銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐設計及結構的製作方法

2023-05-06 17:12:46 1

專利名稱：銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐設計及結構的製作方法
技術領域：
本發明屬於迴轉爐技術領域，尤其涉及到一種銅鋁合金粉末氧化配氧用可控 氣氛迴轉爐設計及結構。
背景技術：
彌散銅材料配氧處理是指根據銅-鋁合金粉原料中鋁的含量，按一定的配比 添加所需的氧，以保證內氧化時鋁能全部被氧化成彌散分布的氧化鋁相。配氧 過程可決定材料中彌散相質點的人小、分布及均勻性，是彌散銅材料製備及生 產工藝中的關鍵技術之一。通常銅-鋁合金粉的表面氧化配氧或內氧化劑的製備是在烤箱(或電阻爐 中)中進行的，需長時間的烘烤將粉末表面氧化，反應方程式為 2Cu + 02= 2CuO這種方法存在如下缺點1) 勞動強度高在氧化處理過程中粉末處於靜止狀態，在高溫環境下，容易發生結塊，造 成粉末氧化程度不一致。為防止粉末結塊現象發生，需頻繁將粉末從烤箱(或 電阻爐中)內取出，攪拌並將輕微結塊的粉末破碎後再放入烤箱內(或電阻爐 中)繼續烘烤，因此勞動強度高。2) 氧化程度的均勻性較差容器內的粉末升溫過程不一致，且容器內表層的粉末與空氣接觸較為充分， 內部供氧相對不足，造成粉末氧化的均勻程度不一致。3) 氧化的程度可控性差
由於無法隨時掌握氧化的程度，粉末經常會氧化的過量。彌散銅生產過程 對材料的氧化程度需準確控制，粉末的氧含量過高會導致還原工藝的調整，需 延長還原時間，增加還原氣體的使用量。4)耗電量高、生產效率低粉末頻繁的從烤箱內(或電阻爐中)取出，烤箱、粉末不停地降溫、升溫， 耗電量高；烤箱(或電阻爐中)內氧氣分壓不可控，由於氧化過程氧氣的消耗，後續粉末間的氧氣供應不充足，顯著的增加了氧化時間，生產效率低。由此看出採用烤箱(或電阻爐中)進行彌散銅的配氧工藝，設備熱利用 率、生產效率低，勞動強度大，且工藝的可控性差，不適合彌散銅的生產。現有迴轉爐設備已應用於多種金屬粉末的氧化、還原、退火等熱處理工藝， 其主要特點為在熱處理過程中，粉末處於相對運動狀態，不僅可有效的防止粉 末粘結，並且粉末與外界氣氛接觸充分，各種化學反應的時間短，處理效率高， 效果較好，具有節能、高效的優點。但現有的迴轉爐進行彌散銅的配氧工藝也 存在一些不足之處。中國專利ZL95226707. 1介紹了 "廢鉛熔煉迴轉爐"；中國專利ZL00253487. 8介紹了 "焚燒垃圾的迴轉爐排爐"；中國專利ZL97101681.X介紹了 "鐵磁料電熱迴轉爐"；中國專利ZL99209446. 1介紹了 "溼法氟化鋁外熱式脫水乾燥迴轉爐"；中國專利ZL89205257. 9介紹了 "磁性材料燒結外熱式迴轉窯"；中國專利ZL01128612. 1介紹了 "電阻爐加熱煅燒高嶺土迴轉窯"；中國專利ZL96231504. 4. 1介紹了 "多功能迴轉窯"。通過對上述專利的仔細分析，發現全部採用了 "直通式結構"，即從一端進 料、進氣，從另一端出氣，這種結構的迴轉爐適合連續化生產，操作方便，但 無法準確控制反應的程度。中國專利ZL97122085. 9介紹了 "一種製備碳化鎢-鎳-鐵系納米級複合粉的 工藝及設備"，該發明的迴轉爐的爐體不轉動，而是利用爐內的葉片式離心泵和氣流的作用帶動爐內粉末迴轉，具有結構較複雜，成本較高。中國專利ZL200420017540. 2介紹了 "一種多氣氛可傾斜迴轉爐"，該迴轉 爐具有進出料方便、結構緊湊、檢修容易等特點，但用於彌散銅的配氧工藝存 在以下不足之處1、 上、下端蓋採用螺紋密封連接，且下端面需在爐內承受熱、冷交替衝擊 作用，密封性能無法保證；2、 傳動機構與進出料口設計在同一端，進出料時粉塵會粘結在傳動機構中； 同時，傳動機構上的粉塵、鏽皮會飄落到原料中；3、 反應的進程無法準確控制；4、 設計結構適用於小批量試驗，無法滿足大規模生產需要。 發明內容為解決目前在彌散銅生產的配氧工藝過程中，設備熱利用率、生產效率低， 勞動強度大，且工藝的可控性差這一技術難題，本發明提供一種銅鋁合金粉末 氧化配氧用可控氣氛迴轉爐設計及結構，該設計及結構具有設計結構合理，結 構簡單，保溫效果好，提高了彌散銅的產品質量及生產效率，也可用各種金屬 粉末的氧化、氫化、氮化處理。為實現上述發明目的，本發明採用如卜技術方案所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐設計，通過起吊鉤可將固 定在爐體支架上的電阻爐中可繞其轉動的滾筒口向上傾斜並裝入粉末原料，蓋 上滾筒蓋後對其抽真空依滿足使用要求，然後再充入一定量的純氧，氧氣可一 次充入或分批充入；充入氧氣可增加滾筒中部反應腔內的氧分壓，加快反應進 程；充氧後送電升溫並開啟滾筒轉動按鈕，使滾筒以5 50轉/分鐘的速度單向 轉動或雙向轉動，將爐膽加熱到180 50(TC時保溫，保溫加熱反應腔及內部粉 末，隨著粉末溫度的升高，粉末表面開始氧化，氧化過程中通過傳動機構使滾 筒不斷轉動，保證粉末均勻加熱及與內部氣氛充分接觸，當滾筒反應腔內壓力不再減小時則反應結束，從而達到粉末的均勻氧化；反應完成後打開滾筒蓋， 將爐體吊起，低速轉動滾筒可使成品粉末流出。所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構主要是由進(抽)氣 管、滾筒蓋、水冷套、電阻爐、滾筒、電熱偶管、傳動機構、爐體支架、起吊 鉤構成，其中電阻爐固定於爐體支架上，在爐體支架的一端設置起吊鉤且由下 端平臺支撐，其另一端的下端三角支撐並可繞其轉動；電阻爐內設置繞其轉動 的滾筒，電阻爐外的滾筒5兩端加設水冷套，在靠近三角支撐端的滾筒伸出端設 置密封滾筒蓋，滾筒蓋上安裝進(抽)氣管，在靠近平臺支撐端的滾筒伸出端 設置電熱偶管，且該端還設置有使滾筒轉動的傳動機構。所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其電阻爐的加熱元 件是電熱絲，或是電熱帶，或是矽碳棒。所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其滾筒的中部是反 應腔，反應腔內焊接有刮板。所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其傳動機構包括電 機、減速機、傳動鏈條。由於採用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性1、 生產效率高滾筒在旋轉過程中，粉末與氣氛接觸充分，並且通過增加 滾筒內的氧氣分壓，減少氧化時間。僅為烘箱烘烤的1/10，縮短了氧化時間。2、 勞動強度可大幅降低迴轉爐設備可有效的防止粉末粘結，不用頻繁的 進行人工破碎，從而降低了勞動強度。3、 氧化效果好通過滾筒刮板攪拌粉末材料，粉末材料始終在運動過程， 因此粉末升溫較均勻，且與氧化氣氛接觸充分，保證粉末氧化的均勻性、 一致 性。4、 氧化程度可準確控制通過調整通入氣體流量，可準確控制粉末氧化的程度。


圖l是本發明的結構示意圖。圖1屮l一進(抽)氣管；2—滾筒蓋；3—水冷套；4一電阻爐；5—滾 筒；6—電熱偶管；7—傳動機構；8—爐體支架；9—起吊鉤。
具體實施方式
本發明的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐設計，通過起吊鉤可將 固定在爐體支架上的電阻爐中可繞其轉動的滾筒口向上傾斜並裝入粉末原料， 蓋上滾筒蓋後對其抽真空依滿足使用要求，然後再充入一定量的純氧，氧氣可 一次充入或分批充入;充入氧氣可增加滾筒中部反應腔內的氧分丄k，加快反應 進程；充氧後送電升溫並開啟滾筒轉動按鈕，使滾筒以5 50轉/分鐘的速度單 向轉動或雙向轉動，將爐膽加熱到180 50(TC時保溫，保溫加熱反應腔及內部 粉末，隨著粉末溫度的升高，粉末表面開始氧化，氧化過程中通過傳動機構使 滾筒不斷轉動，保證粉末均勻加熱及與內部氣氛充分接觸，當滾筒反應腔內壓 力不再減小時則反應結束，從而達到粉末的均勻氧化；反應完成後打開滾筒蓋， 將爐體吊起，低速轉動滾筒可使成品粉末流出。結合圖l，木發明的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構主要是由 進(抽)氣管l、滾筒蓋2、水冷套3、電阻爐4、滾筒5、電熱偶管6、傳動機構7、 爐休支架8、起吊鉤9構成，其中電阻爐4固定於爐體支架8上，在爐體支架8的一 端設置起吊鉤9且由下端平臺支撐，其另一端的下端三角支撐並可繞其轉動；電 阻爐4內設置繞其轉動的滾筒5，電阻爐4外的滾筒5兩端加設水冷套3，在靠近三 角支撐端的滾筒5伸出端設置密封滾筒蓋2，滾筒蓋2上安裝進(抽)氣管l，在 靠近平臺支撐端的滾筒5伸出端設置電熱偶管6，且該端還設置有使滾筒5轉動的 傳動機構7。本發明的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其電阻爐4的加 熱元件是電熱絲，或是電熱帶，或是矽碳棒。 本發明的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其滾筒5的中部 是反應腔，反應腔內焊接有刮板。本發明的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其傳動機構7包 括電機、減速機、傳動鏈條。上述構成具體作用如下電阻爐工業用電阻爐的作用是為爐膽提供所需的熱能。由加熱元件、隔熱保溫層 和支撐結構組成。加熱元件可為電熱絲或電熱帶、矽碳棒。由於爐口在爐體側 部，且開口小，因此由爐體散失的能量較少，爐內溫差小，保溫效果好。滾筒滾筒的作用是為銅鋁合金粉末的氧化提供反應容器，包括支撐管、裝料管、 反應腔組成。裝料管在爐膽的前部，牛:要功能是粉末的裝料、出料及對滾筒提 供支撐，裝料管端部法蘭具有密封圈槽；支撐管在爐膽的後部，主要功能是對 滾筒提供支撐，並配備有熱電偶管及傳動鏈輪；反應腔在滾筒的中間，內部焊 接有刮板，刮板的作用為增加粉末的攪拌強度，提高粉末氧化的均勻件。使滾筒轉動的傳動機構裝置包括電機、減速機、傳動鏈條。水冷套水冷套的作用是為防止長時間高溫狀況下使用時，密封圈或傳動機構升溫 過高。爐體支架爐體支架作用是為電阻爐、滾筒、傳動裝置提供固定、支撐。 起吊鉤可將滾筒傾斜，方便粉末的裝填及倒出。本發明的結構還包括電控和溫控系統，電控系統可實現對滾筒的正轉、反 轉、間歇時間的調整及轉速的控制。溫控系統分為二套， 一個熱電偶管在滾筒 內，採用PID控溫系統， 一個在爐內採用智能控溫系統。實施例1:將滾筒蓋打開，裝入100kg0. 2wt%Al含量的銅鋁合金粉，蓋上 滾筒蓋，密封后抽真空。在真空度滿足使用要求後， 一次充入所需的氧氣，送 電升溫，同時開啟滾筒轉動按鈕，使滾筒以5 50轉/分鐘的速度單向轉動或雙向轉動，將爐膽加熱到180 50CTC，保溫。當滾筒爐內壓力不再減小則反應結 束，打開滾筒蓋，吊起爐體，轉動出粉。即得配氧後的銅鋁合金粉。實施例2:將滾筒蓋打開，裝入100kg0.6 wt %A1含量的銅鋁合金粉，蓋 上滾筒蓋，密封后抽真空。在真空度滿足使用要求後，先充入所需氧氣的1/4， 開啟滾筒轉動按鈕，使滾筒以5 50轉/分鐘的速度單向轉動或雙向轉動，送電 升溫加熱爐膽180 50(TC，當滾筒爐內壓力不再減小，再次充入剩餘的氧氣氧 化一個大氣壓反應，這樣重複四次，反應結束，打開滾筒蓋，吊起爐體，轉動 出粉即得配氧後的銅鋁合金粉。
權利要求
1、一種銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐設計，其特徵在於通過起吊鉤可將固定在爐體支架上的電阻爐中可繞其轉動的滾筒口向上傾斜並裝入粉末原料，蓋上滾筒蓋後對其抽真空依滿足使用要求，然後再充入一定量的純氧，氧氣可一次充入或分批充入；充入氧氣可增加滾筒中部反應腔內的氧分壓，加快反應進程；充氧後送電升溫並開啟滾筒轉動按鈕，使滾筒以5～50轉/分鐘的速度單向轉動或雙向轉動，將爐膽加熱到180～500℃時保溫，保溫加熱反應腔及內部粉末，隨著粉末溫度的升高，粉末表面開始氧化，氧化過程中通過傳動機構使滾筒不斷轉動，保證粉末均勻加熱及與內部氣氛充分接觸，當滾筒反應腔內壓力不再減小時則反應結束，從而達到粉末的均勻氧化；反應完成後打開滾筒蓋，將爐體吊起，低速轉動滾筒可使成品粉末流出。
2、 如權利要求l所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其 特徵在於主要是由進(抽)氣管、滾筒蓋、水冷套、電阻爐、滾筒、電熱偶 管、傳動機構、爐體支架、起吊鉤構成，其中電阻爐固定於爐體支架上，在爐 體支架的一端設置起吊鉤且由下端平臺支撐，其另一端的下端三角支撐並可繞 其轉動；電阻爐內設置繞其轉動的滾筒，電阻爐外的滾筒5兩端加設水冷套在 靠近三角支撐端的滾筒伸出端設置密封滾筒蓋，滾筒蓋t安裝進(抽)氣管， 在靠近平臺支撐端的滾筒伸出端設置電熱偶管，且該端還設置有使滾筒轉動的 傳動機構。
3、 如權利要求2所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其 特徵在於電阻爐的加熱元件是電熱絲，或是電熱帶，或是矽碳棒。
4、 如權利要求2所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其 特徵在於其滾筒的中部是反應腔，反應腔內焊接有刮板。
5、如權利要求2所述的銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，其 特徵在於其傳動機構包括電機、減速機、傳動鏈條。
全文摘要
一種銅鋁合金粉末氧化配氧用可控氣氛迴轉爐結構，主要是由進(抽)氣管、滾筒蓋、水冷套、電阻爐、滾筒、電熱偶管、傳動機構、爐體支架、起吊鉤構成，其中電阻爐固定於爐體支架上，在爐體支架的一端設置起吊鉤且由下端平臺支撐，其另一端的下端三角支撐並可繞其轉動；電阻爐內設置繞其轉動的滾筒，電阻爐外的滾筒5兩端加設水冷套，在靠近三角支撐端的滾筒伸出端設置密封滾筒蓋，滾筒蓋上安裝進(抽)氣管，在靠近平臺支撐端的滾筒伸出端設置電熱偶管，且該端還設置有使滾筒轉動的傳動機構。本發明生產效率高滾筒在旋轉過程中，粉末與氣氛接觸充分，並且通過增加滾筒內的氧氣分壓，減少氧化時間。僅為烘箱烘烤的1/10，縮短了氧化時間。
文檔編號F27B7/00GK101392987SQ200810230778
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者王永朝, 陳會東, 雷竹芳 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所