JPH093520A - Double tube type powder injection nozzle - Google Patents

Double tube type powder injection nozzle

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Publication number
JPH093520A
JPH093520A JP15147395A JP15147395A JPH093520A JP H093520 A JPH093520 A JP H093520A JP 15147395 A JP15147395 A JP 15147395A JP 15147395 A JP15147395 A JP 15147395A JP H093520 A JPH093520 A JP H093520A
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JP
Japan
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layer
tube
pipe
shape memory
nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
JP15147395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Riichi Aoki
利一 青木
Kazuhisa Fukuda
和久 福田
Akira Nobemoto
明 延本
Hiroyuki Kumazawa
宏之 熊澤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPH093520A publication Critical patent/JPH093520A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内管の内面が耐磨耗性にすぐれ、機械的強度
が大きく、しかもノズルを構成している内管の各層が使
用中においても強固に固着している粉体吹き込みノズル
を提供すること。 【構成】 粉体含有流体を吹き込むための内管と、該内
管を冷却させるための冷却ガスの流路を該内管の外周に
形成するための外管とからなり、前記内管がその内面側
から順に焼成セラミックからなる内層、緩衝材からなる
中間層および一方向性形状記憶合金からなる外層が積層
され、該外層に用いられた一方向性形状記憶合金の形状
記憶による締めつけ力により、内層、中間層および外層
が一体化された三層構造を有することを特徴とする二重
管式粉体吹き込みノズル。
(57) [Summary] [Purpose] A powder whose inner surface has excellent wear resistance, high mechanical strength, and in which each layer of the inner tube forming the nozzle is firmly fixed even during use. To provide a body-blowing nozzle. An inner pipe for blowing a powder-containing fluid and an outer pipe for forming a flow path of a cooling gas for cooling the inner pipe on the outer circumference of the inner pipe, the inner pipe being An inner layer made of fired ceramic, an intermediate layer made of a cushioning material, and an outer layer made of a unidirectional shape memory alloy are laminated in this order from the inner surface side, and by the tightening force by the shape memory of the unidirectional shape memory alloy used for the outer layer, A double-tube type powder injection nozzle having a three-layer structure in which an inner layer, an intermediate layer and an outer layer are integrated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、二重管式粉体吹き込み
ノズルに関する。さらに詳しくは、溶融金属中に、磨耗
性粉体を含む非酸化性流体を吹き込むための二重管式粉
体吹き込みノズルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a double tube type powder blowing nozzle. More specifically, the present invention relates to a double-tube powder injection nozzle for injecting a non-oxidizing fluid containing abrasive powder into a molten metal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、溶融金属中に、磨耗性粉体を含む
非酸化性流体を吹き込む際には、粉体吹き込みノズルが
用いられているが、その内管には磨耗性粉体が高速で流
れるため、該内管の内面が磨耗するという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a non-oxidizing fluid containing abradable powder is blown into a molten metal, a powder blowing nozzle has been used. Therefore, there is a problem that the inner surface of the inner tube is worn.

【0003】そこで、かかる問題を解決するために、粉
体吹き込みノズルとして、内管の内面にセラミック皮膜
を溶射によって形成させたノズル(特開昭58−100
613号公報)、内管の内面にセラミックパイプが嵌挿
されたノズル(特開昭58−100616号公報)など
が提案されている。
Therefore, in order to solve such a problem, as a powder blowing nozzle, a nozzle in which a ceramic coating is formed on the inner surface of an inner tube by thermal spraying (Japanese Patent Laid-Open No. 58-100).
No. 613), a nozzle in which a ceramic pipe is fitted and inserted into the inner surface of the inner tube (Japanese Patent Laid-Open No. 58-100616), and the like.

【0004】しかしながら、前者のノズルの内管の内面
に溶射によって形成されたセラミック皮膜は、機械的強
度に劣るため、剥離しやすく、長期耐久性に劣るという
問題がある。
However, since the ceramic coating formed by thermal spraying on the inner surface of the inner tube of the former nozzle is inferior in mechanical strength, it is easily peeled off and inferior in long-term durability.

【0005】また、後者のノズルは、内管を構成してい
る金属パイプの熱膨張率がセラミックパイプの熱膨張率
よりも大きいため、使用中に金属パイプがセラミックパ
イプの保持力を失い、ガスおよび粉体の搬送時に発生す
るセラミックパイプを押し出す力がセラミックパイプと
金属パイプの界面に生じる摩擦力を上回り、セラミック
パイプの抜け現象が発生し、耐磨耗材であるセラミック
パイプを失ったノズルは、磨耗により長期間にわたって
使用することができなくなるという問題がある。
In the latter nozzle, the coefficient of thermal expansion of the metal pipe forming the inner tube is larger than that of the ceramic pipe, so that the metal pipe loses the holding power of the ceramic pipe during use and gas And the force that pushes out the ceramic pipe generated when the powder is conveyed exceeds the frictional force generated at the interface between the ceramic pipe and the metal pipe, the phenomenon of the ceramic pipe coming off, and the nozzle that has lost the ceramic pipe that is an abrasion resistant material, There is a problem that it cannot be used for a long time due to wear.

【0006】前記ノズルが有する問題点を解決するノズ
ルとして、一方向性形状記憶合金からなる金属管の内側
に、緩衝層を介装してセラミックス管を挿入し、金属管
の形状回復力でセラミックス管が固着された複合管から
なる粉粒体吹込みノズルが提案されている(特開平3−
137068号公報)。
As a nozzle for solving the problems of the above-mentioned nozzle, a ceramics tube is inserted inside a metal tube made of a unidirectional shape memory alloy with a buffer layer interposed between the ceramic tube and the ceramics by the shape recovery force of the metal tube. There has been proposed a powder / particle injection nozzle composed of a composite tube in which the tubes are fixed (JP-A-3-
137068).

【0007】前記粉粒体吹込みノズルは、確かに、内管
の内面が耐磨耗性にすぐれ、しかも機械的強度が大きい
ものであるが、使用中に金属管が高温に過熱され、金属
管の形状記憶性が失われ、セラミックス管が金属管によ
って保持されなくなり、前記と同様に、セラミックス管
の抜けが生じるため、長期間にわたって使用することが
できなくなるという問題がある。また、前記セラミック
パイプは、工業的に長尺のものを製造することが困難な
ため、短尺のものを多数本連結させる必要があるが、パ
イプ同士の接合部は、軸中心側面方向からの力に弱いた
め、補強をしなければならないという欠点がある。
In the above-mentioned powder and granule blowing nozzle, the inner surface of the inner tube is surely excellent in abrasion resistance and has a large mechanical strength, but the metal tube is overheated to a high temperature during use, There is a problem that the shape memory property of the tube is lost, the ceramic tube is not held by the metal tube, and the ceramic tube is pulled out in the same manner as described above, so that it cannot be used for a long period of time. Moreover, since it is difficult to industrially manufacture a long pipe, it is necessary to connect a large number of short pipes. It has the disadvantage of having to be reinforced because of its weakness.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、内管の内面が耐磨耗性
にすぐれ、機械的強度が大きく、しかもノズルを構成し
ている内管の各層が使用中においても強固に固着してい
る粉体吹き込みノズルを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and the inner surface of the inner tube is excellent in abrasion resistance, has high mechanical strength, and constitutes a nozzle. An object of the present invention is to provide a powder blowing nozzle in which each layer of the inner tube is firmly fixed even during use.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、粉体含有流体
を吹き込むための内管と、該内管を冷却させるための冷
却ガスの流路を該内管の外周に形成するための外管とか
らなり、前記内管がその内面側から順に焼成セラミック
からなる内層、緩衝材からなる中間層および一方向性形
状記憶合金からなる外層が積層され、該外層に用いられ
た一方向性形状記憶合金の形状記憶による締めつけ力に
より、内層、中間層および外層が一体化された三層構造
を有することを特徴とする二重管式粉体吹き込みノズル
に関する。
According to the present invention, an inner pipe for blowing a powder-containing fluid and an outer pipe for forming a cooling gas passage for cooling the inner pipe on the outer circumference of the inner pipe. And a unidirectional shape used for the outer layer, wherein the inner tube is formed by laminating an inner layer made of a fired ceramic, an intermediate layer made of a cushioning material, and an outer layer made of a unidirectional shape memory alloy in this order from the inner surface side of the inner tube. The present invention relates to a double-tube powder injection nozzle having a three-layer structure in which an inner layer, an intermediate layer, and an outer layer are integrated by a tightening force due to the shape memory of a memory alloy.

【0010】[0010]

【作用および実施例】本発明の二重管式粉体吹き込みノ
ズルは、前記したように、粉体含有流体を吹き込むため
の内管と、該内管を冷却させるための冷却ガスの流路を
該内管の外周に形成するための外管とからなり、前記内
管がその内面側から順に焼成セラミックからなる内層、
緩衝材からなる中間層および一方向性形状記憶合金から
なる外層が積層され、該外層に用いられた一方向性形状
記憶合金の形状記憶による締めつけ力により、内層、中
間層および外層が一体化された三層構造を有することを
特徴とするものである。
OPERATION AND EXAMPLES As described above, the double-tube type powder-blowing nozzle of the present invention comprises the inner tube for blowing the powder-containing fluid and the cooling gas passage for cooling the inner tube. An inner tube made of a fired ceramic in order from the inner surface side of the inner tube, and an outer tube for forming on the outer circumference of the inner tube.
An intermediate layer made of a cushioning material and an outer layer made of a unidirectional shape memory alloy are laminated, and the inner layer, the intermediate layer and the outer layer are integrated by a tightening force of the shape memory of the unidirectional shape memory alloy used for the outer layer. It is characterized by having a three-layer structure.

【0011】本発明の二重管式粉体吹き込みノズルにお
いては、内管として、前記した三層構造を有するので、
内管の内面が耐磨耗性にすぐれ、機械的強度が大きく、
しかも内管を構成している各層が使用中においても強固
に固着しているという利点がある。
In the double tube type powder injection nozzle of the present invention, since the inner tube has the above-mentioned three-layer structure,
The inner surface of the inner tube has excellent wear resistance and mechanical strength,
In addition, there is an advantage that each layer forming the inner tube is firmly fixed even during use.

【0012】前記内管は、粉体含有流体を吹き込むため
に用いられたものであり、その内面側から順に、焼成セ
ラミックからなる内層、緩衝材からなる中間層および一
方向性形状記憶合金からなる外層で構成される。
The inner tube is used to blow a powder-containing fluid, and in order from the inner surface side thereof, an inner layer made of fired ceramic, an intermediate layer made of a cushioning material, and a unidirectional shape memory alloy. Composed of outer layers.

【0013】前記焼成セラミックからなる内層は、その
組織が緻密であるため、従来の溶射によって形成された
セラミック皮膜と対比して、耐磨耗性、機械的強度およ
び耐剥離性にすぐれるという利点を有する。
Since the inner layer made of the fired ceramic has a dense structure, it is superior in abrasion resistance, mechanical strength and peeling resistance as compared with the conventional ceramic coating formed by thermal spraying. Have.

【0014】前記内層の内径は、粉体供給量および搬送
ガス流量によって決定されるものであり、とくに限定が
なく、通常、これら粉体供給量および搬送ガス流量に応
じて適宜設定することが好ましい。
The inner diameter of the inner layer is determined by the powder supply amount and the carrier gas flow rate, and is not particularly limited. Usually, it is preferably set appropriately according to the powder supply amount and the carrier gas flow rate. .

【0015】前記焼成セラミックとしては、たとえばケ
イ素およびアルミニウムを主成分とするアルミナ系セラ
ミック、サイアロンなどがあげられる。
Examples of the fired ceramics include alumina-based ceramics containing silicon and aluminum as main components, sialon and the like.

【0016】前記焼成セラミックからなる内層として
は、通常、焼成セラミックパイプが用いられる。前記焼
成セラミックパイプのなかでも、たとえばサイアロンな
どからなる高耐磨耗性セラミックパイプは、本発明にお
いて好適に使用しうるものである。
A fired ceramic pipe is usually used as the inner layer made of the fired ceramic. Among the above-mentioned fired ceramic pipes, a highly wear-resistant ceramic pipe made of, for example, sialon can be preferably used in the present invention.

【0017】前記焼成セラミックからなる内層と後述す
る一方向性形状記憶合金からなる外層とを強固に固定す
るためには、両者の接合面を密着させて接触面積ができ
るだけ大きくなるようにしなければならない。
In order to firmly fix the inner layer made of the fired ceramic and the outer layer made of a unidirectional shape memory alloy, which will be described later, the joining surfaces of the two must be in close contact so that the contact area is as large as possible. .

【0018】前記内層は、焼成セラミックで構成されて
いるため、その表面は非常に粗い。前記内層と外層との
接触面積を大きくするためには、(イ)前記外層に用い
られた一方向性形状記憶合金の収縮率を高める方法、お
よび(ロ)前記内層の外面および外層の内面を高精度に
仕上げる方法がある。これらの方法のうち、前記(イ)
の方法では、前記外層の一方向性形状記憶合金の収縮率
が過大になると前記内層に破損が生じるおそれがあり、
また前記(ロ)の方法では、表面を高精度に仕上げるこ
とが困難であるのみならず、その仕上げに長時間を要す
るので、不利である。
Since the inner layer is composed of fired ceramic, its surface is very rough. In order to increase the contact area between the inner layer and the outer layer, (a) a method of increasing the shrinkage ratio of the unidirectional shape memory alloy used in the outer layer, and (b) the outer surface of the inner layer and the inner surface of the outer layer are There is a method of finishing with high precision. Of these methods, (a) above
In the method, if the shrinkage rate of the one-way shape memory alloy of the outer layer is excessively large, the inner layer may be damaged,
Further, the method (b) is disadvantageous because it is difficult to finish the surface with high precision and it takes a long time to finish the surface.

【0019】これに対して、本発明において、内層と外
層との間に緩衝材からなる中間層が用いられており、前
記内層の外面および前記外層の内面の精度を高めなくて
も、前記外層に用いられた一方向性形状記憶合金の圧縮
力により、前記中間層が前記内層の外面形状および前記
外層の内面形状にならうため、前記中間層は、前記内層
と前記外層との間で、密着界面を形成する。
On the other hand, in the present invention, the intermediate layer made of the cushioning material is used between the inner layer and the outer layer, and the outer layer of the outer layer and the inner surface of the outer layer are not required to have high accuracy, but the outer layer is By the compressive force of the unidirectional shape memory alloy used for, the intermediate layer follows the outer surface shape of the inner layer and the inner surface shape of the outer layer, so that the intermediate layer is between the inner layer and the outer layer, Form a tight interface.

【0020】また、前記緩衝材からなる中間層は、前記
外層に用いられた一方向性形状記憶合金の形状記憶によ
る締めつけが行なわれる際に、変形し、前記内層に加わ
る過剰な応力を吸収するため、前記内層の圧壊を防止す
る。
The intermediate layer made of the cushioning material deforms when the unidirectional shape memory alloy used for the outer layer is tightened by shape memory, and absorbs excessive stress applied to the inner layer. Therefore, the collapse of the inner layer is prevented.

【0021】前記中間層に用いられる緩衝材としては、
たとえば銅、鉛、各種樹脂などがあげられる。
As the cushioning material used for the intermediate layer,
Examples include copper, lead and various resins.

【0022】前記中間層は、帯状、紐状または糸状の緩
衝材を、内層の外周に所定の厚さとなるように巻きつけ
て形成させてもよく、またあらかじめ緩衝材を筒状に形
成させ、その筒状体を内層の外周に挿入することによっ
て形成させてもよい。これらのなかでは、あらかじめ緩
衝材を筒状に形成させた中間層は、長さ方向において精
度よく製造することができるという利点がある。これら
のことから、本発明に用いられる中間層としては、銅、
鉛、樹脂などの緩衝材からなるパイプが好ましい。
The intermediate layer may be formed by winding a band-shaped, string-shaped or thread-shaped cushioning material around the outer periphery of the inner layer so as to have a predetermined thickness, or by previously forming the cushioning material into a cylindrical shape. It may be formed by inserting the tubular body into the outer periphery of the inner layer. Among these, the intermediate layer in which the cushioning material is formed in a tubular shape in advance has an advantage that it can be accurately manufactured in the length direction. From these, as the intermediate layer used in the present invention, copper,
A pipe made of a cushioning material such as lead or resin is preferable.

【0023】前記中間層の厚さは、内層が圧壊されるの
を防止し、また外層による締めつけ力を充分に発現させ
るために、0.5〜1mm程度であることが好ましい。
The thickness of the intermediate layer is preferably about 0.5 to 1 mm in order to prevent the inner layer from being crushed and to sufficiently develop the tightening force of the outer layer.

【0024】前記一方向性形状記憶合金からなる外層
は、分割成形された内層を固定するために用いられる。
The outer layer made of the unidirectional shape memory alloy is used for fixing the inner layer formed by split molding.

【0025】従来、外層として金属パイプを用い、また
内層としてセラミックパイプを機械的に結合させるため
に、焼き嵌めが行なわれているが、ノズルの使用環境に
温度変化があるばあい、金属パイプとセラミックパイプ
の熱膨張率の差により、金属パイプの内径がセラミック
パイプの外径よりも大きくなり、分割成形されたセラミ
ックパイプが搬送ガスの圧力によって位置ずれを起こ
し、該セラミックパイプの抜けが生じるという問題があ
る。
Conventionally, a metal pipe is used as the outer layer, and a ceramic pipe is mechanically joined as the inner layer by shrink fitting. However, if there is a temperature change in the operating environment of the nozzle, it is Due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the ceramic pipe, the inner diameter of the metal pipe becomes larger than the outer diameter of the ceramic pipe, and the divided ceramic pipe is displaced due to the pressure of the carrier gas, and the ceramic pipe comes out. There's a problem.

【0026】これに対して、本発明においては、金属パ
イプとセラミックパイプとの一体化には、焼き嵌めとい
う手段を用いるのではなく、一方向性形状記憶合金から
なる外層の形状記憶による締めつけを用いているので、
常温から設計温度(形状記憶合金の形状保持力が維持さ
れるときの最高温度)までの温度範囲内で温度変化が生
じたばあいであっても、殆ど変化のない一定した締めつ
け力がえられる。
On the other hand, in the present invention, the metal pipe and the ceramic pipe are integrated with each other by not using a means such as shrink fitting, but tightening the outer layer made of the unidirectional shape memory alloy by shape memory. I am using
Even if there is a temperature change within the temperature range from room temperature to the design temperature (maximum temperature when the shape retention force of the shape memory alloy is maintained), a constant tightening force with almost no change can be obtained. .

【0027】前記一方向性形状記憶合金からなる外層と
しては、たとえば一方向性形状記憶合金からなる金属管
が用いられる。前記金属管は、加熱することにより、そ
の径が縮小するように形状記憶処理が施されたものであ
る。
As the outer layer made of the unidirectional shape memory alloy, for example, a metal tube made of a unidirectional shape memory alloy is used. The metal tube is subjected to shape memory treatment so that its diameter is reduced by heating.

【0028】前記一方向性形状記憶合金からなる外層の
厚さは、機械的強度および冷却性の点から、2〜3.5
mm程度であることが好ましい。また、外層の内径と中
間層の外径との差(クリアランス)は、外層と中間層と
の積層時においては、1〜2mm程度であることが好ま
しい。
The thickness of the outer layer made of the unidirectional shape memory alloy is 2 to 3.5 in terms of mechanical strength and cooling properties.
It is preferably about mm. The difference (clearance) between the inner diameter of the outer layer and the outer diameter of the intermediate layer is preferably about 1 to 2 mm when the outer layer and the intermediate layer are laminated.

【0029】本発明に用いられる内管は、たとえば一方
向性形状記憶合金からなる円筒形状の外層の内側に緩衝
材からなる中間層を挿入し、該中間層の内側に焼成セラ
ミックからなる内層を挿入することにより、内層、中間
層および外層を積層し、これら全体または外層を加熱す
ることにより、外層に用いられた一方向性形状記憶合金
の形状記憶による締めつけ力を発現させて、内層、中間
層および外層を一体化させることによってえられる。
In the inner tube used in the present invention, an intermediate layer made of a cushioning material is inserted inside a cylindrical outer layer made of, for example, a unidirectional shape memory alloy, and an inner layer made of fired ceramic is placed inside the intermediate layer. By inserting, the inner layer, the intermediate layer and the outer layer are laminated, and by heating the whole or the outer layer, the tightening force by the shape memory of the unidirectional shape memory alloy used for the outer layer is expressed, and the inner layer, the intermediate layer Obtained by combining the layers and the outer layers.

【0030】前記内管を冷却させるための冷却ガスの流
路を形成するために、該内管の外周には外管が設けられ
る。
An outer pipe is provided on the outer periphery of the inner pipe in order to form a cooling gas flow path for cooling the inner pipe.

【0031】本発明においては、内管の外周に外管が設
けられた点に、1つの特徴がある。
One feature of the present invention is that the outer tube is provided on the outer circumference of the inner tube.

【0032】内管の外周に外管が設けられていないばあ
い、内管の内層、中間層および外層の一体化は、該外層
に用いられた一方向性形状記憶合金の形状記憶による締
めつけ力によって行なわれているため、該内管、とくに
その外層が一方向性形状記憶合金の設計温度よりも高い
温度に使用中に加熱されたばあい、該外層による締めつ
け力が低下し、その結果、従来の焼き嵌めのみを行なっ
たばあいと同様に、分割成形された内層の位置ずれや抜
けが生じる。
When the outer tube is not provided on the outer circumference of the inner tube, the inner layer, the intermediate layer and the outer layer of the inner tube are integrated by the tightening force by the shape memory of the one-way shape memory alloy used for the outer layer. When the inner tube, especially its outer layer, is heated during use to a temperature higher than the design temperature of the unidirectional shape memory alloy, the tightening force by the outer layer is reduced, and as a result, Similar to the case where only the conventional shrink fitting is performed, the position shift and the omission of the split-molded inner layer occur.

【0033】これに対して、本発明のノズルにおいて
は、内管の外周に外管が設けられ、両者のあいだに内管
を冷却させるための冷却ガスの流路が形成されているの
で、該流路に冷却ガスを導通させることにより、内管の
過熱を防止することができる。
On the other hand, in the nozzle of the present invention, the outer tube is provided on the outer circumference of the inner tube, and the flow path of the cooling gas for cooling the inner tube is formed between the outer tube and the outer tube. Overheating of the inner pipe can be prevented by passing the cooling gas through the flow path.

【0034】前記内管と外管との間に設けられる冷却ガ
スの流路は、たとえば内管の外周、すなわち外層に、あ
らかじめフライスなどによって長手方向に溝を形成させ
ておき、ついで内管を外管の内側に挿入することによっ
て形成された通路であってもよく、また外管の内周と内
管の外周とのあいだに空隙を設け、該空隙にスペーサー
を挿入して該空隙を保持し、その空隙を冷却ガスの流路
としてもよい。
The cooling gas flow path provided between the inner pipe and the outer pipe has a groove formed in advance in the longitudinal direction by a milling machine, for example, on the outer periphery of the inner pipe, that is, the outer layer, and then the inner pipe is formed. It may be a passage formed by inserting it inside the outer pipe, and a space is provided between the inner circumference of the outer pipe and the outer circumference of the inner pipe, and a spacer is inserted in the space to hold the space. However, the void may be used as the flow path of the cooling gas.

【0035】前記外管としては、たとえばSUS30
4、SUS310S、SUS430などのステンレス鋼
などの難燃性金属からなるパイプがあげられる。前記パ
イプの肉厚は、機械的強度の向上および冷却性の点か
ら、1.5〜2.5mm程度であることが好ましい。
As the outer tube, for example, SUS30
4, a pipe made of a flame-retardant metal such as stainless steel such as SUS310S, SUS430. The wall thickness of the pipe is preferably about 1.5 to 2.5 mm from the viewpoint of improving mechanical strength and cooling properties.

【0036】前記冷却ガスの流路に通気させることがで
きる冷却ガスとしては、接触冷却能力が高い冷却ガスを
用いることが好ましい。かかる冷却ガスの代表例として
は、たとえばLPG、チッ素ガス、二酸化炭素ガス、炭
化水素ガスなどのガスがあげられる。
As the cooling gas that can be ventilated in the cooling gas passage, it is preferable to use a cooling gas having a high contact cooling capacity. Typical examples of such cooling gas include gases such as LPG, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and hydrocarbon gas.

【0037】本発明のノズルは、前記したように、外管
が設けられており、該外管と内管とのあいだに冷却ガス
の流路が形成されているので、該冷却ガスの流路に冷却
ガスを通気させることにより、内管の外層が過熱される
のを防止することができる。また、一般に短尺のセラミ
ックパイプを繋いで内管の内層を形成させたばあいに
は、接合部の機械的強度が低いため、側面方向からの応
力に対して弱いが、本発明においては、内管の外周に外
管が設けられているので、前記応力に対しても充分に耐
えうるだけの機械的強度を有する。
As described above, the nozzle of the present invention is provided with the outer pipe, and the cooling gas flow passage is formed between the outer pipe and the inner pipe. By venting the cooling gas to the outer layer, it is possible to prevent the outer layer of the inner tube from being overheated. Further, in general, when a short ceramic pipe is connected to form an inner layer of the inner tube, the mechanical strength of the joint is low, so that it is weak against the stress from the side direction. Since the outer tube is provided on the outer circumference of the tube, it has a mechanical strength sufficient to withstand the above stress.

【0038】以下、本発明の二重管式粉体吹き込みノズ
ルを図面にもとづいて説明する。
The double-tube powder injection nozzle of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】図1は、本発明の二重管式粉体吹き込みノ
ズル1の概略斜視図であり、図2は、図1のA−A部に
おける拡大断面図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a double pipe type powder injection nozzle 1 of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG.

【0040】図2において、焼成セラミックからなる内
層2、緩衝材からなる中間層3および一方向性形状記憶
合金からなる外層4が順に積層された内管5の外周に
は、外管6が設けられている。内層2、中間層3および
外層4は、外層4に用いられた一方向性形状記憶合金の
形状記憶による締めつけ力により一体化されている。内
層2の内側には、粉体含有流体を吹き込むための通路7
が設けられており、また内管5と外管6とのあいだに
は、内管5を冷却するための冷却ガスの流路8が設けら
れている。かかる流路8は、図2に示されるように、内
管5の外層4にフライスなどを用いた機械加工によって
縦溝を形成させることにより、設けることができる。
In FIG. 2, an outer tube 6 is provided on the outer circumference of an inner tube 5 in which an inner layer 2 made of fired ceramic, an intermediate layer 3 made of a cushioning material, and an outer layer 4 made of a unidirectional shape memory alloy are sequentially laminated. Has been. The inner layer 2, the intermediate layer 3, and the outer layer 4 are integrated by the tightening force by the shape memory of the unidirectional shape memory alloy used for the outer layer 4. Inside the inner layer 2, a passage 7 for injecting a powder-containing fluid is provided.
Is provided between the inner pipe 5 and the outer pipe 6, and a flow path 8 for cooling gas for cooling the inner pipe 5 is provided. As shown in FIG. 2, the flow path 8 can be provided by forming a vertical groove in the outer layer 4 of the inner tube 5 by machining using a milling machine or the like.

【0041】つぎに、本発明の二重管式粉体吹き込みノ
ズルを実施例にもとづいてさらに詳細に説明するが、本
発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
Next, the double-tube type powder blowing nozzle of the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0042】実施例1 図1に示されたノズルを用いた。すなわち、内径15.
5mm、厚さ2mmの焼成セラミックパイプ(材質:サ
イアロン)を内層2として用い、該焼成セラミックパイ
プを緩衝材として厚さ0.5mmの銅パイプ内に挿入す
ることにより、中間層3を形成させた。中間層3の外径
は20.5mmであった。
Example 1 The nozzle shown in FIG. 1 was used. That is, the inner diameter 15.
An intermediate layer 3 was formed by using a fired ceramic pipe (material: sialon) having a thickness of 5 mm and a thickness of 2 mm as the inner layer 2 and inserting the fired ceramic pipe into a copper pipe having a thickness of 0.5 mm as a buffer material. . The outer diameter of the mid layer 3 was 20.5 mm.

【0043】つぎに、外層4として鉄系一方向性形状記
憶合金からなるパイプ(マンガン28重量%、ケイ素6
重量%、クロム6重量%、残部鉄、内径22.5mm、
推定回復後の内径20.5mm、内面のスリットの凸部
の高さ0.9mm)を用い、該パイプを加熱してその径
を拡大させたのち、前記内層2と中間層3との積層物を
挿入し、ついで冷却して前記パイプをもとの径に縮径さ
せて前記一方向性形状記憶合金の形状記憶による締めつ
け力により、内層2、中間層3および外層4を一体化さ
せて内管5を形成させた。
Next, as the outer layer 4, a pipe made of an iron-based unidirectional shape memory alloy (28% by weight of manganese, 6% silicon).
% By weight, 6% by weight of chromium, balance iron, inner diameter 22.5 mm,
After using the estimated inner diameter of 20.5 mm and the height of the convex portion of the slit on the inner surface of 0.9 mm) to heat the pipe to increase its diameter, a laminate of the inner layer 2 and the intermediate layer 3 is obtained. And then cooled to reduce the diameter of the pipe to the original diameter, and the inner layer 2, the intermediate layer 3 and the outer layer 4 are integrated by the tightening force by the shape memory of the unidirectional shape memory alloy. Tube 5 was formed.

【0044】外管6としてステンレス鋼製パイプ(SU
S304、内径26.7mm)を用い、該パイプ内に前
記内管5を挿入して二重管式粉体吹き込みノズル1をえ
た。
As the outer pipe 6, a stainless steel pipe (SU
S304, inner diameter 26.7 mm) was used, and the inner pipe 5 was inserted into the pipe to obtain the double-pipe type powder blowing nozzle 1.

【0045】えられたノズル1を転炉型溶解炉の炉底に
設置し、チッ素ガスを搬送流体として微粉炭を20〜1
20kg/mimの搬送速度で通路7から吹き込み、こ
れと同時に流路8にLPGを流速10〜40Nm3/h
rで流し、ノズル1の後端から先端まで冷却した。
The obtained nozzle 1 is installed on the bottom of the converter type melting furnace, and 20 to 1 of pulverized coal is used by using nitrogen gas as a carrier fluid.
It is blown from the passage 7 at a conveying speed of 20 kg / mim, and at the same time, the flow rate of LPG in the passage 8 is 10 to 40 Nm 3 / h.
It was made to flow at r and cooled from the rear end to the front end of the nozzle 1.

【0046】稼働後5分間経過時に、ノズル1の先端温
度を熱電対で測定したところ、約300℃であった。こ
れは形状記憶保持温度の上限(550〜600℃)より
も格段に低く、稼働中に、支障がまったく認められなか
った。
After 5 minutes from the start of operation, the tip temperature of the nozzle 1 was measured by a thermocouple and found to be about 300.degree. This was significantly lower than the upper limit of the shape memory retention temperature (550 to 600 ° C.), and no trouble was observed during operation.

【0047】また、内管5の通路7から多量の微粉炭含
有ガスを流したが、ノズル1の先端には、溶鉄凝固物
(いわゆるマッシュルーム)の生成が少なく、ガス流量
は、ほとんど変化しなかった。
A large amount of pulverized coal-containing gas was made to flow from the passage 7 of the inner tube 5, but the molten iron solidified material (so-called mushroom) was less generated at the tip of the nozzle 1, and the gas flow rate hardly changed. It was

【0048】比較例1 実施例1において、内管5と外管6とのあいだの流路8
を閉塞させてLPGの通気を行なわなかったほかは、実
施例1と同様にしてノズル1を稼働させた。
Comparative Example 1 In Example 1, the flow path 8 between the inner pipe 5 and the outer pipe 6 was used.
Nozzle 1 was operated in the same manner as in Example 1 except that LPG was not ventilated by blocking.

【0049】稼働後5分間経過時に、ノズル1の先端温
度を実施例1と同様にして熱電対で測定したところ、約
900℃であり、外層の形状記憶保持温度の上限よりも
はるかに高く、その後数回使用したのち、内視鏡にてセ
ラミックパイプの離脱を確認した。
When 5 minutes passed after the operation, the tip temperature of the nozzle 1 was measured by a thermocouple in the same manner as in Example 1, and it was about 900 ° C., which was much higher than the upper limit of the shape memory retention temperature of the outer layer, After several uses, the detachment of the ceramic pipe was confirmed with an endoscope.

【0050】実施例2 実施例1で用いられたものと同じノズル1を用意し、実
施例1と同様にしてノズル1を稼働させ、該ノズル1の
特性を以下の方法にしたがって調べた。その結果を表1
に示す。
Example 2 The same nozzle 1 as that used in Example 1 was prepared, the nozzle 1 was operated in the same manner as in Example 1, and the characteristics of the nozzle 1 were examined according to the following methods. Table 1 shows the results.
Shown in

【0051】(A)平均ノズル寿命 ノズル1を稼働させ、定期的にノズル1内に検寸棒を挿
入し、ノズル1の使用限界(初期長さの20%)に達す
るまでに要する時間を測定する。
(A) Average Nozzle Life The nozzle 1 is operated, a measuring rod is periodically inserted into the nozzle 1, and the time required to reach the usage limit (20% of the initial length) of the nozzle 1 is measured. To do.

【0052】(B)ノズルの内面の磨耗状況 3000時間稼働させたのち、ノズル1を輪切りにし、
その内径と初期の内径との差を調べる。
(B) Abrasion state of the inner surface of the nozzle After operating for 3000 hours, the nozzle 1 is sliced into
Examine the difference between the inner diameter and the initial inner diameter.

【0053】(C)ノズルの内層の離脱の有無 3000時間稼働させているあいだに、ノズル1に設置
された圧力計に示された圧力に変動がないかどうかを調
べる。
(C) Presence / absence of separation of inner layer of nozzle It is checked whether or not the pressure indicated by the pressure gauge installed in the nozzle 1 fluctuates during the operation for 3000 hours.

【0054】なお、内層2が離脱したばあい、ノズル1
の直径が急激に増大するので、急激な圧力の低下が認め
られる。
When the inner layer 2 is separated, the nozzle 1
A sharp drop in pressure is observed as the diameter of the rises sharply.

【0055】比較例2 実施例2において、外層4として、鉄系一方向性形状記
憶合金からなるパイプのかわりに、従来のステンレス鋼
(SUS304)製パイプ(内径21mm、外径25m
m)を用い、該パイプを加熱したのち、内層2と中間層
3との積層物を挿入して冷却し、内層2、中間層3およ
び外層4を一体化させたほかは、実施例2と同様にして
二重管式粉体吹き込みノズルをえた。
Comparative Example 2 In Example 2, instead of the pipe made of an iron-based unidirectional shape memory alloy as the outer layer 4, a conventional stainless steel (SUS304) pipe (inner diameter 21 mm, outer diameter 25 m) was used.
m) was used to heat the pipe, and then the laminate of the inner layer 2 and the intermediate layer 3 was inserted and cooled to integrate the inner layer 2, the intermediate layer 3 and the outer layer 4, and In the same manner, a double tube type powder blowing nozzle was obtained.

【0056】えられたノズルの特性を実施例2と同様に
して調べた。その結果を表1に示す。
The characteristics of the obtained nozzle were examined in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the results.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】表1に示された結果から、実施例2でえら
れたノズルは、内層の離脱がなく、溶損速度が小さく、
長寿命を有するものであることがわかる。
From the results shown in Table 1, in the nozzle obtained in Example 2, there was no separation of the inner layer, the melting rate was low,
It can be seen that it has a long life.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明の二重管式粉体吹き込みノズル
は、内管の内面が耐磨耗性にすぐれ、機械的強度が大き
く、しかもノズルを構成している内管の各層が使用時に
おいても強固に固着しているので、耐久性にすぐれ、長
寿命化が図られたものである。
EFFECTS OF THE INVENTION In the double-tube type powder injection nozzle of the present invention, the inner surface of the inner tube is excellent in abrasion resistance, the mechanical strength is large, and each layer of the inner tube constituting the nozzle is used. Since it is firmly fixed even in the above, it has excellent durability and a long life.

【0060】また、本発明の二重管式粉体吹き込みノズ
ルは、二重管構造を有するので、径方向からの応力に対
する耐久性にすぐれ、しかも厚肉化されているにもかか
わらず、耐溶損性にすぐれたものである。
Further, since the double-tube type powder injection nozzle of the present invention has a double-tube structure, it has excellent durability against the stress from the radial direction and, in spite of being thickened, it is resistant to melting. It has excellent fragility.

【0061】したがって、本発明の二重管式粉体吹き込
みノズルは、その運搬時および施工時の利便性にすぐ
れ、また温度上昇を嫌う一方向性形状記憶合金からなる
外層に対し、内管および外管の2系統による冷却が可能
であるという利点を有するものである。
Therefore, the double-tube type powder-blowing nozzle of the present invention has excellent convenience in transportation and construction, and has an inner tube and an outer tube made of a unidirectional shape memory alloy which is not susceptible to temperature rise. It has an advantage that it can be cooled by two systems of the outer tube.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の二重管式粉体吹き込みノズルの概略斜
視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a double-tube type powder blowing nozzle according to the present invention.

【図2】図1に示された二重管式粉体吹き込みノズルの
A−A部における拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of the double-tube powder injection nozzle shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 二重管式粉体吹き込みノズル 2 内層 3 中間層 4 外層 5 内管 6 外管 8 冷却ガスの流路 1 Double-tube type powder injection nozzle 2 Inner layer 3 Middle layer 4 Outer layer 5 Inner tube 6 Outer tube 8 Cooling gas flow path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊澤 宏之 兵庫県姫路市広畑区富士町1番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroyuki Kumazawa 1 Fujimachi, Hirohata-ku, Himeji-shi, Hyogo Nippon Steel Corporation Hirohata Works

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉体含有流体を吹き込むための内管と、
該内管を冷却させるための冷却ガスの流路を該内管の外
周に形成するための外管とからなり、前記内管がその内
面側から順に焼成セラミックからなる内層、緩衝材から
なる中間層および一方向性形状記憶合金からなる外層が
積層され、該外層に用いられた一方向性形状記憶合金の
形状記憶による締めつけ力により、内層、中間層および
外層が一体化された三層構造を有することを特徴とする
二重管式粉体吹き込みノズル。
1. An inner tube for blowing a powder-containing fluid,
And an outer tube for forming a flow path of cooling gas for cooling the inner tube on the outer circumference of the inner tube, the inner tube being an intermediate layer consisting of an inner layer made of fired ceramic and a cushioning material in order from the inner surface side thereof. Layer and an outer layer composed of a unidirectional shape memory alloy are laminated, and a three-layer structure in which the inner layer, the intermediate layer and the outer layer are integrated by the tightening force of the shape memory of the unidirectional shape memory alloy used for the outer layer is formed. A double-tube type powder injection nozzle characterized by having.
【請求項2】 焼成セラミックからなる内層が高耐磨耗
性セラミックパイプである請求項1記載の二重管式粉体
吹き込みノズル。
2. The double-tube type powder injection nozzle according to claim 1, wherein the inner layer made of the fired ceramic is a highly abrasion-resistant ceramic pipe.
【請求項3】 中間層が銅、鉛または樹脂からなるパイ
プである請求項1記載の二重管式粉体吹き込みノズル。
3. The double-tube type powder injection nozzle according to claim 1, wherein the intermediate layer is a pipe made of copper, lead or resin.
【請求項4】 外管が難燃性金属からなるパイプである
請求項1記載の二重管式粉体吹き込みノズル。
4. The double-tube type powder injection nozzle according to claim 1, wherein the outer tube is a pipe made of a flame-retardant metal.
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