CN105903975A - 一种雾化金属粉末生产方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种雾化金属粉末生产方法及设备，方法包括以下步骤：1、将金属熔融成液体；2、金属熔液经导流通道导流；3、向导流通道出液口通高速气流，对金属液体进行雾化；4、对雾化金属粉进行冷却；5、冷却后的金属粉经过筛分，选取所需粒径范围内的金属粉末，所述导流为多通道导流。设备包括金属熔融装置(1)，保温装置(2)，位于保温装置(2)底端的导流管(3)，出气口位于导流管(3)出液端的进气装置(3)，所述导流管(3)有多个。使用该方法以及该设备进行雾化金属粉末生产，能够提高容错率，提高粉料收得率，减少雾化时间。

Description

一种雾化金属粉末生产方法及设备

技术领域

本发明涉及一种雾化金属粉末生产方法，具体涉及一种容错率和设备运转率高的金属粉末生产方法以及基于该生产方法的生产设备。

背景技术

目前的气雾化制粉工艺是由：熔炼、雾化、筛分三个工艺阶段组成。

熔炼是将配制好的合金原料放入中频(或高频)炉中，熔炼成金属液，在此过程中，通过真空置换或加入脱氧剂等方法，降低金属液中的氧含量。

雾化是将熔炼好的金属液倒入中间包中，用中间包将金属液汇流成一定直径的金属液流柱，再经过高压气体喷吹，将金属液打碎成微米、纳米级的金属液滴。中间包是用氧化镁等耐火材料烧制成的底部带有导流管的坩埚，坩埚外层使用中频(或高频、电阻)加热的方式，保证中间包有较高的温度，防止金属液进入导流管后凝固，造成堵塞。金属液经过导流管后，进入雾化器中心位置。雾化器是一种特殊的喷气装置，可以控制高压气体喷出时的口径、压力和喷出角度。金属液经过雾化器破碎后进入雾化桶冷却，最终作为产品收集。

目前金属粉末生产中，制约产量的主要问题为堵炉。堵炉是指中间包在导流过程中由于熔液表面的渣滓进入导流管导致堵塞。金属液体堵塞后极易凝固，且凝固后不会再次融化。堵炉后必须等中间包冷却到300℃以下才可开炉进行更换，现有的真空气雾化生产方法是将金属熔液通过单一的导流通道进行雾化。这就意味着，一旦导流通道堵塞，则必须停工处理。浪费了大量的生产时间，降低生产效率。且熔炼坩埚在有金属液的情况下冷却容易开裂，导致坩埚使用寿命降低，造成生产成本提高。同时，停炉等待金属液冷却，在这段时间里，金属液氧含量上升，坩埚内剩余金属液极易因氧含量超标报废。

此外，收集后金属粉末的粒径大小不一，实际使用中由于应用领域的不同或生产设备的不同，对金属粉末的粒径范围的要求也不相同。现有的雾化生产设备，单个导流管熔融金属液经过高速气流喷吹后生产的金属粉末的粒径成正态分布，如图1所示单个导流管生产的金属粉末的粒径的正态分布中峰较为尖锐，峰高大且正态分布峰的半高宽小，粉料的粒径范围窄。根据实际要求生产某一粒径范围的粉料时，实际合格粉料收得率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容错率高，提高生产运转率的雾化金属粉末生产方法及设备。

为了实现上述目的，本发明的方法包括以下步骤：1、将金属熔融成液体；2、金属熔液经导流通道导流；3、在导流通道出液口通60-400标方/分钟的气流，对金属液体进行雾化；4、对雾化金属粉进行冷却；5、冷却后的金属粉经过筛分，选取所需粒径范围内的金属粉末，所述导流为多通道导流。

通过多个导流通道导流金属熔液，可以在其中某个或某几个导流通道堵塞时，继续生产，不浪费原材料和生产能源，减少堵炉造成的损失。提高容错率。多个通道导流，各个导流通道的出液口通入不同压力、方向或流速的气流，能够使产生的粉料的粒径在不同粒径范围内形成正态分布,如图1所示。

在实际生产金属粉末时，根据粒径范围的要求，调整气流流速、方向和压力等参数，能够使多个导流通道获得金属粉末的正态分布的峰值峰均处于要求粒径范围内，这就给提高粉体的收得率提供了更大的可调整的空间。

由于单个导流通道获得的金属粉末的粒径正态分布峰尖锐且窄，因此调整临近粒径最大值和最小值的正态分布的峰值对应的粒径，能够让更少的粉末落入要求的粒径范围之外，从而提高位于粒径最大值和最小值之间的金属粉末的量，即提高金属粉末的收得率，如图2所示。

因此，增加导流通道的数量不光能够提高容错率，保证生产效率，还能够提高金属粉末的收得率，提高单位时间的实际产能。

优选的，所述多通道中，各个通道的横截面积大小不同。对气流的控制受制于多个设备以及环境的影响，相对不够稳定，难以做到精细化控制，例如要将正态分布的峰值控制在10-15微米范围内时，仅影响气流流速的影响因素就包括了风机、进气管震动、进气温度等，这就使得实际生产中要精准的控制正态分布峰值对应的粒径范围就较为困难，需要精确控制的因素较多。若通过多个不同横截面积的导流通道将金属熔液导出，能够更方便的控制金属粉末的粒径分布，从而对粉料的收得率的控制更精准，进而稳定的提高产量。

优选的，所述多个导流通道的横截面积成等差或等比数列分布。到流通道的横截面成等比或等差数列设置时，便于控制粉末粒径正态分布的峰值均匀的分布，更有利于控制粉料的收得率。

优选的，每个导流通道对应的供气通道独立控制，各通道喷出的气流在与金属熔液接触前互不干扰。气流相互干扰会导致雾化粉末不均，或出现粒径过大等不良影响。

为了实现上述目的，本发明的设备包括，金属熔融装置，保温装置，位于保温装置底端的导流管，出气口位于导流管出液端的进气装置，所述导流管有多个，导流管在保温装置的底端沿保温装置底面中心均匀分布；所述进气装置包括进气管和喷气环，进气管与喷气环连通，喷气环为一周圈多个出气孔或为一个环形出气口；每个导流管的出液口均有一个喷气环，气流通过喷气环喷出与从导流管流出的金属熔液接触。

在保温装置的底端均匀分布导流管，则喷气环喷气的位置也就成均匀分布，从而使气流均匀的喷出，便于形成稳定的气场。否则在雾化环节，由于进气点不均匀，某一处的气压过小，则雾化后的金属粉末有可能长期向该方向偏离，提高了粉末之间相互接触的几率。且粉末还保留一定的温度，容易导致大量粉末二次粘结。因此，均匀布置导流管，则确定了雾化位置也是均匀分布，能够有效降低粉末的二次粘结的比例。同时，通过多个导流通道导流，能够加快金属溶液雾化速率，减少生产时间。

进一步的，所述多个导流管的横截面积大小均不相同。

进一步的，每个导流管对应一个进气装置，每个进气装置独立控制。

优选的，所述导流管有三个，三个导流管位于以保温装置底面中心为圆心的圆上，每两个导流管之间的圆心角为120度。导流管过多则对与设备的安装、控制以及维护来说都较为复杂和困难，而导流管过少对于提高粉料的收得率的效果则不够明显。

附图说明

图1是单导流通道和多导流通道制成的金属粉末粒径分布对比示意图。

图2是现有雾化金属粉末生产流程图。

图3是本发明生产方法流程图。

图4是本发明生产设备示意图。

图5是三导流管布置示意图。

图中，1、金属熔融装置，2、保温装置，3、导流管，4、进气装置，3、导流管，41进气管，42、喷气环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图2所示是现有技术中生产过程，图3所示为本发明方法，包括以下步骤：1)、将金属熔融成液体；2)、金属熔液经导流通道导流；3)、在导流通道出液口通60-400标方/分钟气流，对金属液体进行雾化；4)、对雾化金属粉进行冷却；5)、冷却后的金属粉经过筛分，选取所需粒径范围内的金属粉末，所述导流为多通道导流。

所述多通道中，各个通道的横截面积大小不同。

所述多个导流通道的横截面积成等差或等比数列分布。

每个导流通道对应的供气通道独立控制，各通道喷出的气流在与金属熔液接触前互不干扰。

在实际控制中，根据不同的粒径需求，调整气流、温度等参数，即可控制金属粉末的粒径的正态分布的峰值集中在所需粒径范围内。同时，随着导流通道数量的增加，由导流通道堵塞导致的停工的几率随之下降。

如图4和5所示，本发明雾化金属粉末生产设备，包括金属熔融装置1，保温装置2，位于保温装置2底端的导流管3，出气口位于导流管3出液端的进气装置4，所述导流管3有多个，导流管3在保温装置2的底端沿保温装置2底面中心均匀分布；所述进气装置4包括进气管41和喷气环42，进气管41与喷气环42连通，喷气环42为一周圈多个出气孔或为一个环形出气口；每个导流管3的出液口均有一个喷气环42，气流通过喷气环42喷出与从导流管3流出的金属熔液接触。

所述多个导流管3的横截面积大小均不相同。

每个导流管3对应一个进气装置4，每个进气装置4独立控制。

所述导流管3有三个，三个导流管3位于以保温装置底面中心为圆心的圆上，每两个导流管3之间的圆心角为120度。

通过对三个导流管的设备进行检测：

共进行220次单因子雾化试验，在不改变其他条件的前提下，仅改变导流方式。其中单孔雾化120次，三孔雾化120次。分析数据后得出以下结论。

(1)、提高容错率。将一个导流孔拓展到三个，可以在其中一个或两个发生堵炉的情况下继续生产，不浪费原材料和生产能源，减少堵炉造成的损失。

单因子雾化试验中单孔堵22次；三孔雾化堵1孔14次，堵2孔7次，3孔全堵4次。因保温装置堵塞造成的停炉率由原先的18.33％降低至3.33％，大幅减少了堵炉的几率。

(2)、提高生产效率。三个导流孔同时进行雾化，可以在金属液质量一定的情况下把雾化时间降低到原先的三分之一，降低在此期间的电力消耗。

单因子雾化试验中，单孔导流时，成功的98炉平均雾化时间为7分22秒。三孔导流时，三孔均未堵的情况下，平均雾化时间为2分28秒；堵一孔时，平均雾化时间为4分59秒；堵两孔时，平均雾化时间为7分18秒。

(3)、控制粉体粒径分布范围。单一的导流管在一次雾化生产时，无法调整导流管的孔径，只能通过调整雾化压力来调整所得粉体的粒径。而雾化压力对粉体粒径的影响远小于导流孔径的影响，因此当采用三个导流孔同时雾化时，使用三种不同孔径的导流管，可以更高效的调整粉体的粒径分布。

三孔雾化试验中使用不同孔径的导流管，共试验40次。单孔雾化，试验40次，径距平均值为2.40。从单孔雾化和三孔雾化产出的粉体，均筛取100-425目和150-270目的粉末，发现对于100-425目的粉末，单孔雾化的收得率为74.62％，而三孔雾化的收得率为77.01％；对于150-270目的粉末，单孔雾化的收得率为39.08％，而三孔雾化的收得率为47.67％。

Claims (8)

1.一种雾化金属粉末生产方法，包括以下步骤：1)、将金属熔融成液体；2)、金属熔液经导流通道导流；3)、在导流通道出液口通60-400标方/分钟的气流，对金属液体进行雾化；4)、对雾化金属粉进行冷却；5)、冷却后的金属粉经过筛分，选取所需粒径范围内的金属粉末，其特征在于，所述导流为多通道导流。

2.根据权利要求1所述的雾化金属粉末生产方法，其特征在于，所述多通道中，各个通道的横截面积大小不同。

3.根据权利要求2所述的雾化金属粉末生产方法，其特征在于，所述多个导流通道的横截面积成等差或等比数列分布。

4.根据权利要求1至3任一项所述的雾化金属粉末生产方法，其特征在于，每个导流通道对应的供气通道独立控制，各通道喷出的气流在与金属熔液接触前互不干扰。

5.一种用于实现权利要求1所述的雾化金属粉末生产方法的设备，包括金属熔融装置(1)，金属熔液保温装置(2)，位于保温装置(2)底端的导流管(3)，出气口位于导流管(3)出液端的进气装置(4)，其特征在于，所述导流管(3)有多个，导流管(3)在保温装置(2)的底端沿保温装置(2)底面中心均匀分布；所述进气装置(4)包括进气管(41)和喷气环(42)，进气管(41)与喷气环(42)连通，喷气环(42)为一周圈多个出气孔或为一个环形出气口；每个导流管(3)的出液口均有一个喷气环(42)，气流通过喷气环(42)喷出与从导流管(3)流出的金属熔液接触。

6.根据权利要求5所述的雾化技术粉末生产设备，其特征在于，所述多个导流管(3)的横截面积大小均不相同。

7.根据权利要求6所述的雾化技术粉末生产设备，其特征在于，每个导流管(3)对应一个进气装置(4)，每个进气装置(4)独立控制。

8.根据权利要求7所述的雾化技术粉末生产设备，其特征在于，所述导流管(3)有三个。