[實用新型]制備微細球形金屬粉末的低成本霧化裝置

有效

• 申請號: 201520990399.2
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN205128928U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 陳仕奇
• 申請（專利權）人: 湖南恒基粉末科技有限責任公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;袁穎華

技術領域

本實用新型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（即凝固前與霧化室的內壁不發生碰撞），在表面能的作用下粉末的形狀為球形。但是，當凝固過程受到外因的干擾時，液滴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。現有研究表明，霧化氣氛中氧含量是影響液滴球化的主要因素之一，減少霧化過程中的氧含量是促進粉末球化的一個主要方法。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、低氧含量的粉末需要真空條件的霧化裝置才能實現，非真空條件下的裝置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。進一步的研究和實踐表明，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，非真空霧化裝置可以實現高球形度、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、粉末收集器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。本發明人之前申請的ZL200910304166.1的霧化噴嘴專利可以實現霧化粉末粒度的微細化，細小的金屬液滴表明凝固距離的縮短，這樣為設計新型的霧化裝置提供了可行性。

采用ZL200910304166.1的霧化噴嘴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。

實用新型內容

本實用新型的目的為了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，而提供一種結構緊湊、功能配置符合高品質粉末生產要求的制備微細球形金屬粉末的低成本霧化裝置。本裝置適用于熔點1600℃以下所有金屬及合金熔體的霧化，尤其高熔點金屬及合金微細粉末的制備。

為達上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種制備微細球形金屬粉末的低成本霧化裝置，其包括中頻熔煉爐、中間包、霧化噴嘴、霧化室、粉末收集器及旋風分離器；該中間包由中間包發熱坩堝和中間包加熱爐組成；該霧化室由圓形霧化桶及錐形集粉斗組成，該圓形霧化桶下方通過管道與該旋風分離器連通，其特征在于：所述中間包發熱坩堝為石墨坩堝或氧化物坩堝；中間包加熱爐采用感應加熱爐；所述圓形霧化桶及錐形集粉斗通過法蘭密封連接；該圓形霧化桶的內徑為φ1000-1500mm，高度為2000-3500mm；該錐形集粉斗的錐度為40-70°，根據圓形霧化桶的內徑而定，該錐形集粉斗的出口內徑為φ100-200mm；所述連通該旋風分離器與該圓形霧化桶的管道傾斜設置，且與圓形霧化桶的圓心軸成50-70°夾角；所述圓形霧化桶的頂部或上方設有2-6個引入純化氣體的氣氛純化接口，該錐形集粉斗的下方、粉末收集器及旋風分離器均安裝有1-3個氣氛純化接口，純化氣體的流量為0.5-2m³。

所述中間包加熱爐為超音頻或高頻感應加熱爐，電源功率為30-60kW。

所述純化氣體為高純氮氣，與該氣氛純化接口連通的管道上設有氣體流量計。

所述霧化室內設有氧傳感器。