CN103212717B - 一种制备锌合金喷丸的转筒式装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备锌合金喷丸的转筒式装置及其方法，通过快速旋转的转筒及其内置的条形挡板的作用，将锌合金熔融液分割成细小颗粒，随后在转筒内通过与器壁换热实现收缩和凝固成球形颗粒，并可通过调整转筒的转速改变产品粒度大小。本装置具有连续化操作，生产能力大的特点，适合于大型化和批量生产；产品粒度可调控性强，粒度均匀度好；生产装置易于实现自动化，劳动强度小，生产效率高，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于金属表面强化处理技术领域，具体涉及一种制备锌合金喷丸的转筒式装置及其方法。
背景技术
在金属铸造领域，金属的表面处理是一项必不可少的工序，对提高产品质量具有重要的作用。对于压铸、模铸轻合金和不锈钢铸件制品的金属表面处理包括毛边毛刺的去除、除锈抛光等，而喷丸(也称抛丸)是常用的方法之一。目前现有的喷(抛)丸包括钢丸、不锈钢丸、铝合金丸和锌合金丸，根据被处理铸件的材质硬度选用不同材质的喷丸。对于像铝合金、锌合金、锰合金等被用做汽车零件的轻合金压铸件，由于钢丸和不锈钢丸硬度太高，容易破坏被处理品表面而不被采用，目前主要采用锌合金喷丸作为轻金属铸件表面处理的磨料。锌合金喷丸可以有效避免铝丸容易发生粉尘爆炸的现象，因此其用量逐年增多。
日本专利特开平9-70758公开了一种锌合金喷丸的制备方法，其组分为锌铜合金，铜的含量为0.05％～2.00％，生产硬度为Hv50～Hv60，粒度为0.4mm～2.0mm的锌合金喷丸。特开2002-224962将铜含量提高到1.8％～13％，相应的硬度也提高到了Hv60～Hv150。特开平11-320416公开的锌合金喷丸是将锌熔融液中加入0.2％～1.2％的镍，制成硬度Hv50～Hv70的锌镍合金喷丸。特开2001-162538公开了一种锌锰合金喷丸，锰的含量为0.3％～5％，其硬度可在Hv60～Hv130范围内调节。中国专利ZL200610048354.9公开了一种铜锌镁合金喷丸。虽然以上专利的合金元素组成不同，但是所采用的生产方法是都是将锌合金熔融液通过多个滴管滴入水中而形成球状的锌合金丸。锌合金丸粒度大小通过改变滴管孔径的大小进行调节。中国实用新型专利ZL专利201120403485.0对这种生产装置进行了描述。中国专利ZL200910234677.0同样采用了滴管的形式生产纯锌丸，其不同之处是将锌合金熔融液滴在高达10m的氮气密闭容器中经历冷却成型。
采用滴管方式生产锌合金喷丸的问题包括：(1)熔融液通过细小的滴管内孔滴下，当滴下速度太快时就会形成连续的丝状锌合金，而非球状的锌合金丸，因此该种方法的生产能力太小，不能大型化批量生产。(2)锌合金丸大小除了与滴管孔径有关外，还与储罐中的熔融液位和压力有关，再生产过程中熔融液位会逐渐降低，因此在生产过程中锌合金丸的大小变化很大，也就是说，该种方法锌合金丸的粒度大小不易控制。(3)该方法属于间歇操作，锌合金熔融液的装卸和漏桶的清理工作频繁重复进行，工作量大，劳动强度大。
发明内容
本发明为解决现在技术中的问题，提供一种制备锌合金喷丸的转筒式装置及其方法，它能够使锌合金喷丸的粒径大小均匀一致，并且可以实现连续操作产量大，适合于大型化和批量生产。
本发明采用以下技术方案予以实现：
一种制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，该装置包括加料斗、转筒造粒器、冷却水喷淋管、受料密封器、接水槽和循环水池。
所述的转筒造粒器的内壁上焊接有均匀分布的若干条条形挡板，外壁上装有挡水圈和用于传递动力以带动转筒造粒器转动的齿轮圈，所述齿轮圈由电机和减速机带动进行动力传递。
所述的加料斗安装在转筒造粒器的进口处，所述的受料密封器安装在转筒造粒器的末端，在受料密封器的中心处装有氮气进气管，且与转筒造粒器内相通。
所述的接水槽安装在转筒造粒器的下方，位于底部的下水管安装在循环水池上方。
所述的循环水池安装在接水槽的下方，用于储存冷却用水，通过水泵实现冷却水的冷却和循环。
所述转筒造粒器的直径为200mm-800mm。所述转筒造粒器的长度为3m-10m。
所述转筒造粒器的直径为300mm-500mm；所述转筒造粒器的长度为5m-8m。
所述转筒造粒器的内壁及条形挡板涂有碳化硅涂层，所述的加料斗的内壁也涂有碳化硅涂层。
焊接在转筒造粒器内壁上的条形挡板的数量为3-8个；所述条形挡板的宽度为转筒造粒器直径的5％-25％,所述条形挡板的长度等于转筒造粒器的转筒长度的90％-100％。
焊接在转筒造粒器内壁上的条形挡板的数量为4-6个，所述条形挡板的宽度为转筒造粒器直径的12％-20％；所述条形挡板的长度等于转筒造粒器的转筒长度的96％。
所述加料斗的前端伸入转筒造粒器的距离为100mm-400mm。
所述加料斗的前端伸入转筒造粒器的距离为200mm-300mm。
所述的转动的转筒造粒器与不随之转动的受料密封器之间采用常规的动密封方法，从而实现两者之间的密封。
一种使用上述的转筒式造粒装置生产锌合金喷丸的方法，它包括以下步骤：
a.向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，得到锌合金熔融液，将其转入中间包中；
b.开启转筒造粒器的电源，并调整变频以使转筒达到要求的转速，转筒转速为30rpm-600rpm；
c.开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器的转筒外壁上，喷水量为1m3/h-10m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气的流量达到0.6m3/h-6m3/h；
d.缓缓倾斜中间包，使锌合金熔融液慢慢地导入加料斗中；
e.从转筒造粒器中出来的锌合金喷丸颗粒首先进入受料密封器中，然后通过受料密封器下部的出料口落入产品料车中；然后通过振动筛进行筛分，得到合格的锌合金喷丸产品，然后将其产品分级和包装。
所述步骤c中，将氮气连续不断地通过氮气进气管从转筒造粒器的尾端进入转筒内，氮气的流量为1m3/h-3m3/h。
所述步骤c中，所述的冷却水通过冷却水喷淋管连续不断地喷洒在转动的转筒造粒器的外壁，喷水量为3m3/h-6m3/h。
所述锌合金喷丸产品的粒度为0.2mm-2.0mm。
所述锌合金喷丸产品的粒度直径为0.4mm-1.5mm。
所述转筒转速为60rpm-300rpm；
本发明与现行的滴管法生产锌合金喷丸相比，具有以下显著的优点：
(1)锌合金熔融液通过高速旋转的造粒筒及其内置的条形挡板的作用，在很短时间内就被打碎成细小的液滴，随后靠与器壁换热的冷却作用，收缩和凝固成小球状的锌合金喷丸，而滴管法依靠从滴孔的滴下，因此本发明提供的方法产量大，适合于大型化和批量生产。(2)在设备尺寸确定的情况下，锌合金喷丸大小主要与转筒造粒器的转速有关，在相同的转速下得到的锌合金喷丸的粒径大小均匀一致，克服了滴管法锌合金丸的粒度大小不易控制的问题。(3)本方法可以实现连续操作，免去了滴管法时锌合金熔融液的装卸和漏桶的清理等频繁和重复性人工劳动，因此本方法的劳动强度较低。(4)连续化生产使得本方法较易实现过程的自动化，可以有效地提高生产率。
附图说明
图1为本发明制备锌合金喷丸的转筒式装置结构示意图
图2为转筒截面示意图
图中各部件说明：
1.中间包；2.锌合金熔融液；3.加料斗；4.转筒造粒器；5.条形挡板；6.挡水圈；7.冷却水喷淋管；8.齿轮圈；9.受料密封器；10.氮气进气管；11.产品料车；12.接水槽；13.循环水池；14.循环水泵。
具体实施方式
下面参照附图对本发明具体实施方式进行详细说明。
参见图1、图2。下面装置的内容部分可把每部件的功能顺便插入其中
本发明一种制备锌合金喷丸的转筒式装置，该装置包括加料斗3、转筒造粒器4、冷却水喷淋管7、受料密封器9、接水槽12和循环水池13；
所述的转筒造粒器4是锌合金造粒的核心设备，其内壁上焊接有均匀分布的若干条条形挡板5，用于在转筒高速旋转时对锌合金熔融液进行分割的破碎；外壁上装有挡水圈6，用于挡水以避免冷却水沿转筒流入末端的受料密封器9中；外壁上还装有齿轮圈8，用于传递动力以带动转筒造粒器转动。所述齿轮圈8由电机和减速机带动进行动力传递。
所述的加料斗3安装在转筒造粒器4的进口处，用于锌合金熔融液顺利准确地进入转筒的内部；所述的受料密封器9安装在转筒造粒器4的末端，用于接受锌合金丸颗粒；在受料密封器9的中心处装有氮气进气管10，且与转筒造粒器4内相通，用于置换转筒内的空气，减少锌合金造粒过程中的氧化损失。
所述的接水槽12安装在转筒造粒器4的下方，位于其底部的下水管安装在循环水池13上方。
所述的循环水池13安装在接水槽12的下方，用于储存冷却用水，通过循环水泵14实现冷却水的冷却和循环。
所述转筒造粒器4的直径为200mm-800mm，优选为300mm-500mm；所述转筒造粒器4的长度为3m-10m，优选为5m-8m。且可根据生产产量需求在上述范围内进行调整。
所述转筒造粒器4的内壁及条形挡板5涂有碳化硅涂层，所述的加料斗3的内壁也涂有碳化硅涂层。
焊接在转筒造粒器4内壁上的条形挡板5的数量为3-8个，优选为4-6个；所述条形挡板的宽度为转筒造粒器4直径的5％-25％，优选为12％-20％；所述条形挡板的长度等于转筒造粒器的转筒长度的90％-100％，优选为96％。
所述加料斗3的前端伸入转筒造粒器4的距离为100mm-400mm，优选为200mm-300mm。
所述的转动的转筒造粒器4与不随之转动的受料密封器9之间采用常规的动密封方法，从而实现两者之间的密封。
使用上述装置生产锌合金喷丸的方法，它包括以下步骤：
a.向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，得到锌合金熔融液2，将其转入中间包1中；
b.开启转筒造粒器4的电源，并调整变频以使转筒达到要求的转速，转筒转速为为30rpm-600rpm，优选的为60rpm-300rpm；
c.开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管7上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器4的转筒外壁上，喷水量为1m3/h-10m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气的流量达到0.6m3/h-6m3/h；
d.缓缓倾斜中间包1，使锌合金熔融液2慢慢地导入加料斗3中；
e.从转筒造粒器4中出来的锌合金喷丸颗粒首先进入受料密封器9中，然后通过受料密封器9下部的出料口落入产品料车11中；然后通过振动筛进行筛分，得到合格的锌合金喷丸产品，然后将其产品分级和包装。
优选的，上述步骤c中，将氮气连续不断地通过氮气进气管10从转筒造粒器4的尾端进入转筒内，氮气的流量为1m3/h-3m3/h。
优选的，上述步骤c中，所述的冷却水通过冷却水喷淋管连续不断地喷洒在转动的转筒造粒器4的外壁，喷水量为3m3/h-6m3/h。
所述锌合金喷丸产品的粒度直径为0.2mm-2.0mm，优选的为0.4mm-1.5mm。
加料斗3的形状为上面宽口型，下面为漏斗型。
实施例1
转筒造粒器筒体外径为Φ377mm，壁厚12mm，长度为6m。内置条形挡板的宽度为30mm，长度为5.8m。开启转筒造粒器4的电源，并调整变频使转筒转速为60rpm。开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器4外壁上，冷却水流量控制在5m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气流量为1m3/h。
向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，熔化液转入中间包中。缓缓倾斜中间包1，使锌合金熔融液2慢慢地导入加料斗3中。锌合金熔融液在快速旋转的转筒内，依靠条形挡板的作用，被分割和粉碎成细小的颗粒，经与转筒壁之间换热被冷却，凝固成球形小颗粒，随后进一步冷却至100℃以下。然后锌合金喷丸颗粒进入受料密封器9，并通过受料密封器9下部的出料口落入产品料车11中。通过筛分，分级和包装得到产品。本过程生产的锌合金喷丸粒度在1.0mm-1.5mm。
实施例2
转筒造粒器筒体外径为Φ450mm，壁厚14mm，长度为8m。内置条形挡板的宽度为50mm，长度为7.5m。开启转筒造粒器4的电源，并调整变频使转筒转速为100rpm。开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器4外壁上，冷却水流量控制在8m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气流量为1.5m3/h。
向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，熔化液转入中间包中。缓缓倾斜中间包1，使锌合金熔融液2慢慢地导入加料斗3中。锌合金熔融液在快速旋转的转筒内，依靠条形挡板的作用，被分割和粉碎成细小的颗粒，经与转筒壁之间换热被冷却，凝固成球形小颗粒，随后进一步冷却至100℃以下。然后锌合金喷丸颗粒进入受料密封器9，并通过受料密封器9下部的出料口落入产品料车11中。通过筛分，分级和包装得到产品。本过程生产的锌合金喷丸粒度在0.5mm-0.8mm。
实施例3
转筒造粒器筒体外径为Φ550mm，壁厚16mm，长度为8m。内置条形挡板的宽度为60mm，长度为7.5m。开启转筒造粒器4的电源，并调整变频使转筒转速为150rpm。开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器4外壁上，冷却水流量控制在10m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气流量为3.0m3/h。
向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，熔化液转入中间包中。缓缓倾斜中间包1，使锌合金熔融液2慢慢地导入加料斗3中。锌合金熔融液在快速旋转的转筒内，依靠条形挡板的作用，被分割和粉碎成细小的颗粒，经与转筒壁之间换热被冷却，凝固成球形小颗粒，随后进一步冷却至100℃以下。然后锌合金喷丸颗粒进入受料密封器9，并通过受料密封器9下部的出料口落入产品料车11中。通过筛分，分级和包装得到产品。本过程生产的锌合金喷丸粒度在0.3mm-0.6mm。
实施例4
转筒造粒器筒体外径为Φ377mm，壁厚12mm，长度为6m。内置条形挡板的宽度为40mm，长度为5.8m。开启转筒造粒器4的电源，并调整变频使转筒转速为300rpm。开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器4外壁上，冷却水流量控制在8m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气流量为4m3/h。
向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，熔化液转入中间包中。缓缓倾斜中间包1，使锌合金熔融液2慢慢地导入加料斗3中。锌合金熔融液在快速旋转的转筒内，依靠条形挡板的作用，被分割和粉碎成细小的颗粒，经与转筒壁之间换热被冷却，凝固成球形小颗粒，随后进一步冷却至100℃以下。然后锌合金喷丸颗粒进入受料密封器9，并通过受料密封器9下部的出料口落入产品料车11中。通过筛分，分级和包装得到产品。本过程生产的锌合金喷丸粒度在0.2mm-0.4mm。
Claims (15)
1.一种制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，该装置包括加料斗(3)、转筒造粒器(4)、冷却水喷淋管(7)、受料密封器(9)、接水槽(12)和循环水池(13)；
所述的转筒造粒器(4)的内壁上焊接有均匀分布的若干条条形挡板(5)，外壁上装有挡水圈(6)和用于传递动力以带动转筒造粒器转动的齿轮圈(8)，所述齿轮圈(8)由电机和减速机带动进行动力传递；
所述的加料斗(3)安装在转筒造粒器(4)的进口处，所述的受料密封器(9)安装在转筒造粒器(4)的末端，在受料密封器(9)的中心处装有氮气进气管(10)，且与转筒造粒器(4)内相通；
所述的接水槽(12)安装在转筒造粒器(4)的下方，位于底部的下水管安装在循环水池(13)上方；
所述的循环水池(13)安装在接水槽(12)的下方，用于储存冷却用水，通过水泵(14)实现冷却水的冷却和循环。
2.根据权利要求1所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，所述转筒造粒器(4)的直径为200mm-800mm；所述转筒造粒器(4)的长度为3m-10m。
3.根据权利要求2所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，所述转筒造粒器(4)的直径为300mm-500mm；所述转筒造粒器(4)的长度为5m-8m。
4.根据权利要求1所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，
所述转筒造粒器(4)的内壁及条形挡板(5)涂有碳化硅涂层，所述的加料斗(3)的内壁也涂有碳化硅涂层。
5.根据权利要求1所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，焊接在转筒造粒器(4)内壁上的条形挡板(5)的数量为3-8个；所述条形挡板的宽度为转筒造粒器(4)直径的5％-25％，所述条形挡板的长度等于转筒造粒器的转筒长度的90％-100％。
6.根据权利要求5所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，焊接在转筒造粒器(4)内壁上的条形挡板(5)的数量为4-6个，所述条形挡板的宽度为转筒造粒器(4)直径的12％-20％；所述条形挡板的长度等于转筒造粒器的转筒长度的96％。
7.根据权利要求1所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，所述加料斗(3)的前端伸入转筒造粒器(4)的距离为100mm-400mm。
8.根据权利要求7所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征是，所述加料斗(3)的前端伸入转筒造粒器(4)的距离为200mm-300mm。
9.根据权利要求1所述的制备锌合金喷丸的转筒式造粒装置，其特征在于，所述的转动的转筒造粒器(4)与不随之转动的受料密封器(9)之间采用常规的动密封方法，从而实现两者之间的密封。
10.一种使用权利要求1至9择一所述的转筒式造粒装置生产锌合金喷丸的方法，其特征是，它包括以下步骤：
a.向中频电炉中加入锌及合金元素，开启中频电炉开始进行融化，得到锌合金熔融液(2)，将其转入中间包(1)中；
b.开启转筒造粒器(4)的电源，并调整变频以使转筒达到要求的转速，转筒转速为30rpm-600rpm；
c.开启冷却水循环泵和冷却水喷淋管(7)上的阀门，使冷却水均匀地喷洒到转动的转筒造粒器(4)的转筒外壁上，喷水量为1m3/h-10m3/h；开启氮气阀门，并调整阀门大小使氮气的流量达到0.6m3/h-6m3/h；
d.缓缓倾斜中间包(1)，使锌合金熔融液(2)慢慢地导入加料斗(3)中；
e.从转筒造粒器(4)中出来的锌合金喷丸颗粒首先进入受料密封器(9)中，然后通过受料密封器(9)下部的出料口落入产品料车(11)中；然后通过振动筛进行筛分，得到合格的锌合金喷丸产品，然后将其产品分级和包装。
11.根据权利要求10所述的生产锌合金喷丸的方法，其特征是，所述步骤c中，将氮气连续不断地通过氮气进气管(10)从转筒造粒器(4)的尾端进入转筒内，氮气的流量为1m3/h-3m3/h。
12.根据权利要求10所述的生产锌合金喷丸的方法，其特征是，所述步骤c中，所述的冷却水通过冷却水喷淋管连续不断地喷洒在转动的转筒造粒器(4)的外壁，喷水量为3m3/h-6m3/h。
13.根据权利要求10所述的生产锌合金喷丸的方法，其特征是，所述锌合金喷丸产品的粒度为0.2mm-2.0mm。
14.根据权利要求10所述的生产锌合金喷丸的方法，其特征是，所述锌合金喷丸产品的粒度直径为0.4mm-1.5mm。
15.根据权利要求10所述的生产锌合金喷丸的方法，其特征是，所述转筒转速为60rpm-300rpm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |