CN112570720A - 一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备以及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备以及加工工艺，包括主熔炼罐、四个等离子火炬以及气体排放过滤罐，其特征在于，所述主熔炼罐与气体排放过滤罐连通，所述四个等离子火炬通过分别通过四个调节结构安置于主熔炼罐上端部位，所述主熔炼罐一侧设置有架体结构，该架体结构上具有钢丝矫直结构，所述架体结构一侧设置有线原料供料结构，所述气体排放过滤罐内部设置有气体过滤结构，所述气体排放过滤罐底部具有金属粉收集结构。本发明的有益效果是，本技术方案的原理是通过将金属丝材通过矫直机按照一定的速率加入等离子热源熔化，之后熔融金属液滴通过高压气体进行雾化。使用PA法制备粉体有球形度高、纯度高、含氧量低的特点。

Description

一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备以及加工工艺

技术领域

本发明涉及金属粉加工领域，特别是一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备。

背景技术

气体雾化法制备的粉体粒度小，球形度高，氧含量低，流动性好，能够进行大规模的工业化生产。经过不断的发展后，气雾化制粉技术已经成为了生产高性能球形金属及合金粉体的主要方 法；

气雾化技术起源于20世纪20年代，美国人Hall.E.J首先使用空气雾化铜合金粉体。早期的雾化技术使用的是非限制式（也称自由落体式）雾化喷嘴，这种雾化喷嘴的特点是气体出口距等离金属液有一段较长的距等离，自由落体式喷嘴设计简单，但雾化能力较差，只适合粒度较大的合金粉体生产。对于化学活性高的金属及合金，自由落体式雾化喷嘴仍然是很好的选择，因为雾化过程中金属液自由落下，避免了与中间包及导流管的直接接触，使得熔融态金属的合金成分不会受到影响；

真空感应熔炼由于硬件设备和坩埚的限制，加热温度往往最高只能达到1500～1600℃。并且由于使用陶瓷坩埚和导流嘴的影响，会在合金熔体中代入杂质，影响制备金属粉体的纯净度；

本技术方案提供一种等离子熔炼感应气体雾化法的设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，包括主熔炼罐、四个等离子火炬以及气体排放过滤罐，所述主熔炼罐与气体排放过滤罐连通，所述四个等离子火炬通过分别通过四个调节结构安置于主熔炼罐上端部位，所述主熔炼罐一侧设置有架体结构，该架体结构上具有钢丝矫直结构，所述架体结构一侧设置有线原料供料结构，所述气体排放过滤罐内部设置有气体过滤结构，所述气体排放过滤罐底部具有金属粉收集结构；

所述调节结构包含：关节轴承、关节球、嵌装套、四个卡棱、电机架、伸缩电机、旋转电机以及连接杆；

所述关节轴承嵌装在主熔炼罐端部，关节球活动嵌装于关节轴承内，关节球上具有贯穿式的贯穿圆槽，并槽体壁面开设有四个半截式滑槽，所述嵌装套套装于等离子火炬的喷射嘴上，四个卡棱等角度分布在嵌装套外壁，电机架设置与架体结构上，伸缩电机固定于电机架上，旋转电机的机身与伸缩电机的伸缩端进行连接，所述连接杆的一端与旋转电机旋端进行连接，连接杆的另一端具有球体，等离子火炬的一端具有球套，所述球体活动嵌装于球套内。

所述架体结构包含：底部支撑架、端部支撑架、底座以及支撑臂；

所述底部支撑架设置于底座上，所述主熔炼罐嵌装在底部支撑架上，所述端部支撑架底部与底座进行连接，气体排放过滤罐嵌装在端部支撑架上，所述支撑臂与端部支撑架的端部进行连接，并与端部支撑架的端部呈九十度夹角，所述支撑臂横跨主熔炼罐端部，所述电机架与支撑臂进行连接。

优选的，所述钢丝矫直结构包含：矫正箱、一对辅助轮、一对主动轮、一对从动链轮、主动链轮、马达、一对电动推杆以及一对矫正块；

所述矫正箱通过固定架与支撑臂进行连接，一对辅助轮与一对主动轮的两个为一组通过两根轴体分别设置于矫正箱中，所述主动链轮与马达进行连接，一对从动链轮套装于两根轴体上，所述一对从动链轮与主动链轮之间设置有链条；

所述矫正箱的侧壁以及底部开设有走线孔，一对电动推杆分别固定于所述矫正箱内且位于相对侧壁，所述一对矫正块分别与一对电动推杆的伸缩端进行连接，所述一对矫正块分别与一对电动推杆的活塞端进行连接，一对矫正快的中心部位具有走线豁槽。

优选的，所述线原料供料结构包含：支撑台、驱动机、主动齿轮、从动齿轮、轴架、线卷、卷轴、直线模组平移台、一对导向杆、移动台、端盖；

所述支撑台设置于支撑臂上，驱动机位于支撑台上，驱动端于主动齿轮连接，轴架安装于支撑台上，并与驱动机的机身进行固定，卷轴插装在轴架上，从动齿轮与卷轴进行连接，主动齿轮与从动齿轮进行啮合，所述直线模组平移台与一对导向杆均铺设在支撑台上，移动台的底部中间部位与直线模组平移台的移动端进行连接，左右两端套装于一对导向杆上，所述端盖设置于移动台上，端盖中心具有轴孔，所述卷轴可插入到轴孔内。

优选的，所述气体过滤结构包含：管道、气体过滤器、过滤网、边框；

所述主熔炼罐与气体排放过滤罐通过管道连通，所述气体过滤器与边框依次嵌装于气体排放过滤罐内部，所述气体排放过滤罐底部具有开口，金属粉收集结构与开口进行连通，所述过滤网嵌装于边框上。

优选的，所述金属粉收集结构包含：收集箱、一对液压缸、剪刀式伸缩架以及端口；

所述一对液压缸设置于底座上，收集箱的底部与一对液压缸的活塞端进行连接，端部与端口进行连通，所述气体排放过滤罐底部设置有开口，端口可插入到开口内密封，所述剪刀式伸缩架位于收集箱端部与底座之间。

优选的，所述液压缸与收集箱之间设置有用于对液压缸进行固定的紧固架。

优选的，所述直线模组平移台与支撑台之间设置有用于对直线模组平移台进行固定的稳定架。

优选的，所述旋转电机与伸缩电机的伸缩端之间具有稳固架。

优选的，所述矫正箱内部设置有一对矫正轮。

优选的，包含以下步骤：

S1:首先，将原料线体加入到原料供料结构内，由原料供料结构供料；

S2:原料线体进入到钢丝矫直结构中，并矫正，随后进入到主熔炼罐内;

S3：控制调节结构对四个等离子火炬进行调整，让四个等离子火炬的喷火嘴指向同一点；

S4:四个等离子火炬的喷火嘴喷射火焰，钢丝矫直结构进行走料，原料线体被融化吹散成粉末，随后通过主熔炼罐底部进入到气体排放过滤罐中，由于气体排放过滤罐内部具有气体过滤结构，气体被过滤，金属粉被阻挡进入到金属粉收集结构中。

利用本发明的技术方案制作的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，本技术方案的原理是通过将金属丝材通过矫直机按照一定的速率加入等离子热源熔化，之后熔融金属液滴通过高压气体进行雾化。使用PA法制备粉体有球形度高、纯度高、含氧量低的特点。

附图说明

图1是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的结构示意图；

图2是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的俯视结构示意图；

图3是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的钢丝矫直结构的结构示意图；

图4是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的线原料供料结构的结构示意图；

图5是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的气体过滤结构的结构示意图；

图6是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的调节结构的部分结构示意图；

图7是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的线原料供料结构的侧视结构示意图；

图8是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的线原料供料结构的主视结构示意图；

图9是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的调节结构的局部结构示意图；

图10是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的局部放大结构示意图；

图11是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的局部放大结构示意图；

图12是本发明所述一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备的局部放大结构示意图；

图中，1、主熔炼罐；2、等离子火炬；3、气体排放过滤罐；4、关节轴承；5、关节球；6、嵌装套；7、卡棱；8、电机架；9、伸缩电机；10、旋转电机；11、连接杆；12、底部支撑架；13、端部支撑架；14、底座；15、支撑臂；16、矫正箱；17、辅助轮；18、主动轮；19、从动链轮；20、马达；21、电动推杆；22、矫正块；23、轴体；24、链条；25、支撑台；26、驱动机；27、主动齿轮；28、从动齿轮；29、轴架；30、线卷；31、卷轴；32、直线模组平移台；33、导向杆；34、移动台；35、端盖；36、管道；37、气体过滤器；38、过滤网；39、边框；40、收集箱；41、液压缸；42、剪刀式伸缩架；43、端口；44、紧固架；45、稳定架；46、稳固架；47、矫正轮；48、主动链轮；49、球体；50、球套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-12所示，一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备。

实施例1

一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，包括主熔炼罐1、四个等离子火炬2以及气体排放过滤罐3，所述主熔炼罐1与气体排放过滤罐3连通，所述四个等离子火炬2通过分别通过四个调节结构安置于主熔炼罐1上端部位，所述主熔炼罐1一侧设置有架体结构，该架体结构上具有钢丝矫直结构，所述架体结构一侧设置有线原料供料结构，所述气体排放过滤罐3内部设置有气体过滤结构，所述气体排放过滤罐3底部具有金属粉收集结构；

需要说明的是，上述中，首先，将原料线体加入到原料供料结构内，由原料供料结构供料；原料线体进入到钢丝矫直结构中，并矫正，随后进入到主熔炼罐1内;控制调节结构对四个等离子火炬2进行调整，让四个等离子火炬2的喷火嘴指向同一点；四个等离子火炬2的喷火嘴喷射火焰，钢丝矫直结构进行走料，原料线体被融化吹散成粉末，随后通过主熔炼罐1底部进入到气体排放过滤罐3中，由于气体排放过滤罐3内部具有气体过滤结构，气体被过滤，金属粉被阻挡进入到金属粉收集结构中。

具体的，所述调节结构包含：关节轴承4、关节球5、嵌装套6、四个卡棱7、电机架8、伸缩电机9、旋转电机10以及连接杆11；

所述关节轴承4嵌装在主熔炼罐1端部，关节球5活动嵌装于关节轴承4内，关节球5上具有贯穿式的贯穿圆槽，并槽体壁面开设有四个半截式滑槽，所述嵌装套6套装于等离子火炬2的喷射嘴上，四个卡棱7等角度分布在嵌装套6外壁，电机架8设置与架体结构上，伸缩电机9固定于电机架8上，旋转电机10的机身与伸缩电机9的伸缩端进行连接，所述连接杆11的一端与旋转电机10旋端进行连接，连接杆11的另一端具有球体49，等离子火炬2的一端具有球套50，所述球体49活动嵌装于球套50内。

需要说明的是，首先要通过伸缩电机9推动或拉动旋转电机10，从而改变连接杆11与等离子火炬2之间的夹角，从而改变等离子火炬2的倾斜角度，随后控制旋转电机10对连接杆11进行驱动，连接杆11会带着等离子火炬2圆周运动，从而改变等离子火炬2的平面位置，最终调节要保证四个等离子火炬2的喷射点位于同一位置；

具体的，为了便于拆卸等离子火炬2，可以通过拉动等离子火炬2，因为等离子火炬2是通过嵌装套6外部的四个卡棱7卡嵌在关节球5内部的，因此可便于进行拆卸。

具体的，所述架体结构包含：底部支撑架12、端部支撑架13、底座14以及支撑臂15；

所述底部支撑架12设置于底座14上，所述主熔炼罐1嵌装在底部支撑架12上，所述端部支撑架13底部与底座14进行连接，气体排放过滤罐3嵌装在端部支撑架13上，所述支撑臂15与端部支撑架13的端部进行连接，并与端部支撑架13的端部呈九十度夹角，所述支撑臂15横跨主熔炼罐1端部，所述电机架8与支撑臂15进行连接。

需要说明的是，底部支撑架12用于对主熔炼罐1进行支撑，底部支撑架12用于对气体排放过滤罐3进行支撑，支撑臂15用于对线原料供料结构进行支撑。

具体的，所述钢丝矫直结构包含：矫正箱16、一对辅助轮17、一对主动轮18、一对从动链轮19、主动链轮48、马达20、一对电动推杆21以及一对矫正块22；

所述矫正箱16通过固定架与支撑臂15进行连接，一对辅助轮17与一对主动轮18的两个为一组通过两根轴体23分别设置于矫正箱16中，所述主动链轮48与马达20进行连接，一对从动链轮19套装于两根轴体23上，所述一对从动链轮19与主动链轮48之间设置有链条24；

所述矫正箱16的侧壁以及底部开设有走线孔，一对电动推杆21分别固定于所述矫正箱16内且位于相对侧壁，所述一对矫正块22分别与一对电动推杆21的伸缩端进行连接，所述一对矫正块22分别与一对电动推杆21的活塞端进行连接，一对矫正快的中心部位具有走线豁槽。

需要说明的是，首先要将线体穿过矫正箱16外壁的走线孔，线体会经过一对辅助轮17与一对主动轮18之间，并经过一对矫正块22后进入到主熔炼罐1中，为了保证走线正确，设置了一对电动推杆21来对一对矫正块22的位置进行改变校准；

同时，一对主动轮18是通过轴体23上的一对从动链轮19与主动链轮48之间的传动所驱动，主动链轮48由马达20进行驱动。

具体的，所述线原料供料结构包含：支撑台25、驱动机26、主动齿轮27、从动齿轮28、轴架29、线卷30、卷轴31、直线模组平移台32、一对导向杆33、移动台34、端盖35；

所述支撑台25设置于支撑臂15上，驱动机26位于支撑台25上，驱动端于主动齿轮27连接，轴架29安装于支撑台25上，并与驱动机26的机身进行固定，卷轴31插装在轴架29上，从动齿轮28与卷轴31进行连接，主动齿轮27与从动齿轮28进行啮合，所述直线模组平移台32与一对导向杆33均铺设在支撑台25上，移动台34的底部中间部位与直线模组平移台32的移动端进行连接，左右两端套装于一对导向杆33上，所述端盖35设置于移动台34上，端盖35中心具有轴孔，所述卷轴31可插入到轴孔内。

需要说明的是，该技术方案是为了方便对线体原料的更换所提供方便，主要是利用直线模组平移台32对移动台34进行驱动后的位置改变来控制端盖35的位置，当端盖35脱离卷轴31后，可以将卷轴31上的线卷30进行拆卸，并更换，随后端盖35与卷轴31再次进行装配；

具体的，当需要供料的时候，控制驱动机26（即电机的一种），驱动主动齿轮27，主动齿轮27会与从动齿轮28进行啮合，则从动齿轮28就会带着轴体23转动，那么位于轴体23上的线卷30就会转动供料。

具体的，所述气体过滤结构包含：管道36、气体过滤器37、过滤网38、边框39；

所述主熔炼罐1与气体排放过滤罐3通过管道36连通，所述气体过滤器37与边框39依次嵌装于气体排放过滤罐3内部，所述气体排放过滤罐3底部具有开口，金属粉收集结构与开口进行连通，所述过滤网38嵌装于边框39上。

需要说明的是，气体会首先经过管道36后进入到气体排放过滤罐3中，烟气经过气体过滤器37进行过滤后排放，本技术方案是通过过滤网38来让烟气通过，并将金属粉阻挡，则金属粉会堆积掉落出气体排放过滤罐3，随后进入到金属粉收集结构中。

具体的，所述金属粉收集结构包含：收集箱40、一对液压缸41、剪刀式伸缩架42以及端口43；

所述一对液压缸41设置于底座14上，收集箱40的底部与一对液压缸41的活塞端进行连接，端部与端口43进行连通，所述气体排放过滤罐3底部设置有开口，端口43可插入到开口内密封，所述剪刀式伸缩架42位于收集箱40端部与底座14之间。

当需要对金属粉末进行收集的时候，控制一对液压缸41推动收集箱40上升，端口43会插入到气体排放过滤罐3底部的开口中，金属粉末就会掉入到收集箱40中，剪刀式伸缩架42用于对收集箱40进行支撑。

作为优选方案，更进一步的，所述液压缸41与收集箱40之间设置有用于对液压缸41进行固定的紧固架44。

作为优选方案，更进一步的，所述直线模组平移台32与支撑台25之间设置有用于对直线模组平移台32进行固定的稳定架45。

作为优选方案，更进一步的，所述旋转电机10与伸缩电机9的伸缩端之间具有稳固架46。

作为优选方案，更进一步的，所述矫正箱16内部设置有一对矫正轮47。

实施例2

一种气雾化金属粉体生产的熔炼加工工艺，包含以下步骤：

S1:首先，将原料线体加入到原料供料结构内，由原料供料结构供料；

S2:原料线体进入到钢丝矫直结构中，并矫正，随后进入到主熔炼罐1内;

S3：控制调节结构对四个等离子火炬2进行调整，让四个等离子火炬2的喷火嘴指向同一点；

S4:四个等离子火炬2的喷火嘴喷射火焰，钢丝矫直结构进行走料，原料线体被融化吹散成粉末，随后通过主熔炼罐1底部进入到气体排放过滤罐3中，由于气体排放过滤罐3内部具有气体过滤结构，气体被过滤，金属粉被阻挡进入到金属粉收集结构中。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，包括主熔炼罐、四个等离子火炬以及气体排放过滤罐，其特征在于，所述主熔炼罐与气体排放过滤罐连通，所述四个等离子火炬通过分别通过四个调节结构安置于主熔炼罐上端部位，所述主熔炼罐一侧设置有架体结构，该架体结构上具有钢丝矫直结构，所述架体结构一侧设置有线原料供料结构，所述气体排放过滤罐内部设置有气体过滤结构，所述气体排放过滤罐底部具有金属粉收集结构；

所述调节结构包含：关节轴承、关节球、嵌装套、四个卡棱、电机架、伸缩电机、旋转电机以及连接杆；

所述关节轴承嵌装在主熔炼罐端部，关节球活动嵌装于关节轴承内，关节球上具有贯穿式的贯穿圆槽，并槽体壁面开设有四个半截式滑槽，所述嵌装套套装于等离子火炬的喷射嘴上，四个卡棱等角度分布在嵌装套外壁，电机架设置与架体结构上，伸缩电机固定于电机架上，旋转电机的机身与伸缩电机的伸缩端进行连接，所述连接杆的一端与旋转电机旋端进行连接，连接杆的另一端具有球体，等离子火炬的一端具有球套，所述球体活动嵌装于球套内；

所述架体结构包含：底部支撑架、端部支撑架、底座以及支撑臂；

所述底部支撑架设置于底座上，所述主熔炼罐嵌装在底部支撑架上，所述端部支撑架底部与底座进行连接，气体排放过滤罐嵌装在端部支撑架上，所述支撑臂与端部支撑架的端部进行连接，并与端部支撑架的端部呈九十度夹角，所述支撑臂横跨主熔炼罐端部，所述电机架与支撑臂进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述钢丝矫直结构包含：矫正箱、一对辅助轮、一对主动轮、一对从动链轮、主动链轮、马达、一对电动推杆以及一对矫正块；

所述矫正箱通过固定架与支撑臂进行连接，一对辅助轮与一对主动轮的两个为一组通过两根轴体分别设置于矫正箱中，所述主动链轮与马达进行连接，一对从动链轮套装于两根轴体上，所述一对从动链轮与主动链轮之间设置有链条；

所述矫正箱的侧壁以及底部开设有走线孔，一对电动推杆分别固定于所述矫正箱内且位于相对侧壁，所述一对矫正块分别与一对电动推杆的伸缩端进行连接，所述一对矫正块分别与一对电动推杆的活塞端进行连接，一对矫正快的中心部位具有走线豁槽。

3.根据权利要求1所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述线原料供料结构包含：支撑台、驱动机、主动齿轮、从动齿轮、轴架、线卷、卷轴、直线模组平移台、一对导向杆、移动台、端盖；

所述支撑台设置于支撑臂上，驱动机位于支撑台上，驱动端于主动齿轮连接，轴架安装于支撑台上，并与驱动机的机身进行固定，卷轴插装在轴架上，从动齿轮与卷轴进行连接，主动齿轮与从动齿轮进行啮合，所述直线模组平移台与一对导向杆均铺设在支撑台上，移动台的底部中间部位与直线模组平移台的移动端进行连接，左右两端套装于一对导向杆上，所述端盖设置于移动台上，端盖中心具有轴孔，所述卷轴可插入到轴孔内。

4.根据权利要求1所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述气体过滤结构包含：管道、气体过滤器、过滤网、边框；

所述主熔炼罐与气体排放过滤罐通过管道连通，所述气体过滤器与边框依次嵌装于气体排放过滤罐内部，所述气体排放过滤罐底部具有开口，金属粉收集结构与开口进行连通，所述过滤网嵌装于边框上。

5.根据权利要求4所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述金属粉收集结构包含：收集箱、一对液压缸、剪刀式伸缩架以及端口；

所述一对液压缸设置于底座上，收集箱的底部与一对液压缸的活塞端进行连接，端部与端口进行连通，所述气体排放过滤罐底部设置有开口，端口可插入到开口内密封，所述剪刀式伸缩架位于收集箱端部与底座之间。

6.根据权利要求5所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述液压缸与收集箱之间设置有用于对液压缸进行固定的紧固架。

7.根据权利要求3所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述直线模组平移台与支撑台之间设置有用于对直线模组平移台进行固定的稳定架。

8.根据权利要求1所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述旋转电机与伸缩电机的伸缩端之间具有稳固架。

9.根据权利要求2所述的一种气雾化金属粉体生产加工用熔炼设备，其特征在于，所述矫正箱内部设置有一对矫正轮。

10.根据权利要求1所述的一种气雾化金属粉体生产的熔炼加工工艺，其特征在于，包含以下步骤：

S1:首先，将原料线体加入到原料供料结构内，由原料供料结构供料；

S2:原料线体进入到钢丝矫直结构中，并矫正，随后进入到主熔炼罐内;

S3：控制调节结构对四个等离子火炬进行调整，让四个等离子火炬的喷火嘴指向同一点；

S4:四个等离子火炬的喷火嘴喷射火焰，钢丝矫直结构进行走料，原料线体被融化吹散成粉末，随后通过主熔炼罐底部进入到气体排放过滤罐中，由于气体排放过滤罐内部具有气体过滤结构，气体被过滤，金属粉被阻挡进入到金属粉收集结构中。

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