CN211758480U - 一种金属粉末的高效气雾化制粉设备 - Google Patents

Abstract

一种金属粉末的高效气雾化制粉设备，属于冶金粉末制作设备技术领域，用于制作金属粉末。其技术方案是：雾化炉的炉体为直立的双层水冷夹套结构，雾化炉的炉体上段设有高压布气装置，雾化炉的下段锥形底部与雾化粉收集罐和气动粉末输送管道相连接，气动粉末输送管道输出端与旋风分离器的输入端相连接，雾化粉罐与旋风分离器的输出端相连接，风机与气动粉末输送管道相连接，雾化炉的上端通过导流装置与中间包相连接，熔炼装置位于中间包的上方，熔炼装置的出料嘴与中间包相对。本实用新型采用了雾化炉高压吹扫工艺和两级旋风分离结构，可以生产晶粒细化、球形度高的金属粉末，有效提高制备粉末的纯度，提高了气雾化制粉的工作效率，易于操作控制。

Description

一种金属粉末的高效气雾化制粉设备

技术领域

本实用新型涉及一种制作金属粉末的高效气雾化制粉设备，属于冶金粉末制作设备技术领域。

背景技术

金属粉末广泛应用于现代工业和科学技术。3D打印作为一项革命性新型增材制造技术，制约其技术发展的难点仍在于材料，尤其是金属基3D打印粉体材料，因此研制符合3D打印技术要求的各类金属基粉末、制粉技术与成套制粉设备是突破3D打印技术在金属领域的应用和推广的核心。

传统的金属制粉原理有等离子旋转电极雾化制粉、旋转圆盘雾化制粉、气雾化制粉。等离子旋转电极雾化制粉技术(PREP法)是将一定规格尺寸的高速旋转电极棒端部在同轴的等离子体电弧加热源的作用下熔化成液膜，形成熔池，继而在旋转离心力的作用下，熔池内部的液膜态熔体流至熔池边缘雾化成熔滴，随后熔滴于飞行过程中在表面张力的作用下被气体介质冷却凝固成球形粉末。PREP法粉末的最大优势是粉末表面清洁、球形度高、夹杂少、无空心粉。但是传统的PREP法由于电极棒的直径小、转速低，制备的粉末粒度比较粗大。旋转圆盘雾化制粉技术是将熔融的稀有金属液滴通过限流导出装置流向高速旋转的圆盘中心，在旋转圆盘上形成一层金属熔液薄膜，在惯性和离心力的作用下，金属熔液薄膜到达旋转盘边缘，雾化成液滴，进而凝固成金属粉末。但该技术中首先要制备熔融金属液流，目前该技术多采用感应熔炼得到熔融金属，其能耗较高，且多用于制备低熔点金属粉末。目前气雾化制粉的设备很多，各种设备的结构不同，但是这些气雾化制粉设备的共同缺点是气雾化制粉生产的金属粉末存在纯度较低、球形度不高、粒径大的问题，且生产效率较低，不能满足市场的需要，亟待加以改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种金属粉末的高效气雾化制粉设备，这种制粉设备能够生产晶粒细化、球形度高的金属粉末，可以有效提高制备粉末的纯度，并且能够提高气雾化制粉的工作效率，易于操作控制。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种金属粉末的高效气雾化制粉设备，它包括它雾化粉罐、旋风分离器、风机、气动粉末输送管道、雾化粉收集罐、雾化炉、导流装置、中间包、熔炼装置，雾化炉的炉体为直立的双层水冷夹套结构，雾化炉的炉体上段设有高压布气装置，雾化炉的下段为锥形，雾化炉的下段锥形底部与雾化粉收集罐和气动粉末输送管道相连接，气动粉末输送管道的输出端与旋风分离器的输入端相连接，雾化粉罐与旋风分离器的输出端相连接，风机与气动粉末输送管道相连接，雾化炉的上端通过导流装置与中间包相连接，熔炼装置位于中间包的上方，熔炼装置的出料嘴与中间包相对。

上述金属粉末的高效气雾化制粉设备，所述熔炼装置包括熔炼炉、加热棒、水冷式感应线圈、感应加热控制装置、液压倾转装置，熔炼炉为立式熔炼炉，水冷式感应线圈环绕加热棒，加热棒与熔炼炉相连接，液压倾转装置安装在熔炼炉的底部，感应加热控制装置与水冷式感应线圈相连接，熔炼炉的出料嘴与中间包的包口相对。

上述金属粉末的高效气雾化制粉设备，所述雾化炉的炉体上段设有防爆阀、视窗及视窗吹扫孔，雾化炉的下锥段底部设有吹扫孔。

上述金属粉末的高效气雾化制粉设备，所述气动粉末输送管道采用双层水冷结构，导流装置内有导流管，导流管管口在高压布气装置与雾化炉上端口1/4~1/2处。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的雾化粉罐、旋风分离器、风机、气动粉末输送管道、雾化粉收集罐安装在雾化炉的底部，可以进行两级旋风分离，实现了对粗、细粉进行高效收集；雾化炉的炉体为双层水冷夹套结构，炉体上段设有高压布气装置，合金液在炉体内经过高压气体吹扫，在降落过程中瞬间球化凝固成金属粉末，金属粉末具有晶粒细化、球形度高等特点；管道吹扫布局合理，提高了制备粉末纯度。

本实用新型的结构与传统的气雾化制粉设备有较大的不同，采用了雾化炉高压吹扫工艺和两级旋风分离结构，可以生产晶粒细化、球形度高的金属粉末，有效提高制备粉末的纯度，并且可以方便地对设备进行拆卸和清理，提高了气雾化制粉的工作效率，易于操作控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记如下：雾化粉罐1、旋风分离器2、风机3、气动粉末输送管道4、雾化粉收集罐5、吹扫孔6、雾化炉7、防爆阀8、视窗吹扫孔9、视窗10、高压布气装置11、导流装置12、中间包13、熔炼炉14、感应加热控制装置15、水冷式感应线圈16、液压倾转装置17、出料嘴18。

具体实施方式

本实用新型由雾化粉罐1、旋风分离器2、风机3、气动粉末输送管道4、雾化粉收集罐5、雾化炉7、高压布气装置11、导流装置12、中间包13和熔炼装置组成。

图中显示，雾化炉7的炉体为双层水冷夹套结构，与传统设备比较，雾化炉7上部设计为圆柱直筒型和下部设计成锥型。直筒段顶部可以采用平板设计，平板中间开孔用于安装雾化喷嘴系统，便于处理喷嘴堵塞；下部圆锥段连接粉末收集系统，可灵活拆卸便于进行清炉作业。雾化炉7为双层水冷结构，内壁采用304不锈钢，壁厚≥10mm，外壁采用碳钢，壁厚≥8mm，水冷夹层厚度≥20mm。

图中显示，炉体上段设有高压布气装置11、视窗10及视窗吹扫孔9，用于使用高压气体对炉内进行吹扫。本设备增加了视窗吹扫孔9、视窗10，便于观察雾化炉7内的反应情况，视窗吹扫孔9解决了粉末模糊视窗10的问题。

图中显示，炉体上段还有防爆阀8，在炉内压力过大时进行泄压，防止发生安全事故。雾化炉7的下段为锥形，下锥段底部设有吹扫孔6，可以将落入雾化炉7炉底的金属粉末吹入到分离装置中。

图中显示，雾化炉7的下方连接分离装置，分离装置包括雾化粉罐1、旋风分离器2、风机3、气动粉末输送管道4、雾化粉收集罐5。雾化粉收集罐位于雾化炉下锥段底部下方，雾化粉收集罐5分别与气动粉末输送管道4和雾化炉7的下锥段底部相连接，雾化炉7底部的金属粉末通过气动粉末输送管道4输送到旋风分离器2，雾化粉罐1连接在旋风分离器2的下方，雾化粉罐1与旋风分离器2的输出端相连接，金属粉末经过旋风分离器2分离后进入雾化粉罐1。气动粉末输送管道4与风机3相连接，风机3为气动粉末输送管道4提供风力，气动粉末输送管道4采用双层水冷结构，用于冷却和输送管路中的粉末。传统的旋风分离器采用一级设计，本设备的旋风分离器2采用两级设计用于分离金属粉末和惰性气体，实现粗细粉高效收集。

图中显示，雾化炉7的上端通过导流装置12与中间包13相连接，导流装置12内有导流管，导流管管口在高压布气装置11与雾化炉7上端口1/4~1/2处，中间包13中的金属液体经过导流管进入雾化炉7的炉体内。

图中显示，熔炼装置位于中间包13的上方。熔炼装置包括熔炼炉14、加热棒、感应加热控制装置15、水冷式感应线圈16、液压倾转装置17。熔炼炉14为立式熔炼炉，水冷式感应线圈16环绕加热棒，加热棒与熔炼炉14相连接，液压倾转装置17安装在熔炼炉14的两侧，感应加热控制装置15与水冷式感应线圈16相连接，熔炼炉14的出料嘴18与中间包13的包口相对。熔炼炉14具有断水保护、断电保护、缺相保护、过流过压保护等完善的系统保护

出料嘴18与中间包13的接料口完全耦合，使金属液受自身重力作用经中间包底部导流管流入雾化炉7，解决了传统工艺熔炼合金液进入中间包13后，中间包13进入雾化炉7需人工、机械倒运的问题，避免了过程降温出现凝固对喷嘴进行堵塞，实现了生产准备时间短，操作简便。

本实用新型的工作过程如下：

熔炼炉14通过水冷式感应线圈16对金属进行熔炼，熔化后的金属位于熔炼炉14中，液压倾转装置17将熔炼炉14翻转倾倒，熔炼炉14的出料嘴18与中间包13耦合，中间包13内的合金液通过导流装置12进入雾化炉7内；

雾化炉7的炉体为双层水冷夹套结构，控制0.3-0.5 Mpa，雾化炉7炉体上段的高压布气装置11向炉体内布气，控制气体压力4~8Mpa，布气口与炉体成30~45度倾斜，控制气体流量≥900Nm3/h；

合金液在雾化炉7的炉体内经过高压气体吹扫，在降落过程中瞬间球化凝固成金属粉末，金属粉末具有晶粒细化、球形度高等特点；

金属粉末落入雾化炉7炉底，雾化炉7下锥段底部的吹扫孔6将金属粉末吹入到雾化炉7下锥段底部连接的雾化粉收集罐5和气动粉末输送管道4中；

金属粉末通过气动粉末输送管道4输送到旋风分离器2，再经过旋风分离器2分离后进入雾化粉罐1，风机3为气动粉末输送管道4提供风力，气动粉末输送管道4采用双层水冷结构，用于冷却和输送管路中的粉末，雾化粉罐1、旋风分离器2、雾化粉收集罐5可以进行两级旋风分离，实现了对粗、细粉进行高效收集。

本实用新型的一个实施例如下：

雾化粉罐1的直径为350mm，高度为500mm；

旋风分离器2的型号为IGA1435-100K-SJ；

风机3的型号为型号JGR-150，带单向阀；

气动粉末输送管道4直径为430mm，长度为3000mm；

雾化粉收集罐5材质为304不锈钢，内表面抛光处理，表面粗糙度400目(0.1-0.2μm)，外表面拉丝抛光处理，直径为350mm，高度为500mm：

雾化炉7的直径为1800mm，直筒段高度为4000mm，下锥段高度400mm：

高压布气装置11采用分布式布气管，与雾化炉内壁成70度角，约10%分布气管出口出设有毫米级曝气头，将气体瞬间分散；

熔炼炉14采用立式结构，采用KGPS中频电源感应加热方式，熔炼电源型号KGPS-160/0.5-8，功率160kw，频率2000-2500Hz。功率因数＞0.90。

Claims (4)

1.一种金属粉末的高效气雾化制粉设备，其特征在于：它包括它雾化粉罐（1）、旋风分离器（2）、风机（3）、气动粉末输送管道（4）、雾化粉收集罐（5）、雾化炉（7）、导流装置（12）、中间包（13）、熔炼装置，雾化炉（7）的炉体为直立的双层水冷夹套结构，雾化炉（7）的炉体上段设有高压布气装置（11），雾化炉（7）的下段为锥形，雾化炉（7）的下段锥形底部与雾化粉收集罐（5）和气动粉末输送管道（4）相连接，气动粉末输送管道（4）的输出端与旋风分离器（2）的输入端相连接，雾化粉罐（1）与旋风分离器（2）的输出端相连接，风机（3）与气动粉末输送管道（4）相连接，雾化炉（7）的上端通过导流装置（12）与中间包（13）相连接，熔炼装置位于中间包（13）的上方，熔炼装置的出料嘴（18）与中间包（13）相对。

2.根据权利要求1所述的金属粉末的高效气雾化制粉设备，其特征在于：所述熔炼装置包括熔炼炉（14）、加热棒、水冷式感应线圈（16）、感应加热控制装置（15）、液压倾转装置（17），熔炼炉（14）为立式熔炼炉，水冷式感应线圈（16）环绕加热棒，加热棒与熔炼炉（14）相连接，液压倾转装置（17）安装在熔炼炉（14）的底部，感应加热控制装置（15）与水冷式感应线圈（16）相连接，熔炼炉（14）的出料嘴（18）与中间包（13）的包口相对。

3.根据权利要求1所述的金属粉末的高效气雾化制粉设备，其特征在于：所述雾化炉（7）的炉体上段设有防爆阀（8）、视窗（10）及视窗吹扫孔（9），雾化炉（7）的下锥段底部设有吹扫孔（6）。

4.根据权利要求1所述的金属粉末的高效气雾化制粉设备，其特征在于：所述气动粉末输送管道（4）采用双层水冷结构，导流装置（12）内有导流管，导流管管口在高压布气装置（11）与雾化炉（7）上端口1/4~1/2处。

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