CN111558725A - 一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了粉末冶金制粉技术领域的一种废钢进行还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，包括：对废钢原料进行切割分选；将分选好的废钢置于还原炉中；向还原炉中通入惰性气体，排出炉中的空气，再通入过量的煤气，获得金属溶液；将金属溶液升温至熔点以上预设过热度，并在高压雾化介质作用下，对金属溶液进行雾化，获得雾化铁粉；对雾化铁粉进行冷却，获得金属球形粉末，运用本发明中的方法所生产的雾化铁粉，具有成分均匀、品位高、成本低等优点，适用于生产高密度零件、烧结金属零件、粉末冶金锻造零件等，本发明中废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，具有操作简单、生产灵活的优点。

Description

一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金制粉技术领域，具体为一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法及与该方法配合使用的装置。
背景技术
雾化铁粉是熔融铁或铁合金用高压水雾化生产的，是铁粉的新品种，由于生产过程中没有混进杂质，相对纯净，而且雾化法产生的球形颗粒，符合最紧密堆积原理，是压制机械零件的最好原料，因此，相对价格较高。
近年来，雾化铁粉的产量飞速增长，其增长速度已经超过还原铁粉，目前，雾化铁粉的年产量已接近还原铁粉，利用雾化的方法制铁粉具有雾化动能大，冷却凝固速度快，所得的粉末颗粒具有形状不规则、晶粒细小、成分均匀，压制性能好等优点。
废钢是钢铁生产和消费过程中产生的可再生资源，使用废钢生产雾化铁粉可提高资源利用率，生产成本低，原料来源广，达到节能减排的效果。
随着新材料，新工艺，新技术的发展，雾化铁粉生产新工艺一定会在人们今后的生活中扮演越来越重要的角色，开发一种废钢进行还原再喷雾生产雾化铁粉的方法是十分重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法及与该方法配合使用的装置，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，包含以下步骤：
S1、通过加工装置对废钢原料进行切割分选；
S2：将分选好的废钢置于加工装置中的还原熔炼室中；
S3：向还原熔炼室通入惰性气体，排出炉中的空气，再通入过量的煤气，获得金属溶液；
S4：将金属溶液升温至熔点以上预设过热度，并在高压雾化介质作用下，对金属溶液进行雾化，获得雾化铁粉；
S5：对雾化铁粉进行冷却，获得金属球形粉末。
进一步的，在S5之后，还包括以下步骤：
S6：对所述球形粉末进行干燥，磁选，筛分；
S7：对筛分后所述的球形粉末进行真空包装。
进一步的，在S4中，所述对金属溶液进行雾化，采用限制式雾化法或自由式雾化法。
进一步的，在S4中，所述高压雾化介质，其具体为压力为1～10MPa的氮气，或为压力为1～10MPa的氩气。
进一步的，在S4中，所述预设过热度具体为200～400℃。
一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，该装置包括有进料推钢机、上料推钢机、送料推钢机、主推钢机、横向进料管道、竖向上料管道、横向送料管道、上料漏斗，落料管道、惰性气体入口、还原熔炼室、高压雾化室和冷却塔；
所述横向进料管道的右端与竖向上料管道的底部连通，所述进料推钢机设在横向进料管道的左端，所述横向进料管道的顶端设有落料管道，所述上料漏斗安装在落料管道的上端，所述上料漏斗与落料管道之间设置有落料挡板，所述上料推钢机设置在竖向上料管道的底端，所述竖向上料管道的另一端与横向送料管道连通，所述送料推钢机设置在横向送料管道的左端，所述横向送料管道另一端与还原熔炼室的入口端连通，所述惰性气体入口设在竖向上料管道上；
所述高压雾化室与还原熔炼室连接，且高压雾化室位于还原熔炼室的下部，所述冷却塔与高压雾化室连接，且冷却塔位于高压雾化室的下部。
进一步的，该装置还包括有筛分室，所述筛分室与冷却塔连接，且筛分室位于冷却塔的下部，所述筛分室包括有脱水、干燥、磁选和筛分等功能，所述筛分室的下部连接有集粉罐。
进一步的，所述筛分室与冷却塔之间通过气流输送装置连接，所述气流输送装置包括有罗茨风机和导管。
进一步的，所述还原熔炼室包括有炉壳、煤气管道、烧嘴和还原炉体，所述炉壳包围在还原炉体的外部，在炉壳和还原炉体之间形成炉膛，所述烧嘴与煤气管道相连，且烧嘴穿过炉壳深入炉膛内。
进一步的，所述高压雾化室上设有高压气体入口，所述高压气体入口的里端连接有高压喷盘，所述高压喷盘上安装有限制式雾化喷嘴或自由式雾化喷嘴。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、运用本发明中的方法所生产的雾化铁粉，具有成分均匀、品位高、成本低等优点，适用于生产高密度零件、烧结金属零件、粉末冶金锻造零件等；
2、本发明中废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，具有操作简单、生产灵活的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中方法的流程图；
图2为本发明中装置的结构示意图。
附图标记如下：
1-进料推钢机，2-上料推钢机，3-送料推钢机，4-主推钢机，5-横向进料管道，6-竖向上料管道，7-横向送料管道，8-上料漏斗，9-落料管道，10-惰性气体入口，11-炉壳，12-煤气管道，13-烧嘴，14-还原熔炼室，15-还原炉体，16-高压雾化室，17-高压气体入口，18-高压喷盘，19-冷却塔，20-筛分室，21-集粉罐，22-罗茨风机，23-导管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，包含以下步骤：
S1、通过加工装置对废钢原料进行切割分选；
S2：将分选好的废钢置于加工装置中的还原熔炼室中；
S3：向还原熔炼室中通入惰性气体，排出炉中的空气，再通入过量的煤气，获得金属溶液；
S4：将金属溶液升温至熔点以上预设过热度，并在高压雾化介质作用下，对金属溶液进行雾化，获得雾化铁粉；
S5：对雾化铁粉进行冷却，获得金属球形粉末。
进一步的，在S5之后，还包括以下步骤：
S6：对球形粉末进行干燥，磁选，筛分；
S7：对筛分后的球形粉末进行真空包装。
进一步的，在S4中，对金属溶液进行雾化，采用限制式雾化法或自由式雾化法。
进一步的，在S4中，高压雾化介质，其具体为压力为1～10MPa的氮气，或为压力为1～10MPa的氩气。
进一步的，在S4中，预设过热度具体为200～400℃。
为了更好理解上述技术方案，下面将结合具体例子对上述技术方案进行详细的说明。
例一、采用型号为45#废钢作为还原炉原料，主要成分质量分数为C：0.42～0.50％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.50～0.80％；Cr：≤0.25％；Ni：≤0.30％；Cu：≤0.25％；余量为Fe。还原采用高温回转还原炉，温度为1500℃，煤气通入速度为2200ml/min。雾化介质采用氩气，压力为5MPa，雾化完成后，冷却至室温，干燥、磁选、筛分，采用真空包装。
例二、采用型号为Q235#废钢作为还原炉原料，主要成分质量分数为C:0.14～0.22％；Mn：0.30～0.65％；Si：≤0.30％；S≤0.05％；P≤0.045％；余量为Fe。还原采用高温回转还原炉，温度为1500℃，煤气通入速度为2200ml/min。雾化介质采用氩气，压力为5MPa，雾化完成后，冷却至室温，干燥、磁选、筛分，采用真空包装。
例三、采用型号为65#废钢作为还原炉原料，主要成分质量分数为C：0.62～0.70％；Si：0.17～0.37％；Mn：0.90～1.20％；P：0.035％；S：0.035％；Cr：0.25％；Ni：0.30％；Cu：0.25％；余量为Fe。还原采用高温回转还原炉，温度为1500℃，煤气通入速度为2200ml/min。雾化介质采用氩气，压力为5MPa，雾化完成后，冷却至室温，干燥、磁选、筛分，采用真空包装。
如图2所示，在上述方法的基础上，本发明还提及了一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，该装置包括有进料推钢机1、上料推钢机2、送料推钢机3、主推钢机4、横向进料管道5、竖向上料管道6、横向送料管道7、上料漏斗8，落料管道9、惰性气体入口10、还原熔炼室14、高压雾化室16和冷却塔19；
横向进料管道5的右端与竖向上料管道6的底部连通，进料推钢机1设在横向进料管道5的左端，横向进料管道5的顶端设有落料管道9，上料漏斗8安装在落料管道9的上端，上料漏斗8与落料管道9之间设置有落料挡板，上料推钢机2设置在竖向上料管道6的底端，竖向上料管道6的另一端与横向送料管道7连通，送料推钢机3设置在横向送料管道7的左端，横向送料管道7另一端与还原熔炼室14的入口端连通，惰性气体入口10设在竖向上料管道6上；
高压雾化室16与还原熔炼室14连接，且高压雾化室16位于还原熔炼室14的下部，冷却塔19与高压雾化室19连接，且冷却塔19位于高压雾化室16的下部，高压雾化室19用于对金属溶液进行雾化，获得雾化粉末。
进一步的，该装置还包括有筛分室20，筛分室20与冷却塔19连接，且筛分室20位于冷却塔19的下部，筛分室20包括有脱水、干燥、磁选和筛分等功能，筛分室20的下部连接有集粉罐21，筛分室20用于对金属球形粉末进行筛分，获得雾化铁粉，集粉罐21用于收集筛分后的雾化铁粉。
进一步的，筛分室20与冷却塔19之间通过气流输送装置连接，气流输送装置包括有罗茨风机22和导管23。
进一步的，还原熔炼室14包括有炉壳11、煤气管道12、烧嘴13和还原炉体15，炉壳11包围在还原炉体15的外部，在炉壳11和还原炉体15之间形成炉膛，烧嘴13与煤气管道12相连，且烧嘴13穿过炉壳11深入炉膛内。
进一步的，高压雾化室16上设有高压气体入口17，高压气体入口17的里端连接有高压喷盘18，高压喷盘18上安装有限制式雾化喷嘴或自由式雾化喷嘴。
另外，一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，在炉体有单独的支撑，炉体上还安装有射灯、观察窗以及捣料杆，具有操作简单、生产灵活等优点。此外，炉底部采用单独水冷，负压输送，能降低炉体内气压，降低雾化液滴下落过程中形成气泡并破碎的概率，有助于生产成分均匀、纯度高、成本低的雾化铁粉。
本废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置的操作步骤，如下：
1、对废钢进行分选，对于单体尺寸超过炉体尺寸的废钢进行分割，便于废钢进入炉体。
2、利用煤气将还原熔炼室加热到300～1300℃，通过惰性气体入口10，向进料管道5、落料管道9、上料管道6、送料管道7和还原熔炼室14内充入惰性气体，排出管道内的空气，通过关闭落料挡板将上料漏斗密封，防止空气进入管道。
3、将废钢吊放到上料漏斗8中，废钢通过落料管道9下落到进料管道5中，启动进料推钢机1，将废钢推进上料管道6中，再启动上料推钢机2，将废钢向上推进送料管道7中，再启动送料推钢机3，将废钢推入到还原炉熔炼室14；此时，启动主推钢机4，将还原熔炼室的废钢向前推进一段距离；之后，主推钢机4、送料推钢机3、上料推钢机2、进料推钢机1，依次后退到启动位置，进行下一次推钢操作；
4、从煤气管道11中向还原熔炼室14中通入过量的煤气，以保证废钢充分还原。
5、将金属溶液升温至熔点以上一定过热度，进入高压喷盘18(或雾化器)中，高压雾化介质通过高压气入口17与金属溶液碰撞，进行二流雾化。
6、雾化后的金属粉末在冷却塔19中自由落体下降并冷却。
7、将冷却后的雾化粉末经过罗茨风机22输送至筛分室20，最后由集粉罐21收集，最后包装。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明进一步实施例只是用于帮助阐述本发明。进一步实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、通过加工装置对废钢原料进行切割分选；
S2：将分选好的废钢置于加工装置中的还原熔炼室中；
S3：向还原熔炼室中通入惰性气体，排出炉中的空气，再通入过量的煤气，获得金属溶液；
S4：将金属溶液升温至熔点以上预设过热度，并在高压雾化介质作用下，对金属溶液进行雾化，获得雾化铁粉；
S5：对雾化铁粉进行冷却，获得金属球形粉末。
2.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，其特征在于：在S5之后，还包括以下步骤：
S6：对所述球形粉末进行干燥，磁选，筛分；
S7：对筛分后所述的球形粉末进行真空包装。
3.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，其特征在于：在S4中，所述对金属溶液进行雾化，采用限制式雾化法或自由式雾化法。
4.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，其特征在于：在S4中，所述高压雾化介质，其具体为压力为1～10MPa的氮气，或为压力为1～10MPa的氩气。
5.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的方法，其特征在于：在S4中，所述预设过热度具体为200～400℃。
6.一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，其特征在于：该装置包括有进料推钢机(1)、上料推钢机(2)、送料推钢机(3)、主推钢机(4)、横向进料管道(5)、竖向上料管道(6)、横向送料管道(7)、上料漏斗(8)、落料管道(9)、惰性气体入口(10)、还原熔炼室(14)、高压雾化室(16)和冷却塔(19)；
所述横向进料管道(5)的右端与竖向上料管道(6)的底部连通，所述进料推钢机(1)设在横向进料管道(5)的左端，所述横向进料管道(5)的顶端设有落料管道(9)，所述上料漏斗(8)安装在落料管道(9)的上端，所述上料漏斗(8)与落料管道(9)之间设置有落料挡板，所述上料推钢机(2)设置在竖向上料管道(6)的底端，所述竖向上料管道(6)的另一端与横向送料管道(7)连通，所述送料推钢机(3)设置在横向送料管道(7)的左端，所述横向送料管道(7)另一端与还原熔炼室(14)的入口端连通，所述惰性气体入口(10)设在竖向上料管道(6)上；
所述高压雾化室(16)与还原熔炼室(14)连接，且高压雾化室(16)位于还原熔炼室(14)的下部，所述冷却塔(19)与高压雾化室(19)连接，且冷却塔(19)位于高压雾化室(16)的下部。
7.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，其特征在于：该装置还包括有筛分室(20)，所述筛分室(20)与冷却塔(19)连接，且筛分室(20)位于冷却塔(19)的下部，所述筛分室(20)包括有脱水、干燥、磁选和筛分等功能，所述筛分室(20)的下部连接有集粉罐(21)。
8.根据权利要求2所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，其特征在于：所述筛分室(20)与冷却塔(19)之间通过气流输送装置连接，所述气流输送装置包括有罗茨风机(22)和导管(23)。
9.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，其特征在于：所述还原熔炼室(14)包括有炉壳(11)、煤气管道(12)、烧嘴(13)和还原炉体(15)，所述炉壳(11)包围在还原炉体(15)的外部，在炉壳(11)和还原炉体(15)之间形成炉膛，所述烧嘴(13)与煤气管道(12)相连，且烧嘴(13)穿过炉壳(11)深入炉膛内。
10.根据权利要求1所述的一种废钢还原后再喷雾生产雾化铁粉的装置，其特征在于：所述高压雾化室(16)上设有高压气体入口(17)，所述高压气体入口(17)的里端连接有高压喷盘(18)，所述高压喷盘(18)上安装有限制式雾化喷嘴或自由式雾化喷嘴。
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