CN105307764B - 衬里构造 - Google Patents

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Abstract

缓和因热膨胀差产生的应力集中，防止衬里构件破损。一种衬里构造(1)，该衬里构造(1)是设于插入管(3)的母材(10)的衬里构件(20)的衬里构造，该插入管(3)用于向反应容器(2)添加药剂，该反应容器(2)用于在高温高压条件下进行浸出，其中，母材(10)具有管部(11)和凸缘部(12)，衬里构件(20)设于母材(10)，由与母材(10)不同的材料形成，并且该衬里构件(20)具有设于管部(11)的管部衬里部(21)和设于凸缘部(12)的凸缘衬里部(22)，凸缘部(12)形成有倒角部(13)，管部衬里部(21)突出至与凸缘衬里部(22)的平坦面(22a)相同的高度为止，凸缘衬里部(22)具有曲面部(24)，该曲面部(24)在倒角部(13)上朝向母材(10)侧呈凸状设置，并且焊接于管部衬里部(21)的自倒角部(13)的倾斜面(13a)突出的突出部。

Description

衬里构造
技术领域
本发明涉及一种作为应对衬里构件因高温高压条件下的热膨胀差而产生破损的对策有效的衬里构造，该衬里构件设于用于向反应容器添加药剂的药剂添加用插入管的金属母材，该反应容器用于在高温高压条件下进行浸出。本申请基于2013年6月18日在日本提出申请的日本专利申请号日本特愿2013－127541主张优先权，通过参照将该申请引入本申请中。
背景技术
以往，如专利文献1所公开的那样存在如下一种技术，为了防止高压或高温的流体泄漏、为了避免受到腐蚀、磨损或污染，在管内设有衬里构件。
根据这样的技术，如图3所示，例如，在使用高压硫酸浸出法的镍湿法冶炼方法中，在用于向高压釜102添加酸性药剂的药剂添加用插入管103中，在母材构件110设有衬里构件120，利用衬里构件120而施加了金属衬里。
如图4所示，母材构件110例如具有筒状的管部111和在管部111的一端部向外侧突出的凸缘部112，并且该母材构件110由Ti(钛)等金属母材形成。衬里构件120例如具有：管部衬里部121，其呈筒状并设于母材构件110的管部111的内表面111a；以及凸缘衬里部122，其呈圆板状并设在母材构件110的凸缘部112上，并且该衬里构件120由Ta(钽)等的衬材形成。
凸缘衬里部122的衬材爆炸压接于母材构件110的、平板的凸缘部112，并且凸缘衬里部122通过焊接接合于管部衬里部121。而且，这样的以往的药剂添加用插入管103通常为管部衬里部121与凸缘衬里部122大致正交地接合的构造。
然而，在高压釜102运转时为预定的高温高压状态，但在定期检查、维修时等降低至大气温度、大气压而成为常温常压状态，因此通常在热膨胀系数不同的母材构件110与衬里构件120之间产生热膨胀差。而且，由于成为这样的构造：凸缘衬里部122爆炸压接于母材构件110的凸缘部112并且通过焊接接合于管部衬里部121，管部衬里部121与凸缘衬里部122大致正交地接合，因此成为因热膨胀差而产生的应力集中于凸缘衬里部122的构造。
另外，若金属母材为Ti(钛)，则其热膨胀系数大约为8μm·m-1·K-1～9μm·m-1·K-1，若衬材为Ta(钽)，则其热膨胀系数大约为6μm·m-1·K-1～7μm·m-1·K-1，衬里构件120的热膨胀系数比母材构件110的热膨胀系数小母材构件110的热膨胀系数的三成左右。
因而，当药剂添加用插入管103在高温高压条件下热膨胀时，在凸缘部112处，热膨胀系数较小的衬里构件120无法完全吸收伸长，在衬里构件120上出现裂纹，从而有可能导致药剂添加用插入管103的母材构件110和高压釜102的管口部出现损伤。
若对此置之不理而损伤达到高压釜102的内部与外部连通的程度，会出现这样的结果：来自高压釜102的高压蒸气、药剂喷出，不仅存在严重的危险，而且需要停止生产、并对各种构件进行更换和维修工作，因此导致生产效率大幅降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－128255号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决这样的情况而做成的，其目的在于提供一种能够缓和因热膨胀差产生的应力集中而防止衬里构件破损的衬里构造。
用于解决问题的方案
本发明的衬里构造是一种设于用于在高温高压下向进行浸出用的反应容器添加药剂的插入管的母材的衬里构件的衬里构造，该插入管用于向反应容器添加药剂，该反应容器用于在高温高压条件下进行浸出，其中，所述母材具有管部和凸缘部，所述衬里构件设于所述母材，由与该母材不同的材料形成，并且该衬里构件具有设于所述管部的管部衬里部和设于所述凸缘部的凸缘衬里部，所述凸缘部形成有倒角部，所述管部衬里部突出至与所述凸缘衬里部的平坦面相同的高度为止，所述凸缘衬里部具有曲面部，该曲面部在所述倒角部上朝向所述母材侧呈凸状设置，并且焊接于所述管部衬里部的自该倒角部的倾斜面突出的突出部。
而且，也可以是，在将所述凸缘部的宽度设为W时，所述倒角部的宽度范围为从该凸缘部的与所述管部的内表面相接的部分开始的1/4W～1/2W的范围，在将所述凸缘部的厚度设为D时，所述倒角部的深度范围为1/3D～1/2D的范围。
而且，所述反应容器能够适宜用作通过添加酸性药剂而从氧化镍矿浆中至少浸出镍的容器。
发明的效果
在本发明中，在母材的凸缘部设有倒角部，扩大凸缘部的角部的倒角范围，衬里构件的管部衬里部突出至与衬里构件的凸缘衬里部的平坦的上表面相同的高度为止，而且，对衬里构件的凸缘衬里部施加了弯曲加工，由此，即使插入管在高温高压条件下热膨胀，衬里构件也能够追随伸长，即使是在高温高压条件下的反应的情况下也能够吸收热膨胀差，能够防止衬里构件破损。因而，采用本发明，能够抑制高压蒸气、药剂的喷出风险、伴随着衬里构件的破损而产生药剂添加用插入管的更换工作、维修工作从而造成生产设备停机损失等的风险。而且，采用本发明，不需要爆炸压接，因此能够谋求制作作业工序简单化。
附图说明
图1是表示药剂添加用插入管的剖视图。
图2是表示应用了本发明的衬里构造的剖视图。
图3是表示以往的药剂添加用插入管的剖视图。
图4是表示以往的衬里构造的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的衬里构造。另外，本发明并不限定于以下的例子，能够在不脱离本发明的要旨的范围内任意地变更。而且，按照以下的顺序进行说明。
1.衬里构造的整体结构的说明
2.衬里构造的效果的说明
3.衬里构造的变形例的说明
[1.衬里构造的整体结构的说明]
本发明的衬里构造1例如如图1所示那样用于防止作为衬里的衬里构件20出现裂纹，该衬里构件20设于药剂添加用插入管3的母材构件10，该药剂添加用插入管3用于向反应容器2、例如高压釜添加酸性药剂，该反应容器2用于在使用了高压硫酸浸出法的镍湿法冶炼方法等中，在高温高压条件下从氧化镍矿浆浸出镍、钴。
具体而言，如图2所示，药剂添加用插入管3具有：母材构件10；以及衬里构件20，其设于母材构件10，并作为衬里。
母材构件10具有：管部11，其为筒状；以及凸缘部12，其在管部11的一端部向外侧突出，并且该母材构件10由例如Ti(钛)等金属母材形成。凸缘部12呈平面状，在内侧(管部11侧)的角部形成有以随着朝向内侧(管部11侧)去而逐渐变薄的方式呈倾斜状设置的倒角部13。即，凸缘部12具有倒角部13和平坦的平坦部12a。
衬里构件20具有：管部衬里部21，其为筒状并设于母材构件10的管部11的内表面11a；以及凸缘衬里部22，其为圆板状并设在母材构件10的凸缘部12上，并且该衬里构件20由例如Ta(钽)等的衬材形成。而且，管部衬里部21与凸缘衬里部22借助衬里构造1一体化。
具体而言，管部衬里部21以一端部21a为与凸缘衬里部22的平坦的上表面22a大致相同的高度的方式设置。另外，凸缘衬里部22以沿着凸缘部12的上表面的方式设置。具体而言，凸缘衬里部22具有：平坦部23，其以沿着凸缘部12的平坦部12a的方式设置；以及曲面部24，其在平坦部23的内侧(管部衬里部21侧)以朝向凸缘部12侧(下侧)弯曲的方式呈凸状设置，从而呈U字状或V字状。而且，曲面部24具有：第一曲面部24a，其以沿着倒角部13的方式设置；以及第二曲面部24b，其以横跨倒角部13与管部衬里部21的一端侧的自倒角部13的倾斜面13a突出的突出部21b之间的方式进行配置。第二曲面部24b的内侧(管部衬里部21侧)的端部焊接于管部衬里部21的一端部21a或突出部21b，与管部衬里部21设为一体。
通过以上那样的衬里构造1，管部衬里部21与凸缘衬里部22设为一体。而且，利用衬里构造1使管部衬里部21与凸缘衬里部22设为一体并且被施加了弯曲加工的衬里构件20并非如以往那样通过爆炸压接设置于母材构件10，而是通过焊接等设置于母材构件10。
接着，对图1和图2所示那样的具有本发明的衬里构造1的药剂添加用插入管3以及图3和图4所示那样的具有以往的衬里构造的药剂添加用插入管103分别每半年一次地观察衬里构件是否有裂纹，其中，该以往的衬里构造具有这样的结构：衬里构件120的凸缘衬里部122爆炸压接于母材构件110的凸缘部112并且通过焊接接合于管部衬里部121，管部衬里部121与凸缘衬里部122大致正交地接合。
于是，对于具有以往的衬里构造的药剂添加用插入管103的衬里构件120，在每隔半年的定期检查时，总是会发现微小的裂纹，每次都需要更换。相对于此，具有本发明的衬里构造1的药剂添加用插入管3的衬里构件20在被采用后经过3年时间也没有出现裂纹。
[2.衬里构造的效果的说明]
如以上那样，衬里构造1在凸缘部12形成有倒角部13，管部衬里部21突出至与凸缘衬里部22的平坦的上表面22a相同的高度为止，而且，凸缘衬里部22具有在倒角部13上朝向母材构件10侧呈凸状设置且焊接于管部衬里部21的突出部21b的曲面部24，由此，即使药剂添加用插入管3在高温高压条件下热膨胀，热膨胀系数较小的衬里构件20也能够追随伸长，即使是在高温高压条件下的反应的情况下也能够吸收热膨胀差。而且，对于衬里构造1，即使由膨胀系数小于母材构件10的金属母材的膨胀系数的衬材形成的衬里构件20在高温高压和常温常压反复出现的环境下使用，也能够防止发生使衬里构件20出现裂纹的程度的应力集中。
因而，与以往相比，衬里构造1能够防止衬里构件20出现裂纹。因此，衬里构造1能够抑制高压蒸气、药剂的喷出风险、伴随着衬里构件20出现裂纹而产生药剂添加用插入管的更换工作、维修工作从而造成生产设备停机损失等的风险。
而且，衬里构造1不需要如以往那样爆炸压接于母材构件10的凸缘部12，因此，与以往相比，能够谋求制作作业工序简单化。
[3.衬里构造的变形例的说明]
另外，如图2所示，在将凸缘部12宽度设为W时，可以将母材构件10的倒角部13的宽度范围w设定在从凸缘部12的与管部11的内表面相接的部分开始到1/4W～1/2W的范围内。当宽度范围为1/2W以下时，能够充分确保母材构件10在加工时、设置时的强度，当宽度范围为1/4W以上时，能够将曲面部24设置为大到能够充分确保应力缓和的程度。
而且，如图2所示，在将凸缘部12的厚度设为D时，可以将母材构件10的倒角部13的深度范围d设在1/3D～1/2D的范围内。其中，当深度范围为1/2D以下时，能够充分确保母材构件10在加工时、设置时的强度，当深度范围为1/3D以上时，能够将曲面部24设置为大到能够充分确保应力缓和的程度。
而且，反应容器2并不限定于用于从氧化镍矿浆浸出镍的反应容器，也可以是用于从其他的浆料浸出其他的金属的反应容器。而且，药剂添加用插入管3并不限定于用于将酸性药剂添加到反应容器的药剂添加用插入管，也可以是用于将其他的药剂添加到反应容器的药剂添加用插入管。
附图标记说明
1、衬里构造；2、反应容器；3、药剂添加用插入管；10、母材构件；11、管部；11a、内表面；12、凸缘部；12a、平坦部；13、倒角部；13a、倾斜面；20、衬里构件；21、管部衬里部；21a、一端部；21b、突出部；22、凸缘衬里部；22a、上表面；23、平坦部；24、曲面部；24a、第一曲面部；24b、第二曲面部；102、高压釜；103、药剂添加用插入管；110、母材构件；111、管部；111a、内表面；112、凸缘部；120、衬里构件；121、管部衬里部；122、凸缘衬里部

Claims (3)

1.一种衬里构造，该衬里构造是设于插入管的母材的衬里构件的衬里构造，该插入管用于向反应容器添加药剂，该反应容器用于在高温高压条件下进行浸出，
该衬里构造的特征在于，
所述母材具有管部和凸缘部，
所述衬里构件设于所述母材，由与该母材不同的材料形成，并且该衬里构件具有设于所述管部的管部衬里部和设于所述凸缘部的凸缘衬里部，
所述凸缘部形成有倒角部，
所述管部衬里部突出至与所述凸缘衬里部的平坦面相同的高度为止，
所述凸缘衬里部具有曲面部，该曲面部在所述倒角部上朝向所述母材侧呈凸状设置，并且焊接于所述管部衬里部的自该倒角部的倾斜面突出的突出部。
2.根据权利要求1所述的衬里构造，其特征在于，
在将所述凸缘部的宽度设为W时，所述倒角部的宽度范围为从所述凸缘部的与所述管部的内表面相接的部分开始到1/4W～1/2W的范围，在将所述凸缘部的厚度设为D时，所述倒角部的深度范围为1/3D～1/2D的范围。
3.根据权利要求1所述的衬里构造，其特征在于，
所述反应容器通过添加酸性药剂而从氧化镍矿浆中至少浸出镍。
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