[發明專利]制備低氧含量的微細球形金屬粉末的氣體霧化裝置

無效

• 申請號: 201110399975.2
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102407338A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 陳仕奇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種利用高壓氣流將液態金屬及合金熔體破碎成小液滴并凝固成粉末的霧化裝置，尤其是在非真空條件下所制備粉末具有低的氧含量、粒度微細、形狀為球形特征的霧化裝置。

背景技術

氣體霧化技術是金屬及合金粉末的一種生產方法，其制粉的原理是用一高速氣流將從導液管流出的液態金屬流粉碎成小液滴并在隨后的飛行中凝固成粉末的過程。氣霧化粉末具有球形度高、粉末粒度可控等優點，已成為高性能及特種合金粉末制備的主要方向。發展高球形度、低氧含量的合金粉末的制備裝置具有現實意義。

金屬熔體經高壓氣流霧化后變成小液滴，小液滴在往下飛行中不斷冷卻凝固成粉末。粉末的氧含量與形狀在凝固過程中不斷變化，當條件允許時，粉末的氧含量可達到較低的水平，形狀呈球形。一般情況下，當液滴具有足夠的凝固時間時(即凝固前不與霧化室的壁碰撞)，在表面能的作用下粉末的形狀為球形。當凝固過程受到外因的干擾時，液滴的凝固過程中的球化不能完全進行，粉末會呈現非球形結構，如條狀、多棱狀、片狀等?，F有研究表明，霧化氣氛中氧含量是影響液滴球化的一個主要因素，減少霧化過程中的氧含量是促進粉末的球化的一個主要方法。申請人的研究表明，霧化粉末的氧含量和形狀與霧化裝置的結構和功能配置密切相關。

一般認為，高球形度、低氧含量的粉末要在真空條件的霧化裝置上才能實現，在非真空條件下的裝置上制備上述要求的粉末是十分困難的。但真空霧化制粉裝置結構復雜、制造成本高、生產周期長、維護成本高，所生產出的粉末不具有成本優勢，限制了此類粉末的推廣應用。申請人的研究和實踐表明，霧化裝置的結構和功能配置對控制粉末的氧含量和形狀有密切關系。在非真空霧化裝置上可以實現高球形度、低氧含量的粉末的制備。

金屬霧化裝置一般由熔煉爐、中間包、霧化室、霧化噴嘴、粉末收集和旋風分離器等幾部分組成。對粉末的氧含量和形狀有直接影響的是霧化室的構造的功能配置。尤其是霧化開始前霧化室的氣氛控制有著十分重要的影響。國內的非真空氣霧化裝備基本上是沿用我國六七十年代的設計思想，霧化室的容積很大，基本上直徑在2米左右，高7米以上，這樣大容積的霧化室十分不利于氣氛控制。對降低粉末的氧含量難以實現。設計這樣一個大容積的霧化室的原因是受霧化技術的限制，國內普遍采用非限制性的霧化噴嘴，粉末粒度比較粗，金屬液滴的凝固距離長，這樣可以避免粉末間的粘連。申請人和其它一些發明者申請的霧化噴嘴專利可以實現霧化粉末粒度的微細化，細小的金屬液滴意謂著凝固距離的縮短，這樣為設計新型的霧化系統提供了可行性。

采用申請人的發明的緊耦合霧化噴嘴(專利號ZL200910304166.1)生產微細金屬粉末時，對金屬熔體的有效控制是十分必要的，如熔體的溫度、流率對霧化過程的穩定性和粉末粒度分布的均勻性均有重要的影響。熔體的控制由中間包和其組合為一體的導液管來完成。而現有霧化裝置對熔體的控制不能達到微細粉末制備的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提高在非真空條件下氣體霧化粉末的品質，提高粉末的球形度，同時降低粉末的氧含量的制備低氧含量的微細球形金屬粉末的氣體霧化裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供的制備低氧含量的微細球形金屬粉末的氣體霧化裝置，包括熔煉爐、中間包、霧化室、霧化噴嘴、粉末收集器和旋風分離器，所述的霧化室由圓形桶體和錐形集粉斗組成，所述的圓形桶體和所述的錐形集粉斗密封連接，所述的錐形集粉斗的錐度為β，其取值為40～70°，所述的錐形集粉斗的出口與粉末收集器相連，所述的圓形桶體的下部連接有至少一個旋風分離器，所述的旋風分離器與所述的圓形桶體的連接管道相對于所述的圓形桶體的圓心軸往豎直向上方向成一角度α，其取值為50～70°，在所述的霧化室的頂部或上方設有氣氛純化接口，在所述的霧化室的下方、所述的粉末收集器12和所述的旋風分離器上均安裝有氣氛純化接口。

所述的中間包所用的坩堝是石墨材質或氧化物材質，容量為1～3L，所述的中間包的加熱方式采用感應加熱爐感應加熱，采用超音頻或高頻感應加熱電源，電源功率為30～60kw。

所述的圓形桶體的內徑為φ1000～1500mm，高度為2000～3500mm。

所述的錐形集粉斗的出口為φ100～200mm。