CN114669750A - 一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置及生产工艺，该装置包括熔炼室与水雾化室，熔炼室中的中频炉在进行合金熔炼时，通过注入氮气，使中频炉处于氮气氛围，保护合金元素钒在熔炼时不被氧化，然后在进行雾化，提高合金收得率，降低生产成本，水雾化生产机构采用超高压水雾化方式制作金属粉末，钢液在中频炉熔炼完成后，倒入中间漏包中，钢液经过漏包中心的陶瓷导流管垂直下流到高压水喷盘的射流中心，同时射流上面形成负压区，雾化桶内的氮气被负压吸上来保护雾化焦点区域。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末制造技术领域，具体涉及一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置及生产工艺。
背景技术
水雾化制粉是金属粉末主要的生产方式之一，其制粉的基本原理是：各种合金金属装填在中频感应炉内，通过电磁加热将钢水熔化，然后通过漏包中间的圆孔漏出钢液流柱，与此同时,利用雾化喷盘中扇形高压水柱打击钢液流柱，将其击碎而变成金属粉末，常规水雾化合金粉末生产，采用敞口中频炉熔炼合金，然后氮气氛围保护进行水雾化，含钒合金暴露在空气中熔炼时容易氧化，从而导致含钒合金元素回收率低，并且雾化顺行度差，容易堵塞漏包。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供了一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置及生产工艺。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。
一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，包括熔炼构件与水雾化生产机构，熔炼构件用于熔炼合金且对熔炼环境充氮气氛围，水雾化生产机构用于接收熔融的金属溶液并采取超高压水气组合雾化制粉方式对其进行金属粉末制取。
进一步的，熔炼构件包括罩壳，罩壳由两组外壳组成：外壳a与外壳b，两组外壳的开口端呈相向布置；
熔炼构件还包括用于驱使外壳b做远离或靠近外壳a的移动，使罩壳打开或关闭的驱动源；
外壳b的底部设置有转辊；
罩壳内部设置有中频炉；
外壳a的侧面设置有注气管，注气管的另一端与氮气供应设备连接接通，外壳a的上端面设置有输出管，输出管上设置有用于打开或封闭输出管的控制阀。
进一步的，水雾化生产机构包括钢水漏包，钢水漏包的输入端伸入至罩壳内，钢水漏包的输出端设置有雾化桶体以及用于钢水漏包与雾化桶体之间接通的漏眼，漏眼用于供钢水漏包中的金属溶液通过；
雾化桶体的输出端通过法兰安装有储水筒体，储水筒体的输出端设置有集料筒，储水筒体的侧部设置有排气管；
雾化桶体内设置有喷气环与雾化喷盘，喷气环位于雾化喷盘的上方且两者之间同轴间距布置。
进一步的，集料筒内设置有滤布骨架以及包裹在滤布骨架上的滤布，集料筒的底部设置有排水管，排水管上设置有电磁阀。
进一步的，喷气环的下端面同轴设置有通孔且通孔位于漏眼的正下方，喷气环的外圆面与通孔的内壁之间沿圆周方向阵列设置有多个呈倾斜布置的气喷嘴，气喷嘴与喷气环轴心线之间的距离沿竖直方向由下至上递增，喷气环与氮气供应设备连通；
雾化喷盘的下端面同轴设置有过孔，雾化喷盘的外圆面与过孔的内壁之间设置有多个呈倾斜布置的水喷嘴，水喷嘴与雾化喷盘轴心线之间的距离沿竖直方向由下至上递增，雾化喷盘与高压水泵连通。
进一步的，雾化桶体的外部设置有进气口，进气口位于钢水漏包与喷气环之间。
进一步的，储水筒体的侧边设置有旋风分离器，旋风分离器用于接收雾化桶体内的氮气并对其进行杂质离心分离处理；
旋风分离器上设置有用于旋风分离器与雾化桶体之间连通的出气管、用于旋风分离器与储水筒体之间连通的进气管以及用于杂质输出的排料口。
进一步的，雾化桶体的外表面设置有观察口。
进一步的，储水筒体的外部设置有水位计。
一种含钒合金粉末的生产工艺，该工艺具体包括以下步骤：
步骤一：通过驱动源驱使外壳b做远离外壳a的移动，使罩壳打开时，向中频炉内添加合金，合金添加结束后，通过驱动源驱使外壳b做靠近外壳a的移动，使罩壳关闭；
控制阀打开，通过注气管向罩壳内注入大量氮气，进而通过输出管将罩壳内的空气挤走，预设时间后，关闭控制阀，使罩壳内充满氮气，使中频炉处于氮气氛围；
步骤二：合金在中频炉内熔炼，熔炼完毕后，中频炉倾斜将内部的金属溶液倾倒至钢水漏包中；
步骤三：金属溶液通过钢水漏包底部的漏眼流出金属液柱，金属液柱经过喷气环的通孔时，气喷嘴对其进行第一次低压气喷雾，金属液柱接着穿过雾化喷盘的过孔时，水喷嘴对其进行第二次高压水喷雾，喷雾后形成的含水颗粒依次经雾化桶体、储水筒体后进入集料筒内；
步骤四：预设时间的自然冷却沉降后，物料聚集在集料筒的底部，打开设置在集料筒底部的开关，获取集料筒内的物料；
步骤五：上述步骤三中，氮气依次通过进气口、喷气环的通孔、雾化喷盘的过孔、雾化桶体后进入储水筒体中，并形成含有杂质的氮气，氮气在通过进气管进入旋风分离器中，在离心力作用下，杂质通过排料口排出，净化后的氮气通过出气管进入雾化桶体中循环使用。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
本方案采用氮气保护中频炉，保护合金元素钒在熔炼时不被氧化，然后在进行雾化，提高合金收得率，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的端盖关闭时的结构示意图；
图2为本发明的端盖打开时的结构示意图；
图3为本发明的正视图；
图4为本发明端盖关闭时的熔炼构件的结构示意图；
图5为本发明端盖打开时的熔炼构件的结构示意图；
图6为本发明的水雾化生产构件的结构示意图；
图7为本发明的水雾化生产构件的局部结构示意图；
图8为本发明的喷气环与雾化喷盘的结构示意图；
图9为本发明的喷气环与雾化喷盘的结构示意图；
图10为本发明的喷气环的剖视图；
图11为本发明的雾化喷盘的剖视图。
附图中的标号为：
10、转辊；
20、熔炼构件；21、外壳a；22、外壳b；23、注气管；24、输出管；25、中频炉；
30、水雾化生产机构；
40、钢水漏包；
50、储水筒体；51、排气管；
60、雾化桶体；61、进气口；62、观察口；
70、集料筒；71、排水管；
80、旋风分离器；81、出气管；82、进气管；83、排料口；
90a、喷气环；90b、雾化喷盘；91、通孔；92、过孔；93、气喷嘴；94、水喷嘴。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1-3所示，一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，包括熔炼构件20与水雾化生产机构30，熔炼构件20用于熔炼合金且对熔炼环境充氮气氛围，相比传统的敞口中频炉熔炼合金而言，能够防止合金暴露在空气中被氧化，导致含钒合金元素回收率低，并且雾化顺行度差，容易堵塞漏包。
水雾化生产机构30用于接收熔融的金属溶液并采取超高压水气组合雾化制粉方式对其进行金属粉末制取，相比传统的水雾化制粉而言，解决了高压水流反喷的问题。
如图1-5所示，熔炼构件20包括罩壳，罩壳由两组外壳组成：外壳a21与外壳b22，两组外壳的开口端呈相向布置。
熔炼构件20还包括用于驱使外壳b22做远离或靠近外壳a21的移动，使罩壳打开或关闭的驱动源，驱动源可以为现有液压系统结构，也可以为电机、安装在电机输出端并与外壳b22螺纹连接的丝杆、与外壳b22滑动连接的导轨组成的现有丝杆驱动直线移动结构。
优选的实施例，外壳b22的底部设置有转辊10，转辊10的设置有利于外壳b22的移动。
如图4-5所示，罩壳内部设置有中频炉25；外壳b22做远离外壳a21的移动，使罩壳打开时，向中频炉25内添加合金。
外壳a21的侧面设置有注气管23，注气管23的另一端与氮气供应设备连接接通。
外壳a21的上端面设置有输出管24，输出管24上设置有用于打开或封闭输出管24的控制阀，控制阀为现有技术可实现。
通过驱动源驱使外壳b22做远离外壳a21的移动，使罩壳打开时，向中频炉25内添加合金，合金添加结束后，通过驱动源驱使外壳b22做靠近外壳a21的移动，使罩壳关闭；
控制阀打开，通过注气管23向罩壳内注入大量氮气，进而通过输出管24将罩壳内的空气挤走，预设时间后，关闭控制阀，使罩壳内充满氮气，即使中频炉25处于氮气氛围，合金熔炼过程中不被氧化。
如图6-11所示，水雾化生产机构30包括钢水漏包40，钢水漏包40的输入端伸入至罩壳内，钢水漏包40的输出端设置有雾化桶体60以及用于钢水漏包40与雾化桶体60之间接通的漏眼，漏眼用于供钢水漏包40中的金属溶液通过。
雾化桶体60的输出端通过法兰安装有储水筒体50，储水筒体50的输出端设置有集料筒70，集料筒70内设置有滤布骨架以及包裹在滤布骨架上的滤布，集料筒70的底部设置有排水管71，排水管71上设置有电磁阀，电磁阀为控制排水管71打开或关闭的现有阀技术可实现。
储水筒体50的侧部设置有排气管51。
雾化桶体60内设置有喷气环90a与雾化喷盘90b，其中，喷气环90a位于雾化喷盘90b的上方且两者之间同轴间距布置。
喷气环90a的下端面同轴设置有通孔91且通孔91位于漏眼的正下方，喷气环90a的外圆面与通孔91的内壁之间沿圆周方向阵列设置有多个呈倾斜布置的气喷嘴93，气喷嘴93与喷气环90a轴心线之间的距离沿竖直方向由下至上递增。
喷气环90a与氮气供应设备连通。
雾化喷盘90b的下端面同轴设置有过孔92，雾化喷盘90b的外圆面与过孔92的内壁之间设置有多个呈倾斜布置的水喷嘴94，水喷嘴94与雾化喷盘90b轴心线之间的距离沿竖直方向由下至上递增。
雾化喷盘90b与高压水泵连通。
雾化桶体60的外部设置有进气口61，进气口61位于钢水漏包40与喷气环90a之间。
如图6所示，储水筒体50的侧边设置有旋风分离器80，旋风分离器80用于接收雾化桶体60内的氮气并对其进行杂质离心分离处理。
旋风分离器80上设置有用于旋风分离器80与雾化桶体60之间连通的出气管81、用于旋风分离器80与储水筒体50之间连通的进气管82、用于杂质输出的排料口83。
一种含钒合金粉末的生产工艺，该工艺具体包括以下步骤：
步骤一：通过驱动源驱使外壳b22做远离外壳a21的移动，使罩壳打开时，向中频炉25内添加合金，合金添加结束后，通过驱动源驱使外壳b22做靠近外壳a21的移动，使罩壳关闭；
控制阀打开，通过注气管23向罩壳内注入大量氮气，进而通过输出管24将罩壳内的空气挤走，预设时间后，关闭控制阀，使罩壳内充满氮气，使中频炉25处于氮气氛围；
步骤二：合金在中频炉25内熔炼，熔炼完毕后，中频炉25倾斜将内部的金属溶液倾倒至钢水漏包40中，使中频炉25倾斜，为现有技术可实现，例如中频炉25活动安装在罩壳内，通过液压系统结构或电机结构驱使中频炉25偏转，即可使其倾斜倾倒金属溶液；
步骤三：金属溶液通过钢水漏包40底部的漏眼流出金属液柱，金属液柱经过喷气环90a的通孔91时，气喷嘴93对其进行第一次低压气喷雾，金属液柱接着穿过雾化喷盘90b的过孔92时，水喷嘴94对其进行第二次高压水喷雾，喷雾后形成的含水颗粒依次经雾化桶体60、储水筒体50后进入集料筒70内；
步骤四：预设时间的自然冷却沉降后，物料聚集在集料筒70的底部，打开设置在集料筒70底部的开关，获取集料筒70内的物料；
步骤五：上述步骤三中，氮气依次通过进气口61、喷气环90a的通孔91、雾化喷盘90b的过孔92、雾化桶体60后进入储水筒体50中，并形成含有杂质的氮气，氮气在通过进气管82进入旋风分离器80中，在离心力作用下，杂质通过排料口83排出，净化后的氮气通过出气管81进入雾化桶体60中循环使用。
由于先在喷气环处进行第一次低压水喷雾，然后经过雾化喷盘处进行第二次高压水喷雾，喷雾时，向下的射流强烈卷吸作用吸走了喷射口附近的气体，由于其它地方气体来不及补充，喷射扣附近形成较大的负压区；由于气喷雾在水喷雾之上，所以气喷雾聚焦处的正压区对水喷雾形成的负压区有一个弥补作用；上述过程的同时采取旋风分离器将喷盘上、下部分产生压力差，使得雾化桶体内的氮气循环起来，及时补充因高压水喷雾向下的射流强烈卷吸作用吸走喷射口附近的气体，有效防止了高压水喷雾处的反喷现象，保证了雾化生产的正常进行，漏包与喷气环之间呈封闭空间，隔绝外来空气，减少含氧雾化颗粒的产生，提高粉末质量。
优选的实施例，雾化桶体60的外表面设置有观察口62，方便人在外面通过观察窗口观察内部的雾化情况。
优选的实施例，储水筒体50的外部设置有水位计，方便人观测水位情况。
本水雾化生产构件所用氮气，一方面作为保护气体使用，降低物料含氧量；一方面作为喷雾用气，预防反喷的发生；一方面延缓水粉接触时间，起到一个减缓冷却作用，延长液滴球化时间，保证颗粒质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，包括熔炼构件(20)与水雾化生产机构(30)，其特征在于，熔炼构件(20)用于熔炼合金且对熔炼环境充氮气氛围，水雾化生产机构(30)用于接收熔融的金属溶液并采取超高压水气组合雾化制粉方式对其进行金属粉末制取。
2.根据权利要求1所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，熔炼构件(20)包括罩壳，罩壳由两组外壳组成：外壳a(21)与外壳b(22)，两组外壳的开口端呈相向布置；
熔炼构件(20)还包括用于驱使外壳b(22)做远离或靠近外壳a(21)的移动，使罩壳打开或关闭的驱动源；
外壳b(22)的底部设置有转辊(10)；
罩壳内部设置有中频炉(25)；
外壳a(21)的侧面设置有注气管(23)，注气管(23)的另一端与氮气供应设备连接接通，外壳a(21)的上端面设置有输出管(24)，输出管(24)上设置有用于打开或封闭输出管(24)的控制阀。
3.根据权利要求2所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，水雾化生产机构(30)包括钢水漏包(40)，钢水漏包(40)的输入端伸入至罩壳内，钢水漏包(40)的输出端设置有雾化桶体(60)以及用于钢水漏包(40)与雾化桶体(60)之间接通的漏眼，漏眼用于供钢水漏包(40)中的金属溶液通过；
雾化桶体(60)的输出端通过法兰安装有储水筒体(50)，储水筒体(50)的输出端设置有集料筒(70)，储水筒体(50)的侧部设置有排气管(51)；
雾化桶体(60)内设置有喷气环(90a)与雾化喷盘(90b)，喷气环(90a)位于雾化喷盘(90b)的上方且两者之间同轴间距布置。
4.根据权利要求3所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，集料筒(70)内设置有滤布骨架以及包裹在滤布骨架上的滤布，集料筒(70)的底部设置有排水管(71)，排水管(71)上设置有电磁阀。
5.根据权利要求3所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，喷气环(90a)的下端面同轴设置有通孔(91)且通孔(91)位于漏眼的正下方，喷气环(90a)的外圆面与通孔(91)的内壁之间沿圆周方向阵列设置有多个呈倾斜布置的气喷嘴(93)，气喷嘴(93)与喷气环(90a)轴心线之间的距离沿竖直方向由下至上递增，喷气环(90a)与氮气供应设备连通；
雾化喷盘(90b)的下端面同轴设置有过孔(92)，雾化喷盘(90b)的外圆面与过孔(92)的内壁之间设置有多个呈倾斜布置的水喷嘴(94)，水喷嘴(94)与雾化喷盘(90b)轴心线之间的距离沿竖直方向由下至上递增，雾化喷盘(90b)与高压水泵连通。
6.根据权利要求5所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，雾化桶体(60)的外部设置有进气口(61)，进气口(61)位于钢水漏包(40)与喷气环(90a)之间。
7.根据权利要求6所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，储水筒体(50)的侧边设置有旋风分离器(80)，旋风分离器(80)用于接收雾化桶体(60)内的氮气并对其进行杂质离心分离处理；
旋风分离器(80)上设置有用于旋风分离器(80)与雾化桶体(60)之间连通的出气管(81)、用于旋风分离器(80)与储水筒体(50)之间连通的进气管(82)以及用于杂质输出的排料口(83)。
8.根据权利要求7所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，雾化桶体(60)的外表面设置有观察口(62)。
9.根据权利要求7所述的一种含钒合金粉末气体保护水雾化生产装置，其特征在于，储水筒体(50)的外部设置有水位计。
10.一种含钒合金粉末的生产工艺，其特征在于，该工艺具体包括以下步骤：
步骤一：通过驱动源驱使外壳b(22)做远离外壳a(21)的移动，使罩壳打开时，向中频炉(25)内添加合金，合金添加结束后，通过驱动源驱使外壳b(22)做靠近外壳a(21)的移动，使罩壳关闭；
控制阀打开，通过注气管(23)向罩壳内注入大量氮气，进而通过输出管(24)将罩壳内的空气挤走，预设时间后，关闭控制阀，使罩壳内充满氮气，使中频炉(25)处于氮气氛围；
步骤二：合金在中频炉(25)内熔炼，熔炼完毕后，中频炉(25)倾斜将内部的金属溶液倾倒至钢水漏包(40)中；
步骤三：金属溶液通过钢水漏包(40)底部的漏眼流出金属液柱，金属液柱经过喷气环(90a)的通孔(91)时，气喷嘴(93)对其进行第一次低压气喷雾，金属液柱接着穿过雾化喷盘(90b)的过孔(92)时，水喷嘴(94)对其进行第二次高压水喷雾，喷雾后形成的含水颗粒依次经雾化桶体(60)、储水筒体(50)后进入集料筒(70)内；
步骤四：预设时间的自然冷却沉降后，物料聚集在集料筒(70)的底部，打开设置在集料筒(70)底部的开关，获取集料筒(70)内的物料；
步骤五：上述步骤三中，氮气依次通过进气口(61)、喷气环(90a)的通孔(91)、雾化喷盘(90b)的过孔(92)、雾化桶体(60)后进入储水筒体(50)中，并形成含有杂质的氮气，氮气在通过进气管(82)进入旋风分离器(80)中，在离心力作用下，杂质通过排料口(83)排出，净化后的氮气通过出气管(81)进入雾化桶体(60)中循环使用。
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