CN210789209U - 一种提高金属粉末洁净度的中间包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高金属粉末洁净度的中间包，属于粉末冶金技术领域。主要技术方案是采用由中间包外壳、中间包炉衬、内置凸台水口这三部分组成。该中间包具有结构简单，设计合理，使用方便的特点。是在原有中间包的基础上，将底部出口升高，制造了一个水口结构，与中间包底部的炉衬和中间包包壁形成一带高度差的凹形空间，这样在雾化末期，只有非常少量的金属熔体与绝大部分的覆盖在其表面的熔渣就会被“限制”或“留存”在凹形空间内，控制和减少金属熔体中杂质（熔渣）流经中间包的含量，从而净化金属熔体，提高最终金属粉末的洁净度。

Description

一种提高金属粉末洁净度的中间包

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其是涉及一种用于减少下渣、净化雾化金属熔体并最终提高金属粉末洁净度的中间包。

背景技术

粉末冶金，作为公认的绿色、高效、低碳、可持续性制造技术，是基础性和战略性产业，在经济发展中占有十分重要的地位。粉末冶金材料和零件已成为新材料及高技术发展不可或缺的组成部分。越来越受到世界各国制造业和政府的高度重视，高性能、高品质金属粉末已写入国家十三五增材计划，然而国内高品质的金属粉末研究相对滞后，这导致我国每年都要大量从国外进口。经统计，2015年全年进口高品质、高附加值金属粉末总量近3万吨。发展具有我国自主知识产权的高品质粉体制备技术和粉末冶金产业非常迫切，对我国制造业和相关工业的发展具有重要意义。

金属粉末是制备各种粉末冶金材料和零部件的基本原料，目前普遍采用气雾化和水雾化的方法生产。具体工艺为，先将金属熔化，然后将熔融的金属经高压惰性气流或高压、超高压水流喷成雾珠，雾珠冷凝后即成了细小的颗粒（粉末）。目前国内生产的金属粉末的洁净度（全氧含量、杂质含量）较国外还存在不小的差距，金属粉末全氧含量、杂质含量较高。金属粉末的洁净度（全氧含量、杂质含量）直接取决于熔融金属液的洁净度，在金属熔炼过程中耐火材料会溶入金属熔体形成杂质，绝大部分会上浮到金属熔体表面形成熔渣层，在经高压惰性气流或高压、超高压水流雾化过程中没有手段和措施控制和提高熔融金属液的洁净度，雾化后期金属熔体表面的熔渣层也一并被雾化，最终严重恶化了金属粉末的品质。故要想提高金属粉末的洁净度，必须在金属熔体进入雾化前对其进行必要的控制，抑制和减少杂质进入雾化过程的几率。

目前国内外的文献和专利都是通过如何选用优质的金属原料或在金属熔炼过程通过一些精炼手段和措施提高金属熔体的洁净度，但无法从根本上解决金属熔体在中间包被污染或中间包耐材溶入金属熔体的问题。

为了解决上述问题，本发明从优化金属熔体雾化前流经的中间包结构出发，提出了一种用于减少下渣，净化雾化金属熔体并最终提高金属粉末洁净度的中间包。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种减少下渣，净化雾化金属熔体并最终提高金属粉末洁净度的新型中间包，控制和减少金属熔体中杂质（熔渣）流经中间包的含量，从而净化金属熔体，提高最终金属粉末的洁净度。

本实用新型是采用这样的技术方案实现的：一种提高金属粉末洁净度的中间包，其结构原理如下：传统的金属熔体雾化用中间包底部出口和底部炉衬（或耐材）在同一平面，金属熔体倒入中间包后即有熔体从底部出口流出被高压气体或高压水雾化。中间包内金属熔体随着雾化的进行液面逐渐降低，直至中间包内全部金属熔体连同覆盖在金属熔体表面的熔渣层也流经中间包底部出口被雾化。本发明是在现有中间包的基础上，将底部出口升高，与中间包底部的炉衬（或耐材）和中间包包壁形成一带高度差的凹形空间，这样在雾化末期，只有非常少量的金属熔体与绝大部分的覆盖在其表面的熔渣就会被“限制”或“留存”在中包底部出口与中间包底部的炉衬（或耐材）和中间包包壁形成凹形空间内，从而无法流入中间包底部出口而被雾化。这就是本实用新型可以减少下渣、净化雾化金属熔体并最终提高金属粉末洁净度的原理。

本实用新型的主要技术方案为：一种提高金属粉末洁净度的中间包，其主要由中间包外壳、中间包炉衬、内置凸台水口这三部分组成。

其主要结构特征为：中间包外壳为圆台型或圆柱体型，圆台型即顶部直径大于底部直径的圆台，中间包外壳由耐火材料打结或烧制而成。

在中间包外壳内壁具有中间包炉衬，中间包炉衬由耐火材料预制或打结而成。

在中间包炉衬底部中心安装有凸台水口，凸台水口为圆柱体，凸台水口中心具有一个圆通孔，凸台水口由耐火材料预制而成，凸台水口安置在中间包外壳底部上，并与中间包炉衬底部紧配合套嵌连接，中间包炉衬与凸台水口之间缝隙由耐火材料填实。

所述的凸台水口圆心与中间包外壳底部中心和中间包炉衬底部中心相重合，在中间包外壳底部中心具有一个与凸台水口孔径相同的的圆孔。

本实用新型的工作方式：金属熔体熔炼完备达到雾化条件，将金属熔体倒入中间包，当金属熔体液面高度超过凸台水口的高度时，金属熔体从凸台水口中心圆通孔流出，被其高压水或高压气体雾化。雾化末期金属熔体及覆盖在其表面的熔渣（杂质）高度逐渐下降，当顶部熔渣高度降至凸台水口上口平面以下时，少量的金属熔体及绝大部分熔渣（杂质）都被“限制”或“留存”在中包底部出口与中间包底部的炉衬（或耐材）和中间包包壁形成凹形空间内，从而无法流入中间包底部出口而被雾化。这样就达到了减少下渣、净化雾化金属熔体并最终提高金属粉末洁净度的目的。

本实用新型的有益效果

本实用新型与现有技术相比，具有结构简单，设计合理，使用方便的特点。是在原有中间包的基础上，将底部出口升高，制造了一个水口结构，与中间包底部的炉衬（或耐材）和中间包包壁形成一带高度差的凹形空间，这样在雾化末期，只有非常少量的金属熔体与绝大部分的覆盖在其表面的熔渣就会被“限制”或“留存”在凹形空间内，控制和减少金属熔体中杂质（熔渣）流经中间包的含量，从而净化金属熔体，提高最终金属粉末的洁净度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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 为本实用新型的整体结构示意图。

图2 为图1的圆台结构俯视图。

图3 为图1的矩形结构俯视图。

图中：1、中间包外壳；2、中间包炉衬；3、凸台水口；4、熔渣；5、金属熔体；6、圆通孔；7、圆孔；D₁、上口内径；D₂、底部内径；D₃、凸台水口外径；h、凸台水口高度；H、内壁高度；L₁、上口长度；L₂、底部长度。

下面结合附图对本实用新型作以进一步的说明。

具体实施方式

实施例1

见图1、2所示：一种提高金属粉末洁净度的中间包，其主要是由中间包外壳1、中间包炉衬2、内置凸台水口3这三部分组成。

所述的中间包外壳1为圆台型或圆柱体型，圆台型即顶部直径大于底部直径的圆台，中间包外壳1由耐火材料打结或烧制而成。

在中间包外壳1内壁具有中间包炉衬2，中间包炉衬2由耐火材料预制或打结而成。

在中间包炉衬2底部中心安装有凸台水口3，凸台水口3为圆柱体，凸台水口3中心具有一个圆通孔6，凸台水口3由耐火材料预制而成，凸台水口3安置在中间包外壳1底部上，并与中间包炉衬2底部紧配合套嵌连接，中间包炉衬2与凸台水口3之间缝隙由耐火材料填实。

所述的凸台水口3圆心与中间包外壳1底部中心和中间包炉衬2底部中心相重合，在中间包外壳1底部中心具有一个与凸台水口3孔径相同的的圆孔7。

所述的中间包炉衬2圆柱体或圆台底部内径D₂与上口内径D₁之比值为 0.5～1。

所述的凸台水口外径D₃与中间包炉衬2底部内径D₂之比值为0.25～0.5。

所述的凸台水口高度h与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.2～0.5。

所述的中间包炉衬2上口内径D₁与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.8～1。

所述的耐火材料为电熔镁砂或氧化铝。

实施例2

见图1、3所示：一种提高金属粉末洁净度的中间包，其主要是由中间包外壳1、中间包炉衬2、内置凸台水口3这三部分组成。中间包外壳1横截面为矩形的长方体的倒梯台。中间包外壳1的底部长度L₂与上口长度L₁之比值为 0.5～1，中间包外壳1上口长度L₁与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.8～1。中间包外壳1由耐火材料打结或烧制而成。

所述的耐火材料为电熔镁砂或氧化铝。

实施例3

见图1、2所示：在50kg真空气雾化制粉炉中应用此新型中间包，其具体结构及参数如下：

所述的中间包外壳1为圆台型，中间包外壳1由电熔镁砂打结而成；在中间包外壳1的内侧具有中间包炉衬2，中间包炉衬2由电熔镁砂预制而成，中间包炉衬2底部内径D₂与上口内径D₁之比值为0.5；凸台水口3外径D₃为50mm，内孔直径为10mm；凸台水口3由电熔镁砂预制而成。中间包炉衬2与凸台水口3之间缝隙由电熔镁砂填实。凸台水口外径D₃与中间包炉衬2底部内径D₂之比值为0.25。凸台水口高度h与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.2，中间包炉衬2上口内径D₁与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.8。以生产316L不锈钢粉末为分析对比，应用此新型中间包生产的粉末全氧含量较使用常规中间包生产的粉末全氧含量降低了50%以上。

实施例4

见图1、2所示：在100kg真空气雾化制粉炉中应用此新型中间包，其具体结构及参数如下：

所述的中间包外壳1为圆柱体型，中间包外壳1由电熔镁砂打结而成；在中间包外壳1的内侧具有中间包炉衬2，中间包炉衬2由电熔镁砂预制而成，中间包炉衬2底部内径D₂与上口内径D₁之比值为1；凸台水口外径D₃为120mm，内孔直径为20mm；凸台水口3由电熔镁砂预制而成。中间包炉衬2与凸台水口3之间缝隙由电熔镁砂填实。凸台水口外径D₃与中间包炉衬2底部内径D₂之比值为0. 5。凸台水口高度h与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.5，中间包炉衬2上口内径D₁与中间包炉衬2内壁高度H之比值为1。同样以生产316L不锈钢粉末为分析对比，应用此新型中间包生产的粉末全氧含量较使用常规中间包生产的粉末全氧含量降低了60%以上。

实施例5

见图1、2所示：在水雾化制粉工艺中应用此新型中间包，其具体结构及参数如下：

所述的中间包外壳1为圆台型，中间包外壳1由氧化铝烧结而成，在中间包外壳1的内侧具有中间包炉衬2，中间包炉衬2由氧化铝预制而成，中间包炉衬2底部内径D₂与上口内径D₁之比值为 0.8；凸台水口外径D₃为80mm，内孔直径为16mm；凸台水口3由氧化铝预制而成。中间包炉衬2与凸台水口3之间缝隙由氧化铝粉末填实。凸台水口外径D₃与中间包炉衬2底部内径D₂之比值为0. 4。凸台水口高度h与中间包炉衬2内壁高度H之比值为0.3，中间包炉衬2上口内径D₁与中间包炉衬2内壁高度H之比值为1。此水雾化工艺以生产低碳钢粉末为分析对比，应用此新型中间包生产的粉末全氧含量较使用常规中间包生产的粉末全氧含量降低了40%以上。

本实用新型工作方式：金属熔体5熔炼完备达到雾化条件，将金属熔体5倒入中间包，当金属熔体5液面高度超过凸台水口3的高度时，金属熔体5从凸台水口3中心圆通孔6流出，被其高压水或高压气体雾化。雾化末期金属熔体5及覆盖在其表面的熔渣4（杂质）高度逐渐下降，当顶部熔渣4高度降至凸台水口3上口平面以下时，少量的金属熔体5及绝大部分熔渣4（杂质）都被“限制”或“留存”在中包底部出口与中间包底部的炉衬（或耐材）和中间包包壁形成凹形空间内，从而无法流入中间包底部出口而被雾化。这样就达到了减少下渣、净化雾化金属熔体5并最终提高金属粉末洁净度的目的。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域的技术人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提高金属粉末洁净度的中间包，其特征在于：由中间包外壳（1）、中间包炉衬（2）、凸台水口(3)所组成，中间包外壳(1)为圆台型或圆柱体型，中间包外壳(1)由耐火材料打结或烧制而成，在中间包外壳(1)内壁具有中间包炉衬(2)，中间包炉衬(2)由耐火材料预制或打结而成，中间包炉衬(2)底部中心安装有凸台水口(3)，凸台水口(3)为圆柱体，在凸台水口(3)中心具有一个圆通孔（6），凸台水口(3)由耐火材料预制而成，凸台水口(3)安置在中间包外壳(1)底部上，并与中间包炉衬(2)底部紧配合套嵌连接，中间包炉衬(2)与凸台水口(3)之间具有耐火材料，凸台水口(3)圆心与中间包外壳(1)底部中心和中间包炉衬(2)底部中心相重合，在中间包外壳(1)底部中心具有一个与凸台水口(3)孔径相同的圆孔（7）。

2.按权利要求1所述的一种提高金属粉末洁净度的中间包，其特征在于：

所述的中间包外壳（1）横截面为矩形的长方体的倒梯台，中间包外壳（1）的底部长度L₂与上口长度L₁之比值为 0.5～1，中间包外壳（1）上口长度L₁与中间包炉衬(2)内壁高度H之比值为0.8～1。

3.按权利要求1所述的一种提高金属粉末洁净度的中间包，其特征在于：所述的中间包炉衬(2)圆柱体或圆台底部内径D₂与上口内径D₁之比值为 0.5～1，所述的中间包炉衬(2)上口内径D₁与中间包炉衬(2)内壁高度H之比值为0.8～1。

4.按权利要求1所述的一种提高金属粉末洁净度的中间包，其特征在于：所述的凸台水口外径D₃与中间包炉衬（2）底部内径D₂之比值为0.25～0.5，凸台水口高度h与中间包炉衬(2)内壁高度H之比值为0.2～0.5。

5.按权利要求1所述的一种提高金属粉末洁净度的中间包，其特征在于：所述的耐火材料为电熔镁砂或氧化铝。

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