曲面的堆焊方法及采用該堆焊方法的噴槍的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為曲面的堆焊方法及采用該堆焊方法的噴槍的制造方法，具有把鐵制或不銹鋼制的網(wǎng)構(gòu)件(29～31)，臨時固定在在局部或全部由曲面構(gòu)成的噴槍(10)的內(nèi)管(14)的內(nèi)部形成于彎曲部分(16)的半徑方向外側(cè)的被焊接區(qū)域的第1工序，和從網(wǎng)構(gòu)件(29～31)的上面進行具有耐熱耐磨耗性的金屬的堆焊，在被焊接區(qū)域形成堆焊部(19～21)的第2工序。由此，可以在具有曲面的鋼構(gòu)造物(例如，具有管彎頭部的管)的內(nèi)側(cè)表面圓滑地進行具有耐熱耐磨耗性的金屬的堆焊。
【專利說明】曲面的堆焊方法及采用該堆焊方法的噴槍的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為了提高耐磨耗性而對例如在煉鐵廠中使用的噴槍((日文:9 >^ )，詳細地稱為“注射噴槍”)等具有曲面的鋼構(gòu)造物的一部分分進行的堆焊的方法及采用該堆焊方法的噴槍的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如專利文獻I所示，例如，在把從高爐排出的鐵液由魚雷形運輸器(日文:卜C 一K力一)等進行鐵液初步處理的情況下，使用端頭側(cè)折曲的噴槍，通常在此折曲的部分使
用彎管(折彎管)，與前后的直管焊接。而且，在專利文獻I中，在彎曲部分的內(nèi)面設(shè)置高度為彎管的內(nèi)徑的1/20~1/2的金屬性的凸片，使處理劑主動滯留在此凸片的間隙部分，提高此部分的耐磨耗性。
[0003]另一方面，在專利文獻2中，提出了在鋼管的內(nèi)側(cè)堆焊由高碳素鋼形成的復(fù)合金屬的方法，由此來確保鋼管的內(nèi)側(cè)的耐磨耗性。
[0004]而且，如專利文獻3所示， 申請人:提出了在基材的表面堆焊鎳基合金、不銹鋼合金等，提高基材的耐磨耗性的方案。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2010 - 222592號公報
[0008]專利文獻2:日本特開平10 - 8191號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2008 - 93732號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]但是，在專利文獻I記載的技術(shù)中，滯留在凸片的間隙中的處理劑進行成長，隨著時間的推移，噴槍的有效口徑會變小，有時會存在噴槍閉塞住的問題。
[0012]于是， 本 申請人:對在此噴槍的內(nèi)部堆焊耐磨耗性金屬來防止處理劑堵塞的方案進行了銳意研究。
[0013]但是，在噴槍的內(nèi)側(cè)使用的管(金屬芯)通常為直徑小于等于IOOmm的小直徑管，在直管的情況下，把焊炬朝下使管旋轉(zhuǎn)的話，就可以在進行某種左右的堆焊，但是，在對中途折曲的部分進行堆焊的情況下，只能把焊炬對著焊接部位的凹凸來進行，在此情況下，焊接部位必須為平面或近似平面，為此，存在作為堆焊部的熔融金屬沿著傾斜面流淌，無法進行穩(wěn)定的焊接的問題。
[0014]本發(fā)明鑒于該情形而提出，目的是提供一種能夠?qū)哂星娴谋缓附游?例如，具有管彎頭部的鋼管)的內(nèi)側(cè)表面圓滑地進行耐磨耗性的堆焊的曲面的堆焊方法及使用該堆焊方法的噴槍的制造方法。
[0015]用來解決課題的技術(shù)手段[0016]基于上述目的的第I發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法，在局部或全部由曲面構(gòu)成的鋼構(gòu)造物的被焊接區(qū)域臨時固定鐵制或不銹鋼制的網(wǎng)構(gòu)件的第I工序，和從上述網(wǎng)構(gòu)件的上面進行堆焊的第2工序。在此，上述鋼構(gòu)造物，例如可以為鋼管(包括碳素鋼鋼管、不銹鋼鋼管中的任意一種)，被焊接區(qū)域為其內(nèi)側(cè)面也可以。
[0017]第I發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法中，上述網(wǎng)構(gòu)件最好為鋼制的金屬板網(wǎng)，但是只要能阻礙堆焊的熔融金屬的流動即可，也可以使用其它的金屬網(wǎng)構(gòu)件。
[0018]第2發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法為，在第I發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法中，上述鋼構(gòu)造物為碳素鋼，進行上述堆焊的焊接材料為具有耐熱耐磨耗性的高鉻鑄鐵系的金屬絲。在此，上述焊接材料只要是在高溫下具有耐磨耗性能進行焊接的金屬即可，也可以為其它的金屬。
[0019]而且，第3發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法為，在上述鋼構(gòu)造物為鋼管的第1、第2發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法中，上述鋼管是在對在煉鐵廠使用的在熔融金屬中注入添加材料的噴槍，上述被焊接區(qū)域為上述噴槍的彎曲部分的半徑方向外側(cè)區(qū)域。在此情況下，上述被焊接區(qū)域最好是以上述噴槍的彎曲部分的半徑方向外側(cè)棱線為中心大于等于180度的范圍(例如，180~280度)。
[0020]在第3發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法中，最好是，上述噴槍的彎曲部分由彎管和與該彎管的端部焊接的第1、第2直管的一部分構(gòu)成，上述被焊接區(qū)域是除了上述第1、第2直管與上述彎管的焊接部之外的、上述彎管與上述第1、第2直管的上述焊接部近旁的區(qū)域。
[0021]第4發(fā)明涉及的噴槍的制造方法適用以上第I~第3發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法。另外，對于噴槍的內(nèi)管的曲面(彎曲部分)以外的部分，可以采用眾所周知的方法制造噴槍。
[0022]在第4發(fā)明涉及的噴槍的制造方法中，上述堆焊的表面還可以由不定形耐火材料覆蓋。在此情況下，不定形耐火材料可以通過噴涂或噴鍍、或根據(jù)情況通過涂布來進行覆蓋。不定形耐火材料的厚度最好為I~4mm左右。
[0023]發(fā)明效果
[0024]本發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法是在局部或全部為曲面的鋼構(gòu)造物的被焊接區(qū)域臨時固定鐵制或不銹鋼制的網(wǎng)構(gòu)件之后進行堆焊，因此，熔融金屬由網(wǎng)構(gòu)件進行堰塞，留在堆焊位置。因此，能無障礙地進行耐磨耗性金屬的堆焊。
[0025]尤其是，在鋼構(gòu)造物的被焊接區(qū)域例如是在煉鐵廠使用的噴槍的內(nèi)管的彎曲部分的半徑方向外側(cè)的內(nèi)面的情況下，通過在該部分堆焊耐熱耐磨耗性的金屬，可以謀求該部分的硬質(zhì)化，使通過的粉狀或粒狀物造成的磨耗的進展程度遲緩，成為具有長壽命的噴槍。
[0026]作為進行堆焊的焊接材料，通過使用作為具有耐熱耐磨耗性的金屬的一例的高鉻鑄鐵系的金屬絲，可使焊接變得更簡單，能形成更硬質(zhì)的堆焊面。
[0027]進而，作為網(wǎng)構(gòu)件，通過使用鋼制的金屬板網(wǎng)(日文:二今7 ^ > F'J夕 >)，使材料容易入手，焊接也變得容易。另外，盡管此金屬板網(wǎng)熔化，對堆焊金屬的成份進行稀釋，但是，由于母材也是鋼，所以即便使用鋼制的金屬板網(wǎng)也無大礙。
[0028]進而，在使用了本發(fā)明涉及的曲面的堆焊方法的噴槍的制造方法中，由于通過容易對噴槍內(nèi)面的彎曲部分進行施工的方法來進行堆焊，因此使焊接作業(yè)穩(wěn)定，并提高了堆焊部的可靠性。[0029]而且，當(dāng)把其堆焊金屬的表面由不定形耐火材料覆蓋時，能進一步延長噴槍的壽命O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1 (A)是使用本發(fā)明的第I實施例涉及的曲面的堆焊方法的噴槍(內(nèi)管)的說明圖、圖1(B)是該圖㈧的P — P’截面圖。
[0031]圖2(A)?(C)分別是在該曲面的堆焊方法中使用的金屬板網(wǎng)的俯視圖。
[0032]圖3是噴槍的側(cè)面圖。
[0033]圖4是磨耗試驗的試驗裝置的簡要說明圖。
[0034]圖5是表不磨耗試驗的結(jié)果的圖表。
[0035]圖6是使用本發(fā)明的第2實施例涉及的曲面的堆焊方法的噴槍的說明圖。
[0036]圖7 (A)是圖6中的Q —Q’及R —R’向視截面圖，圖7(B)是圖6中的S — S’向視截面圖(但是，省略了外側(cè)的耐火物)。
[0037]圖8(A)?(C)分別是本發(fā)明的第2實施例涉及的曲面的堆焊方法中使用的金屬板網(wǎng)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0038]下面，參照附圖對本發(fā)明的第I實施例涉及的曲面的堆焊方法及噴槍的制造方法進行說明。
[0039]在圖3中，表示用來由在煉鐵廠使用的魚雷形運輸器等在熔融鋼(熔融金屬)中注入燃料氣體、添加材料(例如，氧化鐵粉、石灰粉)的噴槍10，噴槍10具有直管區(qū)域11和端頭部的折曲區(qū)域12，各直線區(qū)域11及折曲區(qū)域12，外側(cè)被耐火物13覆蓋，內(nèi)部構(gòu)成內(nèi)管14(局部或全部由曲面構(gòu)成的作為鋼構(gòu)造物的鋼管的一例)與外管15的雙重管結(jié)構(gòu)。
[0040]在內(nèi)管14及外管15之間形成小間隙，丙烷氣在此間隙中流動，內(nèi)管14的內(nèi)部，形成例如用空氣、氧氣、氮氣、氬氣或它們的混合氣由氣流來搬送添加材料的結(jié)構(gòu)。
[0041]如圖1(A)、圖1(B)所示，在內(nèi)管14的彎曲部分16的內(nèi)側(cè)面18的半徑方向外側(cè)區(qū)域(形成被焊接區(qū)域)形成有基于高鉻鑄鐵的堆焊部19?21。以下，對此堆焊部19?21進行詳細說明。
[0042]內(nèi)管14，在此實施例中使用外徑為60.5mm的碳素鋼鋼管(STPG)，第I直管23與短尺寸的第2直管24通過彎頭(115度的彎管、管彎頭)25進行焊接來連結(jié)。26、27表示它們的焊接部。堆焊部19?21形成在除了焊接部26、27之外的焊接部26、27近旁的區(qū)域。外管15隔著墊圈設(shè)置在內(nèi)管14的外側(cè)而具有小間隙(例如為5?IOmm),其結(jié)構(gòu)眾所周知，因而省略。另外，彎曲部分16由彎頭25和與彎頭25的端部焊接的第1、第2直管23、24的一部分構(gòu)成。
[0043]如圖2(A)、圖2(C)所示，在第1、第2直管23、24及彎頭24未焊接接合的狀態(tài)下，把寬度為8?15mm的作為網(wǎng)構(gòu)件的一例的鋼制的金屬板網(wǎng)29、30，以彎曲成180度的圓弧狀的狀態(tài)配置在距離第1、第2直管23、24的管端5?15mm的位置，通過焊接進行臨時固定。作為金屬板網(wǎng)29、30，使用網(wǎng)眼尺寸為12?25mm、板厚為1.2?1.6mm的金屬板網(wǎng)(例如，JISG335UXS31 或 XS41)。[0044]而且，如圖2(B)所示，在彎頭25的內(nèi)側(cè)面處彎曲半徑大的部分(即，半徑方向外側(cè)區(qū)域)，設(shè)置距離兩端部5~15mm的間隙，配置與彎頭25的內(nèi)側(cè)面的一半相一致地形成的金屬板網(wǎng)31，通過焊接進行臨時固定。此金屬板網(wǎng)31使用與第1、第2直管23、24中使用了的金屬板網(wǎng)相同的金屬板網(wǎng)。
[0045]在此狀態(tài)下，從金屬板網(wǎng)29~31的上面進行作為具有耐熱耐磨耗性的金屬的一例的高鉻鑄鐵系金屬的堆焊。另外，在圖1(B)中，角度α表示被焊接區(qū)域的角度，以半徑方向外側(cè)的棱線f為中心沿圓周方向分別對大于等于90度(即合計大于等于180度)的區(qū)域進行堆焊。
[0046]在此情況下，盡管也可以對圓周方向整個區(qū)域進行堆焊，但是，半徑方向內(nèi)側(cè)由于不被添加材料沖撞，因此不必主動焊接。通過在半徑方向內(nèi)側(cè)設(shè)置非堆焊部，具有氣體的通過截面積變大的優(yōu)點(以下的實施例中也相同)。
[0047]作為高鉻鑄鐵系金屬的焊接材料，使用高鉻鑄鐵系的帶有焊劑的金屬絲，二氧化碳氣體電弧焊接法進行堆焊。由此，盡管內(nèi)管14的內(nèi)側(cè)表面熔融、金屬板網(wǎng)29~31也局部熔融，但是金屬板網(wǎng)29~31的各線材形成堰，阻止熔融金屬的流動。當(dāng)然，金屬板網(wǎng)29~31的一部分熔化而稀釋高鉻鑄鐵系金屬。而且，盡管有時金屬板網(wǎng)29~31的一部分以未熔融的狀態(tài)殘留，但是，不影響耐磨耗性。
[0048]在此，在需要的情況下，也可以把高鉻鑄鐵系的金屬堆焊2層或多層。堆焊的數(shù)量越多則稀釋率越高，而且費工，厚度也變厚，因此，必須考慮這些來進行。另外，堆焊金屬的厚度例如為3~5mm左右。
[0049]然后，結(jié)合第1、第2直管23、24的角度方向，臨時安裝在彎頭25的兩端之后，進行焊接。在此情況下的焊接中使用的焊接材料，通常使用對鋼板進行焊接的金屬絲。由此，形成焊接部26、27。在內(nèi)管14的內(nèi)周面的焊接部26、27形成了寬度約為20mm左右的槽，但是，通過此噴槍10的添加材料在此槽內(nèi)堆積，其結(jié)果，此堵塞了的添加材料會對配置在半徑方向外側(cè)的焊接部26、27進行保護。
[0050]對此堆焊部19~21的特性進行說明。在形成堆焊部19~21時，在焊接金屬中產(chǎn)生大量的鉻碳化物、及Nb、Mo、W、V等的碳化物，表現(xiàn)極高的硬度。負荷IOkg的維氏硬度Hv的最低硬度為882、最高硬度為960、平均硬度為921。另外，Hv用常數(shù)X試驗力/凹坑的表面積(常數(shù)=0.102)來表達。
[0051]接著，用圖4所示的環(huán)形砂輪(日文:工> F' > ^工J U —)試驗裝置32，表示堆焊部19~21的磨耗試驗結(jié)果。另外，在圖4中，33表示帶(SiC、#40)、34表示試驗片、35表示止動件、36表示支架。結(jié)果如圖5所示。即，設(shè)SS400的磨耗量為I,則堆焊部19~21的磨耗量為0.012。另外，HCR表示此堆焊中使用的高鉻鑄鐵系的帶填料的金屬絲。在表1中，表示用各種HCR進行焊接后的堆焊部19~21的熔敷金屬的成份。
[0052](表 1)
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種曲面的堆焊方法，其特征在于，具有:在局部或全部由曲面構(gòu)成的鋼構(gòu)造物的被焊接區(qū)域臨時固定鐵制或不銹鋼制的網(wǎng)構(gòu)件的第I工序，和從上述網(wǎng)構(gòu)件的上面開始進行堆焊的第2工序。
2.如權(quán)利要求1所述的曲面的堆焊方法，其特征在于，上述網(wǎng)構(gòu)件為鋼制的金屬板網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的曲面的堆焊方法，其特征在于，上述鋼構(gòu)造物為碳素鋼，進行上述堆焊的焊接材料是具有耐熱耐磨耗性的高鉻鑄鐵系的金屬絲。
4.如權(quán)利要求1?3中的任意一項所述的曲面的堆焊方法，其特征在于，上述鋼構(gòu)造物為鋼管，上述被焊接區(qū)域為該鋼管的內(nèi)側(cè)面。
5.如權(quán)利要求4所述的曲面的堆焊方法，其特征在于，上述鋼管是在煉鐵廠使用的在熔融金屬中注入添加材料的噴槍，上述被焊接區(qū)域是上述噴槍的彎曲部分的半徑方向外側(cè)區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的曲面的堆焊方法，其特征在于，上述被焊接區(qū)域是以上述噴槍的彎曲部分的半徑方向外側(cè)棱線為中心大于等于180度的范圍。
7.如權(quán)利要求5或6所述的曲面的堆焊方法，其特征在于，上述噴槍的彎曲部分由彎管與焊接在該彎管的端部的第1、第2直管的一部分構(gòu)成，上述被焊接區(qū)域是除了上述第1、第2直管與上述彎管的焊接部之外的、上述彎管與上述第1、第2直管的上述焊接部近旁的區(qū)域。
8.—種噴槍的制造方法，其特征在于，使用了權(quán)利要求5?7中的任意一項所述的曲面的堆焊方法。
9.如權(quán)利要求8所述的噴槍的制造方法，其特征在于，上述堆焊的表面還由不定形耐火材料覆蓋。
【文檔編號】B23K9/04GK103917321SQ201280054560
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月8日
【發(fā)明者】山下雅英, 平田純, 冢本真悟, 榎戶浩文, 池上博文 申請人:株式會社富士工, 品川耐火材料株式會社, 杰富意鋼鐵株式會社