CN106825598A - 一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法 - Google Patents

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张晓峰
刘详庆
李晨
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    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
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Abstract

本发明公开了一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，属于金属粉末冶金领域。将金属粉末装于料舟内，料舟在垂直方向上叠加形成叠加式多层料舟结构，料舟之间通过活动支架结构隔开，装载完成后，多层料舟进入还原炉内进行金属粉末还原。在不降低金属粉末还原工序的工作效率的前提下，减少每盒料舟内的金属粉末的装载量，多层料舟间存在的间隙空间有利于还原气体流入，提高了金属粉末与还原气体反应的动力学条件，能有效降低金属粉末制品的氧含量，克服了现有技术中料舟内金属粉末装入厚度较深时，导致金属粉末氧含量较高，影响金属粉末性能的难题。

Description

一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种用于金属粉末还原的叠加式多层料舟。
背景技术
粉末冶金是生产金属粉末和用金属粉末作为原料经过成型和烧结生产金属材料、复合材料和各种类型制品的冶金工程与材料科学和机械零件制造技术。
粉末冶金技术的基础就是生产客户需求的各类粉末。粉末的种类分为纯金属、非金属或化合物。制取粉末的方法较多，其选择主要取决于该材料的性能要求及制取成本。通常采用的制粉方法有机械法和物理化学法等。常见的机械制粉方法有两种：对于脆性材料，一般采用球磨机破碎制粉；另一种机械制粉方法称为雾化法，它采用高速的气流或水流直接击碎液体金属或合金，随后金属液滴冷凝为固体粉末的粉末制取方法。雾化法因工艺简便，可连续、大量生产而被广泛采用。它既可制取锌、铜、铁、镍等金属粉末，也可制取青铜、合金钢等合金粉末。
为满足金属粉末冶金零部件制品的生产需求，需要对金属粉末中的氧含量进行控制，氧含量是衡量金属粉末性能的一个重要指标。例如在在金刚石工具行业中，氧含量对雾化法生产预合金粉末的性能及应用有着重要影响。降低氧含量有利于活化粉末颗粒界面、降低烧结温度、提高烧结胎体的致密化程度、提高胎体对金刚石的机械把持力，从而提高金刚石工具的综合使用性能。
目前，经水雾化法生产或者湿法冶金工艺生产的金属粉末，为了降低粉末中氧含量及水分，一般用还原炉设备对金属粉末进行还原工艺操作，国内外粉末冶金工业用还原炉传动方式以推舟式或者网带式为主。在金属粉末还原工序中，还原炉内通入的还原性气体一般为氨分解制取的氢气。工艺操作过程中，将金属粉末装入料舟内，在还原炉的传动作用下，料舟进入还原炉内并在还原性气体的作用下，金属粉末中的氧被还原出来。
在实际操作过程中，为了提高还原工序的生产效率，通过增大料舟内的金属粉末装入量是一个有效方式。然而，金属粉末在还原炉内经高温烧结，料舟上层的金属粉末容易产生结块现象，影响料舟内金属粉末透气性，阻碍了料舟底部金属粉末与还原性气体的接触条件，特别是当料舟内金属装载量过大，粉末层厚度较深时，容易产生金属粉末颜色分层现象，即料舟内上层粉末还原效果较好，处于料舟下层的金属粉末还原不彻底，进而影响整体金属粉末的还原效果，成品金属粉末的氧含量处于较高的水平。
发明内容
本发明针对现有金属粉末还原技术的不足，提供了一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，其特征在于，将金属粉末装于料舟内，料舟在垂直方向上叠加形成叠加式多层料舟结构，料舟之间通过活动支架结构隔开，装载完成后，多层料舟进入还原炉内进行金属粉末还原。
所述的多层料舟为双层或三层。
所述活动支架为不锈钢材质，安装在相邻两层料舟之间，使上下两层料舟之间能长时间保持间隙，并限制料舟位移的装置。
所述上下两层料舟料舟之间的间隙高度为0.5cm～3cm。
所述还原炉内还原气氛为氨分解制取的氢气，还原炉高温区长度15-25m，料舟在还原炉内的运动速度为0.18m/min。
本发明的优点在于：
在金属粉末还原工序中，当还原炉内金属粉末装载效率相同的条件下，与采用单层料舟还原方法相比，采用多层料舟结构，相应地减少每层料舟内的金属粉末的装载量。由于还原性气氛能够流动至多层料舟的间隙空间内，创造了底层料舟内的金属粉末与还原性气体能够直接接触的条件，提高了金属粉末的还原效果。
附图说明
图1为层叠式多层料舟的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于金属粉末还原的叠加式多层料舟，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为层叠式双层料舟的结构示意图，其中，1为金属粉末，2为料舟，3为活动支架，4为履带或炉衬，5为料舟间隙；双层料舟在垂直方向上叠加，料舟之间通过活动支架隔开，金属粉末置于料舟内，料舟放于履带或炉衬上。
实施例1
采用双层料舟结构对某粉末冶金公司水雾化铜粉进行还原处理，水雾化铜粉的还原工艺如表1所示：
表1水雾化铜粉还原工艺
工艺参数 单层料舟方法 双层料舟方法
铜粉粒度，目 -325 -325
还原温度，℃ 500 500
还原气氛 氢气 氢气
还原炉高温区长度，m 15.5 15.5
烧舟运动速度，m/min 0.18 0.18
料舟层数 单层 双层
料舟内粉末重量，kg 20 10
本发明具体实施方式如下：
(1)采用单层料舟还原方法时，每盒料舟内水雾化铜粉装入量为20kg，采用叠加式双层料舟还原方法时，每盒料舟内水雾化铜粉为10kg，两层料舟间采用活动支架进行分离，料舟之间间隙高度为1cm；
(2)料舟装载完成后，进入还原炉内进行金属粉末还原，还原炉内还原气氛为氨分解制取的氢气，还原炉高温区长度15.5m，烧舟在还原炉内的运动速度为0.18m/min；
(3)从还原炉冷却区出口取出料舟内水雾化铜粉，并对雾化铜粉进行机械破碎、筛分工艺处理，对制取的雾化铜粉进行氧含量测量，通过测试，采用单层料舟及双层料舟方法进行还原处理后雾化铜粉氧含量分别为1680ppm及1200ppm。
实施例2
采用三层料舟结构对某粉末冶金公司氧化铜粉进行还原处理，氧化铜粉的还原工艺如表2所示：
表2氧化铜粉还原工艺
工艺参数 单层料舟方法 三层料舟方法
铜粉粒度，目 -500 -500
还原温度，℃ 600 600
还原气氛 氢气 氢气
还原炉高温区长度，m 21.5 21.5
烧舟运动速度，m/min 0.18 0.18
料舟层数 单层 三层
每盒料舟内粉末重量，kg 15 5
本发明具体实施方式如下：
(1)采用单层料舟还原方法时，每盒料舟内氧化铜粉装入量为15kg，采用叠加式多层料舟还原方法时，每盒料舟内水雾化铜粉为5kg，三层料舟间采用活动支架进行分离，料舟之间间隙高度为1cm；
(2)料舟装载完成后，进入还原炉内进行金属粉末还原，还原炉内还原气氛为氨分解制取的氢气，还原炉高温区长度21.5m，烧舟在还原炉内的运动速度为0.18m/min；
(3)从还原炉冷却区出口取出料舟金属粉末，并对粉末进行机械破碎、筛分工艺处理，对制取的雾化铜粉进行氧含量测量，通过测试，采用单层料舟及三层料舟方法进行还原处理后粉末氧含量分别为3580ppm及1750ppm。

Claims (5)

1.一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，其特征在于，将金属粉末装于料舟内，料舟在垂直方向上叠加形成叠加式多层料舟结构，料舟之间通过活动支架结构隔开，装载完成后，多层料舟进入还原炉内进行金属粉末还原。
2.根据权利要求1所述的一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，其特征在于，所述的多层料舟为双层或三层。
3.根据权利要求1所述的一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，，其特征在于，所述活动支架为不锈钢材质，安装在相邻两层料舟之间，使上下两层料舟之间能长时间保持间隙，并限制料舟位移的装置。
4.根据权利要求1所述的一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，，其特征在于，所述上下两层料舟之间的间隙高度为0.5cm～3cm。
5.根据权利要求1所述的一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法，，其特征在于，所述还原炉内还原气氛为氨分解制取的氢气，还原炉高温区长度15-25m，料舟在还原炉内的运动速度为0.18m/min。
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