專利名稱：一種轉化還原爐噴嘴及其加工用刀具的制作方法
技術領域：
本發明屬于噴嘴，具體涉及一種轉化還原爐噴嘴及其加工用刀具。
背景技術：
UO2粉末是制造燃料原件的最主要原料。現有技術基本都采用濕法制造UO2粉末， 即用酸對UF6進行溶解，并通過一系列在溶液中的化學反應制備UO2粉末。相對濕法來說， 干法制備UO2粉末具有流程相對簡單，物料損失小等優點，但是干法需要使用轉化還原爐進行UO2粉末的制備。轉化還原爐用于將UF6氣化水解、UO2F2脫氟還原，并將其最終制成活性UO2粉末。 轉化還原爐中的關鍵技術之一是控制中間產物UO2F2粉末的性質，如顆粒大小、形狀等。為此必須控制各種氣體(主要是UF6氣體和水蒸氣)的配比和接觸反應，控制反應場的分布、 溫度等參數，而這些都與噴嘴有密切的關系，因此，從工藝角度看，噴嘴雖小，卻是轉化還原爐的一個關鍵部件。由于現有技術中幾乎都是采用濕法流程制備UO2粉末，因此沒有專門的噴嘴可以借鑒。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種噴射效果好的轉化還原爐專用噴嘴及其加工用刀具。本發明是這樣實現的一種轉化還原爐噴嘴，其中，包括噴嘴基座，該噴嘴基座為長方體，在其中開有貫穿前后的通孔，在噴嘴基座的前方設有外管，在外管中間設有同心布置的內管，外管與內管之間留有空隙，外管和內管的末端均為截取頭部的圓錐，兩者同心布置，外管和內管均伸入噴嘴基座的通孔中，在外管與噴嘴基座連接的部位設置鎖緊螺帽，該鎖緊螺帽用于將外管和內管固定在噴嘴基座上，在外管深入噴嘴基座通孔中的末端設置內管密封墊，該內管密封墊將外管密封，外管通過外管進氣接口與外部聯通，內管穿過所述的內管密封墊與內管進氣接口聯通。如上所述的所述的一種轉化還原爐噴嘴，其中，在鎖緊螺帽后面還可以增加外管密封墊。如上所述的所述的一種轉化還原爐噴嘴，其中，所述的內管和外管選用銅、鋁、鎳或它們的合金。如上所述的所述的一種轉化還原爐噴嘴，其中，噴嘴的具體尺寸如下噴嘴伸出噴嘴基座的部分全長205毫米，外管的外壁直徑21毫米 22毫米，外管的內壁直徑15毫米 16毫米，內管的外壁直徑13毫米 14毫米，內管的內壁直徑9毫米 10毫米，噴嘴端部圓錐臺的噴口直徑7. 2毫米，內管端部圓錐臺的噴口直徑4毫米。一種槍鉆切削刃，其中，該槍鉆切削刃包括圓柱形的槍鉆切削刃本體，在槍鉆切削刃本體沿軸向上去掉扇形的部分，該被去掉的扇形部分用作槍鉆切削刃的排油通道，在槍鉆切削刃本體余下的部分中，沿軸向開有進油孔，在槍鉆切削刃本體的外圓周表面和被切掉扇形的一個邊上固定安裝硬質合金。如上所述的一種槍鉆切削刃，其中，所述的被去掉的扇形部分的角度大于90度， 小于180度。如上所述的一種槍鉆切削刃，其中，所述的硬質合金為YT15。一種深孔鉸刀，其中，深孔鉸刀包括最前端的切削刃，切削刃固定連接在刀柄上， 刀柄的后面連接刀桿。如上所述的一種深孔鉸刀，其中，所述切削刃的截面為大致為“人”字型。一種深孔拉鉸刀，其中，深孔拉鉸刀包括深孔拉鉸刀刀柄，在深孔拉鉸刀刀柄的最前端固定連接刀刃，在深孔拉鉸刀刀柄的最后端開有通到刀刃后部的通油孔，在通油孔的末端開有沿徑向與深孔拉鉸刀刀柄外壁連通的出油孔。本發明的顯著效果是用本發明提供噴嘴生產出來的U02粉末在物理性能、微觀性能、燒結試驗等各方面都滿足工藝技術條件和大批量生產的要求，另外生產該噴嘴的專用刀具可以加工其它長徑比大，孔徑小，被加工件硬度高的孔徑。


圖1是本發明提供的轉化還原爐噴嘴的側面結構示意圖；圖2是圖1右視結構示意圖；圖3是槍鉆切削刃的結構示意圖；圖4是圖3的左視結構示意圖；圖5是深孔鉸刀的結構示意圖；圖6是圖5中AA向剖視放大示意圖；圖7是深孔拉鉸刀的結構示意圖；圖8是圖7中BB向剖視放大示意圖；圖9是圖7中E向的示意圖；圖中1.內管密封墊、2.外管密封墊、3.鎖緊螺帽、4.外管、5.內管、6.外管進氣接口、7.內管進氣接口、8.噴嘴基座、9.硬質合金、10.槍鉆切削刃本體、11.進油孔、12.排油通道、13.刀柄、14.刀桿、15.切銷刃、16.出油孔、17.刀刃、18.深孔拉鉸刀刀柄、19.通油孔。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明如附圖1和圖2所示，一種轉化還原爐噴嘴，包括噴嘴基座8，該噴嘴基座8是金屬質地的長方體，在其中開有貫穿前后的通孔，該通孔作為噴嘴噴射物質的通道。在噴嘴基座 8的前方設有外管4，在外管4中間設有同心布置的內管5，外管4與內管5之間留有空隙。 外管4和內管5的末端均為截去頭部的圓錐，兩者同心布置。外管4和內管5均伸入噴嘴基座8的通孔中，在外管4與噴嘴基座8連接的部位設置鎖緊螺帽3，該鎖緊螺帽3用于將外管4和內管5固定在噴嘴基座8上。在外管4深入噴嘴基座8通孔中的末端設置內管密封墊1，該內管密封墊1將外管4密封，使內管5與外管4不再聯通。外管4通過外管進氣接口 6與外部聯通，外部的水蒸氣通過外管進氣接口 6進入噴嘴外管4與內管5之間的空隙，并最終從噴嘴的端部噴入轉化還原爐內。內管5穿過所述的內管密封墊1與內管進氣接口 7聯通，外部的UF6氣體通過該內管進氣接口 7進入內管5中，并最終從噴嘴的端部噴入轉化還原爐內。為了保證密封，在鎖緊螺帽3后面還可以增加外管密封墊2。所述的內管 5還可以穿過噴嘴基座8的通孔然后再與外部連接。由于UF6是一種強氧化劑和氟化劑。在室溫下，銅、鋁、鎳可被UF6腐蝕，在金屬表面形成氟化物膜，此膜有抗腐蝕作用。利用此性質，申請人選用銅、鋁、鎳及它們的合金來制備與UF6接觸的裝置。本發明提供的噴嘴內層所通氣體為UF6,外層所通氣體為水蒸氣，轉化還原爐內由于UF6和水蒸氣接觸后反應很快，且大量放熱，因此噴嘴的設計制造將影響反應場的分布， 因此而影響反應區的溫度、UO2F2的形成等，同時反應區應離開噴嘴一定距離，以免反應物沉積堵塞噴嘴。為了解決上述問題，本發明噴嘴的具體尺寸如下噴嘴伸出噴嘴基座8的部分全長205毫米(包括內管5和外管4)，外管4的外壁直徑21毫米 22毫米，外管4的內壁直徑15毫米 16毫米，內管5的外壁直徑13毫米 14毫米，內管5的內壁直徑9毫米 10毫米，噴嘴端部圓錐臺的噴口直徑7. 2毫米，內管5端部圓錐臺的噴口直徑4毫米。上述噴嘴長徑比大，選用材料硬度大，噴嘴對外管4和內管5的同軸度、直線度要求較高，用傳統工藝進行加工成品率相對較低。為了解決上述問題，本發明還提供一組專門用于加工該噴嘴外管4和內管5的刀具。如圖3和圖4所示，第一個需要用到的刀具為槍鉆切削刃，該槍鉆切削刃包括圓柱形的槍鉆切削刃本體10，在槍鉆切削刃本體10沿軸向上去掉扇形的部分，該被去掉的扇形部分的角度一般大于90度，小于180度；該被去掉的扇形部分用作槍鉆切削刃的排油通道12。在槍鉆切削刃本體10余下的部分中，沿軸向開有進油孔11。在槍鉆切削刃本體10的外圓周表面和被切掉扇形的一個邊上固定安裝硬質合金 9。在增加該硬質合金9的時候需要考慮以下因素首先要考慮被加工工件材料的物理、機械性能，還要考慮工件材料的化學成分，以避免二者化學組成元素之間因不良化學反應而導致刀具加快磨損。其次，深孔刀具對被加工材料應有足夠的抗彎強度，以避免在正常切削用量條件下發生切削刃崩裂、破損。第三，切削刃的耐磨性應盡可能高一些。在正常切削用量下刀具材料最低限度應保證能加工完一個深孔。綜合以上要求，申請人選用YT15的硬質合金刀具。第二個需要用的刀具是深孔鉸刀。如附圖5和附圖6所示，深孔鉸刀包括最前端的切削刃15，切削刃15固定連接在刀柄13上，刀柄13的后面連接刀桿14。刀桿14可以很長，例如長度為1米。所述切削刃15的截面為大致為“人”字型，每個伸出部分均是切削用的刀刃。切削刃15也選用YT15作為材料。第三個使用的刀具是深孔拉鉸刀，如附圖7 9所示，深孔拉鉸刀包括深孔拉鉸刀刀柄18，在深孔拉鉸刀刀柄18的最前端固定連接刀刃17，在深孔拉鉸刀刀柄18的最后端開有通到刀刃17后部的通油孔19，在通油孔19的末端開有沿徑向與深孔拉鉸刀刀柄18外壁連通的出油孔16，冷卻油可以從該出油孔16中噴出冷卻刀刃17。所述的槍鉆切削刃、深孔鉸刀、深孔拉鉸刀的外徑與被加工的噴管的內徑相同。利用上述三個刀具進行外管4或內管5的加工過程大致如下利用現有技術首先加工出滿足要求的實心圓柱體，然后利用依次利用上述三個刀具加工出內部的孔徑，形成最終產品。具體為，首先用槍鉆切削刃在被加工的實心圓柱體的中心開孔，在利用槍鉆切削刃開孔的過程中，通過進油孔11向槍鉆切削刃的硬質合金9處噴射降溫油，一方面降溫油可以降低硬質合金9的溫度，另一方面降溫油還可以將開孔過程中產生的碎屑通過排油通道12共同排出。利用槍鉆切削刃開好的孔精度還很低，還需要用深孔鉸刀進行處理。深孔鉸刀利用切銷刃15對開好的孔的內壁進行打磨，產生的碎屑就夾在切銷刃15的“人”字型刀刃之間。用深孔鉸刀處理過的孔精度已經滿足一定要求，但是為了進一步提高精度，可以繼續用深孔拉鉸刀進一步處理。深孔拉鉸刀利用端部的刀刃17進行孔內壁的精加工，同時將降溫油依次通過通油孔19和出油孔16噴到刀刃17的表面進行降溫，在使用深孔拉鉸刀進行加工的時候已經很少產生碎屑了，因此不必為碎屑設計單獨的排出通道。
權利要求
1.一種轉化還原爐噴嘴，其特征在于包括噴嘴基座(8)，該噴嘴基座(8)為長方體，在其中開有貫穿前后的通孔，在噴嘴基座(8)的前方設有外管G)，在外管中間設有同心布置的內管(5)，外管⑷與內管(5)之間留有空隙，外管⑷和內管(5)的末端均為截取頭部的圓錐，兩者同心布置，外管(4)和內管( 均伸入噴嘴基座(8)的通孔中，在外管與噴嘴基座(8)連接的部位設置鎖緊螺帽(3)，該鎖緊螺帽C3)用于將外管(4)和內管(5) 固定在噴嘴基座(8)上，在外管(4)深入噴嘴基座(8)通孔中的末端設置內管密封墊(1)， 該內管密封墊(1)將外管(4)密封，外管(4)通過外管進氣接口(6)與外部聯通，內管(5) 穿過所述的內管密封墊(1)與內管進氣接口(7)聯通。
2.如權利要求1所述的一種轉化還原爐噴嘴，其特征在于在鎖緊螺帽(3)后面還可以增加外管密封墊(2)。
3.如權利要求1或2所述的一種轉化還原爐噴嘴，其特征在于所述的內管(5)和外管⑷選用銅、鋁、鎳或它們的合金。
4.如權利要求1或2所述的一種轉化還原爐噴嘴，其特征在于噴嘴的具體尺寸如下 噴嘴伸出噴嘴基座(8)的部分全長205毫米，外管(4)的外壁直徑21毫米 22毫米，外管 (4)的內壁直徑15毫米 16毫米，內管(5)的外壁直徑13毫米 14毫米，內管(5)的內壁直徑9毫米 10毫米，噴嘴端部圓錐臺的噴口直徑7. 2毫米，內管( 端部圓錐臺的噴口直徑4毫米。
5.一種槍鉆切削刃，其特征在于該槍鉆切削刃包括圓柱形的槍鉆切削刃本體(10)， 在槍鉆切削刃本體(10)沿軸向上去掉扇形的部分，該被去掉的扇形部分用作槍鉆切削刃的排油通道(12)，在槍鉆切削刃本體(10)余下的部分中，沿軸向開有進油孔(11)，在槍鉆切削刃本體(10)的外圓周表面和被切掉扇形的一個邊上固定安裝硬質合金(9)。
6.如權利要求5所述的一種槍鉆切削刃，其特征在于所述的被去掉的扇形部分的角度大于90度，小于180度。
7.如權利要求5或6所述的一種槍鉆切削刃，其特征在于所述的硬質合金為YT15。
8.一種深孔鉸刀，其特征在于深孔鉸刀包括最前端的切削刃(15)，切削刃(15)固定連接在刀柄(13)上，刀柄(13)的后面連接刀桿(14)。
9.如權利要求8所述的一種深孔鉸刀，其特征在于所述切削刃(15)的截面為大致為 “人”字型。
10.一種深孔拉鉸刀，其特征在于深孔拉鉸刀包括深孔拉鉸刀刀柄(18)，在深孔拉鉸刀刀柄(18)的最前端固定連接刀刃(17)，在深孔拉鉸刀刀柄(18)的最后端開有通到刀刃 (17)后部的通油孔(19)，在通油孔(19)的末端開有沿徑向與深孔拉鉸刀刀柄(18)外壁連通的出油孔(16)。
全文摘要
本發明屬于噴嘴，具體涉及一種轉化還原爐噴嘴及其加工用刀具。它包括噴嘴基座，該噴嘴基座為長方體，在其中開有貫穿前后的通孔，在噴嘴基座的前方設有外管，在外管中間設有同心布置的內管，外管與內管之間留有空隙，外管和內管的末端均為截取頭部的圓錐，兩者同心布置，外管和內管均伸入噴嘴基座的通孔中，在外管與噴嘴基座連接的部位設置鎖緊螺帽，該鎖緊螺帽用于將外管和內管固定在噴嘴基座上，在外管深入噴嘴基座通孔中的末端設置內管密封墊，該內管密封墊將外管密封，外管通過外管進氣接口與外部聯通，內管穿過所述的內管密封墊與內管進氣接口聯通。本發明的顯著效果是該噴嘴生產出來的UO2粉末在物理性能、微觀性能、燒結試驗等方面都滿足要求。
文檔編號B05B15/06GK102476080SQ20101056428
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者任宇宏, 呂文強, 方仕祥, 汪曉寒, 暢欣, 皮曉濤, 郭翔 申請人:中核建中核燃料元件有限公司