TWI605900B - 氣槍噴嘴及其製造方法與製造裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於氣槍噴嘴及其製造方法與製造裝置,尤其係關於氣槍噴嘴及其製造方法與製造裝置,包括一鍛造處理。
氣槍噴嘴係用於煉鋼轉爐中,利用噴出氧氣來攪動鋼水並在轉爐內鋼水附近引爆氧氣,這維持在大約1,600℃的溫度之下。在這種運轉條件之下,該氣槍噴嘴的表面溫度會暫時上升至400℃或以上,並且在該氣槍噴嘴拉回至上半部時迅速降溫至20℃。因此,利用非常優異的導熱材料(例如銅)來製造該氣槍噴嘴,並藉此可與根據內壁高速流動的冷卻液有效進行熱交換。
不過,業界已經採用一種方式,其設定該氣槍噴嘴的特定使用次數,並且若到達該特定使用次數就更換氣槍噴嘴,因為在排放氧氣的過程中該氣槍噴嘴會受損或排放管末端會磨損。
第10-2004-0056181號韓國專利申請案(2004年6月30日)
本發明的目的在於提供一種氣槍噴嘴及其製造方法與製造裝置,其可改善耐用度。
本發明的另一目的在於提供一種氣槍噴嘴及其製造方法與製造裝置,其可節省製造時間以及花費。
透過下列詳細說明以及附圖可進一步了解本發明的仍舊其他目的。
本發明的具體實施例提供一種製造氣槍噴嘴的方法,包含:一鑄造步驟,主要用於製造該氣槍噴嘴,其包含複數個排放管,用於將透過一入口供應的一氣體排放至一出口,以及包含一前面壁,其具有複數個排放孔,每一都連接至該排放管的該出口;以及一鍛造步驟,用於利用鍛造位於該等排放管相對側邊上的該前面壁一前表面內的該等排放孔之圓周,來形成鍛造結構。
在某些具體實施例內,在該鑄造步驟內,在該排放管的內側內可形成一關閉構件,並且由該關閉構件關閉該排放管前面部分以外的零件,並且在該鍛造步驟內,在形成該關閉構件的狀態下進行一鍛造處理。
在某些具體實施例內,該方法可另包含一粗加工步驟,用於在該鑄造步驟之後與該鍛造步驟之前,將該氣槍噴嘴的該前表面粗加工。
在某些具體實施例內,該方法可另包含一精加工步驟,用於在該鍛造步驟之後,消除該鍛造結構與該前表面的該鍛造結構透過精加工以外的部份間之階梯間隙。
在某些具體實施例內,在該精加工步驟之前,該鍛造結構的高度可低於該前表面的高度。
在某些具體實施例內,該鍛造步驟可包含使用一鎚子,其外直徑大於該等排放孔的直徑,來形成該鍛造結構。
在其他具體實施例內,一裝置用於製造一氣槍噴嘴,其包含複數個排放管,用於將透過一入口供應的一氣體排放至一出口,以及包含一前面壁,其具有複數個排放孔,每一都連接至該排放管的該出口,該裝置包含:一床台,其上安裝該氣槍噴嘴並支撐該氣槍噴嘴,如此該氣槍噴嘴的該前表面朝向一上半部以保持水平狀態;一鎚子,安裝在該床台上並具有一外直徑大於該排放孔的直徑;以及一鎚子驅動構件,用於驅動該鎚子並鍛造該前表面的該排放孔之圓周。
在某些具體實施例內,該床台可支撐在已經插入該前面壁內部的狀態下之該氣槍噴嘴,並且具有與該前面壁內部相同的形狀。
在某些具體實施例內,該裝置可另包含一導引尖端,其從該鎚子的下表面突出並具有一外直徑小於該排放孔的直徑,當該鎚子的下表面接觸該前表面時,該導引尖端定位在該排放孔內。
在某些具體實施例內,一氣槍噴嘴包含:複數個排放管,將透過一入口供應的氣體排放至一出口;以及一前面壁,其具有複數個排放孔,每一孔都連接至該排放管的出口,其中該其面壁具有鍛造結構以及鑄造結構,並且該鍛造結構定位在該排放孔的圓周上並具有一預定深度。
在某些具體實施例內,該方法在該鍛造步驟之後另包含一打開步驟,利用消除該關閉構件來打開該排放管。
仍舊在其他具體實施例內,一種用於製造氣槍噴嘴的方法,包含:一鑄造步驟,主要用於透過一鑄造處理製造該氣槍噴嘴;以及一鍛
造步驟,用來形成緞造結構,其使用具有外直徑大於該排放孔直徑的一鎚子之下表面,鍛造位於排放管相對側上一外側前面壁的前表面內之排放孔圓周,其中該氣槍噴嘴包含:一內側前面壁,其中形成複數個開口;一中央管,其前端由該內側前面壁封閉;一內管,其圍繞該中央管同軸配置,一冷卻液送入該內管與該中央管之間所形成的一內環形凹穴內;一外管,其圍繞該中央管同軸配置,來自該內環形凹穴的該冷卻液排放至該內管與該外管之間所形成的一外環形凹穴;該外側前面壁位於該中央管之前具有複數個排放孔排列在一列開口內,並且封閉該外管的前端;複數個排放管連接至該等開口與該等排放孔,並且將透過該等開口供應的氣體排放至該等排放孔。
在某些具體實施例內,在該鑄造步驟內,在該排放管的內側內可形成一關閉構件,並且由該關閉構件關閉該排放管前面部分以外的零件,並且在該鍛造步驟內,在形成該關閉構件的狀態下進行一鍛造處理。
在某些具體實施例內,該方法在該鍛造步驟之後另包含一打開步驟,利用消除該關閉構件來打開該排放管。
根據本發明的一個具體實施例,可避免排放該攪拌氣體(例如氧氣)的該排放孔之終端側,因為鍛造主要透過該鑄造製造的該氣槍噴嘴時而磨損或受損,因此可延長該氣槍噴嘴的更換週期。此外,相較於利用焊接二或多種鍛造零件製造的該氣槍噴嘴,本發明可減少製造所需的時間與成本,因為本發明主要透過鑄造然後鍛造該氣槍噴嘴的主體零件來製造該氣槍噴嘴。另外,可解決例如焊接該氣槍噴嘴時可能發生的缺陷之缺點。
1‧‧‧氣槍噴嘴
2‧‧‧中央管
3‧‧‧前面壁
4‧‧‧開口
5‧‧‧內管
6‧‧‧環形凹穴
8‧‧‧通道
9‧‧‧冷卻液排氣噴嘴
10‧‧‧外管
11‧‧‧環形凹穴
12‧‧‧前面壁
12a‧‧‧前表面
13‧‧‧熱交換空間
14‧‧‧排放孔
15‧‧‧排放管
15a‧‧‧關閉構件
16‧‧‧散熱零件
19‧‧‧軸線
22‧‧‧鎚子
24‧‧‧導引尖端
26‧‧‧支撐桿
29‧‧‧支撐框架
30‧‧‧本體
32‧‧‧基座
36‧‧‧床台
C‧‧‧剩餘部分
F‧‧‧緞造結構
d‧‧‧階梯間隙
第一圖為根據本發明具體實施例的一氣槍噴嘴之示意圖。
第二~四圖為依序例示第一圖中該氣槍噴嘴製造方法之圖式。
第五圖為根據鍛造處理是否在鑄造之後執行來比較該氣槍噴嘴之照片。
第六圖為第五圖中排放孔周邊的放大照片。
第七圖為根據鍛造處理是否執行的該等排放孔圓周之結構照片。
第八圖為例示針對根據鍛造處理是否執行的該等排放孔圓周進行磨損測試結果之圖式。
第九圖為製造第一圖中該氣槍噴嘴的裝置之示意圖。
此後,將參照第一圖至第九圖來詳細說明本發明的範例具體實施例。不過,本發明可以有不同形式的修改,並且不受限於此處公佈的具體實施例。而是提供這些具體實施例,如此所揭示範圍更完整,並且將本發明範疇完整傳達給精通此技術的人士。在圖式中,為了清晰起見所以誇大了組件的形狀。
第一圖為根據本發明具體實施例的一氣槍噴嘴之示意圖。該氣槍噴嘴包含一中央管2,其供應一攪拌氣體(例如氧氣)。中央管2可由包含開口4的前面壁3所封閉,並且開口4可根據軸線19以等角度排列在中央管2的圓周上。
一內管5配置成圍繞中央管2並與中央管2同軸,這樣在內管5
與中央管2之間形成一環形凹穴6,如此該冷卻液往箭頭F1的方向送入。
一外管10配置成圍繞中央管2並與中央管2同軸,這樣在內管5與外管10之間形成一環形凹穴11,如此該冷卻液往箭頭F2的方向排出。外管10由一前面壁12所封閉,該壁面對要攪拌的轉換器並且會受到臨界熱應力。該冷卻液流過前面壁3與前面壁12(F1,F3)之間形成的一熱交換空間13。前面壁12較佳由具有高熱傳導係數的導熱材料所製造,例如銅,以便在該冷卻液與高溫前面壁12之間提供足夠熱交換。如此,從凹穴6流出的該冷卻液繞過排放管15,並透過一通道8(F4)流入熱交換空間13,並且往箭頭F1的方向朝向凹穴11流動。
此外,前面壁12具有排放孔14排列在前面壁3上形成的一列開口4內,並且排放管15連接至開口4與排放孔14,如此將該攪拌氣體(例如氧氣)排放至氣槍噴嘴1之外。排放管15以軸線19為準朝向外面往正面傾斜,並且氣槍噴嘴1的前表面大體上與排放管15的中央軸垂直。因此,前面壁12的前表面具有一形狀,其以軸線19為準朝向外面往下側傾斜。另外,前面壁12在中央具有一散熱零件16,其朝向通道8凹陷,並且在排放管15與內管5之間形成一冷卻液排氣噴嘴9。
第二圖至第四圖為依序例示第一圖中該氣槍噴嘴製造方法之圖式。上面第一圖內例示的該氣槍噴嘴可透過底下說明的方法來製造。
首先,氣槍噴嘴1可透過鑄造一體成形,或可製造成二或多個零件,然後焊接在一起。鑄造具有優點,因為鑄造利用將液體灌入模具內來製作相同物品,所以可量產具有相同形狀與相同尺寸的物品。尤其是,鑄造具有一優點,因為可輕易製造具有重複形狀的產品,因此可節省處理
成本。
然後,氣槍噴嘴1經過粗加工並且在第二圖內所例示完成該粗加工的狀態下,於精加工之前具有剩餘部分C(厚度=大約10mm)。在此情況下,氣槍噴嘴1會使用焊槍預熱至500~750℃,之後使用鎚子22對排放孔14的圓周執行鍛造處理。鎚子22具有外直徑大於排放孔14的直徑,並以施加衝擊的方式(例如使用驅動缸舉起然後放開鎚子22,或使用驅動缸用力落下已舉起的鎚子22)施加壓縮負載(或衝擊負載)至氣槍噴嘴1的前表面12a。鎚子22鍛造前面壁3的前表面圓周,並且到完成鍛造處理之前都不會接觸排放孔14的內周邊表面,並且不插入排放孔14的內部。
此時,透過鑄造處理在排放管15內部形成關閉構件15a,該構件關閉排放管15內部的一部分。在該鍛造處理中,關閉構件15a避免排放孔14或排放管15變形(例如直徑增加)。如此在該氣槍噴嘴的鍛造處理中,只有排放管15的前端部分有一部分中空,並且排放管15的內部有一部分封閉。在完成該鍛造處理之後,將關閉構件15a移除來完全形成排放管15,如此開啟排放管15,如第一圖內所例示。
一導引尖端24從鎚子22的下表面突出,並且在該鍛造處理完成之後,具有外直徑小於排放孔14的直徑。導引尖端24可具有梯形的剖面,其上方直徑大於下方直徑。當鎚子22接觸前表面12a時,導引尖端24插入排放孔14並且導引鎚子22,如此精確施加該壓縮負載至排放孔14的圓周。
如第三圖內所例示,若已經完成該鍛造處理,則在排放孔14的圓周上形成緞造結構F,並且將該鍛造結構F形成為具有等厚度與深度的環形。此時,在透過鍛造處理將該結構細密化的過程中,在該鍛造結構F與
前表面12a之間形成階梯間隙d,並且該階梯間隙d的厚度可看待成該剩餘部分C的厚度。因此如第四圖內所例示,若透過該精加工來消除該剩餘部分C(或階梯間隙)和關閉構件15a,則完成氣槍噴嘴1。
根據本發明的此具體實施例,可同時運用該鑄造處理的優點以及該鍛造處理的優點,利用該鍛造處理可彌補該鑄造處理的缺點,同時可用該鑄造處理來彌補該鍛造處理的缺點。如此,該鑄造處理為融熔金屬並冷卻/凍結該金屬成所需形狀的處理,如此具有該鑄造金屬的機械特性低於由其他處理用相同材料所製成產品之缺點,因為該鑄造金屬的結構具有比鑄造結構還要粗的結晶結構。因此,在如上述的氣槍噴嘴1之案例中有個問題,就是攪動該攪拌氣體的排放管15的終端(或排放孔14的周圍)容易磨損或受損。
在另一方面,該鍛造處理可改善該機械特性,像是強度,因為其施加該壓縮負載或衝擊負載至該材料,如此相較於該鑄造處理會讓該金屬結構細密化。因此,該鍛造處理可延長該氣槍噴嘴的使用壽命,但是有個問題,就是製造上要花費許多時間與成本。
因此,本發明利用主要透過該鑄造處理來製造該氣槍噴嘴,同時透過該鍛造處理改善機械特性,來強化容易磨損或損壞的排放管15之終端(或排放孔14的周圍),來降低製造時間與成本。
第五圖為根據鍛造處理是否在鑄造之後執行來比較該氣槍噴嘴之照片,並且第六圖為第五圖中排放孔周邊的放大照片。第五圖和第六圖顯示已經使用150次的該氣槍噴嘴,並且左側為未執行該鍛造處理的案例,右側為已經執行該鍛造處理的案例。如第五圖和第六圖內所例示,在
未執行該鍛造處理的案例中,經確認在排放管15的終端(或排放孔14的四周)上有裂痕,但是在已經執行該鍛造處理的案例中,經證實在排放管15的終端(或排放孔14的四周)上並沒有裂痕。
第七圖為根據鍛造處理是否執行的該等排放孔圓周之結構照片。左側為未執行該鍛造處理的案例,右側為已經執行該鍛造處理的案例。如第七圖內所例示,若已經執行該鍛造處理,則該金屬結構會改變成更細密,如此可改善機械特性,例如強度,因為相較於該鑄造處理,該金屬結構已經變得更細密。但是,若未執行該鍛造處理,則該金屬結構相對較稀疏,並且具有較少的顆粒邊界。另一方面,根據該鑄造處理之後該鍛造處理的程度,該鍛造結構與該鑄造結構可同時存在,該鍛造處理的次數越增加,該鍛造結構的總量就越增加。
第八圖為例示針對根據鍛造處理是否執行的該等排放孔圓周進行磨損測試結果之圖式。在底下[表1]的測試條件之下,已經對有經過該鍛造處理的氣槍噴嘴1之結構,以及對沒有經過該鍛造處理的氣槍噴嘴1之結構進行磨損測試。
結果,如第八圖內所例示,未執行該鍛造處理的氣槍噴嘴1
之磨損為0.7mg,但是有執行該鍛造處理的氣槍噴嘴1之磨損則無。如此,可確認透過該鍛造處理已經改善氣槍噴嘴1的機械特性。尤其是,可確認氣槍噴嘴1的耐磨性提昇7倍或以上。
第九圖為製造第一圖中該氣槍噴嘴的裝置之示意圖。製造該氣槍噴嘴的裝置包含放置在一基座32上的一床台36,並且床台36固定支撐氣槍噴嘴1,如此保持氣槍噴嘴1的前表面12a水平。
製造氣槍噴嘴1的裝置另包含一支撐框架29,並且支撐框架29保持在固定狀態。支撐桿26通過支撐框架29安裝,並且鎚子22固定至支撐管26的下端。支撐桿26由一單獨驅動設備(未顯示)來操作並且根據該操作,鎚子22藉由在氣槍噴嘴1的該前表面上施加該壓縮負載(或該衝擊負載),來執行該鍛造處理。
尤其是,氣槍噴嘴1固定在該床台上,如此氣槍噴嘴1的前表面12a朝向上半部,並且一焊槍將氣槍噴嘴1加熱至進行鍛造處理的適當溫度(例如500~750℃)。此後,床台36移動至一本體30,並且床台36的位置可調整,如此要鍛造的氣槍噴嘴1之排放孔14就位於鎚子22底下。若已經完成床台36的位置調整,該驅動設備(例如一驅動缸)會運作,如此使用鎚子22在排放孔14的圓周上執行該鍛造處理。然後,若已經完成該鍛造處理,則床台36往本體30的反方向移動,並且從床台36當中移除氣槍噴嘴1。
雖然本發明以參考範例具體實施例來詳細說明,不過本發明可在不同的形式內具體實施。如此,底下所公佈的技術理念與申請專利範圍的範疇都不受限於該等較佳具體實施例。
5‧‧‧內管
8‧‧‧通道
9‧‧‧冷卻液排氣噴嘴
10‧‧‧外管
11‧‧‧環形凹穴
12‧‧‧前面壁
12a‧‧‧前表面
13‧‧‧熱交換空間
14‧‧‧排放孔
15‧‧‧排放管
15a‧‧‧關閉構件
16‧‧‧散熱零件
22‧‧‧鎚子
24‧‧‧導引尖端
26‧‧‧支撐桿
C‧‧‧剩餘部分
Claims (6)
- 一種氣槍噴嘴之製造方法,包含:一鑄造步驟,主要用於透過一鑄造處理製造該氣槍噴嘴;以及一鍛造步驟,用來形成鍛造結構,其使用具有外直徑大於該排放孔直徑的一鎚子之下表面,鍛造位於排放管相對側上一外側前面壁的前表面內之排放孔圓周,其中該氣槍噴嘴包含:一內側前面壁,其中形成複數個開口;一中央管,其前端由該內側前面壁封閉;一內管,其圍繞該中央管同軸配置,一冷卻液送入該內管與該中央管之間所形成的一內環形凹穴內;一外管,其圍繞該中央管同軸配置,來自該內環形凹穴的該冷卻液排放至該內管與該外管之間所形成的一外環形凹穴;該外側前面壁位於該中央管之前具有複數個排放孔排列在一列開口內,並且封閉該外管的前端;及複數個排放管連接至該等開口與該等排放孔,並且將透過該等開口供應的氣體排放至該等排放孔;其中在該排放管的內側內透過該鑄造處理形成一關閉構件,使得該關閉構件與該等排放管一體成形,並且由該關閉構件關閉該等排放管前面部分以外的零件,其中在該鍛造步驟內,在形成該關閉構件的狀態下進行一鍛造處理。
- 如申請專利範圍第1項之製造方法,另包含:一打開步驟,在該鍛造步驟之後,利用消除該關閉構件來打開該排放管。
- 如申請專利範圍第1項之製造方法,另包含:在該鑄造步驟之後並且該鍛造步驟之前,一粗加工步驟,用於將該氣槍噴嘴的該前表面粗加工。
- 如申請專利範圍第3項之製造方法,另包含:在該鍛造步驟之後,一精加工步驟,用於消除該鍛造結構與該前表面的該鍛造結構透過精加工以外的部份間之階梯間隙。
- 如申請專利範圍第4項之製造方法,其中在該精加工步驟之前,該鍛造結構的高度低於該前表面的高度。
- 如申請專利範圍第1項之製造方法,其中該鍛造步驟包含使用一鎚子,其外直徑大於該等排放孔的直徑,來形成該鍛造結構。
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