DE102017006729A1 - Bauteil, Verwendung eines Bauteils, Verfahren und System - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Kontaktfläche zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, wobei die Kontaktfläche derart ausgeführt ist, dass der Kontaktwinkel theta eines auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfens des flüssigen Metalls oder der flüssigen Schlacke > 90° ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Kontaktfläche zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, eine Verwendung eines vorgenannten Bauteils, ein Verfahren zur Herstellung eines vorgenannten Bauteils, ein Verfahren zum Handhaben von flüssigem Metall und ein System aus einem Bauteil und einem auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfen flüssigen Metalls und/oder flüssiger Schlacke.
  • In manchen technischen Bereichen sind Bauteile erforderlich, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollen und einen Schutz vor thermischer und/oder mechanischer Schädigung ermöglichen. Dabei ist man bestrebt, die Lebensdauer derartiger Bauteile zu erhöhen.
  • Aus DE 10 2011 114 737 B3 ist beispielsweise eine Hochofenblasform bekannt, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht und mit einer Beschichtung versehen wird, die eine aus Silber oder Silberlegierung mit hohen Silberanteilen bestehende Grundschicht mit einer darauf aufgebrachten Deckschicht aus einer Silbermatrix mit darin eingelagerten Partikeln einer Hartstoffphase aufweist.
  • Trotz der vorhandenen und vorgeschlagenen Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer eines Bauteils, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit bietet und dennoch vor thermischer Schädigung weitestgehend geschützt ist sowie eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, werden Bauteile gewünscht, deren Lebenszeit weiter verbessert ist, um beispielsweise Zeiten eines ungeplanten Stillstands zu verringern.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bauteil, eine Verwendung eines Bauteils, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, ein Verfahren sowie ein System zu schaffen, bei dem die Lebensdauer eines Bauteils weiter erhöht und/oder eine Funktionsbeeinträchtigung, beispielsweise durch Verkrustung, Verschmutzung und/oder Zerstörung, verringert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
  • Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass ein Schutz einer Kontaktfläche auch vor flüssigem Metall, d.h. einem Fluid hoher Temperatur, ermöglicht wird, wenn die Kontaktfläche derart ausgestaltet ist, dass ein Kontaktwinkel eines auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfens des heißen Fluids größer als 90° ist. Wenn die Kontaktfläche diese Möglichkeit eröffnet, so kann die Kontaktfläche wirksam vor den hohen Temperaturen und einer möglichen Korrosion geschützt sein.
  • Die Erfindung schafft ein Bauteil mit einer Kontaktfläche zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, wobei die Kontaktfläche derart ausgeführt ist, dass der Kontaktwinkel eines auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfens des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke größer als 90° ist. Das flüssige Metall und/oder die flüssige Schlacke kann trotz seiner hohen Temperatur von der Kontaktfläche des Bauteils abperlen. Hierdurch kann eine Temperaturbeständigkeit und/oder eine mechanische Beständigkeit erhöht werden. Es kann eine Kontaktfläche erzeugt werden, die eine verbesserte Antihafteigenschaft aufweist und insbesondere als ferrophobe Oberfläche ausgestaltet sein kann. Der Wärmetransport von dem flüssigen Metall auf das Bauteil kann deutlich reduziert werden, welches beispielsweise ein Durchbrennen/eine Beschädigung des Bauteils verringert.
  • Der Begriff „Bauteil“ im Sinne der Beschreibung betrifft insbesondere ein Metall aufweisendes Bauteil. Insbesondere kann das Bauteil Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen.
  • Der Begriff „aufweisen“ im Sinne der Beschreibung umfasst sowohl den dem Begriff „aufweisen“ inhärenten Bedeutungsinhalt, der eine nicht ausschließende Aufzählung definiert, so dass auch weitere Bestandteile vorhanden sein können, aber auch den Bedeutungsinhalt, dass eine abschließende Aufzählung im Sinne eines „bestehen aus“ vorliegt.
  • Der Begriff „flüssiges Metall“ umfasst im Sinne der Beschreibung jedwedes flüssiges Metall beispielsweise in Form von Roheisen, insbesondere Stahl. Das flüssige Metall kann Temperaturen im Bereich von 230°C bis 2.000°C, insbesondere bevorzugt von 1.000°C bis 1.800°C, ganz besonders bevorzugt von 1.400°C bis 1.800°C haben.
  • Der Begriff „Kontaktwinkel“ umfasst im Sinne der Beschreibung den Winkel, der sich an dem Drei-Phasen-Kontakt zwischen der Kontaktfläche des Bauteils, dem auf der Kontaktfläche des Bauteils aufliegenden Tropfen und der umgebenden Gasatmosphäre einstellt. Der Kontaktwinkel ist der Winkel, der eine am Tropfen im Drei-Phasen-Kontakt anliegende Tangente mit der Kontaktfläche einschließt, auf der der Tropfen aufliegt.
  • Die Erfindung sieht gemäß einem alternativen oder ergänzenden Aspekt vor, dass in die Kontaktfläche Vertiefungen in Form von Sacklöchern und/oder Rinnen eingebracht sind, wobei die Sacklöcher in einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche einen kegelförmigen Querschnitt, bzw. die Rinnen in einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche einen V-förmigen Verlauf haben. Der V-förmige Verlauf kann insbesondere in Längserstreckung der Rinne liegen. Hierdurch kann ein Abperlen des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke dadurch erreicht werden, dass ein Lufteinschluss gegeben ist, der dazu führt, dass der Kontaktwinkel des auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfens größer als 90° ist. Die Kontaktfläche kann makroskopisch mit den Vertiefungen und/oder Rinnen strukturiert sein. In einem Querschnitt parallel zur Ebene der Kontaktfläche können die Sacklöcher kreisrund, elliptisch oder polygonförmig sein. Eine Mischform aus einem kreisrunden, elliptischen und einem polygonförmigen Querschnitt parallel zur Ebene ist möglich; der Querschnitt parallel zur Ebene der Kontaktfläche kann abschnittsweise kreisrund, elliptisch und/oder polygonförmig sein. Die Rinne in der Kontaktfläche kann geradlinig und/oder gekrümmt in einer Ebene parallel zur Kontaktfläche verlaufen.
  • Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff „kegelförmig“ einen Kegel oder Konus oder eine dem Kegel oder Konus angenäherte geometrische Ausgestaltung, die insbesondere entsteht, wenn man alle Punkte einer in einer Ebene liegenden, begrenzten und zusammenhängenden Grundfläche im Wesentlichen geradlinig mit einem Punkt (Spitze bzw. Apex) außerhalb der Ebene verbindet. Die im Wesentlichen geradlinige Verbindung umfasst eine Gerade aber auch geringfügige Abweichungen hiervon. Sofern die Grundfläche ein Kreis ist, kann der Körper ein Kreiskegel sein. Die Achse des Kegels verläuft üblicherweise durch den Mittelpunkt der Grundfläche und der Spitze. Steht die Achse senkrecht zur Grundfläche, so liegt ein Kreiskegel vor. Liegt ein anderer Winkel als ein senkrechter Winkel zwischen Achse und Grundfläche vor, so ist der Kegel ein schiefer Kegel oder elliptischer Kegel.
  • Eine möglichst hohe Dichte von Kegeln ist bevorzugt. Die Kegel können in Form einer zwei-dimensionalen hexagonalen Packung angeordnet sein, wobei die Kegel in Reihen angeordnet sein können und zwischen zwei Kegeln einer Reihe ein Kegel einer benachbarten Reihe angeordnet ist. Benachbarte Kegel einer Reihe können denselben Abstand zueinander aufweisen. Der Abstand der Mittelpunkte benachbarter Kegel kann insbesondere im Bereich des 1,05- bis 1,8-fachen, bevorzugt im Bereich des 1,05- bis 1,5-fachen, ganz besonders bevorzugt im Bereich des 1,05- bis 1,3-fachen des Kegeldurchmessers liegen. Die Stege zwischen den Kegeln sind bevorzugt dünn ausgestaltet.
  • Der Begriff „V-förmiger Verlauf“ bezeichnet im Sinne der Beschreibung eine zwei Schenkel aufweisende Form wobei üblicherweise die beiden Schenkel unmittelbar aneinander anstoßen. Eine Symmetrie zwischen den beiden Schenkeln kann bevorzugt sein. Ein weiteres oder weitere Segment(e) zwischen den beiden Schenkeln ist/sind möglich. Geringe Abweichungen der Linearität bzw. Geradlinigkeit der beiden Schenkel sind möglich.
  • Bevorzugt sind zwischen den Rinnen dünne Stege ausgebildet, die eine Breite aufweisen, die dem 1,05- bis 1,8-fachen, bevorzugt dem 1,05- bis 1,5-fachen, ganz besonders bevorzugt dem 1,05- bis 1,3-fachen des Abstands benachbarter Rinnen entspricht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Sacklöcher einen halben Öffnungswinkel E und ein die Öffnung eines solchen Sacklochs oder einer solchen Rinne überdeckender, auf die Kontaktfläche aufgebrachter Tropfen des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke hat einen Kontaktwinkel theta und E und theta sind so gewählt, dass die Beziehung theta > E + 90° gilt. Hierdurch kann durch Einstellen des Öffnungswinkels bzw. halben Öffnungswinkels E der Grad des Abperlens bzw. der Grad des Aufliegens des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke eingestellt werden. Insbesondere kann ein Maß der Vertiefung so gewählt sein, dass der Durchmesser des Sacklochs bzw. die Breite der Rinne kleiner als 5mm ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform gilt für den Durchmesser des Sacklochs und/oder die Breite der Rinne d < s / ( r g ) ,
    Figure DE102017006729A1_0001
    was üblicherweise als Kapillarlänge bezeichnet wird, wobei s die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke, r die Dichte des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke und g die Erdbeschleunigung ist. Durch die Wahl des Durchmessers bzw. der Breite kann der Grad des Abperlens eingestellt werden, wobei sichergestellt werden kann, dass sich Gaspolster in den Kegeln und/oder Rinnen bilden können, die Oberfläche mit den Kegeln und/oder Rinnen mechanisch stabil ist und es energetisch günstiger ist, dass Gaspolster in Kegeln und/oder Rinnen eher angesiedelt werden, als dass sich die Kegel und/oder Rinnen mit flüssigem Metall füllen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktfläche mit Korund und/oder Zirkonoxid beschichtet, wobei eine Beschichtung mit Partikeln im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 5000 µm vorliegt. Hierdurch können in einer Ausführungsform mikroskopische Bedingungen an der Kontaktfläche eingestellt werden, die den Abperleffekt verbessern bzw. ermöglichen, wobei Rauigkeiten bis in den mm-Bereich bevorzugt sind.
  • Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff „Korund“ ein auf Aluminiumoxid basierendes Material, wie beispielsweise Al2O3. Die Beschichtung mit Partikeln kann insbesondere die Oberfläche des Bauteils derart ausgestalten, dass ein intrinsischer Kontaktwinkel von mindestens 90° eines auf der Oberfläche vorliegenden Tropfens eines flüssigen Metalls oder eine flüssige Schlacke vorliegt.
  • Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff „Zirkonoxid“ ein auf Zirkon basierendes Material, wie beispielsweise eben Zirkonoxid oder Zirkoncarbid.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rauigkeit der Oberfläche der Kontaktfläche derart gewählt, dass zwischen dem flüssigen Metall und der Kontaktfläche Luft eingeschlossen werden kann und ein Kontaktwinkel von über 130° vorliegend kann. Dabei kann die Rauigkeit der Oberfläche aufgrund von makroskopischen Einstellungen mittels Sacklöchern und/oder Rinnen und/oder aufgrund von mikroskopischen Einstellungen mittels einer Beschichtung durch Korund und/oder Zirkonoxid gewählt werden. Eine Kombination von makroskopischen und mikroskopischen Einstellungen ist möglich. Die Oberfläche kann vor dem Einbringen von Sacklöchern und/oder Rinnen und/oder Beschichten mittels Korund und/oder Zirkonoxid in einem Bearbeitungsschritt gesandstrahlt sein.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Bauteil eine Blasform eines Hochofens sein. Derartige Blasformen werden im Hochofen zum Zuführen des Heißwindes eingesetzt, um damit einen wirkungsvollen Betrieb zu sichern. Die Blasformen bestehen üblicherweise aus gegossenen Kupfer- oder Kupferlegierungsteilen. Eine Kühlung der Blasform mittels eines innenliegenden Fluidkanals ist möglich. Die Temperatur eines Heißwindes kann im Bereich von ungefähr 700°C bis über ungefähr 1.300°C bei Drücken zwischen ungefähr 2,5 und 5,5 bar betragen. Bei fortschreitendem Verschleiß einer Feuerfestausmauerung des Hochofens und dem damit verbundenen Bloßlegen des Frontbereiches der Blasform wird zunehmend auch der äußere Mantelbereich durch Roheisen, Schlacke, teilreduzierte Möllerstoffe und Zink sowie durch Abrasion mit Koks und/oder Wind angegriffen. Eine Blasform stellt daher eine mögliche Anwendung für ein Bauteil gemäß der Beschreibung dar.
  • Das Bauteil kann auch Teil einer Sauerstofflanze im Konverter, Teil einer Schlackenrinne und Teil einer Transport-, Speicherungs-, Lagerungseinrichtung für schmelzflüssige Materialien (z.B. Zinkbad in Verzinkungsanlagen) sein. Das Bauteil kann auch zumindest ein Teil einer Ofenrolle sein.
  • Der Begriff „Blasform“ umfasst im Sinne der Beschreibung einen konisch ausgebildeten Hohlkörper mit einem Innen- und einem Außenmantel sowie einem diese verbindenden Frontteil, durch dessen Innenmantel der einem Hochofen zuzuführende Heißwind geleitet werden kann und dessen zwischen Innen- und Außenmantel gebildeter Hohlraum im Betrieb von einem Kühlmittelstrom durchflossen werden kann. Der Hohlraum der Blasform kann jeweils in eine im Frontteilbereich liegende Vorkammer und eine daran anschließende Hauptkammer unterteilt sein, die hydraulisch vollständig voneinander getrennt sein können und jeweils einen separaten Kühlmittelkreislauf mit eigenen Anschlüssen aufweisen können.
  • Der Begriff „Abschnitt einer Blasform“ umfasst im Sinne der Beschreibung einen Abschnitt der Blasform, der mit dem flüssigen Metall in einem Hochofen in Kontakt gelangen kann. Insbesondere umfasst der Begriff „Abschnitt der Blasform“ einen kappenförmigen Abschnitt im Frontbereich der Blasform, der entsprechend einer gewünschten Oberflächenstruktur, die mikroskopisch und/oder makroskopisch im Sinne der Beschreibung ausgestaltet sein kann, bearbeitet und/oder anschließend beschichtet werden kann. Es ist möglich, dass der kappenförmige Abschnitt als Bauteil, welches einem Blasformkörper hinzugefügt wird, erst nach der Oberflächenkonditionierung und der Beschichtung mit diesem verbunden wird, indem es aufgeschrumpft und mit diesem verschweißt wird. Dies hat den Vorteil, dass nicht die komplette Blasform mit einem Gewicht von bis zu 400 kg die Bearbeitungsschritte der Oberflächenkonditionierung und/oder Beschichtung durchlaufen muss. Insbesondere bei kleineren Blasformen, insbesondere im Bereich bis zu 200 kg der Blasform, kann das Bauteil die gesamte Blasform ausbilden.
  • Die Erfindung schafft auch eine Verwendung eines Bauteils, wie es vorstehend beschrieben ist, in einer Vorrichtung, in der das Bauteil mit seiner Kontaktfläche in Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke kommen kann. Eine Verwendung des Bauteils beispielsweise in einem Hochofen ist möglich. Eine Verwendung in Form einer Blasform ist möglich.
  • Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines zuvor beschriebenen Bauteils, bei dem eine Metalloberfläche zur Ausbildung einer Kontaktfläche zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke strukturiert und/oder beschichtet wird, wobei die Beschichtung als Diffusionsbeschichtung mit Korund und/oder Zirkonoxid durchgeführt wird.
  • Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Handhaben von flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, wobei das flüssige Metall auf die Kontaktfläche eines beschriebenen Bauteils bzw. eines Bauteils im Sinne der Beschreibung fließt.
  • Die Erfindung schafft auch ein System aus einem Bauteil, wie es beschrieben wird, und einem auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfen flüssigen Metalls und/oder flüssiger Schlacke, bei dem der Kontaktwinkel des Tropfens des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke größer als 90° ist.
  • Die Beschreibung der einzelnen Aspekte betreffend das Bauteil, die Verwendung des Bauteils, das Verfahren zum Herstellen des Bauteils, das Verfahren zum Handhaben von flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke sowie das System aus einem Bauteil und einem auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfen flüssigen Metalls und/oder flüssiger Schlacke ergänzen einander, so dass Beschreibungen hinsichtlich eines der genannten Aspekte auch für einen anderen Aspekt der Erfindung dienen und hierfür gelten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigt:
    • 1 ein Bauteil in einer Aufsicht;
    • 2 das Bauteil gemäß 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Kontaktwinkels zwischen Kontaktfläche und flüssigem Metall;
    • 4 ein Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Aufsicht;
    • Fig. 5 das Bauteil gemäß 3 in einer Querschnittsansicht;
    • 6 eine Seitenansicht des Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
    • 7 eine schematische Schnittdarstellung einer Blasform.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Bauteil 1 in einer Aufsicht. Das Bauteil 1 ist mit einer Kontaktfläche 2 versehen, die in Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke gelangen kann. Die Kontaktfläche 2 ist derart ausgeführt, dass ein auf der Kontaktfläche 2 befindlicher Tropfen des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke einen Kontaktwinkel mit der Kontaktfläche 2 ausbildet, der größer als 90 Grad ist.
  • In die Kontaktfläche 2 sind Vertiefungen 3 in Form von Sacklöchern eingebracht, die in Reihen angeordnet sind. Benachbarte Reihen von als in Sacklöchern ausgestalteten Vertiefungen 3 sind derart angeordnet, dass die Sacklöcher in den beiden benachbarten Reihen zueinander versetzt angeordnet sind, so dass ein Sackloch der benachbarten nächsten Reihe zwischen zwei Sacklöchern der anderen Reihe angeordnet ist, wobei gleiche Abstände der Sacklöcher in einer Reihe gewählt sind.
  • 2 zeigt die in die Kontaktfläche 2 eingebrachten Vertiefungen 3 in einer vergrößerten Darstellung. Das Sackloch ist in einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche 2 mit einem kegelförmigen Querschnitt 4 ausgebildet. Die in 1 und 2 dargestellten Vertiefungen 3 in Form von Sacklöchern weisen einen halben Öffnungswinkel E auf, wobei der Kontaktwinkel des flüssigen Metalltropfens und/oder des flüssigen Schlackentropfens einen Kontaktwinkel tetha mit der Kontaktfläche ausbildet, wobei tetha > E + 90° ist. Für den Durchmesser d des Sacklochs gilt die Beziehung, dass d < s / ( r g )
    Figure DE102017006729A1_0002
    ist, wobei s die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke, r die Dichte des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke und g die Erdbeschleunigung ist.
  • In 3 ist im Vergleich zu der 2 eine die Vertiefung 3 eindringende Metallschmelze schematisch ergänzt und der sich einstellende Kontaktwinkel theta zwischen der Metallschmelze und der Kontaktfläche 2 eingezeichnet. Es sind zwei Vergrößerungsschritte dargestellt. Im ersten Vergrößerungsschritt erfolgt eine Vergrößerung auf den betrachteten Bereich, in dem der Kontaktwinkel theta dargestellt ist. Im zweiten Vergrößerungsschritt ist zur besseren Visualisierung des Kontaktwinkels theta die Grenzfläche des Tropfens zur Kontaktfläche 2 in dem Bereich, in dem der Tropfen auf der Kontaktfläche 2 aufliegt, auf die Kontaktfläche 2 selbst reduziert.
  • In der 4 ist eine Aufsicht eines Bauteils 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche bzw. ähnliche Elemente verwendet werden. Das Bauteil 1 weist eine Kontaktfläche 2 auf, die in Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke gelangen kann. In die Kontaktfläche 2 sind Vertiefungen 3 in Form von Rinnen eingebracht, wobei die Rinnen in einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche und längs der Erstreckung der Rinnen einen V-förmigen Verlauf aufweisen, wie er in 5 dargestellt ist. Der V-förmige Verlauf ähnelt der Ausbildung der Sacklöcher des in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels. Für die Betrachtung des Querschnitts der Rinnen gelten die gleichen Anmerkungen wie für den Querschnitt der rotationssymmetrischen Sacklöcher aus dem Ausführungsbeispiel 1 und 2, entsprechend ist auch die 5 beschriftet.
  • In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Profils einer Kontaktfläche 2 ist die Kontaktfläche 2 des Bauteils 1 mit Korund und/oder Zirkonoxid beschichtet, wobei eine Beschichtung mit Partikeln im Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 5000 µm vorliegt. Es wird die Rauigkeit der Oberfläche derart eingestellt, dass zwischen einem flüssigen Metall bzw. einer flüssigen Schlacke und der Kontaktfläche 2 Luft eingeschlossen werden kann und ein Kontaktwinkel von 130 Grad vorliegen kann.
  • In 7 ist in einer schematischen Darstellung als ein mögliches Bauteil eine Blasform 5 eines Hochofens dargestellt. Die Blasform 5 weist einen konisch ausgebildeten Hohlkörper 6 auf, der einen Innenmantel 7 und einen Außenmantel 8 hat. Der Innenmantel 7 und der Außenmantel 8 sind durch ein Frontteil 9 miteinander verbunden. Durch den Innenmantel 7 kann einem Hochofen zuzuführender Heißwind durchgeleitet werden. In einem zwischen dem Innenmantel 7 und Außenmantel 8 gebildeten Hohlraum 10 kann ein Kühlmittelstrom eingeleitet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011114737 B3 [0003]

Claims (11)

  1. Bauteil (1) mit einer Kontaktfläche (2) zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (2) derart ausgeführt ist, dass der Kontaktwinkel theta eines auf der Kontaktfläche befindlichen Tropfens des flüssigen Metalls oder der flüssigen Schlacke > 90° ist.
  2. Bauteil (1) mit einer Kontaktfläche (2) zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen (3) in Form von Sacklöchern und/oder Rinnen in die Kontaktfläche (2) eingebracht sind, wobei die Sacklöcher in einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche (2) einen kegelförmigen Querschnitt bzw. die Rinnen in einer Ebene senkrecht zur Kontaktfläche (2) einen V-förmigen Verlauf haben.
  3. Bauteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher und/oder die Rinnen einen halben Öffnungswinkel E haben und ein die Öffnung eines solchen Sacklochs oder einer solchen Rinne überdeckender, auf die Kontaktfläche (2) aufgebrachter Tropfen des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke einen Kontaktwinkel theta hat und E und theta so gewählt sind, dass die Beziehung theta > E + 90° gilt.
  4. Bauteil (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Durchmesser des Sacklochs und/oder die Breite der Rinne gilt d < s / ( r g ) ,
    Figure DE102017006729A1_0003
    wobei s die Oberflächenspannung des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke, r die Dichte des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke und g die Erdbeschleunigung ist.
  5. Bauteil (1) mit einer Kontaktfläche (2) zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (2) mit Korund und/oder Zirkonoxid beschichtet ist, wobei eine Beschichtung mit Partikeln im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 5000 µm vorliegt.
  6. Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauigkeit der Oberfläche derart ist, dass zwischen dem flüssigen Metall bzw. der flüssigen Schlacke und der Kontaktfläche (2) Luft eingeschlossen werden kann und ein Kontaktwinkel von 130° vorliegen kann.
  7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) eine Blasform (5) oder ein Abschnitt einer Blasform eines Hochofens ist.
  8. Verwendung eines Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Vorrichtung, in der das Bauteil (1) mit seiner Kontaktfläche (2) in Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke kommen kann.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metalloberfläche zur Ausbildung einer Kontaktfläche (2) zum Kontakt mit flüssigem Metall und/oder flüssiger Schlacke strukturiert und/oder beschichtet wird, wobei die Beschichtung als Diffusionsbeschichtung mit Korund und/oder Zirkonoxid durchgeführt wird.
  10. Verfahren zum Handhaben von flüssigem Metall, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Metall und/oder die flüssige Schlacke auf die Kontaktfläche (2) eines Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 fließt.
  11. System aus einem Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem auf der Kontaktfläche (2) befindlichen Tropfen flüssigen Metalls und/oder flüssiger Schlacke, bei dem der Kontaktwinkel des Tropfens des flüssigen Metalls und/oder der flüssigen Schlacke > 90° ist.
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