CN203649403U - 一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备，供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、感应线圈、真空落管、冷却水套、缓冲器、真空系统、电源及控制箱、收料桶，其特征是：供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、真空落管、缓冲器和收料桶从上至下顺序连接，感应线圈缠绕在熔融工段上，冷却水套设在真空落管上，真空系统与缓冲器连接；预热和分散供料工段由预热管腔、缠绕在预热管腔上的预热感应线圈和设置在预热管腔底部的振动供料器构成。其优点为：可直接制备特定粒径的球形颗粒，有效产品的产率大于95%；制备的球形颗粒由于处于熔融状态时间短，因此成分偏移较小；操作简便，可连续生产。

Description

一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备

技术领域

本实用新型涉及一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备，属于冶金材料制备设备领域。

背景技术

近年来，随着各种功能材料的深入研究，产生了对金属和合金球形颗粒制备方法的大量需求。而且由于当今功能材料研究和应用中使用的材料成分日益复杂，材料性能对材料成分的依赖日益严格，因此对于球形颗粒制备方法的要求，已经不仅仅是简单的成型，而延伸到了要求尽可能地在制备过程中实现成分控制。同时，现代材料制备要求连续生产，而且对于制备方法的效率和能耗要求也更为严格。

目前常用的金属和合金球形颗粒制备方法一般以旋转熔融电极方法、熔体抛洒方法和等离子喷雾方法为主，其中旋转熔融电极法采用目标合金的棒状材料为原料，使用目标合金棒材作为一极，利用自动控制系统使其与另外一极（一般采用钨电极）产生持续放电，从而使目标合金沿棒材轴向逐渐融化。由于目标合金棒材处于高速旋转过程中，融化后的合金熔体在离心力的作用下甩成熔滴，进而冷却成为球形颗粒。其产品的粒径分布主要通过控制合金棒材的旋转速度和棒材进给速度实现；熔体抛洒方法与旋转熔融电极方法类似，只是该方法直接采用加热装置将目标合金熔化，之后将熔体倾倒在高速旋转的冷却盘上，熔体在冷却盘上被抛洒成熔滴，之后冷却成为球形颗粒产品；等离子喷雾方法是将机械破碎后经过筛分的一定目数范围的颗粒在高速气流的带动下经过喷嘴喷出，经过高温等离子提的瞬间加热使其表面局部熔化，在空气或惰性气体气氛中急冷形成近球形颗粒。这些制备方法制备的球形颗粒直径分布一般呈正态分布，目标粒径所占比例一般少于50%，因此整个过程会产生大量副产品，综合产率低。产率低进一步造成整个制备过程耗能较大。并且对于成分比较敏感的材料，在使用上述方法进行制备时，会造成颗粒产品成分难以控制，最终产品性能无法保证等后果。因此有必要对上述方法进行改进或者开发新的制备方法，从而实现产率高、能耗低和成分控制良好的目的。

发明内容

本实用新型的目的是为了实现球形颗粒粒径可控、提高颗粒制备效率、降低能耗，降低制备过程中的成分偏离，提供一种利用真空落管技术和高频加热技术、通过合理的自动控制技术实现的真空落管金属-合金球形颗粒制备设备。

本发明要解决的技术问题是： 实现特定粒径金属、合金球形颗粒的直接制备，提高目标产品的产率，降低副产品产率，降低成分偏离，实现连续生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型包括供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、感应线圈、真空落管、冷却水套、缓冲器、真空系统、电源及控制箱、 收料桶，其特征是：供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、真空落管、缓冲器和收料桶从上至下顺序连接，感应线圈缠绕在熔融工段上，冷却水套设在真空落管上，真空系统与缓冲器连接；预热和分散供料工段由预热管腔、缠绕在预热管腔上的预热感应线圈和设置在预热管腔底部的振动供料器构成。

优选地，供料仓采用连续供料仓，连续供料仓包括过渡供料仓和正式供料仓，过渡供料仓和正式供料仓之间通过隔离阀连接，在过渡供料仓上部设有真空接口及真空阀、顶部设有密封盖，在正式供料仓底部设有接口法兰。

本实用新型所用原料需要进行预处理，预处理是指采用机械破碎的方法和技术手段将制备好的金属或者合金进行破碎，而后对破碎得到的不规则颗粒进行分级，选出用于制备球形颗粒的不规则颗粒原料，其平均粒径为目标粒径的1.6-1.8倍。

将筛选出的不规则颗粒原料放入供料仓，并由预热和分散供料工段对原料进行预热，加热到约低于其熔点100度到500度的温度；然后经过振动供料器，以分散状态自由下落；分散状态自由下落的颗粒以一定的速度经过高频加热的感应线圈，在高频作用下迅速融化，在表面张力作用下熔滴形成球体，而后在重力作用下进入真空落管。

熔滴在重力作用下以自由落体状态通过真空落管，真空落管由循环冷却水冷却，熔滴在真空落管中进一步球化，并冷却凝固。经过冷却的球形颗粒最后落入缓冲器，并进入收料桶中。

上述供料仓、预热和分散供料工段、真空落管、缓冲器和收料桶在工作中都处于真空状态。

本实用新型的优点为：可直接制备特定粒径的球形颗粒，有效产品的产率大于95%；制备的球形颗粒由于处于熔融状态时间短，因此成分偏移较小；操作简便，可连续生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是预热和分散供料工段的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2中连续供料仓的结构示意图。

图中1. 供料仓；2. 预热和分散供料工段；3. 熔融工段；4. 感应线圈；5. 真空落管；6. 冷却水出口；7. 冷却水套；8. 冷却水入水口；9. 缓冲器；10. 真空系统；11. 电源及控制箱；12. 收料桶；13. 预热感应线圈；14.振动供料器；15. 预热管腔；16. 密封盖；17. 真空接口及真空阀；18. 过渡供料仓；19. 隔离阀；20. 正式供料仓；21. 接口法兰。

具体实施方式

参照附图1、2，本实用新型包括供料仓1、预热和分散供料工段2、熔融工段3、感应线圈4、真空落管5、冷却水套7、缓冲器9、真空系统10、电源及控制箱11、 收料桶12，供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、真空落管、缓冲器和收料桶从上至下顺序连接，感应线圈缠绕在熔融工段上，冷却水套设在真空落管上，真空系统与缓冲器连接；预热和分散供料工段由预热管腔15、缠绕在预热管腔上的预热感应线圈13和设置在预热管腔底部的振动供料器14构成。

实施例1

如图1所示，本实用新型主要由如下部分组成：供料仓1、预热和分散供料工段2、熔融工段3、真空落管5、缓冲器9、真空系统10、电源及控制箱11和收料桶12。其中熔融工段3通过感应线圈4提供的高频电磁场实现对原料的加热和熔化。真空落管5通过配置冷却水套7实现落管空间温度的快速降温，从而达到快速冷却球形熔滴的功能。

图2是本实施例1中预热和分散供料工段具体结构示意图，它由预热感应线圈13、预热管腔15和振动供料器14组成；其中预热感应线圈13和预热管腔15实现对原料的预加热，振动供料器实现对预加热后的原料分散化供料。

实施例1可以实现如下过程：首先真空系统10（包含低真空泵和高真空泵，如有特殊要求须配置超高真空泵，如分子泵等）将装好原料的设备抽至相应的真空等级，并保持真空状态；经过预处理的原料颗粒经由供料仓1进入预热和分散供料工段2，在该部分原料颗粒被预热感应线圈13加热到通过实验确定的低于其熔点温度的某一温度后，经过振动供料器14以分散形式自由下落；自由下落的原料颗粒随即进入熔融工段3，在感应线圈4的作用下，同时受到重力和电磁力作用，并通过电磁感性实现熔融。在惯性和重力作用下继续下落；随后熔滴进入真空落管5，在表面张力作用下，自由落体的熔滴形成规则球形。并在下落过程中冷却凝固；凝固后的球形产品被缓冲器9接受，并吸收大部分冲击力后，落入收料桶12，最终完成产品的制备过程。

实施例1可以实现球形金属、合金颗粒的不连续生产。

实施例2

本实施例2采用可以连续供料仓代替实施例1中的供料仓。如图3所示连续供料仓由密封盖16、真空接口及真空阀17、过渡供料仓18、隔离阀19、正式供料仓20和接口法兰21组成。

其中过渡供料仓18和正式供料仓20被隔离阀19分隔开，可以实现对过渡供料仓18非真空状态下装料的同时保证正式供料仓20保持真空状态；过渡供料仓18装料完毕后，由密封盖16密封，并通过真空系统经由真空接口及真空阀17抽至系统要求的真空等级；过渡供料仓18和正式供料仓20真空状态一致后，打开隔离阀19，将原料从过渡供料仓18转移至正式供料仓20。

利用上述连续供料仓代替实施例1中的供料仓后，可以使实施例2具备连续供料、连续生产的功能。进一步降低产品制备过程中的能耗和其他风险发生几率。

Claims (2)

1.一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备，包括供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、感应线圈、真空落管、冷却水套、缓冲器、真空系统、电源及控制箱、 收料桶，其特征是：供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、真空落管、缓冲器和收料桶从上至下顺序连接，感应线圈缠绕在熔融工段上，冷却水套设在真空落管上，真空系统与缓冲器连接；预热和分散供料工段由预热管腔、缠绕在预热管腔上的预热感应线圈和设置在预热管腔底部的振动供料器构成。

2.根据权利要求1所述的真空落管金属-合金球形颗粒制备设备，其特征是：供料仓采用连续供料仓，连续供料仓包括过渡供料仓和正式供料仓，过渡供料仓和正式供料仓之间通过隔离阀连接，在过渡供料仓上部设有真空接口及真空阀、顶部设有密封盖，在正式供料仓底部设有接口法兰。

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