CN112589109A - 气雾化制粉方法及应用其的气雾化制粉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了气雾化制粉方法及应用其的气雾化制粉系统。本气雾化制粉方法采用旋转气流，能够将雾化后所得的液滴表面气膜破碎，使液滴与气流直接接触，加快液滴的冷却速度，使本方法能够制作D100＝120μm的大粒径球形非晶粉末。应用上述气雾化制粉方法的气雾化制粉系统，包括容器和位于容器下游的气流喷孔，高温液体流入容器内并经容器的出液口流出；气流喷孔喷射的气流在出液口的下方形成有雾化气流和位于雾化气流下方的旋转气流。该气雾化制粉系统制备的非晶粉末，其球形度＞90％，氧含量＜200ppm，振实密度＞4.5g/cm3，能保证D100＜120μm的粉末为非晶态。

Description

气雾化制粉方法及应用其的气雾化制粉系统
技术领域
本发明涉及非晶粉末制备领域，尤其是涉及气雾化制粉方法及应用其的气雾化制粉系统。
背景技术
目前，行业内所使用的非晶粉主要是通过对非晶带材进行机械破碎的方式获得，受原材料和破碎设备的限制，通过该方式所得到的非晶粉，是粒径较大且外形轮廓不规则的片状粉末。使用这种非晶粉末制备非晶磁芯或非晶磁粉芯，在压制过程中容易将产品的绝缘层刺破，影响到元器件的性能。
随着电子设备和元器件不断地向微型化、高频化及大电流方向发展，行业对用于制备磁粉芯及电感的非晶粉末也提出了更高的要求，如球形度、粒度分布、氧含量等，但是，现有气雾化方法制备的非晶粉末，其粉末粒度往往只能达到D100＝25μm，难以满足日渐增长的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够制作大粒径球形非晶粉末的雾化制粉方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
气雾化制粉方法，特别的，包括以下步骤：
A)将原材料融化成高温液体后，使高温液体于出液口流出，形成高温液体流；
B)在出液口的下游施加雾化气流，令雾化气流冲刷高温液体流，使高温液体雾化形成液滴；
C)在雾化气流的下方施加绕气流中心旋转并向下流动的旋转气流，令旋转气流裹带液滴流动，使液滴表面包裹的气膜破裂；
D)液滴在旋转气流内冷却形成非晶粉末。
本发明的工作原理如下：
原材料加热融化所形成的高温液体经出液口流出，形成高温液体流。在出液口的下游，高温液体流被雾化气流冲刷。高温液体流受雾化气流影响，分散成多个细纤维束，并从在高温液体流或细纤维束的表面不断分裂出许多液滴。液滴朝下方坠落时被旋转气流裹带移动。受离心力的影响，液滴在旋转气流的裹带下往下方移动的同时，会往旋转气流的外侧移动。在该移动过程中，液滴受旋转气流持续冲击的影响，液滴表面包裹的气膜破裂，从而使液滴与旋转气流直接接触，从而在被旋转气流裹带移动的过程中加速冷却，形成外轮廓呈球形的非晶粉末。这些非晶粉末在重力和离心力的影响下，会逐步脱离旋转气流。
采用上述方法制作球形非晶粉末，旋转气流能够将雾化后所得的液滴表面气膜破碎，使液滴与气流直接接触，加快液滴的冷却速度，使本方法能够制作D100＝120μm的大粒径球形非晶粉末。
在一个实施方式中，在出液口的下游设置雾化区，在雾化区内施加沿单叶双曲线轨迹向下运动的涡旋气流，该涡旋气流的主轴朝向出液口。该涡旋气流能同时充当雾化气流和旋转气流，高温液体从出液口流出后，沿涡旋气流的主轴进入涡旋气流内，被涡旋气流冲刷形成液滴，液滴在所述涡旋气流的裹带下，液滴表面包裹的气膜破裂，冷却形成非晶粉末。该涡旋气流所用的气体为惰性气体，气体的气压压强在15～25MPa之间。
在一个实施方式中，在雾化区内设置多个围绕高温液体流布置的气流通道，使气流通道的进气口和排气口均沿以高温液体流为中心的圆周路径排列；令进气口与对应连接的排气口形成位置相位差，使气流经气流通道喷出后，在雾化区内形成沿单叶双曲线轨迹运动的涡旋气流。
本发明还公布一种应用上述气雾化制粉方法的气雾化制粉系统，该气雾化制粉系统包括容器和位于容器下游的气流喷孔，高温液体流入容器内并经容器的出液口流出；气流喷孔喷射的气流在出液口的下方形成有雾化气流和位于雾化气流下方的旋转气流。
在一个实施方式中，容器的下方设置有气流喷盘，该气流喷盘上设置有环形的旋流通道和多个气流通道；气流喷盘上设置有位于旋流通道内侧的过液口，该过液口的直径小于旋流通道的内圆直径；该气流通道位于过液口的周向，气流通道的端部设置有开口朝下的排气孔；该气流通道连通至旋流通道的内圆壁上，形成进气孔；进气孔与对应连通的排气孔设置有位置相位差，使从气流通道中喷出的气流在密闭容器内形成沿单叶双曲线轨迹运动的涡旋气流，该涡旋气流的主轴朝向出液口，能同时充当雾化气流和旋转气流，高温液体从出液口流出后，沿涡旋气流的主轴进入涡旋气流内，被涡旋气流冲刷形成液滴，液滴在所述涡旋气流的裹带下，液滴表面包裹的气膜破裂，冷却形成非晶粉末。
本发明具有以下优点：
1、本方法能够制备D100＝120μm的大粒径球形非晶粉末；
2、本方法利用高速旋转气流，将雾化后液滴表面的气膜破碎，加快液滴的冷却速度；
3、本方法制备的非晶粉末，其球形度＞90％，氧含量＜200ppm，振实密度＞4.5g/cm3，能保证D100＜120μm的粉末为非晶态。
附图说明
图1是本发明实施例2中气流喷盘的示意图。
附图标记说明：1-旋流通道；2-气流通道；3-过液口；4-排气孔；5-进气孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例1提供一种制备非晶粉末的气雾化制粉方法，包括以下步骤：
A)在中间包的导流管下方设置雾化区，在雾化区内设置多个围绕导流管布置的气流通道，使气流通道的进气口和排气口均沿以导流管为中心的圆周路径排列；
B)令进气口与对应连接的排气口形成位置相位差，进气口与对应连接的排气口之间的相位角α＝π/4；
C)排气口朝下布置，往气流通道供入压强为20MPa的惰性气体；
D)惰性气体从排气口喷射至导流管下方，使排气口的下方形成沿单叶双曲线轨迹向下运动的涡旋气流，该涡旋气流的主轴朝向出液口，与导流管的朝向一致；涡旋气流沿逆时针方向、绕气流中心向下运动；
E)将原材料融化成钢液，将具有一定过热度的钢液倒入中间包内；
F)钢液从中间包底部的导流管出液口流出，形成高温液体流；
G)高温液体流沿导流管自然降落至涡旋气流内，被涡旋气流冲刷雾化，形成液滴；
H)液滴在前述涡旋气流的裹带下共同流动，在涡旋气流提供的离心力作用下，液滴表面包裹的气膜破裂，液滴在涡旋气流内加速冷却；
I)液滴在涡旋气流内冷却形成非晶粉末。
在上述制粉方法中，涡旋气流同时起到雾化气流和旋转气流的作用，高温液体流沿涡旋气流的主轴进入涡旋气流内，被涡旋气流冲刷形成液滴，同时，液滴在涡旋气流的裹带下，使液滴表面包裹的气膜破裂，令液滴与涡旋气流直接接触，加速液滴的冷却速度，使液滴冷却形成非晶粉末。
实施例2
本实施例2提供一种气雾化制粉系统，该气雾化制粉系统包括作为容器的中间包，中间包上设置有出液口。该出液口的下方设置有密闭容器，该密闭容器的顶部设有开口与出液口相连通，密闭容器内设置有气流喷盘。如图1所示，该气流喷盘上设置有环形的旋流通道1和多个气流通道2。气流喷盘上设置有位于旋流通道1内侧的过液口3，该过液口3的直径小于旋流通道1的内圆直径。该气流通道2位于过液口3的周向，气流通道2的端部设置有开口朝下的排气孔4。气流通道2连通至旋流通道1的内圆壁上，形成进气孔5。
压强为18MPa的惰性气体从旋流通道1喷射至气流通道2，并从气流通道2中喷射至密闭容器内。气流通道2的进气孔5与对应连通的排气孔4存在位置相位差(相位角α＝π/4)，使从气流通道2中喷出的气流在密闭容器内形成沿单叶双曲线轨迹运动的涡旋气流，该涡旋气流的主轴朝向出液口，并沿顺时针方向、绕气流中心向下运动。涡旋气流的流动方向也可以是逆时针方向，这不影响钢液的雾化成粉。
原材料融化成钢液后，具有一定过热度的钢液被倒入中间包内。钢液从中间包底部的导流管出液口流出，形成高温液体流，并经开口自然降落至密闭容器内。进入至密闭容器的钢液经气流喷盘的通孔沿涡旋气流的主轴进入涡旋气流的内部，受涡旋气流影响，分散成多个细纤维束，并从在钢液或细纤维束的表面不断分裂出许多被涡旋气流包裹在内的液滴。
受离心力的影响，液滴在涡旋气流的裹带下往下方移动的同时，会往涡旋气流的外侧移动。在该移动过程中，液滴受涡旋气流持续冲击的影响，液滴表面包裹的气膜破裂，从而使液滴与涡旋气流直接接触，从而在被旋转气流裹带移动的过程中加速冷却，形成外轮廓呈球形的非晶粉末。这些非晶粉末在重力和离心力的影响下，会逐步脱离涡旋气流，往密闭容器的底部降落，被收集装置收集。
本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.气雾化制粉方法，其特征在于：包括以下步骤：
A)将原材料融化成高温液体后，使高温液体于出液口流出，形成高温液体流；
B)在出液口的下游施加雾化气流，令雾化气流冲刷高温液体流，使高温液体雾化形成液滴；
C)在雾化气流的下方施加绕气流中心旋转并向下流动的旋转气流，令旋转气流裹带液滴流动，使液滴表面包裹的气膜破裂；
D)液滴在旋转气流内冷却形成非晶粉末。
2.根据权利要求1所述的气雾化制粉方法，其特征在于：在步骤B和步骤C中，在出液口的下游设置雾化区，在雾化区内施加沿单叶双曲线轨迹向下运动的涡旋气流，该涡旋气流的主轴朝向出液口；高温液体从出液口流出后，沿涡旋气流的主轴进入涡旋气流内，被涡旋气流冲刷形成液滴，液滴在所述涡旋气流的裹带下，液滴表面包裹的气膜破裂，冷却形成非晶粉末。
3.根据权利要求2所述的气雾化制粉方法，其特征在于：在雾化区内设置多个围绕高温液体流布置的气流通道，使气流通道的进气口和排气口均沿以高温液体流为中心的圆周路径排列；令进气口与对应连接的排气口形成位置相位差，使气流经气流通道喷出后，在雾化区内形成沿单叶双曲线轨迹运动的涡旋气流。
4.根据权利要求3所述的气雾化制粉方法，其特征在于：所述进气口与对应连接的排气口之间的相位角α，α的数值在0～π/2的范围内。
5.根据权利要求2所述的气雾化制粉方法，其特征在于：该涡旋气流所用的气体为惰性气体，气体的气压压强在15～25MPa之间。
6.一种应用权利要求1至5任一所述气雾化制粉方法的气雾化制粉系统，其特征在于：包括容器和位于容器下游的气流喷孔，高温液体流入容器内并经容器的出液口流出；气流喷孔喷射的气流在出液口的下方形成有雾化气流和位于雾化气流下方的旋转气流。
7.根据权利要求6所述的气雾化制粉系统，其特征在于：所述容器的下方设置有气流喷盘，所述气流喷盘上设置有环形的旋流通道和多个气流通道；所述气流喷盘上设置有位于旋流通道内侧的过液口，所述过液口的直径小于旋流通道的内圆直径；所述气流通道位于过液口的周向，气流通道的端部设置有开口朝下的排气孔；所述气流通道连通至旋流通道的内圆壁上，形成进气孔；所述进气孔与对应连通的排气孔设置有位置相位差，使从气流通道中喷出的气流在密闭容器内形成沿单叶双曲线轨迹运动的涡旋气流，所述涡旋气流的主轴朝向出液口。
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