專利名稱：火焰噴涂噴嘴槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于修復(fù)工業(yè)爐窯的爐壁或容器壁的損耗部分的噴槍，該噴槍使粉末狀耐火材料在熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)下噴射在爐壁或容器壁損耗部分上。特別是涉及適合在狹窄場所中使用的噴槍。
因?yàn)樵诮固繝t、轉(zhuǎn)爐、脫氣槽等制鐵廠中使用的工業(yè)窯爐的內(nèi)壁保存著鐵水、鋼水礦渣和石灰石等熔融物質(zhì)，所以該內(nèi)壁通常暴露在1000℃以上的溫度下，特別是在澆鑄、儲存、排出時(shí)內(nèi)壁的溫度急劇變化，因此，內(nèi)壁不僅發(fā)生因溶融物浸潤而熔損，還會發(fā)生龜裂和剝離等損傷。
作為修復(fù)爐壁的技術(shù)，過去一直是采用借助運(yùn)載氣體將釉漿狀的耐火物噴涂在上述內(nèi)壁上的所謂濕式噴涂修復(fù)法。但是，近年來，為了提高修復(fù)作業(yè)效率，正在廣泛開展將修復(fù)材料通過加熱噴涂到耐火物損傷部分的所謂干式噴涂法的試驗(yàn)，這種干式噴涂修復(fù)法通常是先將粉末狀耐火材料同可燃性物質(zhì)混合，然后供給助燃?xì)怏w，使其產(chǎn)生燃燒火焰，借助燃燒火焰的熱使該耐火材料成熔融或半熔融狀態(tài)，并立即噴涂到內(nèi)壁的損傷部分上。因此，噴涂的耐火材料在使用時(shí)能保持良好性能，其耐用性比傳統(tǒng)的濕式噴涂修復(fù)法的耐用性高得多。
可是，這種干式噴涂修復(fù)法所使用的噴槍對于粉末狀耐火物變成熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)噴涂是重要的，噴槍必須具有一定的特性。噴槍特性包括能使燃料氣體和噴涂粉末在噴涂過程中均勻分布，確保相應(yīng)于修復(fù)用途的火焰形狀和噴槍的使用壽命長久等。為此，近年來對于這種噴咀進(jìn)行了廣泛的研究。
作為已有的技術(shù)可以舉出下列專利申請?zhí)亻_昭55-111861、特開昭56-118763、特開昭59-60178、實(shí)開昭59-58058、實(shí)開昭59-58059、實(shí)開昭61-13299和實(shí)開昭61-13300。
作為其中的典型例子，在圖8中示出了特開昭59-60178所公開的噴咀的主要結(jié)構(gòu)。其中，23是位于噴咀中心軸上的燃料—噴涂材料供給通路。在供給通路23前方的圓錐臺狀的空洞23中配置著多個(gè)助燃性氣體噴出孔24。在上述燃料—噴涂材料供給通路23外側(cè)配置著環(huán)狀助燃性氣體供給通路33，供給通路33與上述助燃性氣體噴出孔24相連通。18是配置在噴咀最外側(cè)的水冷套。
在其它引證例子中所記載的噴槍也都具有基本相同的結(jié)構(gòu)。即，在噴槍的中央配置燃料—噴涂材料供給通路或噴涂材料供給通路，在該供給通路的周圍只配置助燃性氣體供給通路或分別配置燃料氣體供給通路和助燃性氣體供給通路。這些助燃性氣體、燃料氣體同位于上述中央部分的供給通路23通過具有通路管和角度θ的噴出孔相連通。
在采用這些已有的噴槍修復(fù)脫氣浸漬管或焦炭爐爐壁等狹窄區(qū)域時(shí)，存在下述的問題。
(1)限制火焰長度，必需使火焰長度縮短很多以便達(dá)到約200～300mm；(2)由于考慮到要使噴涂的耐火材料粉末沖擊到耐火磚面上的速度變小和使噴涂材料的反彈損失減少，所以必需使火焰變粗，對使用的噴槍應(yīng)嚴(yán)格保證這些要求。
然而，為了使上述公知的噴槍產(chǎn)生的火焰長度變短，雖然可以采用加大從外向內(nèi)噴出氧氣的孔的角度θ的辦法，但是這樣會使火點(diǎn)不穩(wěn)定，而在選擇火焰穩(wěn)定的合適角度θ的情況下，該火焰的長度便超過300mm以上。另外，在從燃料氣體通路的外側(cè)朝向內(nèi)供給氧氣的情況下，一定要形成細(xì)長的噴流型的火焰，使噴涂材料沖擊爐壁的速度變大，從而又使噴涂材料的反彈損失變大，由于存在這些缺點(diǎn)，上述的噴咀即使適合用在寬闊的部位上，但卻不適合用在狹窄的部位上。
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種能產(chǎn)生長度短、高溫、粗大火焰的噴槍。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于工業(yè)爐窯的高效率和作業(yè)性優(yōu)良的噴涂用噴槍。
為了達(dá)到上述目的，發(fā)明人銳意實(shí)驗(yàn)，反復(fù)研究，將其成果作為完成本發(fā)明的方案。
也就是說，在已有的噴嗆結(jié)構(gòu)中，是在中央部分配置燃料—噴涂材料供給通路，在其周圍具有供給助燃性氣體通路，與此相反，本發(fā)明的噴槍結(jié)構(gòu)的特征，是在中央部分配置助燃性氣體供給通路，在其周圍配置燃料—噴涂材料供給通路。
進(jìn)一步詳細(xì)地說，本發(fā)明是利用燃料氣體的燃燒熱使以粉末狀耐火材料為主要成分的噴涂材料變成熔融或半熔融狀并噴涂在爐壁等損耗部分上的噴槍。
本發(fā)明的火焰噴涂噴槍的特征在于，包括由供給含氧氣氣體的中心通路和配置在該中心通路周圍并且前端后縮的多個(gè)燃料氣體供給通路構(gòu)成的前端凸出型的噴槍噴咀本體，配置在上述燃料氣體供給通路的前端部外周側(cè)上的并且至少伸出到中心通路前端的圓筒狀噴槍瓦管，使上述中心通路前端閉鎖的并沿周圍方向具有成放射狀多個(gè)第一氧氣排出孔的噴咀罩。
本發(fā)明的火焰噴涂噴槍的特征還可以是，包括由供給含氧氣氣體的中心通路和配置在該中心通路周圍的并且前端部向后縮回的多個(gè)燃料氣體供給通路構(gòu)成的前端凸出型的噴槍噴咀本體，配置在上述燃料氣體供給通路前端部外周側(cè)的并且至少伸出到中心通路前端的圓筒狀噴槍瓦管，在沿上述中心通路的前端周圍方向具有成放射狀的多個(gè)第一氧氣噴出孔的以及在中心通路前端上配置有第二氧氣噴出孔的噴咀罩。
關(guān)于本發(fā)明噴槍的其它部件可以從本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書得知。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)噴槍例子的圖，(A)是剖視圖，(B)是正面視圖。
圖2是表示本發(fā)明另一噴槍例子的圖，(A)是正視圖，(B)是剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的噴槍的第二氧氣噴出孔角度同火焰形狀、噴涂材料的噴射狀態(tài)的圖，(A)對應(yīng)噴涂材料的噴射角度大，(B)對應(yīng)狹窄場合下的圖。
圖4是表示本發(fā)明噴槍的第二氧氣噴出孔的配置情況圖，(A)是單孔型的，(B)和(C)是多孔型的。
圖5和圖6是本發(fā)明噴槍的使用效果圖。
圖7是本發(fā)明噴槍與已有噴槍的火焰形狀比較圖。
圖8是表示已有噴槍的一個(gè)例圖。
下面利用圖1詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1(A)是本發(fā)明噴槍的正面視圖，圖1(B)是側(cè)剖視圖。噴槍是把由在中央部分的供給含有氧氣氣體9的中心通路3和若干個(gè)配置在該中心通路周圍，并且前端從該中心通路的端部向后縮的供給燃料氣體10和耐火粉末11的燃料氣供給通路4形成的噴槍噴咀作為本體2。
該噴槍噴咀本體2可以是陶瓷或耐熱合金成形的整體制品，也可以是由多根管形成的組裝制品。另外，從燃料氣體10的供給通路4突出并且供給含有氧的氣體9的中心通路3的前端部分的端部是閉鎖的，但有一個(gè)噴咀罩7，噴咀罩上設(shè)有多個(gè)第一氧氣噴出孔5，以便使含氧氣的氣體9沿圓周方向呈放射狀噴出。該前端部分的噴咀罩7可以形成有例如螺紋結(jié)構(gòu)，以便可以拆卸。此外，在燃料氣10的供給通路4前端外周部分上配置有圓筒狀的噴槍瓦管8，該瓦管8的長度應(yīng)使其端部至少要比上述中心通路3端部的噴咀罩7伸出一段長度。
從該供給通路4噴出的燃料氣體10和耐火材料粉末11沿著噴管的瓦管8流出朝向修復(fù)對象的損耗部分。
含有助燃?xì)庋醯臍怏w9由噴槍噴咀本體2的中心通路3中供給，從前端附近的罩7朝向圓周方向的第一氧氣噴出孔5噴出，橫穿燃料氣體10和耐火材料粉末11的存在范圍沖擊到噴管瓦管8上，使燃料氣10被含氧氣的氣體9包圍，從而實(shí)現(xiàn)互相均勻混合。
在這種情況下，雖然沒有特別的限定，沖擊到噴管瓦管8上的含氧的氣體9的第1氧氣噴出孔5的孔數(shù)，最好是與燃料氣體10的供給通路4的數(shù)目基本上相同。另外，該第一氧氣噴出孔5的配置最好是按如圖2(A)所示那樣，大致配置在相鄰的燃料氣體10的供給通路4的中間位置上。
因此，在本發(fā)明的噴槍中，從上述第一氧氣噴出孔5噴出含有氧的氣體9沖擊到噴槍瓦管8上時(shí)，便同從燃料氣體供給通路4噴出的燃料氣體10很有效地混合，由于促進(jìn)了圓周方向的均勻混合，所以形成短火焰。因此，這個(gè)噴槍不僅對把所謂的短火焰作為必需的場所下的物體加熱、溶解是非常有利的，而且在燃料氣體10同耐火材料粉末(含有金屬粉末12)混合時(shí)，還可用于狹窄區(qū)域的耐火噴涂修復(fù)。另外，耐火材料粉末11等與燃料氣10的混合也可以在從漏斗到燃料氣體10的供給通路4的前端開口之間進(jìn)行，由于在這個(gè)方法中是利用的公知方法所以在圖中未示出。
在利用耐火材料噴涂修復(fù)時(shí)，為了減少向爐壁等損耗部分的沖擊速度，減少噴涂材料的反彈損失，必需根據(jù)不同的目的使火焰在從細(xì)到粗的范圍內(nèi)調(diào)整。在本發(fā)明的噴槍中，通過改變上述第一氧氣噴出孔5的角度θ可以任意地設(shè)定火焰形狀，當(dāng)θ＝45°時(shí)可以形成最粗的火焰，當(dāng)θ＝90°時(shí)可以形成最細(xì)的火焰。具體地說，可以事先準(zhǔn)備具有各種不同角度的第一氧氣噴出孔的噴咀罩7，根據(jù)使用的場合更換該噴咀罩7，在此，使θ限定在從45°至90°的理由如下當(dāng)θ小于45°時(shí)上述的噴槍瓦管8變得過長，在進(jìn)行插入狹窄空間噴涂的噴槍上是不適合的；而當(dāng)θ大于90°時(shí)，對著燃料氣體10的供給通路4產(chǎn)生逆流使火焰不穩(wěn)定。
下面根據(jù)圖2(A)和圖2(B)說明朝向燃料火焰的并含有氧的氣體9的第二氧氣噴出孔6。
沿中心通路前端的噴咀罩7的圓周方向呈放射狀開通多個(gè)第一氧氣噴出孔5，以及在噴咀罩7的前端部開通第二氧氣噴出孔6，通過使從該第二氧氣噴出孔6噴出流經(jīng)中心通路3的含氧的氣體9，調(diào)節(jié)燃料火焰的形狀和熔融狀態(tài)的耐火材料粉末11的噴出角度。
欲使燃料火焰13和耐火材料粉末11的噴出射流變粗時(shí)象圖3(A)所示地那樣，可以按相對中心通路3近90°角度開口，與此相反，欲使火焰變細(xì)的情況下，象圖3(B)所示那樣，按θ幾乎相對中心通路3平行地開口。第二氧氣噴出孔6的各種狀態(tài)示在圖4(A)～(C)中。通過按上述方式調(diào)節(jié)朝向火焰的第二氧氣噴出孔6的孔數(shù)目，根據(jù)修復(fù)對象的耐火材料大范圍損耗的情況，或局部損耗的情況，只需通過更換螺紋連接的噴咀罩7，便可以容易地分別進(jìn)行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)高效率的噴涂修復(fù)。
下面，從以下試驗(yàn)得知，通過按孔徑面積比調(diào)整向噴槍瓦管8沖擊的氧氣和直接供給在燃料火焰中的氧氣的流量可以長時(shí)間使用噴管。
利用本發(fā)明噴槍，進(jìn)行各種改變上述氧氣流量比的試驗(yàn)，獲得表1中所示的結(jié)果。
表1
從表1中可以看出，使沖擊到噴槍瓦管上的氧減少到氧氣流量比小于1∶1(孔徑面積率50％)時(shí)氧氣與燃料氣體(丙烷)10的混合比例低，因而火焰長度變長，所以這個(gè)氧流量比不適合噴槍。使沖擊到噴管瓦管上的氧氣增多到氧氣流量比大于100∶1(孔徑面積率99％)時(shí)則中心通道3的前端部達(dá)到赤熱狀態(tài)，使噴涂材料11附著，所以不能長時(shí)間使用，因此，按照本發(fā)明，第一氧氣噴出孔5的孔徑面積率(％)的適合值是全氧氣噴出孔的50％-99％。
燃料氣體可以是天然氣、焦炭爐氣、高爐氣以及丙烷、丁烷等碳化氫類氣體，噴涂材料可以是氧化鎂、二氧化硅、氧化鋁、白云石等耐火材料粉末11，金屬粉末2可以利用硅、鋁、鎂等，含氧氣體(助燃?xì)?除氧氣之外，也可以利用空氣。
實(shí)施例1下面說明在將本發(fā)明的噴槍使用在耐火材料噴涂修復(fù)時(shí)的火焰長度(圖5)，溫度分布試驗(yàn)結(jié)果(圖6)、火焰形狀試驗(yàn)結(jié)果(圖7)，噴涂效率(表2)。
圖5、6是利用本發(fā)明的噴槍(θ＝45°)時(shí)同已有的噴管(見圖8)的火焰溫度和未燃?xì)饬康臏y定結(jié)果的對比。作為未燃?xì)怏w，繪出了全燃燒排氣中的未燃成分(CO，CH4.CmHm，H2)的總量曲線。從圖5中可以看出，在已有的噴槍中，未燃?xì)庀У木嚯x是在高噴咀前端400mm處，而在本發(fā)明的噴管中，未燃?xì)馐窃?50mm位置處完全消失，火焰長度變得很短。
從圖6中可以看出，關(guān)于火焰溫度，盡管上述二種噴槍在未燃?xì)怏w消失點(diǎn)都呈現(xiàn)最高溫度，但是，因?yàn)楸景l(fā)明噴槍的火焰長度短、放熱小，因此最高溫度只比已有噴槍的最高溫度高100℃，但混合和燃燒的效率高。
圖7是在將耐火壁安排在噴咀前頭200mm位置條件下，對火焰13的焰流進(jìn)行觀察的結(jié)果，從圖7中可以看到，在已有的噴槍中，由于是從外側(cè)供給氧氣，而形成尖銳的火焰，火焰往壁上沖擊的速度為100m/s，相當(dāng)?shù)目欤诒景l(fā)明的噴咀中，通過改變θ角可以使火焰的形狀產(chǎn)生很大變化，在θ＝90°時(shí)，上述沖擊速度可減低到30m/s。在θ＝45°時(shí)，上述速度可以降低到10m/s。
表2示出了上述二種噴槍的噴涂材料的噴涂效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
從表2中可以看出，本發(fā)明的噴槍由于火焰長度變短，并且使沖擊到耐火壁上的速度降低，而使噴涂材料的反彈損失降低，使效率大幅度地提高。
表2
實(shí)施例2將本發(fā)明的噴槍實(shí)際使用在修復(fù)焦炭爐爐壁的損傷部分，其適用條件示在表3中表3<
本發(fā)明的噴槍如圖1(A)所示，在SUS 310制的圓柱體(外徑φ80mm×長3000mm)上加工出燃料氣體10和耐火材料粉末11的供給通路4用的孔(φ10mm)。4個(gè)、1個(gè)內(nèi)徑φ15mm的含氧氣體供給中心通路3，制成噴咀本體2，在該噴咀本體2的前端部的外周上配置內(nèi)徑φ60mm×長20mm的SUS 310制的圓筒狀噴管瓦管8，再在上述中心通路前端部噴咀罩上配設(shè)制作沿垂直方向的4個(gè)第一氧氣噴出孔(直徑9mm)和相對于噴咀軸線傾斜45°角的8個(gè)第二氧氣噴出孔(φ2mm)。然后，為了調(diào)整流向噴管瓦管8的氧氣與流向噴槍瓦管8以外方向的氧氣的流量比，使上述兩種孔徑面積比為10∶1。
將本發(fā)明的使用結(jié)果與圖8所示的已有噴管(特開昭59-60178號)的使用的結(jié)果對比，整理出以下各要點(diǎn)(1)附著效率(附著合格率)(2)附著層的強(qiáng)度(3)噴涂材料附著在噴咀上的附著狀態(tài)。
從表4中可以看出，噴涂材料的附著效率、附著層強(qiáng)度、噴管的噴涂材料的附著或堵塞狀況，本發(fā)明的噴槍與已有的噴槍相比都是優(yōu)秀的。
表4目標(biāo)250kg/cm2以上如上所述，采用本發(fā)明可以獲得以下效果(a)由于能獲得短的火焰，就是在對已有技術(shù)來說很困難的焦炭爐等狹窄的空間上也能容易地進(jìn)行耐火材料的噴涂。
(b)由于能獲得高溫和粗的火焰形狀，使噴涂材料的效率提高。
(c)噴涂材料的附著效率高，并能得到高強(qiáng)度的噴涂層。
(d)可以使噴咀的壽命提高。
權(quán)利要求
1.一種火焰噴涂用噴槍，該噴槍將以粉末狀耐火材料作為主要成分的噴涂材料借助燃料氣體的燃燒熱變成熔融或半熔融狀態(tài)、噴涂到爐壁等損壞部位上；其特征在于，包括由供給含氧氣體的中心通路和配置在該中心通路周圍的、并且端部后縮的多個(gè)燃料氣體供給通路構(gòu)成的端部凸出的噴槍噴咀本體；配置在上述燃料氣體供給通路前端外周側(cè)并至少延伸到中心通道前端的圓筒狀噴槍瓦管，使上述中心通路前端閉鎖的、并且沿圓周方向具有呈放射狀的多個(gè)第一氧氣噴出孔的噴咀罩。
2.如權(quán)利要求1所述的火焰噴涂噴槍，其特征在于上述中心通路前端的第一氧氣噴出孔相對燃料氣體供給通路的軸線成45～90度的角度。
3.如權(quán)利要求1所述的火焰噴涂噴槍，其特征在于，設(shè)有上述的第一氧氣噴出孔的、中心通路前端部分的噴咀罩是可以自由拆卸的。
4.一種火焰噴涂噴槍，該噴槍將以粉末狀耐火材料作為主要成分的噴涂材料借助燃料氣體的燃燒熱熔化成熔融或半熔融狀態(tài)、噴涂在爐壁等損耗部分上，其特征在于，包括由供給含氧氣體的中心通路和配置在中心通路周圍的、并且端部后縮的多個(gè)燃料氣體供給通路構(gòu)成的前端凸出的噴槍噴咀本體；配置在上述燃料氣體供給通路前端外周側(cè)并且至少延伸到中心通路前端的圓筒狀噴槍瓦管，在上述中心通路前端的圓周方向成放射狀具有多個(gè)第一氧氣噴出孔，以及在中心通路前端上設(shè)置有第二氧氣噴出孔的噴咀罩。
5.如權(quán)利要求4所述的火焰噴涂噴槍，其特征在于，配置有上述第一和第二氧氣噴出孔的中心通路前端部分的噴咀罩是可以自由拆裝的。
6.如權(quán)利要求4所述的火焰噴涂噴槍，其特征在于，上述的第一氧氣噴出孔的孔徑面積率是全氧氣噴出孔的50～99％。
7.如權(quán)利要求4所述的火焰噴涂噴槍，其特征在于，上述第一氧氣噴出孔以噴槍軸線為中心成點(diǎn)對稱配置。
8.如權(quán)利要求4所述的火焰噴涂噴槍，其特征在于，所述的第一氧氣噴出孔基本上在相鄰的第二氧氣噴出孔的中間位置上。
全文摘要
一種火焰噴涂用噴槍，將以粉末狀耐火材料作為主要成分的噴涂材料借助燃料氣體的燃燒熱變成熔融或半熔融狀態(tài)，噴涂到爐壁等損壞部位上；其包括由供給含氧氣體的中心通路和配置在該中心通路周圍的、并且端部后縮的多個(gè)燃料氣體供給通路構(gòu)成的端部凸出的噴槍噴嘴本體；配置在上述燃料氣體供給通路前端外周側(cè)并至少延伸到中心通道前端的圓筒狀噴槍瓦管，使上述中心通路前端閉鎖的、并且沿圓周方向具有呈放射狀的多個(gè)第一氧氣噴出孔的噴嘴罩。
文檔編號B05B7/20GK1135376SQ9510652
公開日1996年11月13日 申請日期1995年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月1日
發(fā)明者石橋源一, 佐藤邦昭, 中鳥宏幸, 松田惠嗣, 清水聰, 渡邊誠治 申請人:川崎制鐵株式會社