一種高壓水霧化制粉裝置的製作方法
2023-05-09 09:12:46
專利名稱：一種高壓水霧化制粉裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於水霧化製取金屬粉末方法。適用於粉末冶金領域通用粒度粉末的生產，特別適用於金剛石工具、硬面技術等行業及注射成型(MIM)用金屬及合金、不鏽鋼等細粒級、微細粒級粉末的生產。
水霧化裝置是以高能噴射水流擊碎金屬液流獲得金屬粉末，亦稱二流霧化。水壓是最重要的技術參數。水壓高，收得率高，粉末細。水是擊碎金屬液的能量源，也是冷卻劑。目前，國內水霧化裝置水壓普遍在10MPa左右，水壓最高也就達到50MPa，這種二流霧化的水能量利用是很有限的，也存在裝置容量小的問題。
本實用新型的目的在於提供一種注射成型用60MPa高壓水霧化制粉裝置。該裝置的容量大、產量大，具有更高的水壓和水的能量利用率，金屬和水流量大，能高效製取金屬粉末。
本實用新型的解決方案是將融熔金屬注入漏包，由包底漏出帶狀金屬液流。帶狀金屬液流受高能量板狀水流V型噴射，擊碎成分散的細金屬顆粒。熱的細金屬顆粒再受到二次噴射水流的衝擊，被冷卻60℃以下溫度。
本實用新型由熔煉爐、漏包、霧化設備三部分組成，其中熔煉爐採用中頻無芯感應熔煉爐，所述漏包由殼體、耐火材料襯體、坩堝組成，所述霧化設備由噴射霧化器、分流器、霧化筒、集粉罐、水泵及連續管線等組成，其特點在於1、本實用新型採用中頻無芯感應熔煉爐。適宜容量為50-150公斤。50公斤爐體可採用機械傳動定點澆注。中頻無芯感應熔煉爐由爐體、變頻裝置、匯流母線、水冷裝置、機械傳動等五部份組成。
2、本實用新型漏包採用扁平漏中漏眼，即在漏包中的坩堝底部中間開有可形成帶狀金屬液流的扁平漏眼；其目的是得到帶狀金屬液流，加大金屬液流量，漏眼採用特種耐火材料。
漏包置於霧化設備的噴射霧化器主體上，其附屬護套與噴射霧化器主體中孔構成封閉連接。注入漏包的金屬液從包底部的扁平漏眼漏出，呈帶狀金屬液流。當其穿經噴射霧化器主體中孔時受到噴射水流的衝擊。在其他條件相同時，單位時間內進入霧化區域的帶狀金屬液流股較已有裝置柱狀金屬液流股的金屬流量大得多，能顯著地縮短金屬液流注入時間。
3、本實用新型裝置的霧化設備中噴射霧化器是關鍵部件之一，所述噴射霧化器由霧化器主體、扇形噴霧噴嘴、環形噴頭、高壓水水管、水管等組成，所述扇形噴霧噴嘴是從前後、左右四個方向分布的，它位於噴射霧化器主體中孔的外圍，它由噴嘴主體、嵌體、導向葉片組成，所述扇形噴霧噴嘴的軸線與金屬液流的夾角α20-30°；所述環形噴頭位於扇形噴霧噴嘴的下方。
本實用新型採用兩步噴射霧化器。這基於水是擊碎金屬液流的能量源和冷卻劑，水同金屬液流之間既有能量交換又有熱量交換而構思的，兩步霧化的目的在於分解水的能量交換和熱量交換。
兩步霧化的一次噴射是60MPa高壓水噴射。由扇形噴霧噴嘴中噴射出的，噴射水為平板狀，是四向V型噴射。在「一」字聚集點衝擊帶狀金屬液流，使其碎成分散的細顆粒，進行水與金屬液之間的能量交換(為主)。以平板狀V型噴射水流衝擊帶狀金屬液流較已有裝置衝擊柱狀金屬液流合理得多，受衝擊面大，充分利用了高壓水的能量，顯著地提高了水的能量利用率。二次噴射是以冷卻已被擊碎的、熱的細金屬顆粒為目的。被一次噴射所擊碎的、熱的細金屬顆粒向下墜落，隨即受到從環形噴頭中噴出的二噴射水衝擊，熱的細顆粒得到冷卻，溫度冷至60℃以下，完結水與金屬之間的熱量交換。與已有裝置相比，本實用新型裝置使得熱的細金屬顆粒行距(從焦點至冷卻水面的距離)大大地縮短，從而減免了其過程中的化學、物理變化。本實用新型所製取的金屬粉末形狀為角形的和不規則形的。
實施帶狀金屬液流和兩步霧化，提高了水霧化能力，顯著地縮短霧化時間，可加大熔煉設備的容量。同時顯著地縮短金屬液注入時間，減少了澆包過程中的金屬液二次氧化。這對合金、不鏽鋼粉末的生產是極為重要的。
本實用新型裝置中，兩步噴射霧化器的高壓噴射採用扇形噴霧噴嘴，所述扇形噴霧噴嘴由噴嘴主體、嵌體、導向葉片組成。圖2是扇形噴霧噴嘴結構示意圖，嵌體是硬質耐磨材料製成的，有最佳耐磨性，噴嘴主體、導向葉片為不鏽鋼材料。導向葉片可穩定水渦流，以產生最大的噴射整體性和衝擊力。扇形噴霧噴嘴能在60MPa高壓下耐磨損，長期保持噴射水流量準確、壓力恆定、有最大的衝擊力。由於本實用新型最高水壓達到60MPa，較已有裝置的50MPa壓力高20％。更高壓力使得所制金屬粉末更細，提高了細粒級、微細粒級的收得率。
與已有裝置相比，本實用新型有以下優點1、本實用新型具有更高的水壓和水的能量利用率，水和金屬液流量大，有高的霧化能力。本實用新型裝置的容量大、產量大。
2、本實用新型製取金屬粉末，有霧化時間短，收得率高和所製取粉末細、含氧量低，粉末顆粒形狀為角形的和不規則形狀的特點，本實用新型能高效製取金屬粉末。
3、本實用新型設計合理、結構簡單、操作方便。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型裝置中漏包及噴射霧化器的正面剖視結構示意圖。
圖2是本實用新型所述的扇形噴霧噴嘴結構剖視示意圖。
圖3是本實用新型所述漏包中扁平漏中漏眼的俯視形狀圖。
圖1中，1、中頻無芯感應爐爐嘴，2、漏包，3、噴射霧化器，4、霧化筒，5、高壓水水管，6、水管，7、霧化器主體，8、扇形噴霧噴嘴，9、環形噴頭，10、殼體，11、坩堝，12、耐火材料襯體，13、扁平漏眼，14、護套，15、噴射霧化器中孔。
採用本實用新型裝置用高壓水霧化製取金屬與合金粉末生產過程為首先啟動中頻感應熔煉爐熔鍊金屬或合金，同時對已裝調好的漏包進行予熱，金屬或合金達到規定的溫度時，啟動霧化設備的供水開關，高壓水由高壓水泵排出，經分流器、噴射霧化器主體7，從扇形噴霧噴嘴8中噴射出；二次噴射水流則從環形噴頭9中噴射出。待霧化水流穩定，立即傾動中頻熔煉爐爐體，向漏包平穩、連續澆注金屬或合金熔液。熔液從包底扁平漏眼13流出，帶狀金屬或合金液流經噴射霧化器中孔15進入霧化區域，在V型噴射聚焦點受到板狀高壓水流衝擊，被擊碎成細的顆粒。熱的細顆粒向下墜落，隨即受到環形噴頭噴射水流衝擊，冷卻至60℃以下。冷卻了的細顆粒經霧化筒沉積集粉罐內。
權利要求1.一種高壓水霧化制粉裝置，由熔煉爐、漏包、霧化設備三部分組成，其中熔煉爐採用中頻無芯感應熔煉爐，所述漏包由殼體、耐火材料襯體、坩堝組成，所述霧化設備由噴射霧化器、分流器、霧化筒、集粉罐、水泵及連續管線等組成，其特徵在於(1)所述熔煉爐選用容量在50-150公斤的中頻無芯感應爐；(2)漏包採用扁平漏中漏眼，即在漏包中的坩堝底部中間開有可形成帶狀金屬液流的扁平漏眼；所述漏包置於霧化設備的噴射霧化器主體上，其附屬護套與噴射霧化器主體中孔構成封閉連接；(3)所述的噴射霧化器由霧化器主體、扇形噴霧噴嘴、環形噴頭、高壓水水管、水管等組成，所述扇形噴霧噴嘴是從前後、左右四個方向分布的，並位於噴射霧化器主體中孔的外圍，它由噴嘴主體、嵌體、導向葉片組成，噴嘴的軸線與金屬液流的夾角α為20-30°；所述環形噴頭位於扇形噴霧噴嘴的下方。
專利摘要高壓水霧化制粉裝置,由熔煉爐、漏包、霧化設備三部分組成,特點是:(1)所述熔煉爐選用容量在50—150公斤的中頻無芯感應爐;(2)漏包採用扁平漏中漏眼;(3)噴射霧化器由霧化器主體、扇形噴霧噴嘴、環形噴頭等組成,所述扇形噴霧噴嘴位於噴射霧化器主體中孔的外圍,從前後、左右四個方向分布,噴嘴的軸線與金屬液流的夾角α為20～30°,環形噴頭位於扇形噴霧噴嘴的下方,該裝置具有容量大,產量大,生產高效等優點。
文檔編號B22F9/08GK2398039SQ99254400
公開日2000年9月27日 申請日期1999年11月23日 優先權日1999年11月23日
發明者吳書冶, 吳光大 申請人:北京科因技術開發有限公司, 冶金工業部鋼鐵研究總院