[發明專利]懸浮熔煉氣霧化裝置及制備金屬粉體的方法

有效

• 申請號: 202011034236.9
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN111872405B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 李佳;李庚
• 申請（專利權）人: 寶雞華煜鼎尊材料技術有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

本發明涉及優質金屬粉制備設備及方法，為解決懸浮熔煉?氣霧化技術中液流的穩定性和流速難以保證，以及為保證液滴完全凝固和冷卻，熔煉設備下連接的霧化塔必須具有很大高度，使應用氣霧化技術較為困難的問題，提供一種懸浮熔煉氣霧化裝置及制備金屬粉體的方法。裝置中坩堝上扣合有坩堝蓋，坩堝蓋上設置有連接桿，連接桿內套設安裝充氣管；泄流孔內設置延伸至外部的導流管，導流管延伸出坩堝的部分對應設置加熱裝置；霧化塔內設有噴吹管，用于減小霧化塔內液滴下降速度或增加霧化塔內液滴的降落行程。方法是基于上述裝置，熔煉時通過充氣管向坩堝內充入保護氣體，控制熔煉后經泄流孔處導流管流出的液流的流速，在霧化塔中凝固冷卻時，增加噴吹。

技術領域

本發明涉及優質金屬粉制備設備及方法，具體涉及一種懸浮熔煉氣霧化裝置及制備金屬粉體的方法。

背景技術

材料技術中，粉末技術是一個重要分支，在許多技術領域都有重要應用。3D打印技術是粉末技術的重要應用領域，這種技術對粉體的質量提出了較高要求，氣霧化技術作為制備優質粉體的一種技術，通過某種熔煉技術獲得液態金屬束流，再用高壓氣流將液流擊碎形成微細液滴。

如圖1，在各種氣霧化技術中，VIGA（真空感應熔煉氣霧化制粉系統）是采用較多的技術。在這種技術中，感應電源09為電磁感應圈07供能，電磁感應圈07環繞設置在坩堝01外圍，通過真空系統06調節真空爐08內的真空度，通過氣體系統05向真空爐08內充入保護氣體，坩堝01內的金屬經中頻感應熔煉得到金屬液，金屬液從坩堝01中傾倒到中間包02，開啟中間包02的底鑄口011，使金屬液從中間包的底鑄口011泄出形成液流，環繞液流的噴嘴03射出高壓氣體，將液流擊碎形成微細液滴，霧化氣體一般采用氮氣或氬氣，液滴在霧化塔04中凝固和冷卻硬化形成粉體。其中，液流的直徑和流速是獲得優質粉末的關鍵因素之一，可以通過底鑄口011的設計進行控制。在該類技術中，坩堝01、中間包02和底鑄口011均呈熱態，因此，控制液流的難度并不高。

但用中頻感應熔煉技術熔煉活潑金屬、高純金屬和難熔金屬等材料有很大的困難，無法獲得優質的成品，熔煉這些材料需要采用懸浮熔煉技術。為了獲得這些材料的的優質粉體，需要將VIGA中的中頻感應熔煉設備替換為懸浮熔煉設備，即設計懸浮熔煉與氣霧化相結合的技術(VIGA-CC)，其結構如圖2所示。但是，VIGA-CC技術還有一些新的技術困難，最突出的是難以保證液流的穩定性，以及難以控制液流的流速。懸浮熔煉技術的特征是用水冷銅坩堝代替中頻感應熔煉中的陶瓷坩堝，目的是排除坩堝01材料對熔池產生的污染。如果要通過傾轉坩堝01泄出液體，則必須通過快速傾轉坩堝01完成泄出過程，否則會有大量液體凝固在冷卻的坩堝01內壁上，所以，這種技術只能讓液流從坩堝01底部的泄流孔010泄出。由于坩堝01整體，包括它的泄流孔010都是被冷卻的，而且泄流孔010的直徑一般只有幾毫米，所以，液流在經過泄流孔010時很難保持穩定并得到有效的控制。如果按照VIGA工藝也使用陶瓷材料的中間包02，就會對液態金屬造成二次污染，使其喪失了懸浮熔煉的作用。若中間包02也使用水冷銅坩堝，就同樣存在泄流問題。

氣霧化技術需要在熔煉設備下面接霧化塔04，霧化塔04的用途是容納液流形成的液滴在下降行程中凝固。霧化塔04必須有很大的高度，以便使液滴在降落到塔底之前完全凝固和冷卻，形成球形粉體，防止液滴和剛凝固還沒有硬化的粉體顆粒直接撞擊塔底的底面。一般情況下，霧化塔04的高度要大于10米，對應用氣霧化技術帶來了相當大的困難。

發明內容

本發明為解決懸浮熔煉-氣霧化技術中液流的穩定性和流速難以保證，以及為保證液滴完全凝固和冷卻，熔煉設備下連接的霧化塔必須具有很大的高度，使應用氣霧化技術較為困難的技術問題，提供一種懸浮熔煉氣霧化裝置及制備金屬粉體的方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

懸浮熔煉氣霧化裝置，包括密封連接的真空爐、霧化塔，以及設置在真空爐內的水冷銅坩堝；所述水冷銅坩堝外環繞設有第一電磁感應圈，水冷銅坩堝的底部開設有泄流孔；其特殊之處在于，