CN108421982A - 微粉混料过程用添加剂的添加装置、磨粉系统及添加方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微粉混料过程用添加剂的添加装置、磨粉系统及添加方法，该添加装置包括：添加剂罐、动力气罐、喷枪和控制系统；磨粉系统包括该添加装置和磨粉装置，二者密封连接。本发明提供的添加方法、添加装置能实现添加剂的多次喷雾添加，能够改善添加状态，分时段、分层次添加以保证均匀性，使粉末混合均匀，达到成分均一、减少团聚的目的，规避了一次性添加时局部氧化的问题，粉末氧化、团聚引起的“油斑”不良比例可以大幅降低，甚至消除，且技术可控。

Description

微粉混料过程用添加剂的添加装置、磨粉系统及添加方法
技术领域
本发明涉及一种微粉混料过程用添加剂的添加装置、磨粉系统及添加方法，适用于烧结钕铁硼或其他稀土永磁粉末制粉工序，属于粉末冶金材料技术领域。
背景技术
近年来钕铁硼永磁材料的市场需求以及产业规模正在迅速的发展，其应用领域涵盖了现代工业电机、微电子马达、新能源电机等诸多行业。但是，由于钕铁硼材料制造流程属于粉末冶金范畴，混粉是影响钕铁硼材料性能的关键要素，一方面要促使粉末粒度、成分均匀，另一方面对粉末表面进行抗氧化处理，防止粉末在后续磁场成型过程中发生氧化，影响磁性能。钕铁硼粉末制备中，通常采用气流磨对原料粉末进行磨粉使其达到所需的粒度，然后向气流磨后的粉末中加入添加剂并进行混粉，在该过程中，添加剂分散不均会引起性能问题和毛坯“油斑”不良问题。目前，大部分生产厂商添加剂的添加方式主要将气流磨后的钕铁硼粉末全装进粉罐后手动一次性向粉罐中添加添加剂，其主要缺点如下：第一，罐口开放时间短，操作困难，部分钕铁硼粉末易发生氧化，即使操作非常迅速，也会造成罐口附近的钕铁硼粉末出现部分氧化，很难避免；第二，一次性添加，钕铁硼粉末容易出现局部团聚，由于抗氧化效果差，对其存放时间要求更加严格，不易存放，团聚的粉末在后续混料处理时也不易分开，造成成分不均一，同时影响电镀后表面镀层与基体的结合。混粉是制备高性能烧结钕铁硼磁体重要技术之一，生产实际要求技术人员探索更优的添加方法，改善添加状态，提高混粉效果，提高磁体性能。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种微粉混料过程用添加剂的添加装置，通过该装置实现添加剂的喷雾添加，且能够通过自动化控制添加量和添加状态，便于制备高性能烧结钕铁硼磁体等材料。
本发明的目的之二在于提供一种包含上述添加装置的磨粉系统，采用该磨粉系统可以避免磨粉后的钕铁硼粉末在添加抗氧化添加剂的过程中氧化，添加剂在添加过程中分散均匀，不会引起性能问题和毛坯“油斑”等不良问题，而且可以防止钕铁硼粉末出现局部团聚，成分均匀，抗氧化效果好。
本发明的目的之三还在于提供一种微粉混料过程用添加剂的添加方法，该方法通过在生产过程中分次喷雾的方法进行添加，能够改善添加状态，保证均匀性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种微粉混料过程用添加剂的添加装置，包括：添加剂罐、动力气罐、喷枪和控制系统；其中，所述添加剂罐通过第一管道与所述喷枪连通，所述动力气罐通过第二管道与所述喷枪连通；所述控制系统包括：控制电源、时间控制器、电路、第一电磁阀和第二电磁阀，其中，所述第一电磁阀设置于所述第一管道上且与所述控制电源连接，所述第二电磁阀设置于所述第二管道上且与所述控制电源连接，所述时间控制器通过电路与所述第一电磁阀和第二电磁阀连接，用于控制所述喷枪每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔。
上述微粉混料过程用添加剂的添加装置中，作为一种优选实施方式，所述第一管道上还设有液体流量阀。
上述微粉混料过程用添加剂的添加装置中，作为一种优选实施方式，所述第二管道上还设有气体流量阀。
上述微粉混料过程用添加剂的添加装置中，作为一种优选实施方式，所述动力气罐为氮气气罐。
上述微粉混料过程用添加剂的添加装置中，作为一种优选实施方式，所述添加剂罐设置于所述喷枪的上方，以便与所述喷枪保持压差，使添加剂能够自动流入到所述喷枪中。
上述微粉混料过程用添加剂的添加装置中，作为一种优选实施方式，所述喷枪的喷头朝向正下方。
上述微粉混料过程用添加剂的添加装置中，作为一种优选实施方式，所述添加剂罐设置有液位报警器，用于监控添加剂的添加量。
一种磨粉系统，包括上述添加装置和磨粉装置，其中所述喷枪的喷头内置于所述磨粉装置下料管中或者内置于所述磨粉装置的收集粉罐的上部，且所述添加装置与所述磨粉装置为密封连接。
在上述磨粉系统中，所述磨粉装置为气流磨装置。
一种微粉混料过程用添加剂的添加方法，通过上述磨粉系统实行，包括如下步骤：
步骤一，用氮气吹扫磨粉装置内部以降低氧含量；
步骤二，根据磨粉总时间和添加剂的总用量计算所述添加装置每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔，并在所述时间控制器上进行设置；
步骤三，开机磨粉同时打开添加装置以按照设定的时间间隔向收集粉罐中喷射添加剂。
上述添加方法中，作为一种优选实施方式，所述添加剂为液体添加剂，更优选地，所述液体添加剂为液态油脂类混合物抗氧化剂，比如硬质酸锌、二乙二醇单丁醚、豆蔻酸、溶剂油的混合物。
上述添加方法中，作为一种优选实施方式，所述喷射的压力为0.3-0.4MPa。
上述添加方法中，作为一种优选实施方式，每次所述喷射的添加剂流量为15-30mL/min。
上述添加方法中，作为一种优选实施方式，所述磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。
上述添加方法中，作为一种优选实施方式，相邻喷射次数之间的时间间隔为磨粉总时间的二十分之一至三十分之一。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的添加方法、添加装置能实现添加剂的多次喷雾添加，能够改善添加状态，分时段、分层次添加以保证均匀性，使粉末混合均匀，达到成分均一、减少团聚的目的，规避了一次性添加时局部氧化的问题，同时也可以使添加剂充分分散，均匀包裹粉末表面，实现抗氧化的功效，延长钕铁硼粉的保存时间。
(2)传统手动一次性添加工艺不稳定，与人员操作手法、存放时间、添加量均存在关联，造成毛坯中“油斑”不良的比例不等，工程能力不能很好的控制；而通过使用本发明提供的添加方法，添加剂得到雾化，实现分层、喷雾添加，粉末氧化和团聚现象大大减少，主要通过粉末成型烧结后表面外观不良进行体现；使用本发明提供的添加方法、添加装置加入添加剂，粉末氧化、团聚引起的“油斑”不良比例可以大幅降低(从2％以上变成0.2％以下)，甚至消除，且技术可控。
附图说明
图1是采用手动一次性添加添加剂的传统方式的示意图；
图2是本发明优选实施例提供的添加装置或磨粉系统的示意图；
图3是本发明优选实施例提供的控制系统的结构示意图；
图4是本发明另一优选实施例提供的添加装置或磨粉系统的示意图；
其中，1-收集粉罐，2-添加剂，3-喷枪喷头，4-添加剂罐，5-控制电源，6-动力气罐，7-液体流量阀，8-气体流量阀，9-第一电磁阀，10-第二电磁阀，11-气流磨下料管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1传统手动一次性添加方式不稳定，与人员操作手法、存放时间、添加量均存在关联，造成毛坯中“油斑”不良的比例不等，“油斑”主要由粉末氧化、团聚引起，工程能力不能很好的控制，严重影响钕铁硼磁体的性能。本发明为了解决上述技术问题，提供了一种新型添加装置、包含该添加装置的磨粉系统及添加方法，参见图4、图3和图2。具体地，参见图2和图3，一种微粉混料过程用添加剂的添加装置，包括：添加剂罐4、动力气罐6、喷枪和控制系统；其中，添加剂罐4通过第一管道与喷枪连通，动力气罐6通过第二管道与喷枪连通；控制系统包括：控制电源、时间控制器、电路、第一电磁阀9和第二电磁阀10，其中，第一电磁阀9设置于第一管道上且与控制电源5连接，第二电磁阀10设置于第二管道上且与控制电源5连接，时间控制器通过电路分别与第一电磁阀9和第二电磁阀10连接，用于控制喷枪每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔。
添加剂罐4，通过第一管道(即液体管路)与喷枪连通，其中盛装有待添加的液体添加剂，添加剂可以是抗氧化剂或/和润滑剂等。本发明的添加装置特别适合液体抗氧化剂的添加。添加剂罐4内设有液位报警器，用于监控添加剂的添加总量，在添加过程中，当添加剂罐4的添加剂液位下降到设定位置时，液位报警器报警，以指示添加剂的添加计量已达设定总量。添加剂的实际添加总量主要根据钕铁硼粉末的总量而定，按照常规用量添加添加剂即可，本发明对此不在赘述。另外，为了降低成本、节省能源，将添加剂罐4设置于喷枪的上方，即添加剂罐4与地面的距离大于喷枪与地面的距离，以便添加剂罐4与喷枪之间保持压差，从而使添加剂能够自动流入到喷枪3内。
添加剂总量一方面可以通过液位报警进行控制，另一方面也可以通过时间间隔计算出每次添加量和总喷射次数，从而实现进而达到理想的雾化效果，添加剂可以实现密闭添加，避免粉末氧化、团聚现象的出现。
动力气罐6，通过第二管道(即气体管路)与喷枪连通，其中装有为喷枪提供动力的气体，该气体优选为氮气。
喷枪的一端设有雾化喷嘴(即喷枪喷头3)，用于雾化液体添加剂，喷枪借助来自第二管道的气体动力将来自第一管道的液体添加剂喷射到磨后的粉末中。喷枪喷头3朝向正下方，喷射液体添加剂的方向与磨后粉末的走向相同。
控制系统包括：控制电源5、时间控制器、电路、第一电磁阀9和第二电磁阀10。第一电磁阀9设置于第一管道上且与控制电源5连接，第二电磁阀10设置于第二管道上且与控制电源5连接，时间控制器(如，时间继电器，图中未示出)通过电路分别与第一电磁阀9和第二电磁阀10连接，用于控制喷枪每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔。采用间隔一定时间的方式喷射液体添加剂的方式要比持续性的喷完效果更理想，其可以进一步保证混合的均匀性，更利于添加剂的分散，减少团聚，增加抗氧化效果。
为了便于控制液体添加剂的流量，在第一管道上还设有液体流量阀7，用来控制添加剂流量大小，更优选地，将液体流量阀7设置于添加剂罐4和第一电磁阀9之间的第一管道上。
为了便于控制气压，在第二管道上还设有气体流量阀8(即调压阀)，用来控制进入喷枪的气体流量，更优选地，将气体流量阀8设置于动力气罐6和第二电磁阀10之间的第二管道上。
一种磨粉系统，包括上述添加装置和磨粉装置，其中所述喷枪的喷头3内置于磨粉装置下料管11中或者内置于磨粉装置的收集粉罐1的上部，且所述添加装置与所述磨粉装置为密封连接；优选地，所述磨粉装置为气流磨装置。
相对于将喷枪喷头3设置于磨粉装置的收集粉罐1的上部，将喷枪喷头3设置于磨粉装置下料管11中更方便、省事，不用将添加装置随收集粉罐1的移动而移动，作为磨粉装置的收集部件-收集粉罐1在收集好磨完的粉末后就需要从下料管11上卸下来，如果将喷枪喷头3设置于磨粉装置的收集粉罐1的上部，那么在收集好磨完的粉末后，就需要将添加装置随收集粉罐1移动，这样对添加装置不利，而将喷枪喷头3设置于磨粉装置下料管11中则可以在收集好磨完的粉末后仅将收集粉罐1移动到指定位置即可，添加装置和磨粉装置保持不动。
添加装置与磨粉装置应为密封连接，可以通过如下方式实现添加装置与磨粉装置的密封连接。无论是将喷枪喷头3设置于磨粉装置的收集粉罐1的上部还是将喷枪喷头3设置于磨粉装置下料管11中，只要在收集粉罐1的上部罐壁上或者磨粉装置下料管11的侧壁上开设一个通孔，将喷枪的尾部穿过通孔并通过密封圈等原件密封，或者通过其他可行的方式将整个喷枪或者喷枪喷头设置于磨粉装置下料管11中或磨粉装置的收集粉罐1的上部，以实现添加装置与磨粉装置的密封连接，同时还尽可能地不妨碍磨后粉末的下料。参见图2，其为喷枪喷头3设置于磨粉装置的收集粉罐1的上部的实施例，图4为喷枪喷头3设置于磨粉装置下料管11中的实施例。雾化喷嘴的喷射方向与磨粉设备下料管中物料的流向一致。优选地，雾化喷射的夹角应设置为可以使所喷出的添加剂覆盖粉罐的横截面。更优选地，所述喷枪喷头可以为一个或多个。
一种微粉混料过程用添加剂的添加方法，通过上述磨粉系统实行，所述添加剂为液态油脂类混合物抗氧化剂，包括如下步骤：
步骤一，用氮气吹扫磨粉装置内部以降低氧含量，从而避免在磨粉过程中发生粉末的氧化，将收集粉罐1与磨粉装置下料口密封对接；
步骤二，根据磨粉总时间和添加剂的总用量计算所述添加装置每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔，并在所述时间控制器上进行设置；
相邻喷射次数之间的时间间隔优选为所述磨粉总时间的二十分之一至三十分之一。以该时间间隔进行喷射可以更理想地控制添加剂的分散均匀性以及粉末包覆的均匀性。
喷射的压力优选为0.3-0.4MPa；每次所述喷射的添加剂流量优选为15-30mL/min。
在上述优选参数下进行多次喷射可以保证喷射的雾状液滴粒度控制在合理范围内，同时保证收集到罐中的所有粉末均有接触到雾状添加剂，从而最大程度的控制了添加剂在粉末中的分散性，也最大程度地控制了粉末团聚和粉末氧化，由此可以将油斑不良比例大幅降低(从2％以上变成0.2％以下)，甚至消除。
步骤三，开机磨粉同时打开添加装置以按照步骤二设定的时间间隔向收集粉罐中喷射添加剂。优选地，所述磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。
磨粉结束后将收集粉罐1取下，放在三维混粉机上继续混粉。
以下将通过实施例结合附图对本发明的内容做进一步的详细说明，本发明的保护范围包含但不限于下述各实施例。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。实施例中使用的粉末和设备均为市售。
实施例1
取代号为5119的钕铁硼粉末300kg(性能牌号：N42)，将其分成A、B两份各150kg。A粉末用常规方法气流磨粉后手动添加添加剂再用混粉机混粉一个半小时，B粉末用同一台气流磨粉设备加本发明的添加装置(即本发明的磨粉系统)进行磨粉并在磨粉过程中加添加剂，开机磨粉同时打开添加装置，A粉末和B粉末的总磨粉时间均为4h，添加剂总用量为3.2L，喷射的压力为0.35MPa；每次所述喷射的添加剂流量为16mL/min，每隔5min喷射一次，第一次喷射是在磨粉5min之后进行，每次喷射的时间为20min，共喷射10次，磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。磨粉结束后用同一台混粉机混粉一个半小时。A、B两份粉用同一台压机压成圆柱后放入同一台烧结炉烧成直径40mm，长50mm的圆柱。将A、B产品分别加工成39mm＊5mm的圆饼电镀后检验。A产品油斑比例为3.5％，B产品油斑比例为0.1％。
实施例2
取代号为7312的钕铁硼粉末300kg(性能牌号：45H)，将其分成A、B两份各150kg。A粉末用常规方法气流磨粉后手动添加添加剂再用混粉机混粉一个半小时，B粉末用同一台气流磨粉设备加本发明的添加装置(即本发明的磨粉系统)进行磨粉并在磨粉过程中加添加剂，开机磨粉同时打开添加装置，A粉末和B粉末的总磨粉时间均为4h，添加剂总用量为3.2L，喷射的压力为0.35MPa；每次所述喷射的添加剂流量为20mL/min，每隔10min喷射一次，第一次喷射是在磨粉10min之后进行，每次喷射的时间为20min，共喷射8次，磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。磨粉结束后用同一台混粉机混粉一个半小时。A、B两份粉用同一台压机压成圆柱后放入同一台烧结炉烧成55mm＊28.5mm＊35mm的方块。将A、B产品分别加工成54mm＊27.5mm＊3.5mm的方块电镀后检验。A产品油斑比例为2.7％，B产品油斑比例为0。
实施例3
取代号为B507的钕铁硼粉末300kg，将其分成A、B两份各150kg(性能牌号：38SH)。A粉末用常规方法气流磨粉后手动添加添加剂再用混粉机混粉一个半小时，B粉末用同一台气流磨粉设备加本发明的添加装置(即本发明的磨粉系统)进行磨粉并在磨粉过程中加添加剂，开机磨粉同时打开添加装置，A粉末和B粉末的总磨粉时间均为4h，添加剂总用量为3.2L，喷射的压力为0.35MPa；每次所述喷射的添加剂流量为26.7mL/min，每隔20min喷射一次，第一次喷射是在磨粉20min之后进行，每次喷射的时间为20min，共喷射6次，磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。磨粉结束后用同一台混粉机混粉一个半小时。A、B两份粉用同一台压机压成圆柱后放入同一台烧结炉烧成55mm＊48mm＊38mm的方块。将A、B产品分别加工成R13.9mm*R23.1mm*16mm*23.5mm*3.7mm的瓦片电镀后检验。A产品油斑比例为2.9％，B产品油斑比例为0.08％。
实施例4
取代号为B507的钕铁硼粉末300kg(性能牌号：38SH)，将其分成A、B两份各150kg。A粉末用常规方法气流磨粉后手动添加添加剂再用混粉机混粉一个半小时，B粉末用同一台气流磨粉设备加本发明的添加装置(即本发明的磨粉系统)进行磨粉并在磨粉过程中加添加剂，开机磨粉同时打开添加装置，A粉末和B粉末的总磨粉时间均为4h，添加剂总用量为3.2L，喷射的压力为0.35MPa；每次所述喷射的添加剂流量为40mL/min，每隔20min喷射一次，第一次喷射是在磨粉20min之后进行，每次喷射的时间为10min，共喷射8次，磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。磨粉结束后用同一台混粉机混粉一个半小时。A、B两份粉用同一台压机压成圆柱后放入同一台烧结炉烧成55mm＊48mm＊38mm的方块。将A、B产品分别加工成R13.9mm*R23.1mm*16mm*23.5mm*3.7mm的瓦片电镀后检验。A产品油斑比例为2.9％，B产品油斑比例为0.98％。

Claims (10)

1.一种微粉混料过程用添加剂的添加装置，其特征在于，包括：添加剂罐、动力气罐、喷枪和控制系统；其中，所述添加剂罐通过第一管道与所述喷枪连通，所述动力气罐通过第二管道与所述喷枪连通；所述控制系统包括：控制电源、时间控制器、电路、第一电磁阀和第二电磁阀，其中，所述第一电磁阀设置于所述第一管道上且与所述控制电源连接，所述第二电磁阀设置于所述第二管道上且与所述控制电源连接，所述时间控制器通过电路与所述第一电磁阀和第二电磁阀连接，用于控制所述喷枪每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的微粉混料过程用添加剂的添加装置，其特征在于，
所述第一管道上还设有液体流量阀；
优选地，所述第二管道上还设有气体流量阀。
3.根据权利要求1所述的微粉混料过程用添加剂的添加装置，其特征在于，
所述动力气罐为氮气气罐；
优选地，所述喷枪的喷头朝向正下方；
优选地，所述添加剂罐设置有液位报警器，用于监控添加剂的添加量。
4.根据权利要求1所述的微粉混料过程用添加剂的添加装置，其特征在于，
所述添加剂罐设置于所述喷枪的上方，以便与所述喷枪保持压差，使添加剂能够自动流入到所述喷枪中。
5.一种磨粉系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的添加装置和磨粉装置，其中所述喷枪的喷头内置于所述磨粉装置下料管中或者内置于所述磨粉装置的收集粉罐的上部，且所述添加装置与所述磨粉装置为密封连接；
优选地，所述磨粉装置为气流磨装置。
6.一种微粉混料过程用添加剂的添加方法，其特征在于，通过权利要求5所述的磨粉系统实行，包括如下步骤：
步骤一，用氮气吹扫磨粉装置内部以降低氧含量；
步骤二，根据磨粉总时间和添加剂的总用量计算所述添加装置每次的喷射时间和相邻喷射次数之间的时间间隔，并在所述时间控制器上进行设置；
步骤三，开机磨粉同时打开添加装置以按照步骤二设定的时间间隔向收集粉罐中喷射添加剂。
7.根据权利要求6所述的添加方法，其特征在于，所述添加剂为液态油脂类混合物抗氧化剂。
8.根据权利要求6所述的添加方法，其特征在于，所述喷射的压力为0.3-0.4MPa；优选地，每次所述喷射的添加剂流量为3-5g/min。
9.根据权利要求6所述的添加方法，其特征在于，所述磨粉结束的时间为最后一次喷射添加剂结束的时间。
10.根据权利要求6所述的添加方法，其特征在于，相邻喷射次数之间的时间间隔为所述磨粉总时间的二十分之一至三十分之一。
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