TWM504222U - 吹氧管 - Google Patents

Description

吹氧管

本新型是有關於一種管子，特別是指一種在煉鋼製程時用於將氧氣吹送入轉爐內的吹氧管。

煉鋼的製程中，首先將鐵料從高爐出銑熔銑(即熔融鋼液)，由魚雷車在高爐接收熔銑，接著運送至轉爐前，將熔銑倒入盛銑桶並加入主成份為氧化鈣(生石灰)的熔渣原料，之後再裝入轉爐開始精煉。

參閱圖1，是一個轉爐91與一個吹氧管900的裝置示意圖。該轉爐91具有一個承裝有熔融鋼液99的容室911，以及一個連通該容室911的吹氧口912，該吹氧管900是插置於該吹氧口912。精煉時，主要是透過該吹氧管900以約10kg/cm² 的大氣壓力吹入高壓氧氣，使氧氣在該吹氧管900內以超音速的速度流入該轉爐91內並吹向鋼液99的液面，同時在轉爐91內進行攪拌，使氧氣與熔融鋼液99中的碳、矽、磷、錳等急速反應，並因燃焼而產生高熱。

此時，所生的氧化物會與碳酸鈣結合在一起，從而使熔渣變得安定，且熔渣的比重較輕而會浮在熔融鋼 液99之上層。又，在此氧化反應除去碳元素的同時，磷與矽會被浮在上層的熔渣所除去，所以可產生低碳且不純物質含量低的鋼材。

由於吹氧管長期在高溫環境下工作，容易受高溫影響而耗損，所以吹氧管的使用壽命普遍較短，是煉鋼製程中的耗材，經常需要更換而影響經濟效應。為了改善前述問題，中國大陸CN2693783號實用新型專利主要是在吹氧管的外管面上設置一層鎂碳混合層，透過該鎂碳混合層提供耐高溫之保護，從而提高吹氧管的壽命。另外，中國大陸CN103739300號發明專利主要是在一個吹氧管的外表面上塗佈鎂、二氧化矽、鋁、硼、碳及水的混合漿料，並在100~180℃的溫度下烘烤24小時，即可得到一個保護塗層，透過該塗層的耐高溫特性來提升該吹氧管的使用壽命。

請再參閱圖1，除了提高吹氧管900的耐高溫性能之外，該吹氧管900在使用上仍有其他缺點需要進行改良。具體來說，該轉爐91的吹氧口912的口徑通常會與該吹氧管900的管徑相配合，不過氧氣在吹氧管900內以超音速的速度流入該轉爐91內並吹向鋼液99的液面的過程中，有些浮在鋼液99的液面上的熔渣會以超音速被吹起，從而噴濺在該吹氧管900的外表面造成的表面沖蝕，於是噴濺而來的熔渣會嵌入而附著於該吹氧管900的外表面上，使得該吹氧管900的外表面形成堆積物或汙垢，也就是俗稱的地金。

如此之來，將使得該吹氧管900插入該容室911內的部位往往會因為附著地金而使其管徑增大，導致需要更換該吹氧管900時，該吹氧管900插入該容室911內的部位無法通過該吹氧口912而向外抽出，造成更換作業上的困難。

因此，本新型之目的，即在提供一種抗附著效果佳的吹氧管。

於是，本新型吹氧管，包含：一個管本體，以及一個抗附著熔射層。

該管本體包括一個內管部，以及一個圍繞於該內管部之外的外管部。該內管部具有一個朝向該外管部的外側面，以及一個相反於該外側面的內側面，該內側面圍繞界定出一個可供氣體流通於內的第一通道。該外管部具有一個朝向該內管部的內表面，以及一個相反於該內表面的外表面，該外管部的內表面與該內管部的外側面共同圍繞界定出一個可供氣體流通於內的第二通道。該抗附著熔射層熔射噴塗於該管本體的外管部的外表面上，該抗附著熔射層的硬度為40HRC以上。

本新型之功效在於：本新型在該管本體的外表面上熔射披覆該抗附著熔射層的設計，再加上該抗附著熔射層的硬度為40HRC以上，可抵抗吹氣時所產生噴濺所造成的表面沖蝕，並使噴濺熔渣不易嵌入，達到較佳的抗附著效果，並能有效避免噴濺而來的熔渣附著於該抗附著熔 射層上。

1‧‧‧管本體

11‧‧‧內管部

111‧‧‧外側面

112‧‧‧內側面

12‧‧‧第一通道

13‧‧‧外管部

131‧‧‧外表面

132‧‧‧內表面

14‧‧‧第二通道

2‧‧‧抗附著熔射層

20‧‧‧膜層表面

21‧‧‧緩衝層

22‧‧‧陶瓷保護層

d1~d3‧‧‧厚度

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一般的轉爐與吹氧管進行煉鋼的一個裝置示意圖；圖2是本新型吹氧管的一個第一實施例的一個不完整的立體圖；圖3是該第一實施例的一個剖視放大圖；及圖4是本新型吹氧管的一個第二實施例的一個剖視放大圖。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2、3，本新型吹氧管的一個第一實施例包含：一個長向延伸的管本體1，以及一個抗附著熔射層2。

該管本體1的材料為金屬，具體例如銅、鋼。該管本體1包括一個內管部11，以及一個圍繞於該內管部11之外的外管部13。

該內管部11具有一個朝向該外管部13的外側面111，以及一個相反於該外側面111的內側面112，該內側面112圍繞界定出一個可供氣體流通於內的第一通道12 。

該外管部13具有一個朝向該內管部11而圍繞該內管部11的內表面132，以及一個相反於該內表面132的外表面131，該外管部13的內表面132與該內管部11的外側面111共同圍繞界定出一個可供氣體流通於內且呈環形的第二通道14。

在實施上，該內管部11與該外管部13之間可如圖2所示地相互間隔而不接觸，此時，可透過圖未示的數個支架撐抵該內管部11與該外管部13之間，除此之外，也可令該內管部11的外側面111與該外管部13的內表面132局部連接貼靠，以上的實施方式，皆可使該外管部13的內表面132與該內管部11的外側面111共同圍繞界定出該第二通道14。

該抗附著熔射層2熔射噴塗於該管本體1的外管部13的外表面131上，該抗附著熔射層2的硬度為40HRC(Rockwell hardness C scale；洛氏硬度C級)以上。

在本實施例中，該抗附著熔射層2的成分組成可為金屬的形式或者瓷金(cermet)的形式兩種態樣。

以該抗附著熔射層2的成分組成為金屬的形式的態樣來說，該抗附著熔射層2含有金屬材料，所述金屬材料具體可為鐵基合金(Fe-based alloys)、鎳基合金(Ni-based alloys)或鈷基合金(Co-based alloys)。其中，鐵基合金、鎳基合金與鈷基合金具有良好的高溫強度及硬度，並能有效抵抗噴濺沖蝕。

以該抗附著熔射層2的成分組成為瓷金的形式的態樣來說，該抗附著熔射層2含有金屬材料與陶瓷材料。所述金屬材料可為鈷、鎳、鈷基合金或鎳基合金；所述合金具體可為鈷鎳鉻鋁釔合金。所述陶瓷材料是選自於由碳化鎢(WC)、碳化鉻(Cr₃ C₂ )、硼化鉬(MoB)、硼化鎢(WB)、硼化鋯(ZrB)，及此等之任一組合所組成的群體。其中，碳化鎢、碳化鉻、硼化鉬、硼化鎢、硼化鋯具有高的硬度及耐磨性，並能有效抵抗噴濺沖蝕。

所述陶瓷材料與所述金屬材料之總合為100重量份為基準，所述陶瓷材料為45~95重量份。所述陶瓷材料負責提升材料的硬度，另一方面，該管本體1的材料為金屬，而該抗附著熔射層2則透過所述金屬材料來黏結所述陶瓷材料，並使該抗附著熔射層2可穩固地披覆於該管本體1的外管部13的外表面131上，避免所述陶瓷材料與金屬的該管本體1在材料性質上的差異而產生剝落的問題。

當該所述陶瓷材料低於45重量份時，由於所述陶瓷材料的含量過低，導致該抗附著熔射層2整體的硬度下降，無法滿足硬度為40HRC以上之要求，導致噴濺而來的熔渣容易嵌入，抗附著效果較差；當該所述陶瓷材料高於95重量份時，由於所述金屬材料的含量過低，導致該抗附著熔射層2無法穩固地披覆於該管本體1的外管部13的外表面131上，容易產生剝落的情形。

該抗附著熔射層2的厚度d1為50~1000μm。 當該抗附著熔射層2的d1厚度低於50μm時，因為該厚度d1過薄而容易損壞；當該抗附著熔射層2的厚度d1高於1000μm時，無功效上的助益，僅是徒增材料的虛耗。

該抗附著熔射層2具有一個相反於該管本體1的外表面131的膜層表面20，該膜層表面20的粗糙度(Ra)宜低於1μm。當該膜層表面20的粗糙度在1μm以上時，因為該膜層表面20過於粗糙，進而當熔渣被吹起而噴濺於該膜層表面20上時，所述熔渣與該膜層表面20之間產生容易較強的嵌卡作用，使得所述熔渣容易沾附於該膜層表面20上，進而降低該膜層表面20的抗附著效果。

在使用上，本實施例吹氧管的一端與一個送氣機構連通地裝設，而該吹氧管的另一端則插入一個轉爐的吹氧口，透過該吹氧管的第一通道12與第二通道14將該送氣機構吹送而來的氣體以超音速的速度吹送入該轉爐內。

進一步地，該吹氧管將氣體吹送入該轉爐內並吹向該轉爐內熔融鋼液的液面的過程中，有些浮在鋼液的液面上的熔渣會以超音速被吹起，從而噴濺在該吹氧管的外表面131。此時，因為本實施例在該管本體1的外表面131上熔射披覆該抗附著熔射層2的設計，再加上該抗附著熔射層2的硬度為40HRC以上，可有效降低噴濺而來的熔渣所造成的沖蝕反應，降低該吹氧管的表面因沖蝕產生的坑洞，從而能有效避免噴濺而來的熔渣附著於該抗附著熔射層2的膜層表面20上。

換句話說，本實施例的抗附著熔射層2的膜層表面20具有較佳抗附著效果，可避免熔渣之附著所形成的堆積物或汙垢，於是該吹氧管插入該轉爐內的部位不會因為附著堆積物或汙垢而增大其管徑。因此，當需要將本實施例吹氧管向外抽出於該轉爐時，該吹氧管插入該轉爐內的部位可很輕易地通過該轉爐的吹氧口，使得更換吹氧管之作業變得簡單。

較佳地，該膜層表面20的粗糙度(Ra)低於1μm，透過前述結構設計，當熔渣被吹起而噴濺於該膜層表面20上時，所述熔渣與該膜層表面20之間不易產生嵌卡作用，故能避免所述熔渣沾附於該膜層表面20上，進而能提升該膜層表面20的抗附著效果。

參閱圖4，本新型吹氧管的一個第二實施例，與該第一實施例大致相同，兩者之間的差別在於：該抗附著熔射層2的結構。

本實施例的抗附著熔射層2包括一個熔射噴塗於該管本體1的外管部13的外表面131上的緩衝層21，以及一個熔射噴塗於該緩衝層21上的陶瓷保護層22。該陶瓷保護層22具有一個相反於該外表面131的膜層表面20，該膜層表面20的粗糙度低於1μm，以提升抗附著效果。

該緩衝層21的材料為鎳鉻合金或鎳鋁合金，前述合金具體可為鈷鎳鉻鋁釔合金。由於該管本體1的材料為金屬，該緩衝層21則是用來緩衝該陶瓷保護層22與該管本體1在材料性質上的差異，避免層體容易剝落的問題 。

在實施上，該緩衝層21的厚度d2宜為50~200μm。該緩衝層21的厚度d2低於50μm時，該緩衝層21的緩衝效果不足；該緩衝層21的厚度d2大於200μm時，該緩衝層21的緩衝效果未進一步提升，僅是虛耗材料。

該陶瓷保護層22的材料是選自於由氧化鋁(Al₂ O₃ )、氧化鉻(CrO₃ )、氧化鈦(TiO₂ )、氧化鋯(ZrO2)、氧化釔(Y₂ O₃ )，及此等之任一組合所組成的群體。前述氧化鋁、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋯、氧化釔具有高的硬度及耐磨性，可有效抵抗噴濺沖蝕，此外，氧化鋁、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋯、氧化釔不易與鋼液產生反應，可避免與鋼液噴濺所產生的附著。

在實施上，該陶瓷保護層22的厚度d3宜為50~500μm。該陶瓷保護層22的厚度d3低於50μm時，該陶瓷保護層22的保護效果不足；該陶瓷保護層22的厚度d3大於500μm時，該緩衝層21容易因為應力過大而導致剝離。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧管本體

11‧‧‧內管部

111‧‧‧外側面

112‧‧‧內側面

12‧‧‧第一通道

13‧‧‧外管部

131‧‧‧外表面

132‧‧‧內表面

14‧‧‧第二通道

2‧‧‧抗附著熔射層

20‧‧‧膜層表面

Claims (15)

1. 一種吹氧管，包含：一個管本體，包括一個內管部，以及一個圍繞於該內管部之外的外管部；該內管部具有一個朝向該外管部的外側面，以及一個相反於該外側面的內側面，該內側面圍繞界定出一個可供氣體流通於內的第一通道；該外管部具有一個朝向該內管部的內表面，以及一個相反於該內表面的外表面，該外管部的內表面與該內管部的外側面共同圍繞界定出一個可供氣體流通於內的第二通道；及一個抗附著熔射層，熔射噴塗於該管本體的外管部的外表面上，該抗附著熔射層的硬度為40HRC以上。
2. 如請求項1所述的吹氧管，其中，該抗附著熔射層含有金屬材料，所述金屬材料為鐵基合金、鎳基合金或鈷基合金。
3. 如請求項1所述的吹氧管，其中，該抗附著熔射層含有金屬材料與陶瓷材料。
4. 如請求項3所述的吹氧管，其中，所述金屬材料為鈷、鎳、鈷基合金、鎳基合金。
5. 如請求項3所述的吹氧管，其中，所述金屬材料為鈷鎳鉻鋁釔合金。
6. 如請求項3所述的吹氧管，其中，所述陶瓷材料是選自於由碳化鎢、碳化鉻、硼化鉬、硼化鎢、硼化鋯，及此等之任一組合所組成的群體。
7. 如請求項3所述的吹氧管，其中，所述陶瓷材料與所述金屬材料之總合為100重量份為基準，所述陶瓷材料為45~95重量份。
8. 如請求項1所述的吹氧管，其中，該抗附著熔射層包括一個熔射噴塗於該管本體的外管部的外表面上的緩衝層，以及一個熔射噴塗於該緩衝層上的陶瓷保護層。
9. 如請求項8所述的吹氧管，其中，該緩衝層的材料為鎳鉻合金或鎳鋁合金。
10. 如請求項8所述的吹氧管，其中，該緩衝層的材料為鈷鎳鉻鋁釔合金。
11. 如請求項8所述的吹氧管，其中，該陶瓷保護層的材料是選自於由氧化鋁、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋯、氧化釔，及此等之任一組合所組成的群體。
12. 如請求項8所述的吹氧管，其中，該緩衝層的厚度為50~200μm。
13. 如請求項8所述的吹氧管，其中，該陶瓷保護層的厚度為50~500μm。
14. 如請求項1所述的吹氧管，其中，該抗附著熔射層的厚度為50~1000μm。
15. 如請求項1所述的吹氧管，其中，該抗附著熔射層具有一個相反於該管本體的外表面的膜層表面，該膜層表面的粗糙度低於1μm。