CN101392987B - 铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉设计及结构 - Google Patents
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Abstract
一种铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，主要是由进(抽)气管、滚筒盖、水冷套、电阻炉、滚筒、电热偶管、传动机构、炉体支架、起吊钩构成，其中电阻炉固定于炉体支架上，在炉体支架的一端设置起吊钩且由下端平台支撑，其另一端的下端三角支撑并可绕其转动；电阻炉内设置绕其转动的滚筒，电阻炉外的滚筒5两端加设水冷套，在靠近三角支撑端的滚筒伸出端设置密封滚筒盖，滚筒盖上安装进(抽)气管，在靠近平台支撑端的滚筒伸出端设置电热偶管，且该端还设置有使滚筒转动的传动机构。本发明生产效率高：滚筒在旋转过程中，粉末与气氛接触充分，并且通过增加滚筒内的氧气分压，减少氧化时间。仅为烘箱烘烤的1/10，缩短了氧化时间。
Description
技术领域
本发明属于回转炉技术领域，尤其涉及到一种铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉设计及结构。
背景技术
弥散铜材料配氧处理是指根据铜-铝合金粉原料中铝的含量，按一定的配比添加所需的氧，以保证内氧化时铝能全部被氧化成弥散分布的氧化铝相。配氧过程可决定材料中弥散相质点的大小、分布及均匀性，是弥散铜材料制备及生产工艺中的关键技术之一。
通常铜-铝合金粉的表面氧化配氧或内氧化剂的制备是在烤箱(或电阻炉中)中进行的，需长时间的烘烤将粉末表面氧化，反应方程式为：
2Cu+O2＝2CuO
这种方法存在如下缺点：
1)劳动强度高
在氧化处理过程中粉末处于静止状态，在高温环境下，容易发生结块，造成粉末氧化程度不一致。为防止粉末结块现象发生，需频繁将粉末从烤箱(或电阻炉中)内取出，搅拌并将轻微结块的粉末破碎后再放入烤箱内(或电阻炉中)继续烘烤，因此劳动强度高。
2)氧化程度的均匀性较差
容器内的粉末升温过程不一致，且容器内表层的粉末与空气接触较为充分，内部供氧相对不足，造成粉末氧化的均匀程度不一致。
3)氧化的程度可控性差
由于无法随时掌握氧化的程度，粉末经常会氧化的过量。弥散铜生产过程对材料的氧化程度需准确控制，粉末的氧含量过高会导致还原工艺的调整，需延长还原时间，增加还原气体的使用量。
4)耗电量高、生产效率低
粉末频繁的从烤箱内(或电阻炉中)取出，烤箱、粉末不停地降温、升温，耗电量高；烤箱(或电阻炉中)内氧气分压不可控，由于氧化过程氧气的消耗，后续粉末间的氧气供应不充足，显著的增加了氧化时间，生产效率低。
由此看出：采用烤箱(或电阻炉中)进行弥散铜的配氧工艺，设备热利用率、生产效率低，劳动强度大，且工艺的可控性差，不适合弥散铜的生产。
现有回转炉设备已应用于多种金属粉末的氧化、还原、退火等热处理工艺，其主要特点为在热处理过程中，粉末处于相对运动状态，不仅可有效的防止粉末粘结，并且粉末与外界气氛接触充分，各种化学反应的时间短，处理效率高，效果较好，具有节能、高效的优点。但现有的回转炉进行弥散铜的配氧工艺也存在一些不足之处。
中国专利ZL95226707.1介绍了“废铅熔炼回转炉”；
中国专利ZL00253487.8介绍了“焚烧垃圾的回转炉排炉”；
中国专利ZL97101681.X介绍了“铁磁料电热回转炉”；
中国专利ZL99209446.1介绍了“湿法氟化铝外热式脱水干燥回转炉”；
中国专利ZL89205257.9介绍了“磁性材料烧结外热式回转窑”；
中国专利ZL01128612.1介绍了“电阻炉加热煅烧高岭土回转窑”；
中国专利ZL96231504.4.1介绍了“多功能回转窑”。
通过对上述专利的仔细分析，发现全部采用了“直通式结构”，即从一端进料、进气，从另一端出气，这种结构的回转炉适合连续化生产，操作方便，但无法准确控制反应的程度。
中国专利ZL97122085.9介绍了“一种制备碳化钨-镍-铁系纳米级复合粉的工艺及设备”，该发明的回转炉的炉体不转动，而是利用炉内的叶片式离心泵和气流的作用带动炉内粉末回转，具有结构较复杂，成本较高。
中国专利ZL200420017540.2介绍了“一种多气氛可倾斜回转炉”，该回转炉具有进出料方便、结构紧凑、检修容易等特点，但用于弥散铜的配氧工艺存在以下不足之处：
1、上、下端盖采用螺纹密封连接，且下端面需在炉内承受热、冷交替冲击作用，密封性能无法保证；
2、传动机构与进出料口设计在同一端，进出料时粉尘会粘结在传动机构中；同时，传动机构上的粉尘、锈皮会飘落到原料中；
3、反应的进程无法准确控制；
4、设计结构适用于小批量试验，无法满足大规模生产需要。
发明内容
为解决目前在弥散铜生产的配氧工艺过程中，设备热利用率、生产效率低，劳动强度大，且工艺的可控性差这一技术难题，本发明提供一种铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉设计及结构，该设计及结构具有设计结构合理，结构简单，保温效果好，提高了弥散铜的产品质量及生产效率，也可用各种金属粉末的氧化、氢化、氮化处理。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉设计，通过起吊钩可将固定在炉体支架上的电阻炉中可绕其转动的滚筒口向上倾斜并装入粉末原料，盖上滚筒盖后对其抽真空依满足使用要求，然后再充入一定量的纯氧，氧气可一次充入或分批充入；充入氧气可增加滚筒中部反应腔内的氧分压，加快反应进程；充氧后送电升温并开启滚筒转动按钮，使滚筒以5～50转/分钟的速度单向转动或双向转动，将炉胆加热到180～500℃时保温，保温加热反应腔及内部粉末，随着粉末温度的升高，粉末表面开始氧化，氧化过程中通过传动机构使滚筒不断转动，保证粉末均匀加热及与内部气氛充分接触，当滚筒反应腔内压力不再减小时则反应结束，从而达到粉末的均匀氧化；反应完成后打开滚筒盖，将炉体吊起，低速转动滚筒可使成品粉末流出。
所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构主要是由进(抽)气管、滚筒盖、水冷套、电阻炉、滚筒、电热偶管、传动机构、炉体支架、起吊钩构成，其中电阻炉固定于炉体支架上，在炉体支架的一端设置起吊钩且由下端平台支撑，其另一端的下端三角支撑并可绕其转动；电阻炉内设置绕其转动的滚筒，电阻炉外的滚筒5两端加设水冷套，在靠近三角支撑端的滚筒伸出端设置密封滚筒盖，滚筒盖上安装进(抽)气管，在靠近平台支撑端的滚筒伸出端设置电热偶管，且该端还设置有使滚筒转动的传动机构。
所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，其电阻炉的加热元件是电热丝，或是电热带，或是硅碳棒。
所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，其滚筒的中部是反应腔，反应腔内焊接有刮板。
所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，其传动机构包括电机、减速机、传动链条。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1、生产效率高：滚筒在旋转过程中，粉末与气氛接触充分，并且通过增加滚筒内的氧气分压，减少氧化时间。仅为烘箱烘烤的1/10，缩短了氧化时间。
2、劳动强度可大幅降低：回转炉设备可有效的防止粉末粘结，不用频繁的进行人工破碎，从而降低了劳动强度。
3、氧化效果好：通过滚筒刮板搅拌粉末材料，粉末材料始终在运动过程，因此粉末升温较均匀，且与氧化气氛接触充分，保证粉末氧化的均匀性、一致性。
4、氧化程度可准确控制：通过调整通入气体流量，可准确控制粉末氧化的程度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图1中：1—进(抽)气管；2—滚筒盖；3—水冷套；4—电阻炉；5—滚筒；6—电热偶管；7—传动机构；8—炉体支架；9—起吊钩。
具体实施方式
本发明的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉设计，通过起吊钩可将固定在炉体支架上的电阻炉中可绕其转动的滚筒口向上倾斜并装入粉末原料，盖上滚筒盖后对其抽真空依满足使用要求，然后再充入一定量的纯氧，氧气可次充入或分批充入；充入氧气可增加滚筒中部反应腔内的氧分压，加快反应进程；充氧后送电升温并开启滚筒转动按钮，使滚筒以5～50转/分钟的速度单向转动或双向转动，将炉胆加热到180～500℃时保温，保温加热反应腔及内部粉末，随着粉末温度的升高，粉末表面开始氧化，氧化过程中通过传动机构使滚筒不断转动，保证粉末均匀加热及与内部气氛充分接触，当滚筒反应腔内压力不再减小时则反应结束，从而达到粉末的均匀氧化；反应完成后打开滚筒盖，将炉体吊起，低速转动滚筒可使成品粉末流出。
结合图1，本发明的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构主要是由进(抽)气管1、滚筒盖2、水冷套3、电阻炉4、滚筒5、电热偶管6、传动机构7、炉体支架8、起吊钩9构成，其中电阻炉4固定于炉体支架8上，在炉体支架8的一端设置起吊钩9且由下端平台支撑，其另一端的下端三角支撑并可绕其转动；电阻炉4内设置绕其转动的滚筒5，电阻炉4外的滚筒5两端加设水冷套3，在靠近三角支撑端的滚筒5伸出端设置密封滚筒盖2，滚筒盖2上安装进(抽)气管1，在靠近平台支撑端的滚筒5伸出端设置电热偶管6，且该端还设置有使滚筒5转动的传动机构7。
本发明的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，其电阻炉4的加热元件是电热丝，或是电热带，或是硅碳棒。
本发明的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，其滚筒5的中部是反应腔，反应腔内焊接有刮板。
本发明的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉结构，其传动机构7包括电机、减速机、传动链条。
上述构成具体作用如下：
电阻炉
工业用电阻炉的作用是为炉胆提供所需的热能。由加热元件、隔热保温层和支撑结构组成。加热元件可为电热丝或电热带、硅碳棒。由于炉口在炉体侧部，且开口小，因此由炉体散失的能量较少，炉内温差小，保温效果好。
滚筒
滚筒的作用是为铜铝合金粉末的氧化提供反应容器，包括支撑管、装料管、反应腔组成。装料管在炉胆的前部，主要功能是粉末的装料、出料及对滚筒提供支撑，装料管端部法兰具有密封圈槽；支撑管在炉胆的后部，主要功能是对滚筒提供支撑，并配备有热电偶管及传动链轮；反应腔在滚筒的中间，内部焊接有刮板，刮板的作用为增加粉末的搅拌强度，提高粉末氧化的均匀性。
使滚筒转动的传动机构装置包括电机、减速机、传动链条。
水冷套
水冷套的作用是为防止长时间高温状况下使用时，密封圈或传动机构升温过高。
炉体支架
炉体支架作用是为电阻炉、滚筒、传动装置提供固定、支撑。
起吊钩可将滚筒倾斜，方便粉末的装填及倒出。
本发明的结构还包括电控和温控系统，电控系统可实现对滚筒的正转、反转、间歇时间的调整及转速的控制。温控系统分为二套，一个热电偶管在滚筒内，采用PID控温系统，一个在炉内采用智能控温系统。
实施例1：将滚筒盖打开，装入100kg0.2wt％Al含量的铜铝合金粉，盖上滚筒盖，密封后抽真空。在真空度满足使用要求后，一次充入所需的氧气，送电升温，同时开启滚筒转动按钮，使滚筒以5～50转/分钟的速度单向转动或双向转动，将炉胆加热到180～500℃，保温。当滚筒炉内压力不再减小则反应结束，打开滚筒盖，吊起炉体，转动出粉。即得配氧后的铜铝合金粉。
实施例2：将滚筒盖打开，装入100kg0.6wt ％Al含量的铜铝合金粉，盖上滚筒盖，密封后抽真空。在真空度满足使用要求后，先充入所需氧气的1/4，开启滚筒转动按钮，使滚筒以5～50转/分钟的速度单向转动或双向转动，送电升温加热炉胆180～500℃，当滚筒炉内压力不再减小，再次充入剩余的氧气氧化一个大气压反应，这样重复四次，反应结束，打开滚筒盖，吊起炉体，转动出粉即得配氧后的铜铝合金粉。
Claims (5)
1.一种铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉，其特征在于：主要是由进或抽气管、滚筒盖、水冷套、电阻炉、滚筒、电热偶管、传动机构、炉体支架、起吊钩构成，其中电阻炉固定于炉体支架上，在炉体支架的一端设置起吊钩且由下端平台支撑，其另一端的下端三角支撑并可绕其转动；电阻炉内设置绕其转动的滚筒，电阻炉外的滚筒(5)两端加设水冷套，在靠近三角支撑端的滚筒伸出端设置密封滚筒盖，滚筒盖上安装进或抽气管，在靠近平台支撑端的滚筒伸出端设置电热偶管，且该端还设置有使滚筒转动的传动机构。
2.如权利要求1所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉，其特征在于：电阻炉的加热元件是电热丝，或是电热带，或是硅碳棒。
3.如权利要求1所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉，其特征在于：其滚筒的中部是反应腔，反应腔内焊接有刮板。
4.如权利要求1所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉，其特征在于：其传动机构包括电机、减速机、传动链条。
5.根据权利要求1～4任一所述的铜铝合金粉末氧化配氧用可控气氛回转炉的应用方法，其特征在于：通过起吊钩可将固定在炉体支架上的电阻炉中可绕其转动的滚筒口向上倾斜并装入粉末原料，盖上滚筒盖后对其抽真空以满足使用要求，然后再充入一定量的纯氧，氧气可一次充入或分批充入；充入氧气可增加滚筒中部反应腔内的氧分压，加快反应进程；充氧后送电升温并开启滚筒转动按钮，使滚筒以5～50转/分钟的速度单向转动或双向转动，将炉胆加热到180～500℃时保温，保温加热反应腔及内部粉末，随着粉末温度的升高，粉末表面开始氧化，氧化过程中通过传动机构使滚筒不断转动，保证粉末均匀加热 及与内部气氛充分接触，当滚筒反应腔内压力不再减小时则反应结束，从而达到粉末的均匀氧化；反应完成后打开滚筒盖，将炉体吊起，低速转动滚筒可使成品粉末流出。
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