CN220240055U - 一种用于离心法制备超细合金的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超细合金制备装置技术领域，特别涉及一种用于离心法制备超细合金的装置。该装置包括雾化仓和熔体供给机构；所述雾化仓包括上下设置的仓体和超细合金收集斗，以及离心雾化装置；所述仓体顶部设置有熔体流入口；所述熔体供给机构设置有熔体流出口，所述熔体流出口与所述熔体流入口密封连接，用于将熔体供给到雾化仓；所述仓体顶板设置有至少一个用于向雾化仓内通入惰性气体的惰性气体入口，所述超细合金收集斗侧壁设置有至少一个用于排出雾化仓内含氧气体的排气口。本实用新型装置可用于制备粒度均匀、流动性和排列性好的高质量超细合金材料，产出的超细合金粒度小于0.15mm的占比超过95％。

Description

一种用于离心法制备超细合金的装置

技术领域

本实用新型涉及超细合金制备装置技术领域，特别涉及一种用于离心法制备超细合金的装置。

背景技术

超细合金作为一种重要的工业原料，在电池工业、化工行业、耐磨材料、新能源等领域得到了广泛的应用。随着各行业生产设备高精度、智能化、微型化发展，对超细合金原料品质及其制备技术和装置的要求也在逐步提高。

目前制备超细合金原料方法主要包括雾化法和离心法。其中雾化法制备所使用的介质有高压空气、高压惰性气体或高压水，使用高压惰性气体和高压水介质的生产成本比较高，因此使用高压空气作为介质制备超细合金原料较为普遍，但此方法目前暂不能控制超细合金原料制备过程中的氧化问题，且成品率低，须经过多次筛选才能获得满足要求的超细合金颗粒。另一种制备超细合金颗粒的方法是离心法，该方法能够用于处理多种超细合金，如铝、镁、铅、锡、锌、镍、钴、钛等以及它们的合金，但是现有的离心方法制备超细合金存在熔体易于氧化、熔体在制备过程中容易发生侧滑导致超细合金粒径不均和雾化效率低下的问题。由于上述原因，造成现有方法制备的超细合金颗粒均无法满足日渐严格的生产技术要求，迫切需要研发一种不易氧化、质量好、效率高的用于离心法制备超细合金的装置。

发明内容

基于此，本实用新型的一个方面是提供一种用于离心法制备超细合金的装置能够解决现有技术中超细合金存在熔体易于氧化、熔体在制备过程中容易发生侧滑导致超细合金粒径不均和雾化效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为提供一种用于离心法制备超细合金的装置，包括雾化仓和熔体供给机构；

所述雾化仓包括上下设置的仓体和超细合金收集斗，以及离心雾化装置；所述仓体顶部设置有熔体流入口，所述雾化仓在工作时呈封闭状态；

所述熔体供给机构设置有熔体流出口，所述熔体流出口与所述熔体流入口密封连接，用于将熔体供给到雾化仓；

所述离心雾化装置具有离心接液盘，所述离心接液盘设置于所述仓体内腔，且所述离心接液盘位于所述熔体流入口的正下方；

所述仓体顶板设置有至少一个用于向雾化仓内通入惰性气体的惰性气体入口，所述超细合金收集斗侧壁设置有至少一个用于排出雾化仓内含氧气体的排气口。

作为优选的技术方案，所述离心雾化装置还包括用于支撑并带动所述离心接液盘转动的支撑轴、驱动所述支撑轴高速旋转的电机，以及支撑架，所述支撑架设置于所述仓体和超细合金收集斗的外部。

作为优选的技术方案，所述离心接液盘为石墨材质。

作为优选的技术方案，所述仓体设置有用于对仓体内进行升温的高温加热装置。

作为优选的技术方案，所述超细合金收集斗设置有用于对超细合金收集斗内进行调节温度的低温换热装置，所述低温换热装置为换热夹套，所述夹套设置有进水口和出水口。

作为优选的技术方案，所述超细合金收集斗为对称设置于所述离心雾化装置左右两侧的两个，所述超细合金收集斗底部设置有超细合金排放口。

作为优选的技术方案，所述惰性气体入口的数量为两个，两个所述惰性气体入口分别设置在仓体顶板左右两侧，所述排气口的数量为两个，两个所述排气口分别设置在所述超细合金收集斗的侧壁。

作为优选的技术方案，所述熔体供给机构的数量为两个，两个所述熔体供给机构分别设置在所述雾化仓的左右两侧，两个所述熔体供给机构共用一个所述熔体流入口。

作为优选的技术方案，所述熔体供给机构按照熔体流动方向依次包括熔化炉、漏包和溜槽，所述熔化炉上端设置有加料口，所述熔化炉底部设置有排料口，所述排料口与所述漏包入口相连，所述漏包设置有保温装置和计量装置。

作为优选的技术方案，所述溜槽出口端通过所述熔体流入口连通仓体内腔，所述溜槽出口端与所述熔体流入口之间采用密封连接，所述溜槽为向下倾斜的中空管结构，所述溜槽与水平之间的夹角为10°-30°。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：通过高度密闭的雾化仓、配合惰性气体入口和排气口，以及封闭熔体流入口的设计方法可有效提供惰性环境，避免超细合金被氧化，该装置包括熔体供给机构和雾化区，两区之间紧密衔接，有效防止熔体产生氧化现象，从而保证获得高质量的产品。通过控制溜槽和水平之间的夹角、在仓体上设置高温加热装置，在超细合金收集斗设置维持低温的换热夹套，能够形成上高下低的温度氛围，防止金属熔体快速冷凝，制备的熔体表面光滑平整，圆整度更高。通过将电机采用独立的支撑架进行支撑，能够减少电机运行产生的机器抖动，从而减少在超细合金制备过程中熔体在离心接液盘上发生侧滑。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所提供的一种用于离心法制备超细合金的装置结构示意图；

附图标记：雾化仓8、仓体81、熔体流入口811、惰性气体入口812、超细合金收集斗82；排气口821、夹套822、进水口823、出水口824、超细合金排放口825、离心雾化装置83、离心接液盘831、支撑轴832、电机833、电机支撑架834、熔体供给机构9、熔化炉91、漏包92、溜槽93。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本实用新型提供一种用于离心法制备超细合金的装置，该装置适用于处理多种超细合金，如铝、镁、铅、锡、锌、镍、钴、钛等以及它们的合金。本实用新型的装置尤其适合用于制备金属颗粒粒径小于0.15mm的超细合金。以下结合附图对本申请进行详细说明。

按照图1所示，本实用新型中的一种用于离心法制备超细合金的装置包括雾化仓8和至少一个熔体供给机构9；所述熔体供给机构9按照熔体流动方向依次包括熔化炉91、具有保温和计量功能的漏包92和溜槽93，所述熔化炉91根据金属的熔点不同，可调温度控制在0℃-1650℃之间，所述熔化炉排放口可控制金属溶液排放流量，熔化炉91和设置在融化炉91上的保温装置均为本领域常规结构，所述漏包92的保温装置可调温度在0℃-1200℃之间，所述漏包92兼具计量功能，同时可控制金属溶液的滴落流量，漏包92上的计量装置和保温装置采用本领域常规的计量装置和保温装置即可；所述溜槽93为向下倾斜的中空管结构，所述溜槽93与水平之间的夹角为10°-30°，通过控制溜槽93和水平之间的夹角在上述范围内，能够利于控制熔体液滴滴入离心雾化装置的速度，超细合金颗粒粒度可控。所述熔体供给机构9设置在雾化仓8外部上方的一侧；将熔体供给机构9设置在雾化仓8外部上方，能够减少金属熔体在融化后达到雾化仓8进行离心雾化时间，增加熔体的流动性。所述雾化仓8在工作时呈封闭状态，所述雾化仓8包括上下设置的仓体81和超细合金收集斗82，以及离心雾化装置83；所述仓体81顶部设置有熔体流入口811，所述溜槽93出口端(对应熔体供给机构9中的熔体流出口)通过所述熔体流入口811连通仓体81内腔，所述溜槽93出口端与所述熔体流入口811之间采用密封连接(例如可以采用常规的螺纹连接等)，有效防止熔体在雾化前产生氧化现象。所述离心雾化装置83具有离心接液盘831，所述离心接液盘831设置于所述仓体81内腔，且所述离心接液盘831位于所述熔体流入口811的正下方；所述仓体81顶板设置有至少一个用于向雾化仓8内通入惰性气体的惰性气体入口812，所述超细合金收集斗82侧壁设置有至少一个用于排出雾化仓8内含氧气体的排气口821。金属在高温状态下极易发生氧化，离心过程会极大增加合金与环境的接触面积，在雾化操作进行前，由此惰性气体入口81通入惰性气体，使雾化仓8内氧含量控制在2％-6％，能够防止超细合金在雾化过程中发生氧化。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述熔体供给机构9的数量为两个，两个所述熔体供给机构9分别设置在所述雾化仓8的左右两侧，两个所述熔体供给机构9共用一个熔体流入口811，上述设计方式能够提高生产设备的连续生产能力。根据本实用新型的另一些优选实施例，所述溜槽93外壁设置有烘烤装置，能够使得金属熔体在溜槽93保持较好的流动性，根据本实用新型的另一些优选实施例，所述溜槽93与水平之间的夹角为15°-20°。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述仓体81设置有高温加热装置，例如可以常规电热辅助加热，该条件下能够控制仓体81内温度在100℃～150℃；所述超细合金收集斗82具有低温换热夹套822，所述夹套822设置有进水口823和出水口824，设置保温夹套822，能够将维持仓体81内的温度维持在100℃～150℃；在夹套中水的作用下，能够将超细合金收集斗的温度控制在50℃～70℃，优化雾化环境，在雾化仓8内形成上高下低的温度环境，防止金属熔体快速冷凝。根据本实用新型的另一些优选实施例，所述超细合金收集斗82底部设置有超细合金排放口825。

根据本实用新型的一些优选实施例，所述离心雾化装置83包括离心接液盘831、用于支撑并带动所述离心接液盘831转动的支撑轴832、驱动所述支撑轴832高速旋转的电机833，本实用新型采用的高速电机其转速可优选为40000r/min-100000r/min，在上述转速范围内，通过调节转速可以合成获得不同粒度的超细合金。本实用新型通过对电机833设置独立的支撑架834，该支撑架834设置于所述仓体81和超细合金收集斗82的外部，独立设置在建筑结构中，通过该结构设计，能够减少电机833的震动，从而可减少金属熔体在离心接液盘831上发生侧滑。根据本实用新型的一些优选实施例，所述超细合金收集斗82为对称设置于所述离心雾化装置83左右两侧的两个，超细合金收集斗82的采用倒圆锥状，此种设计方式能够使得电机833下方能够容纳支撑架834。

根据本实用新型的另一些优选实施例，所述融化炉91上端设置有加料口，所述熔化炉91底部设置有排放口，所述排放口与所述漏包92入口相连，所述漏包92设置有保温装置。

根据本实用新型的一些优选实施例，离心接液盘831与上述熔体流入口811中心对齐，离心接液盘831采用光滑平面结构，其材质可采用常规的离心盘材质，作为一些优选的实施方式，本实用新型中离心接液盘831为石墨材质，此设计方式可显著减少金属在离心盘上的粘附，同时具有抵抗热冲击的功能。

根据本实用新型的一些优选实施例，通过设置惰性气体入口812和排气口821能够对雾化仓8进行除氧换气，本实用新型所述的惰性气体可以采用常规的氦气或者氮气，从经济方面考虑，氮气的成本较低，但是氮气的密度和空气接近，因此除氧过程较为困难，将雾化仓8内氧气含量降低到预定值的时间较长。在一些优选的实施例中，所述惰性气体入口812的数量为两个，两个所述惰性气体入口812分别设置在仓体81顶板左右两侧，所述排气口821的数量为两个，两个所述排气口821分别设置在所述超细合金收集斗82的侧壁。本实用新型的惰性气体入口812和排气口821的设置方式不但能够实现快速充惰性气体作业，还能使得不同惰性气体入口812充入的惰性气体能够在雾化仓8产生气流扰动，因此，能够减少死角内的氧气残留。使雾化仓内氧含量控制在2％-6％，甚至可以控制在2％以下。

本实用新型提供的一种用于离心法制备超细合金的装置，其工作流程是：将一定规格的金属锭通过自动化机械装置由顶部炉口加入熔化炉91内，掉落在熔化区并发生熔融现象，不发生氧化、还原等冶金反应，通过设在熔化炉91底部的排放口将熔体放至计量漏包92内，金属液通过漏包92经溜槽93通过熔体流入口811定量流入雾化仓8，通过计量漏包92控制进入雾化仓8的金属熔体流量。雾化仓8上方设有惰性气体入口812，在雾化操作进行前，由此通入惰性气体，使仓内氧含量控制在0.5％～5.5％，目的是防止超细合金氧化，同时超细合金收集斗82设有保温夹套822，能够控制合金收集斗82内温度在，优化雾化环境，防止金属熔体快速冷凝。金属液滴落在转速为40000r/min～100000r/min的圆盘中心，然后在惯性和离心力的作用下，金属液沿径向分布，在高速接液盘上形成一层金属溶液薄膜，当金属溶液薄膜到达接液盘边缘，雾化成液滴，进而凝固成颗粒。生产的超细合金在雾化仓8内迅速凝固并飞向仓壁，集聚的超细合金经倾斜的仓壁滑入振动筛分机内，经筛分的金属粉由溜管进入自动打包机，制成指定规格的产品，振动筛分不合格的超细合金返回熔化炉重新熔化。通过操作参数的控制，本实用新型的装置通常产出的超细合金粒度小于0.15mm的占比超过95％。

本实施例中未描述的内容可以参考本申请其余部分的相关描述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，包括雾化仓和熔体供给机构；

所述雾化仓包括上下设置的仓体和超细合金收集斗，以及离心雾化装置；所述仓体顶部设置有熔体流入口；

所述熔体供给机构设置有熔体流出口，所述熔体流出口与所述熔体流入口密封连接，用于将熔体供给到雾化仓；

所述离心雾化装置具有离心接液盘，所述离心接液盘设置于所述仓体内腔，且所述离心接液盘位于所述熔体流入口的正下方；

所述仓体顶板设置有至少一个用于向雾化仓内通入惰性气体的惰性气体入口，所述超细合金收集斗侧壁设置有至少一个用于排出雾化仓内含氧气体的排气口。

2.根据权利要求1所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述离心雾化装置还包括用于支撑并带动所述离心接液盘转动的支撑轴、驱动所述支撑轴高速旋转的电机，以及支撑架，所述支撑架设置于所述仓体和超细合金收集斗的外部。

3.根据权利要求1所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述离心接液盘为石墨材质。

4.根据权利要求1所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述仓体设置有用于对仓体内进行升温的高温加热装置。

5.根据权利要求1所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述超细合金收集斗设置有用于对超细合金收集斗内进行调节温度的低温换热装置，所述低温换热装置为换热夹套，所述夹套设置有进水口和出水口。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述超细合金收集斗为对称设置于所述离心雾化装置左右两侧的两个，所述超细合金收集斗底部设置有超细合金排放口。

7.根据权利要求1所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述惰性气体入口的数量为两个，两个所述惰性气体入口分别设置在仓体顶板左右两侧，所述排气口的数量为两个，两个所述排气口分别设置在所述超细合金收集斗的侧壁。

8.根据权利要求1所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述熔体供给机构的数量为两个，两个所述熔体供给机构分别设置在所述雾化仓的左右两侧，两个所述熔体供给机构共用一个所述熔体流入口。

9.根据权利要求1或8所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述熔体供给机构按照熔体流动方向依次包括熔化炉、漏包和溜槽，所述熔化炉上端设置有加料口，所述熔化炉底部设置有排料口，所述排料口与所述漏包入口相连，所述漏包设置有保温装置和计量装置。

10.根据权利要求9所述的一种用于离心法制备超细合金的装置，其特征在于，所述溜槽出口端通过所述熔体流入口连通仓体内腔，所述溜槽出口端与所述熔体流入口之间采用密封连接，所述溜槽为向下倾斜的中空管结构，所述溜槽与水平之间的夹角为10°-30°。