CN104550987B - 制备金属及合金粉末用的气雾化装置及其粉末制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，包括用以储存冷却介质的雾化塔容器，所述雾化塔容器顶板开口上方设置有气枪组件，所述气枪组件包含底部具有漏嘴的漏包坩埚，所述漏嘴外围设置有气枪组件的环缝喷嘴，且所述环缝喷嘴也位于所述开口上方，所述雾化塔容器上部周侧壁设置有伸入冷却介质并喷入惰性气体的第一进气管、所述周侧壁上还设置有引出雾化塔容器内氧气的出气管。本发明能够有效防止雾化过程中的鼓泡和反溅现象，且雾化粉末形状规则、粒径均匀、含氧量低。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置及其粉末制备方法。
背景技术
气体雾化法借助雾化装置喷嘴产生的高速、高压涡旋气流将熔融的金属或合金液流瞬间粉碎成细小液滴，并依靠冷却介质使其快速冷却凝固成固体小颗粒，制备出的雾化颗粒球形度高、含氧量低、尺寸可控、具有快速冷凝的组织结构等优点。现有的雾化装置在制备金属及合金粉末时，容易产生鼓泡和反溅现象，对雾化装置的损害大，大大降低雾化装置的使用寿命，另外制备出的金属及合金粉末粒径不均匀，含氧量较大。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种使用寿命长、雾化效率高的新型制备金属及合金粉末用的气雾化装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，包括用以储存冷却介质的雾化塔容器，所述雾化塔容器顶板开口上方设置有气枪组件，所述气枪组件包含底部具有漏嘴的漏包坩埚，所述漏嘴外围设置有气枪组件的环缝喷嘴，且所述环缝喷嘴也位于所述开口上方，所述雾化塔容器上部周侧壁设置有伸入冷却介质并喷入惰性气体的第一进气管、所述周侧壁上还设置有引出雾化塔容器内氧气的出气管。
进一步的，所述气枪组件还包含气枪主体，所述气枪主体具有环锥形内腔，所述气枪主体两侧端对称设置有与环锥形内腔相连通的第二进气管，所述环锥形内腔底部设有连通环锥形内腔与雾化塔容器的环缝喷嘴，所述漏嘴与环缝喷嘴平齐。
进一步的，所述环缝喷嘴的喷嘴宽度为1.6~1.8mm，所述环缝喷嘴的内径为15~20mm，所述环缝喷嘴呈锥形，且其内壁斜面与环锥形内腔底平面之间的夹角为30°；所述漏嘴的直径为3.6~4.1mm。
进一步的，所有第二进气管的中心线均位于同一直线上。
进一步的，所述气枪主体的喷射压力为3.0~3.4MPa。
进一步的，所述气枪主体顶部外侧壁与漏包坩埚外侧壁相吻合。
进一步的，所述气枪主体采用不锈钢材料并通过氩弧焊进行密封焊接而成。
进一步的，所述气枪组件与雾化塔容器为小间隙配合，并经橡胶圈密封。
进一步的，所述雾化塔容器的底部呈锥形，且所述雾化塔容器的锥形底部设有阀门。
一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置的粉末制备方法，包括以下步骤：
（1）通入冷却介质，首先在如权利要求1~9所述制备金属及合金粉末用的气雾化装置的雾化塔容器内通入一定比例的冷却介质，将所述雾化塔容器上下分为空气环境、冷却介质环境两个部分；
（2）排气，接着利用第一进气管往冷却介质中不断通入惰性气体，将雾化塔容器内空气环境部分、冷却介质环境部分中含有的氧气不断经出气管排出，将空气环境部分变为惰性气体环境；
（3）造粒，然后将金属或合金熔融液体从漏包坩埚上方倒入，雾化介质从第二进气管向气枪组件的环锥形内腔喷入并经环缝喷嘴喷出，在金属或合金熔融液体经过漏嘴向下流入雾化塔容器的过程中，雾化介质将金属或合金熔融液流瞬间雾化破碎成大量细小的金属或合金液滴，细小的液滴在惰性气体环境部分的飞行过程中，在表面张力和雾化气体的快速冷却共同作用下迅速冷凝成球形或类球形颗粒；
（4）冷却，紧接着将金属或合金的球形或类球形颗粒落入雾化塔容器锥形底部的冷却介质中进行冷却，得到金属或合金粉末；
（5）收集，冷却结束后，打开阀门收集所有金属或合金粉末。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用漏斗形的漏包坩埚可有效防止雾化过程气体介质和金属熔融液体沿漏包坩埚逆流而上导致的鼓泡和反溅现象的发生，延长了气枪组件和漏包坩埚的寿命；通过高压高速气体雾化、惰性气体保护的组合设计可实现雾化粉末形状规则、粒径均匀、含氧量低等优点；通过调节熔融金属液体的过热度、漏包坩埚的孔径、工作介质的压力等参数可以使雾化粉末粒度达到一个要求的范围；上述技术的采用提高了雾化制粉的生产效率、细粉收得率和金属粉末的产品质量。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为本发明实施例的构造示意图。
图3为本发明实施例的流程示意图。
图中：1-雾化塔容器，11-顶板，13-锥形底部，14-阀门，15-第一进气管，16-出气管，2-气枪组件，21-漏包坩埚，211-漏嘴，212-外侧壁，22-气枪主体，221-环缝喷嘴，222-环锥形内腔，223-第二进气管，224-外侧壁，3-冷却介质。
具体实施方式
如图1~3所示，一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，包括用以储存冷却介质3的雾化塔容器1，所述雾化塔容器1顶板11开口上方设置有气枪组件2，所述气枪组件2包含底部具有漏嘴211的漏包坩埚21，所述漏嘴211外围设置有高压气枪组件2的环缝喷嘴221，且所述环缝喷嘴221也位于所述开口上方，所述雾化塔容器1上部周侧壁设置有伸入冷却介质3并喷入惰性气体的第一进气管15、所述周侧壁上还设置有引出雾化塔容器1内氧气的出气管16。在未往雾化塔容器1内通入惰性气体时，雾化塔容器1内上部为空气环境，下部为冷却介质3环境，不断往雾化塔容器1内通入惰性气体，不断将雾化塔容器1内部的氧气排出，保持雾化塔容器1上部为惰性气体环境，下部为冷却介质3环境。
在本发明中，所述气枪组件2还包含气枪主体22，所述气枪主体22具有环锥形内腔222，所述气枪主体22两侧端对称设置有与环锥形内腔222相连通的第二进气管223，所述环锥形内腔222底部设有连通环锥形内腔222与雾化塔容器1的环缝喷嘴221，所述漏嘴211与环缝喷嘴221平齐。
在本发明中，所述环缝喷嘴221的喷嘴宽度为1.6~1.8mm，所述环缝喷嘴221的内径为15~20mm，优选19mm，所述环缝喷嘴221呈锥形，且其内壁斜面与环锥形内腔222底平面之间的夹角为30°。
在本发明中，所述漏嘴211的直径为3.6~4.1mm。通过对漏嘴211尺寸、雾化介质喷射角度的控制，能更好的控制粉末的粒径均匀性和外形的规则性。
在本发明中，所有第二进气管223的中心线均位于同一直线上。
在本发明中，所述气枪主体22的喷射压力为3.0~3.4MPa，所述第二进气管223通入的是雾化介质。
在本发明中，所述气枪主体22顶部外侧壁224与漏包坩埚21外侧壁212相吻合。
在本发明中，所述气枪主体22采用不锈钢材料并通过氩弧焊进行密封焊接而成。
在本发明中，所述气枪组件2与雾化塔容器1为小间隙配合，并经橡胶圈密封。
在本发明中，所述雾化塔容器1的底部呈锥形，且所述雾化塔容器1的锥形底部13设有阀门14，所述阀门14便于排放雾化塔容器1内的冷却水以及收集金属、合金颗粒。
在本发明中，所述漏包坩埚21呈漏斗形，所述漏包坩埚21集保温、导流功能于一体。
在本发明中，所述漏包坩埚21由低导热系数的耐火材料制成。
一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置的粉末制备方法，包括以下步骤：
（1）通入冷却介质3，首先在所述制备金属及合金粉末用的气雾化装置的雾化塔容器1内通入一定比例的冷却介质3，将所述雾化塔容器1上下分为空气环境、冷却介质环境两个部分；
（2）排气，接着利用第一进气管15往冷却介质3中不断通入惰性气体，将雾化塔容器1内空气环境部分、冷却介质环境中含有的氧气不断经出气管16排出，将空气环境部分变为惰性气体环境；
（3）造粒，然后将金属或合金熔融液体从漏包坩埚21上方倒入，雾化介质从第二进气管223向气枪组件2的环锥形内腔222喷入并经环缝喷嘴221喷出，在金属或合金熔融液体经过漏嘴211向下流入雾化塔容器1的过程中，雾化介质将金属或合金熔融液流瞬间雾化破碎成大量细小的金属或合金液滴，细小的液滴在惰性气体环境部分的飞行过程中，在表面张力和雾化气体的快速冷却共同作用下迅速冷凝成球形或类球形颗粒；
（4）冷却，紧接着金属或合金的球形或类球形颗粒落入雾化塔容器1锥形底部13的冷却介质3中进行冷却，得到金属或合金粉末；
（5）收集，冷却结束后，打开阀门14收集所有金属或合金粉末。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，其特征在于：包括用以储存冷却介质的雾化塔容器，所述雾化塔容器顶板开口上方设置有气枪组件，所述气枪组件包含底部具有漏嘴的漏包坩埚，所述漏嘴外围设置有气枪组件的环缝喷嘴，且所述环缝喷嘴也位于所述开口上方，所述雾化塔容器上部周侧壁设置有伸入冷却介质并喷入惰性气体的第一进气管、所述周侧壁上还设置有引出雾化塔容器内氧气的出气管，所述气枪组件还包含气枪主体，所述气枪主体具有环锥形内腔，所述气枪主体两侧端对称设置有与环锥形内腔相连通的第二进气管，所述环锥形内腔底部设有连通环锥形内腔与雾化塔容器的环缝喷嘴，所述漏嘴与环缝喷嘴平齐，所述环缝喷嘴的喷嘴宽度为1.6~1.8mm，所述环缝喷嘴的内径为15~20mm，所述环缝喷嘴呈锥形，且其内壁斜面与环锥形内腔底平面之间的夹角为30°；所述漏嘴的直径为3.6~4.1mm，所有第二进气管的中心线均位于同一直线上，所述气枪主体的喷射压力为3.0~3.4MPa，所述气枪主体顶部外侧壁与漏包坩埚外侧壁相吻合。
2.根据权利要求1所述的一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，其特征在于：所述气枪主体采用不锈钢材料并通过氩弧焊进行密封焊接而成。
3.根据权利要求1所述的一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，其特征在于：所述气枪组件与雾化塔容器为小间隙配合，并经橡胶圈密封。
4.根据权利要求1所述的一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置，其特征在于：所述雾化塔容器的底部呈锥形，且所述雾化塔容器的锥形底部设有阀门。
5.一种制备金属及合金粉末用的气雾化装置的粉末制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）通入冷却介质，首先在如权利要求1~4所述制备金属及合金粉末用的气雾化装置的雾化塔容器内通入一定比例的冷却介质，将所述雾化塔容器上下分为空气环境、冷却介质环境两个部分；
（2）排气，接着利用第一进气管往冷却介质中不断通入惰性气体，将雾化塔容器内空气环境部分、冷却介质环境部分中含有的氧气不断经出气管排出，将空气环境部分变为惰性气体环境；
（3）造粒，然后将金属或合金熔融液体从漏包坩埚上方倒入，雾化介质从第二进气管向气枪组件的环锥形内腔喷入并经环缝喷嘴喷出，在金属或合金熔融液体经过漏嘴向下流入雾化塔容器的过程中，雾化介质将金属或合金熔融液流瞬间雾化破碎成大量细小的金属或合金液滴，细小的液滴在惰性气体环境部分的飞行过程中，在表面张力和雾化气体的快速冷却共同作用下迅速冷凝成球形或类球形颗粒；
（4）冷却，紧接着将金属或合金的球形或类球形颗粒落入雾化塔容器锥形底部的冷却介质中进行冷却，得到金属或合金粉末；
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