeitsei- genschaften zumindest bis hin zu Temperaturen von circa 8000C stark erhöhen, insbesondere gegenüber einem einfachen austenitischen Stahl- Werkstoff, so dass die Wandstärke des Katalysatormantels herabgesetzt werden kann. Durch diese Möglichkeit der Wandstärkenreduzierung ergibt sich zudem die Möglichkeit, solche Gehäuse mit einer Kosten- und Gewichtsersparnis bereitzustellen.
Ein bevorzugtes Gehäuse, bei dem die vorstehend aufgeführte Zusammensetzung bezüglich wenigstens eines der nachfolgenden Bestandteile verändert ist: Eisen: 54 bis 58 Gew.-%,
Nickel: 18 bis 22 Gew.-%, - Chrom: 16 bis 18 Gew.-%,
Aluminium: 5 bis 7 Gew.-%, Silizium: 0,8 bis 1,2 Gew.-%.
Damit ist insbesondere gemeint, dass einer oder mindestens zwei der aufgeführten Bestandteile in dem engeren Bereich ausgewählt wird.
Ganz besonders bevorzugt ist ein Gehäuse, bei dem die Zusammensetzung bezüglich wenigstens eines der nachfolgenden Bestandteile verändert ist: Eisen: 56 %,
Nickel: 20 %, - Chrom: 17 %
Aluminium: 6 %, Silizium: 1 %, wobei bezüglich wenigstens eines Bestandteils eine Toleranzbreite von 5 % zulässig ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Toleranzbreite nach oben und/oder nach unten um den angegebenen Wert variieren kann. Bevorzugt liegt die Toleranzbreite bei höchstens 2 % oder sogar höchstens 0,5 %.
Bevorzugt findet das Gehäuse Einsatz mit einer Dicke, die kleiner 1 mm (Millimeter) ist, insbesondere kleiner 0,8 mm. Das Gehäuse dient dabei insbesondere zur Aufnahme eines metallischen Wabenkörpers, der mit dem Gehäuse hochtem- peratur- verlötet ist. Dazu kann der Wabenkörper mit metallischen Folien aufgebaut sein, die zumindest teilweise strukturiert sind, so dass für das Abgas durchströmbare Kanäle gebildet sind. Bevorzugt sind alle Folien (mit beiden Enden) umfangsseitig an das Gehäuse angelötet.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der beigefügten Figur erläutert. Die Figur zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist. Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Abgasbehandlungskomponente 6 mit einem Gehäuse 1 und einen im Innenraum 4 des Gehäuses 1 positionierten Wabenkörper 5. Der Wabenkörper 5 ist mit mehreren gewellten und glatten Metallfolien 7 ausgeführt, die so gestapelt und miteinander gewunden sind, dass diese für das Abgas durchströmbare Kanäle 8 bilden. Eine solche Abgasbehandlungskomponente 6 kann insbesondere als Katalysator-Trägerkörper, Mischelement, Adsorber, Partikelfalle oder dergleichen ausgeführt sein. Hierbei weist das Gehäuse 1, das hier mit einer zylindrischen Gestalt veranschaulicht ist, eine Länge 3 und eine Dicke 2 auf. Die Dicke 2 liegt vorteilhafterweise in einem Bereich kleiner 1 mm. Bezugszeichenliste
Gehäuse
Dicke
Länge
Innenraum
Wabenkörper
Abgasbehandlun^ jskomponente
Metallfolie
Kanal
- A -

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse einer Abgasbehandlungskomponente mit einem Material, umfassend folgende Zusammensetzung:
- Eisen: 50 bis 60 Gew.-%,
- Nickel: 16 bis 24 Gew.-%,
- Chrom: 15 bis 18 Gew.-%,
- Aluminium: 4 bis 8 Gew.-%, - Silizium: 0,5 bis 1,5 Gew.-%.
2. Gehäuse nach Patentanspruch 1, bei dem die Zusammensetzung bezüglich wenigstens eines der nachfolgenden Bestandteile verändert ist:
- Eisen: 56 bis 58 Gew.-%, - Nickel: 18 bis 22 Gew.-%,
- Chrom: 16 bis 18 Gew.-%,
- Aluminium: 5 bis 7 Gew.-%,
- Silizium: 0,8 bis 1,2 Gew.-%.
3. Gehäuse nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem die Zusammensetzung bezüglich wenigstens eines der nachfolgenden Bestandteile verändert ist: Eisen: 56 Gew.-%
- Nickel: 20 Gew.-%
- Chrom: 17 Gew.-% - Aluminium: 6 Gew.-%
Silizium: 1 Gew.-%, wobei bezüglich wenigstens eines Bestandteils eine Toleranzbreite von 5 % zulässig ist.
4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem dieses eine Dicke aufweist, die kleiner 1 mm ist, insbesondere kleiner 0,8 mm.
EP07822581A 2006-11-24 2007-11-14 Gehäuse-material einer abgasbehandlungskomponente Withdrawn EP2104747A2 (de)

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