[發明專利]用于金屬霧化的系統和用于霧化金屬粉末的方法

有效

• 申請號: 201380011727.3
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN104254416B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 彼得·維克內爾;帕特里克·隆伯格
• 申請（專利權）人: 伊拉斯蒂爾·克羅斯特公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22D41/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 胡秋玲,鄭霞

技術領域

本發明涉及用于金屬粉末霧化的系統，所述系統包括具有被布置為用于把已熔化的金屬從爐的底部排放的排放部(drain)的熔化爐。本發明還涉及使用這樣的系統霧化金屬粉末的方法。

背景技術

許多鋼和其他的金屬合金的性質容易地被合金中的過量的量的氧和有時氮劣化。例如，高速鋼的彎曲強度和沖擊強度有被富氧的夾雜物減少的風險并且不銹鋼使它們的抗腐蝕性和力學性質被高的氧含量劣化。某些含有可容易氧化的元素例如Ti、Al或稀土元素的合金是不能夠使用常規的粉末霧化工藝以合理的成本進行大規模的霧化，這是由于產率低和氧化性元素的可預測性差。

具有許多不同的生產金屬粉末的方式，例如噴射鑄造、離心鑄造、水霧化、油霧化、超聲霧化和氣體霧化。氣體霧化已知生產具有相對地低的氧水平的球形粉末，與使用例如水霧化被霧化的粉末相比。為了具有大的批量大小，典型地幾噸，的大規模霧化，金屬被在感應爐中在空氣下熔化。因此獲得的液體金屬通過傾斜爐被傾倒在噴管上。金屬被直接地傾倒入中間包(tundish)中或經過鋼水包。中間包中的液體金屬然后被經過中間包的底部中的開口排放入霧化室的上部分中。在進入霧化室中時，液體金屬被以高的速度的氣體擊打，由此球形的粉末被生產。

在經過噴管的從爐至中間包或鋼水包的傾倒期間，液體金屬的整個的批次被暴露于周圍的氣氛。如果周圍的氣氛是空氣，那么液體金屬的氧含量增加。在JP7048610中，這個問題通過把可傾斜的爐和中間包共同地放置在包封室中被操縱，保護性氣氛被在包封室中保持。因此，液體金屬在經過噴管從爐傾倒至中間包時不經受氧氣。然而，這種系統不適于用于大規模霧化(>500kg)，因為包封裝置在這種情況下成為非常大的。也是困難的是取樣和調整在室內側的熔化爐中的合金。

另一個操縱該問題的方式是使用液體金屬從其被經過在爐的底部中的排放部排放的熔化爐。液體金屬的整個的批次的向氣氛的暴露由此被避免。為了在熔化、取樣和組成的調整期間把液體金屬保持在爐中，塞棒被引入排放部中。塞棒是從爐的頂部可操作的豎直棒。塞棒可以通過把其向上地拉動被移除，從而打開排放部。然而，是困難的是在不損傷或斷裂塞棒的情況下加載爐。也是困難的是制造可靠地起作用的大規模爐，因為塞棒必須被隨著爐增大。因為棒必須抵抗高的溫度，所以其必須由耐火材料制造。陶瓷耐火材料典型地與諸如脆性的問題相關聯并且金屬的耐火材料已知是氧化的并且是非常高成本的。

US4562943公開了具有熔化物可以被經過其傾倒的在底部中的開口的熔化爐。開口被封閉板阻擋，封閉板被配置為作為從熔化物傳遞的熱的結果熔化。為了防止封閉板熔化，其被從下方冷卻，直到傾倒被開始。為了開始傾倒，冷卻被減少或封閉并且因此封閉板被從熔化物傳遞的熱熔化并且傾倒被開始。然而，在這樣的爐中存在的高的溫度梯度使其是非常難以控制的。過于厚的封閉板將不可能被從熔化物傳遞的熱徹底熔化以開始底部傾倒。在另一個方面，過于薄的板或過于小的冷卻可以開始不受控制的底部傾倒。

發明內容

本發明的一個目的是提供，在至少某個方面中，用于金屬粉末霧化的改進的系統以及相應地用于金屬粉末霧化的改進的方法。

本發明通過提供根據以下說明的金屬粉末霧化系統以及方法實現該目的。金屬粉末霧化系統包括被耐火材料內襯的熔化爐，被配置為把金屬熔化為液體金屬浴，在爐中排放部被布置為用于把液體金屬從爐的底部排放，排放部被配置為被堵塞構件封閉。系統還包括霧化室，被配置為接收并且霧化來自熔化爐的液體金屬，以及移除工具，用于移除堵塞構件，移除工具是從爐的底部區可控制的從而實現堵塞構件的移除而不會干擾液體金屬浴的表面。系統的特征在于移除工具和堵塞構件被配置為使得堵塞構件是使用移除工具獨立于液體金屬浴的溫度可移除的。

使用根據本發明的系統，可以增加批次規模，因為不需要塞棒，由此與使塞棒增大相關聯的問題被避免。根據本發明被使用的堵塞構件不需要向上突出入爐中并且其因此是易于在熔化之前使用原材料填充爐。通過使移除工具是從爐的底部區可控制的，可以打開爐中的排放部而不干擾液體金屬浴的表面并且因此防止氧氣引入到液體金屬浴中。因此，可以獲得具有比常規霧化系統獲得的氧含量低的氧含量的金屬粉末。因此，使用本發明獲得的粉末在用于例如熱等靜壓中賦予最終產品低水平的不想要的雜質且因此賦予優于常規方法生產的粉末的機械性能和抗腐蝕性。