WO2024251383A1 - Brennerrohr, brenner, schmelzofen, verfahren zur herstellung eines brennerrohrs, verfahren zum schmelzen eines schmelzguts sowie verwendung eines keramischen werkstoffs - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a burner tube for a burner for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material, wherein the burner tube is designed at least to align the hot gas stream in the direction of the melting material.
  • the invention further relates to a burner for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material.
  • the invention further relates to a melting furnace for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material.
  • the invention further relates to a method for producing a burner tube for a burner for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material, wherein the burner tube is designed at least to align the hot gas stream in the direction of the melting material.
  • the invention further relates to a method for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material by means of a melting furnace, wherein a hot gas stream is formed by means of a burner of the melting furnace, wherein the hot gas stream is directed by means of a burner tube of the burner in the direction of the melting material, wherein the melting material is melted by the hot gas flow.
  • the invention relates to a use of a ceramic material for producing a burner tube for a burner for forming a hot gas flow for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material, wherein the burner tube is designed at least to align the hot gas flow in the direction of the melting material.
  • a burner tube of the type described at the outset is known, for example, from WO 2021/170652 Al.
  • a component of a burner of a melting furnace intended to form a hot gas flow for melting metal preferably non-ferrous metal such as aluminum or the like, as melting material, it serves in particular to align the hot gas flow in the direction of the melting material.
  • a frequently highly inhomogeneous temperature distribution occurs in the burner tube with a high temperature gradient, in particular in a longitudinal direction of the burner tube, in view of which a material of the burner tube, which is typically a glass, a glass ceramic or a pure or monolithic ceramic material, regularly fails, which significantly reduces the service life of the burner tube. Therefore, melting a melting material is disadvantageously cost-intensive.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a burner tube, a burner, a melting furnace, a method for producing a burner tube, a method for melting a melting material and a use of a ceramic material which enables cost-effective melting of metal, preferably non-ferrous metal, as melting material.
  • Claim 1 a burner with the features of claim 8, a Melting furnace with the features of claim 13, a method for producing a burner tube with the features of claim 14, a method for melting a melting material with the features of claim 17 and a use of a ceramic material with the features of claim 19 are solved.
  • the burner tube according to the invention for a burner for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material is designed at least to align the hot gas stream in the direction of the melting material, wherein the burner tube is made of an oxide-ceramic fiber composite material.
  • the burner tube for a burner for forming a hot gas flow for melting metal preferably non-ferrous metal such as aluminum or the like, as melting material is designed or provided at least for aligning or guiding the hot gas flow in the direction of the melting material.
  • a melting temperature of the metal or non-ferrous metal can preferably be less than 1000 °C.
  • the burner tube is made of an oxide-ceramic fiber composite material (Oxide Fiber Composite), i.e. a composite material comprising oxide-ceramic fibers and an oxide-ceramic matrix.
  • Oxide Fiber Composite a composite material comprising oxide-ceramic fibers and an oxide-ceramic matrix.
  • this material advantageously has a comparatively high thermal strength, in particular resistance to temperature changes or thermal shock, so that the burner tube made of this material is also resistant in the face of a highly inhomogeneous temperature distribution in the burner tube with a high temperature gradient, in particular axially or in a longitudinal direction of the burner tube, in particular despite a thermal expansion coefficient of the oxide-ceramic fiber composite material, which is typically 4 ppm/K to 10 ppm/K.
  • the service life of the burner tube can be increased considerably, which enables advantageously cost-effective melting of metal, preferably non-ferrous metal, as melting material.
  • a further advantage of forming the burner tube from the oxide-ceramic fiber composite material results from a comparatively low thermal conductivity of ⁇ 10 W/(m K) of this material, as a result of which heating of the area surrounding the burner tube is avoided. A slow preheating cycle before operating a burner comprising the burner tube or a melting furnace comprising the burner is therefore not necessary.
  • insulation or coating of this material or the burner tube can generally be dispensed with when producing the burner tube. Both lead to an advantageous reduction in operating costs or manufacturing costs.
  • the oxide-ceramic fiber composite material also has excellent corrosion and oxidation resistance.
  • the oxide-ceramic fiber composite material also has a comparatively high electromagnetic transparency, so that the burner tube can be used for a particularly advantageous embodiment of a burner, which is described further below.
  • the oxide-ceramic fiber composite material or the burner tube can have a coating or be coated.
  • a coating can be useful for further functionalization, for example if additional sealing and/or improved gas flow and/or improved electrical conductivity and/or adapted corrosion protection is desired. Proven coating processes from the state of the art can be used to form the coating.
  • the coating can be a metallic and/or ceramic coating.
  • the burner tube may have a gas inlet and a gas outlet.
  • a gas or a gas stream can be introduced into the burner tube via the gas inlet introduced, while the gas or the gas stream or the hot gas stream can be discharged from the burner tube via the gas outlet.
  • the burner tube can have a first opening forming the gas inlet at a first end of the burner tube and a second opening forming the gas outlet at a second end of the burner tube, so that the burner tube can be designed so that gas or a gas stream can flow through it along a length of the burner tube.
  • the burner tube can advantageously have a straight or linear course.
  • the burner tube which can form a flow guide element of a burner, can then be arranged or aligned in such a way that the hot gas stream that can be formed by means of the burner or a heating device of the burner can be aligned or guided in the direction of the melting material.
  • An inner side of the burner tube can be structured in order to influence the guidance of the gas flow.
  • the burner tube can also have several gas inlets and gas inlets.
  • the oxide-ceramic fiber composite material i.e. the oxide-ceramic fibers and/or the oxide-ceramic matrix, can advantageously comprise an oxide of aluminum and/or zirconium and/or silicon and/or yttrium.
  • the oxide-ceramic fiber composite material can therefore comprise aluminum oxide or aluminum(HI) oxide and/or zirconium oxide or zirconium(IV) oxide or zirconium dioxide and/or silicon oxide or silicon dioxide and/or yttrium oxide or yttrium(HI) oxide.
  • the use of other oxides is conceivable.
  • the oxide-ceramic fiber composite material can advantageously have an open porosity of 20% to 50% in order to achieve optimized mechanical and thermal strength. Despite the open porosity, the tightness of the oxide-ceramic fiber composite material is sufficient to align and guide the hot gas flow. If a higher tightness is desired, an increased seal can be used.
  • the coating can comprise ceramic and/or metallic layers.
  • the oxide-ceramic fiber composite material can have a fiber volume fraction of 20% to 50% in order to obtain optimized wetting of the fibers by the matrix, whereby the mechanical or thermal strength can be further increased.
  • the burner tube can be designed to be stable at least in view of a temperature distribution in the burner tube in which an axial temperature gradient is up to 1 °C/mm, preferably 1.5 °C/mm, particularly preferably 2 °C/mm.
  • the burner tube can then be designed to be stable at least in view of a heating of the burner tube or a temperature distribution in the burner tube in which a temperature gradient or temperature difference based on a longitudinal axis of the burner tube or over the length is up to 500 °C, preferably 900 °C, particularly preferably 1300 °C.
  • a temperature in the burner tube along the longitudinal axis from a first end of the burner tube to a second end of the burner tube can increase from 15 °C to 1300 °C.
  • the burner tube can be designed to be stable at least in view of a temperature distribution in the burner tube in which a radial temperature gradient is up to 10 °C/mm, preferably 20 °C/mm, particularly preferably 25 °C/mm, very particularly preferably 50 °C/mm.
  • the burner tube can then in particular at least be designed to be resistant to heating of the burner tube or a temperature distribution in the burner tube in which a temperature gradient or temperature difference across a wall thickness of the burner tube is up to 500 °C, preferably 900 °C, particularly preferably 1300 °C.
  • the burner tube can have a length of > 500 mm and/or a diameter or outer diameter of > 20 mm and/or a wall thickness of ⁇ 50 mm, preferably ⁇ 10 mm, particularly preferably ⁇ 3 mm.
  • the length can be 500 mm to 1500 mm and/or the diameter 20 mm to 200 mm and/or the wall thickness 1 mm to 5 mm.
  • the outer diameter and/or inner diameter of the burner tube may vary along its length.
  • the burner tube may have a circular cross-sectional shape or any other cross-sectional shape.
  • the burner tube can be made of one or more parts.
  • the burner according to the invention for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material comprises at least one burner tube according to the invention.
  • the burner tube can form a flow guide element of the burner.
  • the burner can comprise a plurality of, in particular two or three, burner tubes or flow guide elements.
  • the burner can comprise a heating device, preferably electrically operated, for forming the hot gas stream.
  • the burner can form the hot gas stream (Ultra High Temperature Thermo Jet) by heating a gas or gas stream that can be fed to the burner using the heating device. If the heating device is electrically operated, green electricity can advantageously be used to operate it, so that the burner can be operated in an essentially CO2-neutral manner, in contrast to natural gas burners, for example.
  • the heat-carrying gas can be freely selected and is free of impurities, which leads to a high quality melt. Nitrogen or a noble gas, such as argon, can preferably be used as the gas. A gas mixture can also be used.
  • the heating device can be designed as a plasma generation device for generating a plasma.
  • the burner can be connected to an electrical power supply and also to a first supply for a plasma gas, by means of which the plasma can be formed. Furthermore, the burner can be connected to a second supply for the gas or the gas stream, from which the hot gas stream can be formed by means of the plasma.
  • the heating device can be designed as an inductive heating device.
  • the burner can be connected to an electrical power supply and also, in particular via the gas inlet, to a supply for the gas or gas stream from which the gas is heated by means of the inductive heating device.
  • the hot gas flow can be formed by heating or igniting the gas or gas stream.
  • the inductive heating device can advantageously have an induction coil arranged on the outside of the burner tube and an inductively heatable heating element, preferably made of a metal, preferably refractory metal, arranged in the burner tube, wherein the heating element can have channels through which gas can flow.
  • the induction coil can be arranged at least in sections or in a heating section of the burner tube, on the outside or on the outer circumference of the burner tube, preferably surrounding the burner tube.
  • the burner tube can also serve as a carrier for the heating element.
  • the heating element can be arranged in the burner tube or in an interior of the burner tube, in particular in the area of the heating section.
  • the gas or the gas flow can enter the burner tube or the interior of the burner tube through the first opening or the gas inlet and be heated in the burner tube or interior in an area of the heating section.
  • heat can be transferred from the heating element heated by electrical currents induced in the heating element to the gas or gas stream.
  • the heated gas or gas stream can then leave the burner tube as hot gas or hot gas stream through the second opening or gas outlet.
  • This particularly advantageous embodiment of the burner is made possible by the aforementioned comparatively high electromagnetic transparency of the oxide-ceramic fiber composite material used to form the burner tube. Contactless heating of any type of heating element is thus possible. This means that electrical connection cables or a fuel supply are not necessary. Heat does not have to be supplied via a wall of the combustion tube. Instead, heat is transferred directly to the gas or gas stream.
  • the heating element can form the channels.
  • the channels can extend in the longitudinal direction.
  • the channels can have a straight or linear course in order to achieve a particularly straight hot gas flow.
  • the channels can also have a helical or winding course in order to achieve optimized heating of the gas flow.
  • the heating element can be obtained by twisting tubes, preferably made of the metal or refractory metal, which can form the channels.
  • Heat insulation of the burner or burner tube can be provided between the burner tube and the induction coil, which can be, for example, a coating or a ceramic fiber fleece.
  • the melting furnace according to the invention for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material comprises a burner according to the invention.
  • the melting furnace can be an otherwise known melting furnace with an unchanged configuration.
  • the melting furnace can be a shaft furnace, hearth furnace or crucible furnace.
  • the melting furnace may comprise a container for receiving the molten melt, which may be a melting tank or a crucible.
  • the container may be arranged in the melting furnace.
  • the burner comprises the plasma generation device as a heating device
  • the burner can be arranged on the melting furnace to form a plasma in the form of a free gas torch and to transfer heat by radiation to the melting material.
  • the burner can thus be designed, dimensioned, arranged and/or aligned such that the plasma formed is arranged at a distance from the metallic melting material and the hot gas flow can be formed by means of the plasma, which is aligned in the direction of the melting material.
  • the plasma formed therefore never comes into direct contact with the unmelted melting material or the molten melting material or a melt of the melting material. This also makes it possible to avoid the use of an electrode that contacts the melting material or the melt, since no such electrode should be present.
  • the burner tube for a burner for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material, wherein the burner tube is or will be formed at least for aligning the hot gas stream in the direction of the melting material, the burner tube is formed from an oxide-ceramic fiber composite material.
  • the use of the oxide-ceramic fiber composite material in the manufacture of the burner tube creates a comparatively greater flexibility with regard to possible geometric designs of the burner tube.
  • the burner tube can be manufactured using a winding process and/or braiding process, by means of which a wide variety of geometric designs can be flexibly produced in a simple manner.
  • a geometry or a cross-sectional shape of the burner tube can be determined very easily by a geometry or cross-sectional shape of a winding core.
  • a material thickness or the wall thickness can be determined very easily by a number of layers or windings arranged one above the other. It is also possible to manufacture the burner tube from ceramic fiber fabrics.
  • fibers of the oxide-ceramic fiber composite material can be oriented at an angle of 25° to 65°, preferably 45°, to a longitudinal axis of the burner tube.
  • a hot gas stream is formed by means of a burner of the melting furnace, wherein the hot gas stream is directed in the direction of the melting material by means of at least one burner tube of the burner, wherein the melting material is melted by the hot gas stream, wherein the burner tube is formed from an oxide-ceramic fiber composite material.
  • a gas stream can be introduced into the burner tube via a gas inlet of the burner tube, wherein the gas stream can be heated to form the hot gas stream by means of a preferably inductive heating device of the burner in the burner tube, wherein the hot gas stream is Gas outlet of the burner tube can be discharged from the burner tube.
  • an oxide-ceramic fiber composite material is used as a ceramic material for producing a burner tube for a burner for forming a hot gas stream for melting metal, preferably non-ferrous metal, as melting material, wherein the burner tube is designed at least to align the hot gas stream in the direction of the melting material.
  • Fig. 1 is a perspective view of a burner
  • Fig. 2 a is a partial view of a radiator from the front
  • Fig. 2b is a partial view of the radiator from one side
  • Fig. 3 is a sectional view of a melting furnace.
  • Fig. 1 shows a burner 10 which comprises a burner tube 11 made of an oxide-ceramic fiber composite material.
  • a heating section 12 of the burner tube 11 an induction coil 13 of an inductive heating device 16 of the burner 10 is arranged on the outer circumference of the burner tube 11, surrounding the burner tube 11.
  • an inductively heatable heating element 20 of the inductive heating device 16 made of a refractory metal is arranged in an interior of the burner tube 11 (not shown here) in a region of the heating section 12.
  • the burner tube 11 is designed to allow gas to flow through or to allow a gas or gas stream to flow through.
  • the gas flow can enter the interior of the burner tube 11 in a flow direction indicated by an arrow 15 through a first opening 14 of the burner tube 11, which forms a gas inlet and is located at one end of the burner tube 11.
  • the gas flow in the interior in the area of the heating section 12 can be heated by means of the inductive heating device 16.
  • the gas or gas flow flows through channels 21 of the heating element 20, heat can be transferred from the heating element 20, which is heated by electrical currents induced in the heating element 20 by means of the induction coil 13, to the gas or gas flow.
  • This forms a hot gas flow which can leave the burner tube 11 again through a second opening 17 of the burner tube 11, which forms a gas outlet and is located at the other end of the burner tube 11.
  • a directed hot gas flow can therefore be formed by means of the burner 10.
  • a flow direction of the hot gas flow is indicated by an arrow 18.
  • the burner tube 11 has a straight course.
  • the first opening 14 is therefore opposite the second opening 17.
  • a heat insulation 19 of the burner 11 is arranged between the induction coil 13 and the burner tube 11.
  • FIG. 2a-b shows sections of a heating element 22, which is made by twisting of refractory metal formed tubes 23, which form channels 24.
  • the channels 24 have a helical course.
  • Fig. 2 shows a melting furnace 25, which comprises a housing 26 made of a thermally insulating material, in which an inclined melting platform 27 of the melting furnace 25 is provided.
  • An unmelted melting material 28 can be arranged on the melting platform 27.
  • a burner 30 of the melting furnace 25 is arranged on a housing wall 29 at a distance from the melting material 28, which is designed to form a hot gas flow directed at the melting material 28.
  • the burner 30 comprises at least one burner tube (not shown here). Under the influence of the hot gas flow, the melting material 28 can be melted, wherein the molten melting material can be received in a container 31 of the melting furnace 25 designed as a crucible.
  • Hot exhaust gas can be removed from the melting furnace 25 via an exhaust 32 of the melting furnace 25.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennerrohr (11) für einen Brenner (10) zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut, wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist, wobei das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.

Description

Brennerrohr, Brenner, Schmelzofen, Verfahren zur Herstellung eines Brennerrohrs, Verfahren zum Schmelzen eines Schmelzguts sowie Verwendung eines keramischen Werkstoffs
Die Erfindung betrifft ein Brennerrohr für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, al s Schmelzgut, wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut. Weiter betrifft die Erfindung einen Schmelzofen zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brennerrohrs für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut, wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut mittels eines Schmelzofens, wobei mittels eines Brenners des Schmelzofens ein Heißgasstrom ausgebildet wird, wobei der Heißgasstrom mittels eines Brennerrohrs des Brenners in Richtung des Schmelzguts ausgerichtet wird, wobei das Schmelzgut durch den Heißgasstrom geschmolzen wird. Letztlich betrifft die Erfindung eine Verwendung eines keramischen Werkstoffs zur Herstellung eines Brennerrohrs für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, al s Schmelzgut, wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist.
Ein Brennerrohr der eingangs bezeichneten Art ist beispielsweise aus der WO 2021 /170652 Al bekannt. Als Bestandteil eines zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, wie Aluminium oder dergleichen, als Schmelzgut vorgesehenen Brenners eines Schmelzofens dient es insbesondere zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Brennerrohrs tritt in dem Brennerrohr eine häufig stark inhomogene Temperaturverteilung mit einem, insbesondere in einer Längsrichtung des Brennerrohrs, hohen Temperaturgradienten auf, angesichts welcher ein Werkstoff bzw. Material des Brennerrohrs, bei welchem es sich typischerweise um ein Glas, eine Glaskeramik oder einen reinen bzw. monolithischen keramischen Werkstoff handelt, regelmäßig versagt, was eine Lebensdauer des Brennerrohrs erheblich reduziert. Daher ist das Schmelzen eines Schmelzguts nachteilhaft kostenintensiv.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Brennerrohr, einen Brenner, einen Schmelzofen, ein Verfahren zur Herstellung eines Brennerrohrs, ein Verfahren zum Schmelzen eines Schmelzguts sowie eine Verwendung eines keramischen Werkstoffs vorzuschlagen, welches bzw. welcher bzw. welche ein kostengünstiges Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, al s Schmelzgut ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Brennerrohr mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 , einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 8, einen Schmelzofen mit den Merkmalen des Anspruchs 13 , ein Verfahren zur Herstellung eines Brennerrohrs mit den Merkmalen des Anspruchs 14, ein Verfahren zum Schmelzen eines Schmelzguts mit den Merkmalen des Anspruchs 17 sowie eine Verwendung eines keramischen Werkstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
Das erfindungsgemäße Brennerrohr für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut ist zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet, wobei das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist das Brennerrohr für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, wie Aluminium oder dergleichen, als Schmelzgut zumindest zur Ausrichtung bzw. Führung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet bzw. vorgesehen. Eine Schmelztemperatur des Metalls bzw. Nichteisenmetalls kann bevorzugt kleiner als 1000 °C sein.
Erfindungsgemäß ist das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff (Oxide Fiber Composite), das heißt aus einem oxidke- ramische Fasern und eine oxidkeramische Matrix umfassenden Verbundwerkstoff, ausgebildet. Dieser Werkstoff weist neben einer vergleichsweise hohen mechanischen Festigkeit eine vorteilhaft vergleichsweise hohe thermische Festigkeit, insbesondere Temperaturwechselbeständigkeit bzw. Thermoschockbeständigkeit, auf, so dass das aus diesem Werkstoff ausgebildete Brennerrohr auch angesichts einer stark inhomogenen Temperaturverteilung in dem Brennerrohr mit einem, insbesondere axial bzw. in einer Längsrichtung des Brennerrohrs, hohen Temperaturgradienten, insbesondere auch trotz eines Wärmeausdehnungskoeffizienten des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs, welcher typischerweise 4 ppm/K bis 10 ppm/K beträgt, beständig ausgebildet ist. Eine Lebensdauer des Brennerrohrs kann dadurch erheblich erhöht werden, wodurch ein vorteilhaft kostengünstiges Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil der Ausbildung des Brennerrohrs aus dem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ergibt sich aus einer vergleichsweise geringen thermischen Leitfähigkeit von < 10 W/(m K) dieses Werkstoffs, infolge von welcher eine Aufheizung einer Umgebung des Brennerrohrs vermieden wird. Ein langsamer Vorheizzyklus vor einem Betrieb eines das Brennerrohr umfassenden Brenners bzw. eines den Brenner umfassenden Schmelzofens ist daher nicht notwendig. Zudem kann auf eine Isolierung bzw. Beschichtung dieses Werkstoffs bzw. des Brennerrohrs bei einer Herstellung des Brennerrohrs grundsätzlich verzichtet werden. Beides führt zu einer vorteilhaften Reduktion von Betriebskosten bzw. Herstellungskosten. Weiter weist der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff eine ausgezeichnete Korrosions- bzw. Oxidationsbeständigkeit auf. Ferner weist der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff eine vergleichsweise hohe elektromagnetische Transparenz auf, so dass das Brennerrohr für eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Brenners, welche weiter unten beschrieben wird, verwendet werden kann.
Gleichwohl kann der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff bzw. das Brennerrohr eine Beschichtung aufweisen bzw. beschichtet sein. Eine Beschichtung kann bei einer weiteren Funktionalisierung sinnvoll sein, wenn beispielsweise eine zusätzliche Abdichtung und/oder eine verbesserte Gasdurchströmbarkeit und/oder eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit und/oder ein angepasster Korrosionsschutz gewünscht sein sollte. Zur Ausbildung der Beschichtung können aus dem Stand der Technik bewährte Beschichtungsverfahren verwendet werden. Die Beschichtung kann eine metallische und/oder keramische Beschichtung sein.
Das Brennerrohr kann einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweisen.
Über den Gaseinlass kann ein Gas bzw. ein Gasstrom in das Brennerrohr eingeleitet werden, während über den Gasauslass das Gas bzw. der Gasstrom bzw. der Heißgasstrom aus dem Brennerrohr ausgeleitet werden kann. Das Brennerrohr kann an einem ersten Ende des Brennerrohrs eine den Gaseinlass ausbildende erste Öffnung und an einem zweiten Ende des Brennerrohres eine den Gasauslass ausbildende zweite Öffnung aufweisen, so dass das Brennerrohr nach einer Länge des Brennerrohrs gasdurchströmbar bzw. von einem Gas bzw. Gasstrom durchströmbar ausgebildet sein kann. Vorteilhafterweise kann das Brennerrohr dabei einen geraden bzw. linearen Verlauf aufweisen. Mit dem Gasauslass kann das Brennerrohr, welches ein Strömungsführungselement eines Brenners ausbilden kann, dann derart anordbar bzw. ausrichtbar sein, dass der mittels des Brenners bzw. einer Heizeinrichtung des Brenners ausbildbare Heißgasstrom in Richtung des Schmelzguts ausrichtbar bzw. führbar ist. Eine Innenseite des Brennerrohrs kann strukturiert sein, um eine Führung des Gasstroms zu beeinflussen. Das Brennerrohr kann auch mehrere Gaseinlässe und Gaseinlässe aufweisen.
Vorteilhafterweise kann der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff, das heißt die oxidkeramischen Fasern und/oder die oxidkeramische Matrix, ein Oxid von Aluminium und/oder Zirconium und/oder Silicium und/oder Yttrium aufweisen. Der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff kann demnach Aluminiumoxid bzw. Aluminium(HI)-oxid und/oder Zirconi- umoxid bzw. Zirconium(IV)-oxid bzw. Zirconiumdioxid und/oder Siliciumoxid bzw. Siliciumdioxid und/oder Yttriumoxid bzw. Yttrium(HI)- oxid aufweisen. Eine Verwendung von anderen Oxiden ist denkbar.
Vorteilhafterweise kann der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff eine offene Porosität von 20 % bis 50 % aufweisen, um eine optimierte mechanische bzw. thermische Festigkeit zu erzielen. Trotz der offenen Porosität ist eine Dichtheit des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs zur Ausrichtung bzw. Führung des Heißgasstroms ausreichend. Sollte eine höhere Dichtheit gewünscht sein, kann eine erhöhte Abdichtung durch die Beschichtung des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs bzw. Brennerrohrs erzielt werden. Die Beschichtung kann keramische und/oder metallische Schichten umfassen.
Vorteilhafterweise kann der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff einen Faservolumenanteil von 20 % bis 50 % aufweisen, um eine optimierte Benetzung der Fasern durch die Matrix zu erhalten, wodurch die mechanische bzw. thermische Festigkeit weiter erhöht werden kann.
Vorteilhafterweise kann das Brennerrohr mindestens angesichts einer Temperaturverteilung in dem Brennerrohr, bei der ein axialer Temperaturgradient bis zu 1 °C/mm, bevorzugt 1 , 5 °C/mm, besonders bevorzugt 2 °C/mm beträgt, beständig ausgebildet sein. Das Brennerrohr kann dann insbesondere mindestens angesichts einer Erwärmung des Brennerrohrs bzw. einer Temperaturverteilung in dem Brennerrohr, bei der ein Temperaturgradient bzw. Temperaturunterschied bezogen auf eine Längsachse des Brennerrohrs bzw. über die Länge bis zu 500 °C, bevorzugt 900 °C, besonders bevorzugt, 1300 °C, beträgt, beständig ausgebildet sein. Bei einer möglichen bestimmungsgemäßen Verwendung des Brennerrohrs, bei der ein Gas bzw. Gasstrom über den Gaseinlass in das Brennerrohr eingeleitet, nachfolgend das Gas bzw. der Gasstrom innerhalb des Brennerrohrs erhitzt und weiter nachfolgend das Gas bzw. der Gasstrom als Heißgas bzw. Heißgasstrom über den Gasauslass aus dem Brennerrohr ausgeleitet werden kann, kann eine Temperatur in dem Brennerrohr entlang der Längsachse von einem ersten Ende des Brennerrohrs zu einem zweiten Ende des Brennerrohrs von 15 °C auf 1300 °C zunehmen.
Vorteilhafterweise kann das Brennerrohr mindestens angesichts einer Temperaturverteilung in dem Brennerrohr, bei der ein radialer Temperaturgradient bis zu 10 °C/mm, bevorzugt 20 °C/mm, besonders bevorzugt 25 °C/mm, ganz besonders bevorzugt 50 °C/mm, beträgt, beständig ausgebildet sein. Das Brennerrohr kann dann insbesondere mindestens angesichts einer Erwärmung des Brennerrohrs bzw. einer Temperaturverteilung in dem Brennerrohr, bei der ein Temperaturgradient bzw. Temperaturunterschied über eine Wanddicke des Brennerrohrs bis zu 500 °C, bevorzugt 900 °C, besonders bevorzugt, 1300 °C, beträgt, beständig ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kann das Brennerrohr eine Länge von > 500 mm und/oder einen Durchmesser bzw. Außendurchmesser von > 20 mm und/oder eine Wanddicke von < 50 mm, bevorzugt < 10 mm, besonders bevorzugt < 3 mm, aufweisen. Beispielsweise kann die Länge 500 mm bis 1500 mm und/oder der Durchmesser 20 mm bis 200 mm und/oder die Wanddicke 1 mm bis 5 mm betragen.
Der Außendurchmesser und/oder ein Innendurchmesser des Brennerohrs kann über die Länge variieren.
Das Brennerrohr kann eine kreisförmige Querschnittsform oder eine andere beliebige Querschnittsform aufweisen.
Das Brennerrohr kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Brennerrohrs ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 14 rückbezogenen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Brennerrohr. Das Brennerrohr kann ein Strömungsführungselement des Brenners ausbilden. Der Brenner kann eine Mehrzahl von, insbesondere zwei oder drei, Brennerrohren bzw. Strömungsführungselementen umfassen.
Der Brenner kann eine, vorzugswei se elektrisch betriebene, Heizeinrichtung zur Ausbildung des Heißgasstroms umfassen. Der Brenner kann den Heißgasstrom (Ultra High Temperature Thermo Jet) durch Aufheizen eines dem Brenner zuführbaren Gases bzw. Gasstroms mittels der Heizeinrichtung ausbilden. Wenn die Heizeinrichtung elektrisch betrieben ist, kann zu deren Betrieb vorteilhafterweise Ökostrom verwendet werden, so dass der Brenner, im Gegensatz zu beispielsweise Erdgasbrennern, im Wesentlichen CO2-neutral betrieben werden kann. Das wärmetragende Gas kann frei ausgewählt werden und ist frei von Verunreinigungen, was zu einer hohen Qualität einer Schmelze führt. Als Gas kann vorzugsweise Stickstoff oder ein Edelgas, beispielsweise Argon, verwendet werden. Auch ein Gasgemisch kann eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform des Brenners kann die Heizeinrichtung als eine Plasmaerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Plasmas ausgebildet sein. Der Brenner kann an eine elektrische Spannungsversorgung und außerdem an eine erste Zuführung für ein Plasmagas, mittels dem das Plasma ausbildbar sein kann, anschließbar sein. Weiter kann der Brenner an eine zweite Zuführung für das Gas bzw. den Gasstrom, aus dem mittels des Plasmas der Heißgasstrom ausbildbar sein kann, anschließbar sein.
In einer alternativen Ausführungsform des Brenners kann die Heizeinrichtung als eine induktive Heizeinrichtung ausgebildet sein. Der Brenner kann an eine elektrische Spannungsversorgung und außerdem, insbesondere mit dem Gaseinlass, an eine Zuführung für das Gas bzw. den Gasstrom, aus dem mittels der induktiven Heizeinrichtung durch Erhit- zung bzw. Aufheizung des Gases bzw. Gasstroms der Heißgasstrom ausbildbar sein kann, anschließbar sein.
Vorteilhafterweise kann die induktive Heizeinrichtung eine außen an dem Brennerrohr angeordnete Induktionsspule und einen induktiv aufheizbaren, vorzugsweise aus einem Metall, bevorzugt Refraktärmetall, ausgebildeten, in dem Brennerrohr angeordneten Heizkörper aufweisen, wobei der Heizkörper gasdurchströmbare Kanäle aufweisen kann. Die Induktionsspule kann zumindest abschnittswei se bzw. in einem Heizabschnitt des Brennerrohrs, außen bzw. außenumfangseitig an dem Brennerrohr, vorzugsweise das Brennerrohr umgebend, angeordnet sein. Weiter kann das Brennerrohr als Träger des Heizkörpers dienen. Dabei kann der Heizkörper in dem Brennerrohr bzw. in einem Innenraum des Brennerrohrs, insbesondere in dem Bereich des Heizabschnitts, angeordnet sein. Das Gas bzw. der Gasstrom kann durch die erste Öffnung bzw. den Gaseinlass in das Brennerrohr bzw. in den Innenraum des Brennerrohrs gelangen und in dem Brennerrohr bzw. Innenraum in einem Bereich des Heizab schnitts aufgeheizt werden. Dazu kann beim Durchströmen der Kanäle durch das Gas bzw. den Gasstrom Wärme von dem durch in dem Heizkörper induzierte elektrische Ströme aufgeheizten Heizkörper auf das Gas bzw. den Gasstrom übertragen werden. Anschließend kann das aufgeheizte Gas bzw. der aufgeheizte Gasstrom das Brennerrohr als Heißgas bzw. Heißgasstrom durch die zweite Öffnung bzw. den Gasauslass wieder verlassen. Diese besonders vorteilhafte Ausführungsform des Brenners wird durch die vorgenannte vergleichsweise hohe elektromagnetische Transparenz des für die Ausbildung des Brennerrohrs verwendeten oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs ermöglicht. Eine kontaktlose Erwärmung eines beliebig gestalteten Heizkörpers ist somit möglich. Dadurch sind Durchführungen von elektrischen Anschlussleitungen oder eine Brennstoffzuführung nicht notwendig. Auch muss eine Wärmezufuhr so nicht über eine Wand des Brennrohrs erfolgen. Vielmehr erfolgt ein direkter Wärmeübergang auf das Gas bzw. den Gasstrom. Der Heizkörper kann die Kanäle ausbilden. Die Kanäle können sich in der Längsrichtung erstrecken.
Die Kanäle können einen geraden bzw. linearen Verlauf aufweisen, um einen besonders gerade gerichteten Heißgasstrom zu erzielen. Weiter können die Kanäle einen helixartigen bzw. gewundenen Verlauf aufweisen, um eine optimierte Aufheizung des Gasstroms zu erzielen. Dabei kann der Heizkörper unter Verdrillen von, vorzugsweise aus dem Metall bzw. Refraktärmetall ausgebildeten, Röhrchen, welche die Kanäle ausbilden können, erhalten werden.
Zwischen dem Brennerrohr und der Induktionsspule kann eine Hitzeisolation des Brenners bzw. Brennerrohrs vorgesehen sein, welche beispielsweise eine Beschichtung oder ein keramisches Faservlies sein kann.
Der erfindungsgemäße Schmelzofen zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut umfasst einen erfindungsgemäßen Brenner.
Bei dem Schmelzofen kann es sich um einen ansonsten bekannten und auch unverändert konfigurierten Schmelzofen handeln. Vorzugsweise kann der Schmelzofen ein Schachtofen, Herdofen oder Tiegelofen sein.
Der Schmelzofen kann einen Behälter zur Aufnahme des geschmolzenen Schmelzguts, welcher eine Schmelzwanne oder ein Tiegel sein kann, umfassen. Der Behälter kann in dem Schmelzofen angeordnet sein.
Wenn der Brenner die Plasmaerzeugungseinrichtung als Heizeinrichtung umfasst, kann der Brenner an dem Schmelzofen zur Ausbildung eines Plasmas in Form einer freien Gasfackel und Wärmeübertragung durch Strahlung auf das Schmelzgut angeordnet sein. Der Brenner kann so ausgebildet, dimensioniert, angeordnet und/oder ausgerichtet sein, dass das ausgebildete Plasma in einem Abstand zum metallischen Schmelzgut angeordnet ist und dabei mittels des Plasmas der Heißgasstrom ausbildbar ist, der in Richtung des Schmelzguts ausgerichtet ist. Das ausgebildete Plasma kommt somit in keinem Fall mit dem ungeschmolzenen Schmelzgut oder dem geschmolzenen Schmelzgut bzw. einer Schmelze des Schmelzguts in unmittelbaren Kontakt. Es kann dadurch auch der Einsatz einer Elektrode, die das Schmelzgut oder die Schmelze kontaktiert, vermieden werden, da keine solche Elektrode vorhanden sein sollte.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Brennerrohrs für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut, wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist bzw. wird, wird das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Brennerrohrs verwiesen.
Die Verwendung des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs bei der Herstellung des Brennerrohrs schafft eine vergleichsweise größere Flexibilität im Hinblick auf mögliche geometrische Ausgestaltungen des Brennerrohrs. So kann das Brennerrohr bei Verwendung des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs unter Verwendung eines Wickelverfahrens und/oder Flechtverfahrens hergestellt werden, mittels dem sich auf eine einfache Weise eine reiche Vielfalt von geometrischen Ausgestaltungen flexibel erzeugen lassen. Dabei kann eine Geometrie bzw. eine Querschnittsform des Brennerrohrs ganz einfach durch eine Geometrie bzw. Querschnittsform eines Wickelkerns bestimmt werden. Weiter kann eine Materialstärke bzw. die Wanddicke ganz einfach durch eine Anzahl von übereinander angeordneten Wickellagen bzw. Wicklungen bestimmt werden. Weiterhin ist eine Herstellung des Brennerrohrs ausgehend von keramischen Fasergeweben möglich.
Vorteilhafterweise können Fasern des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs in einem Winkel von 25 ° bis 65°, vorzugsweise 45 °, zu einer Längsachse des Brennerrohrs orientiert werden.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut mittels eines Schmelzofens wird mittels eines Brenners des Schmelzofens ein Heißgasstrom ausgebildet, wobei der Heißgasstrom mittels zumindest eines Brennerrohrs des Brenners in Richtung des Schmelzguts ausgerichtet wird, wobei das Schmelzgut durch den Heißgasstrom geschmolzen wird, wobei das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.
Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Brennerrohrs verwiesen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann über einen Gaseinlass des Brennerrohrs ein Gasstrom in das Brennerrohr eingeleitet werden, wobei der Gasstrom zur Ausbildung des Heißgasstroms mittels einer, vorzugsweise induktiven, Heizeinrichtung des Brenners in dem Brennerrohr erhitzt werden kann, wobei der Heißgasstrom über einen Gasauslass des Brennerrohrs aus dem Brennerrohr ausgeleitet werden kann.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 und 8 rückbezogenen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird als keramischer Werkstoff zur Herstellung eines Brennerrohrs für einen Brenner zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut, wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist, ein oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff verwendet.
Zu den vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Verwendung wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Brennerrohrs verwiesen.
Weitere Ausführungsformen der Verwendung ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 und den Verfahrensanspruch 14 rückbezogenen Unteransprüche.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Brenners;
Fig. 2 a eine Teilansicht eines Heizkörpers von vorne;
Fig. 2b eine Teilansicht des Heizkörpers von einer Seite;
Fig- 3 eine Schnittansicht eines Schmelzofens. Die Fig. 1 zeigt einen Brenner 10, welcher ein aus einem oxidkerami- schen Faserverbundwerkstoff ausgebildetes Brennerrohr 1 1 umfasst. In einem Heizab schnitt 12 des Brennerrohrs 1 1 ist außenumfangseitig an dem Brennerrohr 1 1 , das Brennerrohr 1 1 umgebend eine Induktionsspule 13 einer induktiven Heizeinrichtung 16 des Brenners 10 angeordnet. Weiter ist in einem hier nicht gezeigten Innenraum des Brennerrohrs 1 1 in einem Bereich des Heizabschnitts 12 ein aus einem Refraktärmetall ausgebildeter, induktiv aufheizbarer Heizkörper 20 der induktiven Heizeinrichtung 16 angeordnet. Das Brennerrohr 1 1 ist gasdurchströmbar bzw. von einem Gas bzw. Gasstrom durchströmbar ausgebildet. Durch eine einen Gaseinlass ausbildende, einerends des Brennerrohrs 1 1 befindliche erste Öffnung 14 des Brennerrohrs 1 1 kann der Gasstrom in einer mit einem Pfeil 15 gekennzeichneten Strömungsrichtung in den Innenraum des Brennerrohrs 1 1 gelangen. Mittels der induktiven Heizeinrichtung 16 kann der Gasstrom in dem Innenraum in dem Bereich des Heizab schnitts 12 aufgeheizt werden. Dazu kann beim Durchströmen des Gases bzw. Gasstroms durch Kanäle 21 des Heizkörpers 20 Wärme von dem durch in dem Heizkörper 20 vermittelst der Induktionsspule 13 induzierte elektrische Ströme aufgeheizten Heizkörper 20 auf das Gas bzw. den Gasstrom übertragen werden. Dadurch wird ein Heißgasstrom ausgebildet, welcher das Brennerrohr 1 1 durch eine einen Gasauslass ausbildende, andernends an dem Brennerrohr 1 1 befindliche zweite Öffnung 17 des Brennerrohrs 1 1 wieder verlassen kann. Mittels des Brenners 10 ist also ein gerichteter Heißgasstrom ausbildbar. Eine Strömungsrichtung des Heißgasstroms ist mit einem Pfeil 18 gekennzeichnet. Das Brennerrohr 1 1 weist einen geraden Verlauf auf. Die erste Öffnung 14 liegt der zweiten Öffnung 17 daher gegenüber. Zwischen der Induktionsspule 13 und dem Brennerrohr 1 1 ist eine Hitzeisolation 19 des Brenners 1 1 angeordnet.
Eine Zusammenschau der Fig. 2a-b zeigt ab schnittsweise einen Heizkörper 22, welcher durch Verdrillen von aus einem Refraktärmetall ausge- bildeten Röhrchen 23 , welche Kanäle 24 ausbilden, ausgebildet ist. Die Kanäle 24 weisen einen helixartigen Verlauf auf.
Die Fig. 2 zeigt einen Schmelzofen 25, welcher ein aus einem thermisch isolierenden Material ausgebildetes Gehäuse 26 umfasst, in welchem eine schräg geneigte Schmelzbühne 27 des Schmelzofens 25 vorgesehen ist. Auf der Schmelzbühne 27 kann ein ungeschmolzenes Schmelzgut 28 angeordnet werden. An einer Gehäusewand 29 ist ein Brenner 30 des Schmelzofens 25 von dem Schmelzgut 28 beabstandet angeordnet, welcher zur Ausbildung eines auf das Schmelzgut 28 gerichteten Heiß- gasstroms eingerichtet ist. Zur Ausrichtung des Heißgasstroms auf das Schmelzgut 28 umfasst der Brenner 30 zumindest ein hier nicht gezeigtes Brennerrohr. Unter Einwirkung des Heißgasstroms kann das Schmelzgut 28 zum Schmelzen gebracht werden, wobei das geschmolzene Schmelzgut in einem als ein Tiegel ausgebildeten Behälter 3 1 des Schmelzofens 25 aufgenommen werden kann. Die schräge Neigung der Schmelzbühne
27 ermöglicht dabei ein Abtropfen einer Schmelze des Schmelzguts 28 bzw. des geschmolzenen Schmelzguts 28 in den Behälter 3 1. Über einen Abzug 32 des Schmelzofens 25 kann heißes Abgas aus dem Schmelzofen 25 abgezogen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Brennerrohr (11) für einen Brenner (10, 30) zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut (28), wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.
2. Brennerrohr nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff ein Oxid von Aluminium und/oder Zirconium und/oder Silicium und/oder Yttrium aufweist.
3. Brennerrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff eine offene Porosität von 20 % bis 50 % aufweist.
4. Brennerrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der oxidkeramische Faserverbundwerkstoff einen Faservolumenanteil von 20 % bis 50 % aufweist.
5. Brennerrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr (11) mindestens angesichts einer Temperaturverteilung in dem Brennerrohr, bei der ein axialer Temperaturgradient bis zu 1 °C/mm, bevorzugt 1,5 °C/mm, besonders bevorzugt 2 °C/mm, beträgt, beständig ausgebildet ist.
6. Brennerrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr (11) mindestens angesichts einer Temperaturverteilung in dem Brennerrohr, bei der ein radialer Temperaturgradient bis zu 10 °C/mm, bevorzugt 20 °C/mm, besonders bevorzugt 25 °C/mm, ganz besonders bevorzugt 50 °C/mm, beträgt, beständig ausgebildet ist.
7. Brennerrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr (11) eine Länge von > 500 mm und/oder einen Außendurchmesser von > 20 mm und/oder eine Wanddicke von < 50 mm, bevorzugt < 10 mm, besonders bevorzugt < 3 mm, aufweist.
8. Brenner (10, 30) zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut (28), umfassend zumindest ein Brennerrohr (11) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Brenner (10, 30) eine Heizeinrichtung zur Ausbildung des Heißgasstroms umfasst, wobei die Heizeinrichtung als eine Plasmaerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Plasmas ausgebildet ist.
10. Brenner nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Brenner (10, 30) eine Heizeinrichtung zur Ausbildung des Heißgasstroms umfasst, wobei die Heizeinrichtung als eine induktive Heizeinrichtung (16) ausgebildet ist.
11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die induktive Heizeinrichtung (16) eine außen an dem Brennerrohr (11) angeordnete Induktionsspule (13) und einen induktiv aufheizbaren, vorzugsweise aus einem Metall, bevorzugt Refraktärmetall, ausgebildeten, in dem Brennerrohr angeordneten, Heizkörper (20, 22) aufweist, wobei der Heizkörper gasdurchströmbare Kanäle (21, 24) aufweist.
12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kanäle (21, 24) einen geraden oder helixartigen Verlauf aufweisen.
13. Schmelzofen (25) zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut (28), umfassend einen Brenner (10, 30) nach einem der Ansprüche 8 bis 12.
14. Verfahren zur Herstellung eines Brennerrohrs (11) für einen Brenner (10, 30) zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut (28), wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr (11) unter Verwendung eines Wickelverfahrens und/oder Flechtverfahrens hergestellt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Fasern des oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffs in einem Winkel von 25° bis 65°, vorzugsweise 45°, zu einer Längsachse des Brennerrohrs (11) orientiert werden.
17. Verfahren zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut (28) mittels eines Schmelzofens (25), wobei mittels eines Brenners (10, 30) des Schmelzofens ein Heißgasstrom ausgebildet wird, wobei der Heißgasstrom mittels zumindest eines Brennerrohrs (11) des Brenners in Richtung des Schmelzguts ausgerichtet wird, wobei das Schmelzgut durch den Heißgasstrom geschmolzen wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Brennerrohr aus einem oxidkeramischen Faserverbundwerkstoff ausgebildet ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass über einen Gaseinlass des Brennerrohrs (11) ein Gasstrom in das Brennerrohr eingeleitet wird, wobei der Gasstrom zur Ausbildung des Heißgasstroms mittels einer, vorzugsweise induktiven, Heizeinrichtung des Brenners (10, 30) in dem Brennerrohr erhitzt wird, wobei der Heißgasstrom über einen Gasauslass des Brennerrohrs aus dem Brennerrohr ausgeleitet wird.
19. Verwendung eines keramischen Werkstoffs zur Herstellung eines Brennerrohrs (11) für einen Brenner (10, 30) zur Ausbildung eines Heißgasstroms zum Schmelzen von Metall, bevorzugt Nichteisenmetall, als Schmelzgut (28), wobei das Brennerrohr zumindest zur Ausrichtung des Heißgasstroms in Richtung des Schmelzguts ausgebildet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der keramische Werkstoff ein oxidkeramischer Faserverbundwerkstoff ist.
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