CN111318714A - 一种钢液雾化盘、雾化制丸设备及雾化制丸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢液雾化盘、雾化制丸设备及雾化制丸方法，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧。气体通过喷盘的环形缝隙，即拉瓦尔结构；加速并且高速喷出，由于喷出时经过的路径与上下喷盘的中心轴线之间为夹角设置，又因为气腔、与气腔连通的拉瓦尔结构缝隙均为环形，故气体经过窄喉喷出后形成一个漩涡封闭的气锥，将流经锥顶的金属液流击碎，气体喷射量大并且均匀，钢丸收得率高。

Description

一种钢液雾化盘、雾化制丸设备及雾化制丸方法
技术领域
本发明涉及一种钢液雾化盘、雾化制丸设备及雾化制丸方法，属于不锈钢丸雾化喷盘技术领域。
背景技术
喷盘是用来生产钢丸的常用部件，包括上喷盘和下喷盘，上喷盘和下喷盘之间留有允许钢液流经的流道，钢液从流道中流过时，位于上喷盘和下喷盘之间的间隙中通入气流，气流的输出方向朝向钢液，将钢液吹散、冷却，得到钢丸。
目前，授权公告号为CN208483226U的中国专利公开了一种不锈钢丸雾化喷盘，包括下喷盘、上喷盘以及环形垫圈，所述下喷盘中间设有一和上喷盘部分相契合的锥孔，沿下喷盘的内壁设有环形凹槽，所述下喷盘设有两个与环形凹槽连通的进气口，进气口设置成使得沿所述进气口进入的气体的方向与下喷盘相切，且进入的气体沿顺时针方向运动，所述下喷盘的下部呈弧形弯曲，所述上喷盘呈漏斗形，将所述上喷盘和下喷盘扣合，所述上喷盘的底部和下喷盘底部之间形成环形气缝，所述环形垫圈设置在环形气缝处，所述上喷盘将所述环形凹槽密封形成致密的气环。
上述结构中，通过进气口向上喷盘、下喷盘之间的环形气缝内输入气体，气体从环形气缝中输出后，理论上能够将钢液吹散形成钢丸；但实际操作过程中，气体从环形气缝中输出时，气流的流速与方向均会影响到对钢液的吹散程度，如果气流流速不够快，钢液尚未完全冷却之前，都有可能性因为粘结而降低细颗粒钢丸比例。
发明内容
本发明提供一种钢液雾化盘，具有能够喷射出更加均匀的雾化气体、提高细颗粒钢丸比例的优势，所得到的产品不易氧化；技术要点包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧。
本发明的一种实施方式中，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间夹角设置。
本发明的一种实施方式中，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间夹角设置，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间的夹角取值范围小于或等于45°。
本发明的一种实施方式中，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间夹角设置，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间的夹角取值范围小于或等于45°，所述上喷盘的锥孔内壁上设有若干补气孔，所述补气孔贯穿上喷盘，与拉瓦尔结构环形缝隙连通。
本发明的一种实施方式中，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间夹角设置，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘、下喷盘的中心轴线之间的夹角取值范围小于或等于45°，所述补气孔环形阵列于锥孔内壁上，补气孔直径范围为03.-0.4mm。
本发明的一种实施方式中，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧，所述上喷盘、下喷盘之间还设有进气道，所述进气道与气腔切向连通。
本发明的一种实施方式中，包括同轴设置的上喷盘、下喷盘，所述上喷盘和下喷盘上均设有锥孔，所述上喷盘、下喷盘之间预留有允许气流经过的气腔、与气腔相连的拉瓦尔结构环形缝隙，所述拉瓦尔结构环形缝隙的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙背离气腔的一侧，所述上喷盘、下喷盘之间连接有用于调节上喷盘、下喷盘之间间隙大小的调节钉。
本发明的另一目的是提供一种雾化制丸设备，包括设备本体，设备本体上设有进气口、钢液进口，应用了任意一项所述的钢液雾化盘，所述进气口与进气道连通，所述钢液进口与上喷盘上的锥孔连通。
本发明的另一目的是提供一种雾化制丸方法，应用了上述的钢液雾化盘、雾化制丸设备；包括如下步骤：
S1：向进气道内输入高压雾化惰性气体；
S2：向上喷盘的锥孔中输入金属液；
S3：将下喷盘锥孔处落出的金属颗粒进行冷却收集。
本发明具有如下优势：
1、气体通过喷盘的环形缝隙，即拉瓦尔结构；加速并且高速喷出，由于喷出时经过的路径与上下喷盘的中心轴线之间为夹角设置，又因为气腔、与气腔连通的拉瓦尔结构缝隙均为环形，故气体经过窄喉喷出后形成一个漩涡封闭的气锥，将流经锥顶的金属液流击碎，气体喷射量大并且均匀，钢丸收得率高。
2、雾化气体切向进入喷盘气腔，产生切向的加速度，能够便于形成漩涡状气流，使喷射出的气体加速并且更均匀。
3、喷盘内部加入若干小孔，也就是补气孔，用于及时向气腔内补充气体，使喷出的气体更加均匀，不易发生气流间断的情况；一部分雾化气体经由补气孔流入雾化区域，对金属液流形成保护；由于采用的是惰性气体氮气，氮气隔绝了金属液体和空气，能够对金属形成保护，防止金属氧化。
附图说明
图1为钢液雾化盘的俯视图；
图2为钢液雾化盘的左视图；
图3为钢液雾化盘的A-A剖面正视图；
图4为图3的B部放大图用于体现拉瓦尔结构环形缝隙与进气道之间的相对位置关系。
图中，1、上喷盘；2、下喷盘；3、锥孔；4、气腔；5、拉瓦尔结构环形缝隙；6、补气孔；7、进气道；8、调节钉。
具体实施方式
实施例1
一种钢液雾化盘，如图1和3所示，包括同轴设置的上喷盘1、下喷盘2，本实施例中，上喷盘1和下喷盘2均设置为圆形金属盘，上喷盘1和下喷盘2上均设有锥孔3，两锥孔3均与上喷盘1、下喷盘2同轴，上喷盘1的锥孔3落在下喷盘2的锥孔3中。上喷盘1、下喷盘2之间预留有允许气流经过的气腔4、与气腔4相连的拉瓦尔结构环形缝隙5。气腔4设置为环形中空腔体，与上喷盘1、下喷盘2同轴设置。如图4所示，气腔4靠近上喷盘1或下喷盘2的中心轴线一侧引出有拉瓦尔结构环形缝隙5，拉瓦尔结构环形缝隙5在上喷盘1或下喷盘2纵剖面上的截面为倾斜设置，拉瓦尔结构环形缝隙5的窄喉就与上喷盘1或下喷盘2的中心轴线之间夹角设置，通常设置为小于或等于45°的锐角，本实施例中为了便于形成能够尽量多容纳金属颗粒的锥形气旋，将倾斜角度设置为45°，使得拉瓦尔结构环形缝隙5为锥度为45°的锥形结构。拉瓦尔结构环形缝隙5的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙5背离气腔4的一侧，当气流从拉瓦尔结构环形缝隙5中喷出时，形成带有顶部夹角为90°圆锥角的气流漩涡。气流方向如图4中的箭头方向所示。
为了便于进气，如图2所示，在上喷盘1、下喷盘2两侧设有进气道7，进气道7设置为直线型通道，且与气腔4相连通，与拉瓦尔结构环形缝隙5分别位于气腔4两侧。进气道7与气腔4相切设置，当气流进入进气道7后，切向进入气腔4，再从拉瓦尔结构环形缝隙5中加速喷出，形成气流漩涡。
为了减小气流流动时气量不足的可能性，在上喷盘1的锥孔3侧壁还环形阵列有若干补气孔6，补气孔6贯穿上喷盘1，与拉瓦尔结构环形缝隙5连通，当当气体经过拉瓦尔结构环形缝隙5时，所产生的压强差能够通过补气孔6补充进入的气体有所缓解，保持气量充沛的状态。
补气孔6直径范围为03.-0.4mm。本实施例中采用0.35mm作为直径。
在上喷盘1、下喷盘2之间连接有用于调节上喷盘1、下喷盘2之间间隙大小的调节钉8，本实施例中的调节钉8采用螺钉，调节钉8拧紧程度能够控制上下喷盘2之间的间隙，也就是能够调节气腔4的大小。
使用原理如下：
先向进气道7内输入惰性气体，本实施例中采用氮气；氮气经过进气道7切向输入气腔4，在气腔4内经过拉瓦尔结构环形缝隙5加速后倾斜喷出，倾斜方向朝向上下喷盘2的中心轴线，形成圆锥形的气锥，钢液从锥孔3中落下，经过气锥顶部后，被气锥吹散形成钢珠。
实施例2：
一种雾化制丸设备，主要用来制造钢丸或钢砂，包括设备本体，设备本体上设有进气口、钢液进口，对于应用了实施例1中的钢液雾化盘的设备来说，必要的组成部分除了进气口、钢液进口、钢液雾化盘外，其余与常规钢液输出设备可以无异。进气口与进气道7连通，用于向进气道7内输入氮气，作为优化结构，还能够与补气孔6相通，便于通过补气孔6输入气体。钢液进口与上喷盘1上的锥孔3连通，用于向锥孔3中输入待雾化的钢液。
本实施例中，雾化制丸设备的进气口和补气孔6所输出的氮气由气泵抽取氮气提供；锥孔3中的钢液由熔炼炉提供。
实施例3:
一种雾化制丸方法，应用了实施例1中的钢液雾化盘、实施例2中的雾化制丸设备。包括如下步骤：
S1：向进气道7内输入高压雾化惰性气体；本实施例中的惰性气体采用氮气，氮气从上下喷盘2两侧的进气道7进入，由直线型的进气道7中呈切线方向进入气腔4，两侧的进气道7的气流进入气腔4后，具有切向加速度，在气腔4内的气流处于环气腔4流动、同时还向窄喉输出的状态，更便于形成锥形的气流漩涡。
S2：向上喷盘1的锥孔3中输入金属液；
需注意的是，金属液在气流进入进气道7、形成了锥形气旋后，才开始输入，使得金属液能够被气旋完全吹散，减少金属液初始时吹散不完全造成的浪费。
S3：将下喷盘2锥孔3处落出的金属颗粒进行冷却收集；
锥形气旋位于下喷盘2背离上喷盘1的一侧，与下喷盘2之间形成与外界空气隔绝的锥形空间，从锥形气旋尖端喷出的金属颗粒还带有余温，将金属颗粒冷却后再收集能够有效降低由于高温、未凝结完全造成的粘连程度。本实施例中，可采用的冷却方式有水冷、油冷、风冷。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种钢液雾化盘，包括同轴设置的上喷盘(1)、下喷盘(2)，所述上喷盘(1)和下喷盘(2)上均设有锥孔(3)，其特征在于，所述上喷盘(1)、下喷盘(2)之间预留有允许气流经过的气腔(4)、与气腔(4)相连的拉瓦尔结构环形缝隙(5)，所述拉瓦尔结构环形缝隙(5)的窄喉位于拉瓦尔结构环形缝隙(5)背离气腔(4)的一侧。
2.根据权利要求1所述的钢液雾化盘，其特征在于，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘(1)、下喷盘(2)的中心轴线之间夹角设置。
3.根据权利要求2所述的钢液雾化盘，其特征在于，所述窄喉中经过的气流路径与上喷盘(1)、下喷盘(2)的中心轴线之间的夹角取值范围小于或等于45°。
4.根据权利要求1所述的钢液雾化盘，其特征在于，所述上喷盘(1)的锥孔(3)内壁上设有若干补气孔(6)，所述补气孔(6)贯穿上喷盘(1)，与拉瓦尔结构环形缝隙(5)连通。
5.根据权利要求4所述的钢液雾化盘，其特征在于，所述补气孔(6)环形阵列于锥孔(3)内壁上，补气孔(6)直径范围为03.-0.4mm。
6.根据权利要求1所述的钢液雾化盘，其特征在于，所述上喷盘(1)、下喷盘(2)之间还设有进气道(7)，所述进气道(7)与气腔(4)切向连通。
7.根据权利要求1所述的钢液雾化盘，其特征在于，所述上喷盘(1)、下喷盘(2)之间连接有用于调节上喷盘(1)、下喷盘(2)之间间隙大小的调节钉(8)。
8.一种雾化制丸设备，包括设备本体，设备本体上设有进气口、钢液进口，其特征在于，应用了上述权利要求1-7任意一项所述的钢液雾化盘，所述进气口与进气道(7)连通，所述钢液进口与上喷盘(1)上的锥孔(3)连通。
9.一种雾化制丸方法，其特征在于，应用了权利要求1-7任意一项所述的钢液雾化盘、权利要求7所述的雾化制丸设备。
10.一种雾化制丸方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：向进气道(7)内输入高压雾化惰性气体；
S2：向上喷盘(1)的锥孔(3)中输入金属液；
S3：将下喷盘(2)锥孔(3)处落出的金属颗粒进行冷却收集。
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