[發明專利]一種實驗室用熔體干法粒化裝置

在審

• 申請號: 201710448557.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107297508A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 呂學偉;賀文超;張宇;李雪琴;嚴志明;呂學明;黨杰;張穎異;白晨光
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10
• 代理公司: 上海諾衣知識產權代理事務所(普通合伙)31298
• 代理人: 王海鳳

技術領域

本發明涉及一種研究金屬顆粒制備的實驗設備技術領域，具體涉及一種實驗室用熔體干法粒化裝置。

背景技術

旋轉粒化技術在化工、粉末冶金、制藥、食品和農業等方面應用廣泛。英國Pickering等人在英國鋼鐵公司(BSC)率先將其引入到高爐熔渣的干法粒化過程，旋轉粒化工藝因其生產效率高、粒度可控等優點倍受青睞，隨后國內外很多學者對這種技術展開了大量研究。干法旋轉粒化工藝不僅可以用于冶金熔渣的粒化，如高爐渣、轉爐渣和電爐渣等，還可以用于金屬熔體的粒化，如鐵水、鐵合金等。

1941年日本學者棚澤等和1950年荷蘭學者Hinze等人利用水溶液和有機溶液等進行了離心霧化液滴破碎的機理實驗，實驗結果表明，采用旋轉盤離心霧化時，液體粒化的分裂形態如圖所示。熔滴的形成主要有三種不同的機理：液滴狀分裂(DDF,Droplet Direct Formation)、纖維狀分裂(LF,Linear Formation)和膜狀分裂(FF,Film Foramation)。但是高溫熔體粒化的分裂機理，還有待實驗驗證。

熔體粒化顆粒的特性(粒徑尺寸、粒徑分布和球形度等)除了熔體自身性質影響之外，主要由粒化器參數、熔體溫度、熔體流量和轉速等因素控制。其中，熔體的溫度是決定粒化顆粒性質的一個關鍵因素。實驗室進行熔體粒化實驗時，通常需要采用感應爐先將冶金熔渣或金屬(合金)快速熔化，然后注入底部帶孔的容器中，進行粒化實驗。這一過程金屬熔體會產生不同程度的溫降，難以得到準確的溫度與粒化顆粒性質之間的關系。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種可以得到溫度與粒化顆粒性質之間的關系的實驗室用熔體干法粒化裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種實驗室用熔體干法粒化裝置，包括感應爐、旋轉粒化系統、空氣冷卻系統、金屬顆粒收集結構和氣體收集系統；

感應爐：包括感應線圈、石墨坩堝和塞子；

所述石墨坩堝的底部具有用于熔體下流的孔，所述塞子與所述孔滑動配合；

所述感應線圈通過支架固定，并布設成環狀結構，用于給石墨坩堝加熱，所述石墨坩堝設置在感應線圈形成的環狀結構中，石墨坩堝與感應線圈同軸設置；

旋轉粒化系統：包括霧化室、轉盤、法蘭、連接軸和驅動電機；

所述霧化室具有熔融金屬注入口、金屬顆粒出口和空氣出口，所述熔融金屬注入口設置在霧化室的頂部，金屬顆粒出口設置在霧化室的底部；

所述轉盤和法蘭位于霧化室內部，轉盤固定在法蘭的上方，轉盤與熔融金屬注入口相對設置；

所述連接軸設置在法蘭的下方，且其頂部與法蘭固定連接；

所述驅動電機與連接軸連接，驅動連接軸沿其中心軸轉動；

所述感應爐設置在霧化室的上方，霧化室的頂部且圍繞熔融金屬注入口設有一圈耐火磚，所述感應線圈和石墨坩堝設置在耐火磚上；

所述石墨坩堝底部的孔與熔融金屬注入口同軸設置；

空氣冷卻系統：包括空氣壓縮機、氣瓶、多個空氣噴嘴和空氣噴嘴安裝結構；

所述空氣壓縮機的氣體出口通過管道與氣瓶的氣體入口連通，氣瓶的壓縮氣體出口通過氣管與空氣噴嘴的氣體入口連通；

所述空氣噴嘴安裝結構包括安裝架和布風板；

所述安裝架設置在法蘭的外周；

所述布風板固定在安裝架的頂部，所述布風板為環形結構，且具有多個空氣噴嘴安裝孔，所述多個空氣噴嘴安裝孔沿布風板周向布設，且多個空氣噴嘴安裝孔的圓心所在圓位于轉盤頂部邊緣外側；

金屬顆粒收集結構：包括第一金屬顆粒收集器；

所述第一金屬顆粒收集器用于收集從霧化室底部排出的金屬顆粒；

氣體收集系統：包括熱空氣的收集器和第二金屬顆粒收集器；

所述收集器的氣體入口通過管道與霧化室上的空氣出口連通；

所述第二金屬顆粒收集器與連接，用于收集除塵產生的金屬顆粒。

作為優化，所述感應爐還包括引流管；

所述引流管的頂部與石墨坩堝底部可拆卸連接，且引流管與石墨坩堝底部的孔同軸設置。

作為優化，所述石墨坩堝的底部具有中空的延伸管，所述延伸管與石墨坩堝底部的孔同軸設置；

所述延伸管與引流管的頂部螺紋連接。

作為優化，還包括感應爐控制柜；

所述感應爐控制柜通過控制感應線圈中的電流，實現對石墨坩堝加熱溫度的控制。

作為優化，還包括高速攝像機；