DE102006042794A1

DE102006042794A1 - Thermic lance head for cutting metal or concrete has coating consisting of ductile metal matrix with hard material particles embedded in it

Info

Publication number: DE102006042794A1
Application number: DE102006042794A
Authority: DE
Inventors: Thomas SÖNTGEN; Stefan Lechner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-01-17

Abstract

The thermic lance head (9) has a number of outlet nozzles (16) to plow and oxidizer such as oxygen onto molten metal. At least in the part of the head most susceptible to wear, it has a coating applied to it. The coating consists of a ductile metal matrix, in which hard material particles are embedded. The part of the head most susceptible to wear is the front region facing towards the molten metal, including the edges (17) of the outlet nozzles, which may be in a nozzle head (15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Lanzenkopf mit einer Anzahl von Austrittsdüsen zum Aufblasen eines Oxidationsmittels, insbesondere von Sauerstoff, auf ein Metallbad. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lanzenkopfes.The The invention relates to a lance head with a number of outlet nozzles for Inflating an oxidizing agent, in particular oxygen, on a metal bath. The invention further relates to a method for Production of such a lance head.

Ein Lanzenkopf der eingangs genannten Art dient dazu, in einem Konverter durch Aufblasen des Oxidationsmittels auf ein flüssiges Metallbad im Metallbad enthaltene oxidierbare Verunreinigungen zu entfernen. Insbesondere wird ein derartiger Lanzenkopf zum sogenannten Frischen von Stahl eingesetzt, wobei über den Lanzenkopf als Oxidationsmittel Sauerstoff auf flüssiges Roheisen aufgeblasen wird. Sowohl durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffs, als auch durch die einsetzende Verbrennung der Eisenbegleiter wird eine heftige Verwirbelung des Roheisenbades erzielt. Während des Frischprozesses nehmen die Gehalte von Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Phosphor im Roheisenbad stetig ab. Die verbrannten Eisenbegleiter entweichen entweder als Gase oder werden unter Zugabe beispielsweise von Kalk in der flüssigen Schlacke gebunden.One Lance head of the type mentioned above is used in a converter by blowing the oxidizing agent onto a liquid metal bath in the metal bath to remove contained oxidizable impurities. Especially becomes such a lance head for so-called fresh steel used, over the lance head as an oxidant oxygen to molten pig iron is inflated. Both by the high exit velocity of the Oxygen, as well as the onset of combustion of the iron companion a violent turbulence of the pig iron bath is achieved. During the refining process take the levels of carbon, silicon, manganese and phosphorus in the pig iron bath steadily. The burned iron companions escape either as gases or by adding, for example, lime in the liquid Slag bound.

Zum Aufblasen des Oxidationsmittels wird der Lanzenkopf in der Regel an eine ausfahrbare Lanze montiert, die zur Oberfläche des Metallbades geführt wird. Hierbei kann insbesondere der Lanzenkopf auch mit dem Metallbad selbst in Berührung kommen. Um ein Abschmelzen des Lanzenkopfes zu verhindern, ist dieser in der Regel flüssigkeitsgekühlt. Zudem kühlt das austretende Oxidationsmittel den Lanzenkopf zusätzlich durch an den Austrittsdüsen auftretende Expansion. Zudem wird durch die hohen Austrittsgeschwindigkeiten des Oxidationsmittels vor dem Lanzenkopf eine Druckblase erzeugt, die das flüssige Metallbad vom Lanzenkopf wegschiebt bzw. abhält. Zur Erreichung einer ausreichenden Eindringtiefe des Oxidati onsmittels ist der Einsatz sogenannter Laval-Düsen bekannt, die im Lanzenkopf eingearbeitet sind. Durch den Druck in der Zuführleitung und durch die Formgebung der Laval-Düsen erreicht das ausströmende Oxidationsmittel eine Geschwindigkeit oberhalb der Schallgeschwindigkeit.To the Inflation of the oxidant will usually be the lance head mounted on an extendable lance facing the surface of the Metal bath led becomes. In this case, in particular, the lance head with the metal bath to get in touch yourself. To prevent melting of the lance head, this is in usually liquid-cooled. moreover that cools Emerging oxidant lance head additionally by occurring at the outlet nozzles Expansion. In addition, due to the high exit speeds the oxidant creates a pressure bubble in front of the lance head, the liquid Metal bath pushes away from lance head or holds off. To achieve a sufficient Penetration depth of Oxidati onsmittels is the use of so-called Laval nozzles known, which are incorporated in the lance head. By the pressure in the supply line and the shape of the Laval nozzles reaches the effluent oxidant a speed above the speed of sound.

Durch die heftige Durchwirbelung der Schmelze kommt es zu Auswürfen flüssigen Metalls und Schlacke. Diese Auswürfe führen zu einem vermehrten Verschleiß am Lanzenkopf. Insbesondere wird durch die Auswürfe Material am Lanzenkopf abgeschmolzen, wodurch sich die Materialstärke verringert. Auch wird aufgrund der herrschenden Strömungsverhältnisse Schlacke und flüssiges Metall über den Lanzenkopf gezogen, was durch Abschleifen und Auswaschen einen zusätzlichen Verschleiß bewirkt. Auch durch thermische Strahlung wird der Lanzenkopf angegriffen, wodurch sich insbesondere ein Materialverlust im Bereich der Austrittsdüsenkanten einstellt. Eine Veränderung der Geometrie der Austrittsdüsen führt jedoch zu einem Verlust der Bündelung des austretenden Oxidationsmittels sowie zu einer Verringerung der Austrittsgeschwindigkeit. Insgesamt verschlechtert sich hierdurch die erzielbare Eindringtiefe des Oxidationsmittels in das Metallbad, so dass eine schlechtere Entfernung der Metallbegleitstoffe resultiert oder die Beaufschlagungszeit erhöht werden muss. Insgesamt führt somit ein Verschleiß am Lanzenkopf zu einem unerwünschten Produktionsverlust.By the violent turbulence of the melt leads to the ejection of molten metal and Slag. These ejections to lead to an increased wear on Lance head. In particular, by the ejections material on the lance head melted down, which reduces the material thickness. Also is due the prevailing flow conditions Slag and liquid Metal over pulled the lance head, which by grinding and washing out a additional Wear causes. Thermal radiation also attacks the lance head resulting in particular a loss of material in the region of the outlet nozzle edges established. A change the geometry of the outlet nozzles leads however to a loss of bundling the exiting oxidizing agent as well as a reduction of Exit speed. Overall, this deteriorates the achievable penetration depth of the oxidant into the metal bath, so that a worse removal of Metallbegleitstoffe results or the loading time increases must become. Overall leads thus a wear on Lance head to an undesirable loss of production.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lanzenkopf der eingangs genannten Art anzugeben, der eine möglichst hohe Standzeit aufweist.task The invention is a lance head of the type mentioned specify the one as possible has a long service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lanzenkopf mit einer Anzahl von Austrittsdüsen zum Aufblasen eines Oxidationsmittels, insbesondere von Sauerstoff, auf ein Metallbad gelöst, wobei zumindest in einem einer Verschleißgefahr ausgesetzten Teilbereich eine Beschichtung aus einer duktilen metallischen Matrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln aufgebracht ist.These The object is achieved by a Lance head with a number of outlet nozzles for inflating an oxidant, in particular of oxygen, dissolved on a metal bath, wherein at least in a part exposed to a risk of wear a coating of a ductile metallic matrix with embedded Hard material particles is applied.

Durch die Kombination eines duktilen metallischen Werkstoffes mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln werden verschleißgefährdete Teilbereiche des Lanzenkopfes mit einer Beschichtung versehen, die den extremen Belastungen standhält. Durch die Duktilität des metallischen Grundwerkstoffs der Matrix besteht im Vergleich zu einer durchgehend harten und spröden Beschichtung eine deutlich verringerte Gefahr, dass im Laufe des Betriebs die Beschichtung beschädigt und Risse oder Mikrorisse auftreten, was aufgrund der starken thermischen und mechanischen Belastungen rasch zu einem unerwünschten Abplatzen führen würde. Zugleich wird durch die eingelagerten Hartstoffpartikel eine sehr hohe Oberflächenhärte und damit eine sehr hohe Abriebfestigkeit erhalten, so dass selbst bei hohen mechanischen Belastungen und hohen Abriebkräften eine lange Lebensdauer der Beschichtung erreicht ist. Gleichzeitig wird durch die eingelagerten Hartstoffpartikel in der Matrix ein durchgängig annähernd gleichbleibender Reibwert ermöglicht. Die Oberflächenrauhigkeit und damit der Reibwert kann über die Größe der Hartstoffpartikel eingestellt werden.By the combination of a ductile metallic material with it embedded hard material particles are vulnerable parts of the Lance head provided with a coating that withstands the extreme loads withstand. Through the ductility of metallic base material of matrix consists in comparison to a consistently hard and brittle coating a clear reduced risk of damage and damage during the course of operation Cracks or microcracks occur, which is due to the strong thermal and mechanical loads rapidly causing unwanted spalling to lead would. At the same time, the stored hard material particles make a very high surface hardness and Thus, a very high abrasion resistance, so even at high mechanical loads and high abrasion forces a long life of the coating is achieved. At the same time Through the embedded hard material particles in the matrix a consistently approximately constant coefficient of friction allows. The surface roughness and thus the coefficient of friction can over the size of the hard material particles be set.

Unter einem duktilen metallischen Werkstoff bzw. unter einer duktiler metallischer Matrix wird hierbei ein vergleichsweise weicher metallischer Grundwerkstoff verstanden, der eine Vickers-Härte von maximal etwa 180-230 HV₀₁ aufweist. Die Härtebestimmung nach Vickers ist der Norm DIN EN ISO 6507 zu entnehmen. Die eingelagerten Hartstoffpartikel weisen demgegenüber eine deutlich höhere Härte auf, beispielsweise eine um den Faktor 2 größere Härte als der als Matrix eingesetzte Grundwerkstoff.In this case, a ductile metallic material or a ductile metallic matrix is understood as meaning a comparatively soft metallic base material which has a Vickers hardness of at most approximately 180-230 HV ₀₁ . The hardness determination according to Vickers can be found in the standard DIN EN ISO 6507. By contrast, the embedded hard material particles have a significantly higher hardness, for example a hardness which is greater by a factor of 2 than the matrix material used as base material.

Durch die Beschichtung besteht die Möglichkeit, einen herkömmlichen Lanzenkopf, der üblicherweise aus Kupfer, einem Gussmetall oder aus Stahl gefertigt ist, als Grundkörper für das Aufbringen der Beschichtung heranzuziehen. Aufwändige Vorbereitungsmaßnahmen sind nicht erforderlich. Insgesamt wird durch die Beschichtung ein verminderter Verschleiß und somit eine deutlich erhöhte Lebensdauer des Lanzenkopfes erzielt. Die durch die Beschichtung höheren Fertigungskosten werden durch geringere Wartungs-, Reparatur- oder Austauschkosten überkompensiert.By the coating is able to a conventional one Lance head, usually made of copper, a cast metal or steel, as a base for applying to use the coating. Elaborate preparation measures are not required. Overall, a through the coating reduced wear and tear thus a significantly increased Life of the lance head achieved. The through the coating higher Manufacturing costs are reduced by lower maintenance, repair or Replacement costs overcompensated.

In einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist als Teilbereich ein dem Metallbad im Wesentlichen zugewandter Frontbereich einschließlich der Austrittsdüsenkanten mit der Beschichtung versehen. Insbesondere dieser Teilbereich ist durch die Auswürfe an flüssigem Metall und Schlacke sowie durch thermische Strahlung besonders hoch belastet. Werden durch die Beschichtung insbesondere die Austrittsdüsenkanten mitberücksichtigt, so wird hierdurch eine Formveränderung der Austrittsdüsen verhindert, so dass die notwendige Austrittsgeschwindigkeit und die notwendige Bündelung des austretenden Oxidationsmittels lange erhalten bleibt. Hierdurch werden die Produktionskosten gegenüber der Verwendung eines herkömmlichen Lanzenkopfes deutlich verringert.In an expedient embodiment is as part of the one Metal bath essentially facing front area including the Vents edges provided with the coating. In particular, this subarea is through the ejections on liquid Metal and slag as well as by thermal radiation particularly high loaded. Be through the coating in particular the outlet nozzle edges taken into account, so this is a change in shape the outlet nozzles prevents, so the necessary exit velocity and the necessary bundling the exiting oxidant is retained for a long time. hereby The production costs are compared to the use of a conventional one Lancet head significantly reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Austrittsdüsen in einem Düsenkopf angeordnet, der ein Teil des Lanzenkopfes darstellt, wobei die Beschichtung ganzflächig auf den Düsenkopf aufgebracht ist. Da insbesondere die Austrittsdüsen eine für die Frischung des Metallbades bzw. des Roheisens bedeutende Rolle aufweisen und zudem einem hohen Verschleiß unterliegen, ist es üblich, die Austrittsdüsen auf einem separaten zum Teil materialverschiedenen Düsenkopf anzuordnen. Zur Verbesserung der Standzeit empfiehlt es sich, den Düsenkopf als Ganzes mit der Beschichtung zu versehen.In In a further advantageous embodiment, the outlet nozzles are in one nozzle head arranged, which represents a part of the lance head, wherein the coating the whole area on the nozzle head is applied. In particular, the outlet nozzles one for the refreshment of the metal bath or the pig iron have significant role and also a high Subject to wear, it is usual, the outlet nozzles on a separate partly different material nozzle head to arrange. To improve the service life, it is recommended that the Nozzle head as Whole to be provided with the coating.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den gesamten Lanzenkopf mit der Beschichtung zu versehen.Of course it is it also possible to provide the entire lance head with the coating.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Matrix oder der Grundwerkstoff Nickel oder eine Nickellegierung. Der besondere Vorteil der Nickelmatrix ist ihre Korrosionsbeständigkeit und ihre sehr hohe Dichtheit. Zudem weisen Nickellegierungen eine hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf.According to one preferred embodiment is the matrix or the base material Nickel or a nickel alloy. The special advantage of the nickel matrix is their corrosion resistance and their very high tightness. In addition, nickel alloys have a high resistance against stress corrosion cracking.

Vorzugsweise ist als eine Nickellegierung eine Nickel-Kobalt-Legierung vorgesehen, wobei der Kobalt-Anteil bis 20 Vol.-%, insbesondere zwischen 4 und 8 Vol.-%, beträgt. Durch die Verwendung von Kobalt wird die Temperaturbeständigkeit der Matrix erhöht.Preferably is provided as a nickel alloy, a nickel-cobalt alloy, wherein the cobalt content to 20% by volume, in particular between 4 and 8% by volume. By The use of cobalt will increase the temperature resistance the matrix increases.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist als duktile Matrix eine Kupferlegierung, insbesondere eine Hartbronze, vorgesehen. Unter einer Hartbronze wird dabei insbesondere eine durch geeignete Legierungsbestandteile hinsichtlich der Härte modifizierte Kupfer-Zinn-Legierung verstanden. Aufgrund der guten Zähigkeit und der Korrosionsbeständigkeit ist eine Bronze für den Einsatz als Grundwerkstoff der verschleißfesten Beschichtung geeignet.In A further preferred embodiment is a ductile matrix Copper alloy, in particular a hard bronze, provided. Under a hard bronze is in particular one by suitable alloying components in terms of hardness modified copper-tin alloy understood. Because of the good toughness and the corrosion resistance is a bronze for the use as a base material of the wear-resistant coating suitable.

In einer weiteren vorteilhaften Alternative ist als duktile Matrix Kobalt vorgesehen. Auch Kobalt bietet sich aufgrund seiner Zähigkeit als Grundwerkstoff der Beschichtung an.In Another advantageous alternative is as a ductile matrix Cobalt provided. Cobalt is also suitable for its toughness as the base material of the coating.

Um die gewünschte hohe Verschleißfestigkeit zu erreichen, sind als Hartstoffpartikel vorzugsweise Borcarbid-, Wolframcarbid-, Siliziumcarbid- und/oder Kohlenstoffpartikel eingelagert. Als Kohlenstoffpartikel werden insbesondere Diamantpartikel oder Partikel aus einer festen Graphit-Modifikation eingesetzt. Borcarbid und Wolframcarbid bieten sich zur Verwendung als Hartstoffpartikel an, da deren Härte annähernd an die Härte von Diamant heranreicht. Als Siliziumcarbid kann insbesondere ein drucklos gesintertes, ein siliziuminfiltriertes, ein reines oder ein flüssigphasen-gesintertes Siliziumcarbid eingesetzt werden.Around the desired high wear resistance are preferably boron carbide particles as hard material particles, Embedded tungsten carbide, silicon carbide and / or carbon particles. As carbon particles in particular diamond particles or Particles from a solid graphite modification used. boron carbide and tungsten carbide are suitable for use as hard particles because of their hardness nearly to the hardness comes from diamond. As silicon carbide can in particular a pressureless sintered, silicon infiltrated, pure or liquid phase sintered Silicon carbide can be used.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Hartstoffpartikel vorzugsweise eine Größe zwischen 10 nm und 100 μm aufweisen. Nano- und mikroskalige Partikel lassen sich besonders gut in den Grundwerkstoff einbetten.Farther is provided that the hard particles preferably a size between 10 nm and 100 μm exhibit. Nano and Microscale particles can be embedded particularly well in the base material.

Die Dicke der Beschichtung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 und 6 mm. Es hat sich gezeigt, dass die Beschich tung mit einer derartigen Schichtdicke den hohen Anforderungen besonders genügt. Insbesondere bietet eine Schichtdicke zwischen 0,1 und 1 mm bereits einen äußerst guten Schutz des Grundkörpers gegen einen thermischen oder mechanischen Verschleiß.The Thickness of the coating is preferably in the range between 0.1 and 6 mm. It has been shown that the Beschich device with such a layer thickness especially meets the high requirements. In particular, one offers Layer thickness between 0.1 and 1 mm already an extremely good protection of the basic body against thermal or mechanical wear.

Ein Lanzenkopf der vorbeschriebenen Art führt insgesamt zu einer längeren Standzeit bzw. Lebensdauer der gesamten Lanze. Insbesondere weist eine Lanze zum Aufblasen des Oxidationsmittels, die mit dem vorbeschriebenen Lanzenkopf ausgestattet ist, dieselben Vorzüge auf, wie sie zu dem Lanzenkopf beschrieben sind.One Lance head of the type described above leads to a longer overall life or life of the entire lance. In particular, has a lance for inflating the oxidizing agent, with the above-described Lance head is equipped, the same merits on how to the lance head are described.

Zweckmäßigerweise ist die Beschichtung dem Lanzenkopf elektrolytisch aufgebracht. Durch eine galvanische Beschichtung wird eine gute Anbindung an den metallischen Grundkörper des Lanzenkopfes erzielt. Auch bietet sich die elektrolytische Aufbringung an, da sie ein bekanntes und gut beherrschbares Beschichtungsverfahren darstellt.Conveniently, the coating is applied electrolytically to the lance head. By a galvanic coating a good connection to the metallic body of the lance head is achieved. Also offers the electrolytic application, since they are a known and well be represents a controllable coating process.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Lanzenkopfes mit einer Anzahl von Austrittsdüsen zum Aufblasen eines Oxidationsmittels, insbesondere von Sauerstoff, auf ein Metallbad gelöst, wobei der Lanzenkopf zumindest in einem einer Verschleißgefahr ausgesetzten Teilbereich mit einer Beschichtung aus einer duktilen metallischen Matrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln versehen wird.The The second object is achieved by a method for manufacturing according to the invention a lance head with a number of outlet nozzles for Inflating an oxidizing agent, in particular oxygen, solved on a metal bath, wherein the lance head at least in a risk of wear exposed portion with a coating of a ductile Metallic matrix provided with embedded hard particles becomes.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird als Teilbereich ein dem Metallbad im Wesentlichen zugewandter Frontbereich einschließlich der Austrittsdüsenkanten mit der Beschichtung versehen.In A preferred embodiment of the method is called subsection a front of the metal bath substantially facing front including the Vents edges provided with the coating.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Beschichtung ganzflächig auf einen die Austrittsdüsen umfassenden, Düsenkopf aufgebracht, und der Düsenkopf mit weiteren Bauteilen zum Lanzenkopf montiert.In In a further preferred embodiment of the method, the coating over the entire surface one the outlet nozzles comprehensive, nozzle head applied, and the nozzle head mounted with other components to the lance head.

Als Beschichtungsverfahren wird vorzugsweise ein elektrolytisches Auftragungsverfahren ausgewählt. Hierbei wird der zur Beschichtung vorgesehene Teilbereich oder der ganzflächig zu beschichtende Düsenkopf des Lanzenkopfes als elektrische Kathode geschaltet und als Anode ist eine Verbrauchselektrode, bestehend aus dem aufzubringenden metallischen Werkstoff, also insbesondere aus Nickel oder aus einer Nickel-Legierung, aus einer Kupfer-Legierung oder aus Kobalt, vorgesehen. Zwischen der Anode und dem zu beschichtenden Körper wird eine Elektrolytlösung eingebracht, in die die einzulagernden Hartstoffpartikel eingesetzt sind. Beim elektrolytischen Auftragungsverfahren werden die eingebrachten Hartstoffpartikel mit dem von der Anode beispielsweise zum zu beschichtenden Teilbereich des Lanzenkopfes wandernden Metallionen mitgenommen und homogen und gleichmäßig verteilt in den Beschichtungsaufbau eingelagert.When Coating method is preferably an electrolytic application method selected. Here, the provided for coating portion or the the whole area to be coated nozzle head the lance head is connected as an electric cathode and as an anode is a consumable electrode, consisting of the applied Metallic material, ie in particular of nickel or of a Nickel alloy, of copper alloy or cobalt. An electrolyte solution is introduced between the anode and the body to be coated. in which the stored hard particles are used. When electrolytic Application method are the introduced hard material particles with that of the anode, for example, to be coated portion the lance head migrating metal ions taken and homogeneous and evenly distributed in embedded the coating structure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. there demonstrate:

1 Schematisch einen Konverter zur Frischung von Roheisen, 1 Schematically a converter for the refining of pig iron,

2 in einem Querschnitt einen Lanzenkopf und 2 in a cross section a lance head and

3 in einer dreidimensionalen Ansicht den Lanzenkopf gemäß 2. 3 in a three-dimensional view the lance head according to 2 ,

In 1 ist schematisch ein Konverter 1 zur Frischung von Roheisen dargestellt. Der Konverter 1 umfasst hierbei ein Gefäß 3, in welchem sich ein flüssiges Stahlbad 4 befindet. Dem Stahlbad 4 wird hierbei über eine Zuführung 6 Roheisen zugeführt. Das aus dem Hochofenprozess stammende Roheisen ist insbesondere reich an Kohlenstoff.In 1 is a schematic converter 1 presented for the refreshment of pig iron. The converter 1 this includes a vessel 3 in which there is a liquid steel bath 4 located. The steel bath 4 This is via a feeder 6 Supplied with pig iron. The pig iron from the blast furnace process is particularly rich in carbon.

Über eine ausführbare Lanze 8, an deren Ende ein Lanzenkopf 9 angeordnet ist, wird auf das Stahlbad 4 mittels hier nicht dargestellter Austrittsdüsen als Oxidationsmittel Sauerstoff 10 mit einer Austrittsgeschwindigkeit oberhalb der Schallge schwindigkeit aufgeblasen. Sowohl durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffs 10 als auch durch die einsetzende Verbrennung des im Stahlbad 4 enthaltenen Kohlenstoffs tritt eine heftige Verwirbelung des Stahlbads 4 auf. Das durch die Verbrennung entstehende Kohlendioxid entweicht dem Stahlbad 4 gasförmig.About an executable lance 8th , at the end of a lance head 9 is placed on the steel bath 4 by means of outlet nozzles not shown here as the oxidant oxygen 10 inflated with an exit velocity above the speed Schallge. Both by the high exit velocity of the oxygen 10 as well as the onset of combustion in the steel bath 4 contained carbon occurs a violent swirling of the steel bath 4 on. The carbon dioxide produced by the combustion escapes the steel bath 4 gaseous.

Aufgrund der heftigen Verwirbelung des Stahlbades 4 kommt es zu Auswürfen von Stahl und Schlacke. Um den hieraus resultierenden Verschleiß des Lanzenkopfes 9 zu verhindern, ist dieser zumindest in seinem dem Stahlbad 4 zugewandten Frontbereich mit einer elektrolytisch aufgebrachten Beschichtung aus einer Nickel-Kobalt-Legierung versehen, welche als Hartstoffpartikel Borcarbidpartikel mit einem Anteil von 25 Vol.-% eingelagert sind. Die Nickel-Kobalt-Legierung enthält einen Anteil an Kobalt von 5 Vol.-%. Die Beschichtung ist mit einer Stärke bis zu 6 mm aufgetragen. Die Hartstoffpartikel selbst weisen eine Größe im Nanometerbereich zwischen 500 und 1500 nm auf.Due to the violent turbulence of the steel bath 4 there are ejections of steel and slag. To the resulting wear of the lance head 9 To prevent this, at least in his steel bath 4 facing front region provided with an electrolytically applied coating of a nickel-cobalt alloy, which are incorporated as hard particles boron carbide particles in a proportion of 25 vol .-%. The nickel-cobalt alloy contains 5% by volume of cobalt. The coating is applied with a thickness of up to 6 mm. The hard material particles themselves have a size in the nanometer range between 500 and 1500 nm.

In 2 ist ein Lanzenkopf 9 in einem Querschnitt detailliert dargestellt. Man erkennt, dass der Lanzenkopf 9 einen inneren Hohlzylinder 11 sowie zwei äußere Hohlzylinder 12 und 13 umfasst. Den Hohlzylindern 11, 12 und 13 ist ein Düsenkopf 15 aus Kupfer aufgesetzt, in welchen als Laval-Düsen ausgestaltete Austrittsdüsen 16 eingearbeitet sind. Man erkennt im Querschnitt gemäß 2 den inneren Verlauf der Austrittsdüsen 16 sowie die verschleißgefährdeten Austrittsdüsenkanten 17.In 2 is a lance head 9 shown in detail in a cross section. One recognizes that the lance head 9 an inner hollow cylinder 11 as well as two outer hollow cylinders 12 and 13 includes. The hollow cylinders 11 . 12 and 13 is a nozzle head 15 made of copper, in which designed as Laval nozzles outlet nozzles 16 are incorporated. It can be seen in cross-section according to 2 the inner course of the outlet nozzles 16 as well as the wear-prone outlet nozzle edges 17 ,

Über den inneren Hohlzylinder 11 wird dem Düsenkopf 15 Sauerstoff zugeführt, der bei Durchströmung der Laval-Düsen bzw. Austrittsdüsen 16 auf mehrfache Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird und schließlich auf das Stahlbad trifft. Die äußeren Hohlzylinder 12 und 13 dienen der Zu- bzw. Abfuhr von Wasser als Kühlmittel. Das Wasser durchströmt hierbei zur Kühlung insbesondere den Düsenkopf 15.About the inner hollow cylinder 11 gets the nozzle head 15 Oxygen supplied when flowing through the Laval nozzles or outlet nozzles 16 is accelerated to multiple speed of sound and finally hits the steel bath. The outer hollow cylinder 12 and 13 serve to supply and discharge of water as a coolant. The water flows through this in particular for cooling the nozzle head 15 ,

Im Falle des in 2 dargestellten Lanzenkopfes 9 ist der gesamte Düsenkopf 15, der aus Kupfer gefertigt ist, elektrolytisch mit einer Beschichtung aus einer duktilen Matrix mit einlagerten Hartstoffpartikeln beschichtet. Als Matrix wird hierbei eine Hartbronze, insbesondere eine hinsichtlich der Härte modifizierte Kupfer-Zinn-Legierung eingesetzt. In diese Matrix sind etwa 25 Vol.-% Hartstoffpartikel aus Borcarbid-, Siliziumcarbid- und/oder Diamant eingelagert. Die Beschichtung ist etwa zwischen 1 und 4 mm stark.In the case of in 2 illustrated lance head 9 is the entire nozzle head 15 , which is made of copper, electrolytically coated with a coating of a ductile matrix with einlagerten hard material particles. The matrix used here is a hard bronze, in particular a mo mo used modified copper-tin alloy. In this matrix about 25 vol .-% hard particles of boron carbide, silicon carbide and / or diamond are embedded. The coating is approximately between 1 and 4 mm thick.

In 3 ist einer dreidimensionalen Ansicht noch einmal der Lanzenkopf 9 gemäß 2 gezeigt. Man erkennt den aus Kupfer gefertigten Düsenkopf 15, in welchen die Austrittsdüsen 16 eingearbeitet sind. Die Hohlzylinder 11, 12 und 13 sind jeweils aus Stahl gefertigt. Von dem äußeren Hohlzylinder 13 ist die Außenwandung 18 sichtbar. Der innere Hohlzylinder 11 ist mit einem Anschlussstück versehen, über den der Lanzenkopf 9 mit einer ausführbaren Lanze verbindbar ist.In 3 is a three-dimensional view once again the lance head 9 according to 2 shown. One recognizes the nozzle head made of copper 15 in which the outlet nozzles 16 are incorporated. The hollow cylinder 11 . 12 and 13 are each made of steel. From the outer hollow cylinder 13 is the outer wall 18 visible, noticeable. The inner hollow cylinder 11 is provided with a connector over which the lance head 9 can be connected with an executable lance.

Claims

Lance head ( 9 ) with a number of outlet nozzles ( 16 ) for inflating an oxidizing agent, in particular oxygen ( 10 ), to a metal bath, characterized in that a coating of a ductile metallic matrix with embedded hard material particles is applied, at least in a partial area exposed to a risk of wear.

Lance head ( 9 ) according to claim 1, characterized in that as part of a metal bath substantially facing front region including the outlet nozzle edges ( 17 ) is provided with the coating.

Lance head ( 9 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet nozzles ( 16 ) in a nozzle head ( 15 ) are arranged, and that on the nozzle head ( 15 ) the coating is applied over the entire surface.

Lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that there is provided as the ductile matrix nickel or a nickel alloy.

Lance head ( 9 ) according to claim 4, characterized in that the nickel alloy is a nickel-cobalt alloy.

Lance head ( 9 ) according to claim 5, characterized in that the proportion of cobalt in the nickel-cobalt alloy to 20 vol .-%, in particular between 4 and 8 vol .-%, is.

Lance head ( 9 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a copper alloy, in particular a hard bronze, is provided as the ductile matrix.

Lance head ( 9 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that is provided as the ductile matrix cobalt.

Lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of hard material particles in the coating 5 to 50 vol .-%, in particular 10 to 30 vol.%, Is.

Lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that boron carbide, tungsten carbide, silicon carbide and / or carbon particles are incorporated as hard material particles.

Lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the hard material particles have a size between 10 nm and 100 .mu.m, in particular between 500 nm and 5000 nm.

Lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the coating is between 0.1 and 6 mm, in particular between 0.1 and 1 mm.

Lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating is applied electrolytically.

Lance ( 8th ) for inflating an oxidizing agent, in particular oxygen ( 10 ), on a metal bath, with a lance head ( 9 ) according to one of the preceding claims.

Method for producing a lance head ( 9 ) with a number of outlet nozzles ( 16 ) for inflating an oxidizing agent, in particular oxygen ( 10 ), on a metal bath, characterized in that the lance head ( 9 ) is provided with a coating of a ductile metallic matrix with embedded hard material particles at least in a part of the wear exposed to wear.

A method according to claim 15, characterized in that as part of a metal bath substantially facing the front area including the outlet nozzle edges ( 17 ) is provided with the coating.

A method according to claim 15 or 16, characterized in that the coating over the entire surface on one of the outlet nozzles ( 16 ) comprehensive nozzle head ( 15 ) is applied, and the nozzle head ( 15 ) with further components to the lance head ( 9 ) is mounted.

Method according to one of claims 15 to 17, characterized that the coating is applied electrolytically.