TW401385B - Quenching fused materials - Google Patents

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第85114867號專利申請案 中文說明書修正頁(89年5月） sa 5.9-- ； ； r： {：：. A7 - .1..一 ' ；· V ·"! B7 - 五、發明説明（ 4 蛵濟部中央橾準局員工消費合作社印製 氧化之產物於耐火工業上被認為有益的。其亦可應用 於氧化鋁/氧化锆等研磨材料之淬火上，其中急速固 化傾向於將四面體形的氧化锆進行穩定化，而該形式 之氧化結被認為對研磨性質上具有優越效益。此外， 利用擾流的控制，有可能獲得不同尺寸分佈的粒子， 該粒子即可直接使用或再進一步的壓碎或篩選而成為 研磨材料。 附圖 圖1表示本發明裝置之垂直示意橫切面圖。 圖2表示顯示於圖1中裝置之旋流器部份之上視 圖。 圖3表示本發明中利用圓筒水管（water cannon)之 另類較佳具體實施例。 圖中，1代表爐子；2代表喷射孔；3代表噴射 口； 4代表入口； 5代表環形物；6代表旋流器； 7代表延長部份；8代表排出管；9代表分離器裝 置；10代表輸送器-收集器；14代表圓筒水管； 及15代表多個水環。 較佳具體實例說明 本發明經特別參考描述於附圖中之設備而加以 說明。 於圖1中，使用一爐子1製造熔融的陶瓷；材料。 該熔融材料由爐子通過喷射孔2而進入旋流器6之 入口 4。將該熔融液流經由喷射口 3輸入於空氣 流、水流或空氣/水流中。可將多餘的冷卻水經 I I I I I I I I 批衣— 1 I t .1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國國家樣準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 401385

五、發明説明（1 ) 經 央 樣 準 貝 _發明背景 本發明係關於製成微細分齙 於-種製造該等微細分割材科，熔融材科。其特別關 本質爲陶资者。 h法’而此等材料特別係 本技藝已知在熔融態下所劁 速淬火作#，& π 氟造心材料，最佳者是利用急 逮淬人作業，㈣其降溫至―較 ；* 利用將溶融液傾入水中完成，但其2 = 或許可 甚多過量的水。除此之外，水 、“並需要 ^ ^ 水’成成爲雜質源或不欲之反 2 4解決此㈣，所提出之方法爲，料融 於諸如鋼球等冷卻㈣上或_穴中。對㈣料 滴於鋼球上之材料而言，會有自冷卻㈣分離產物之相繼 問題產生。當材料滴在鋼板之間時，鋼板會劣化並需要在 經常的時間間隔進行更換。氣泮或水泮解決了此兩者問題 但其並不具無法提供原材料之限制，該原料能夠予以壓 碎並可篩選尺寸，以提供研磨工業所需之全範圍研磨粗粒 (grit)尺寸。 然而’對陶瓷與耐火材料而言，較佳之方法爲氣淬溶融 材料。於此方法中，熔融液流乃注入至一高流速的冷氣流 中°擾流能將該液流分離成液滴，隨後利用空氣來冷卻該 等液滴’讓起初形成在液滴周圍的外殼厚度增加直至所有 的液滴皆凝固。然而，此方法也同樣的並非沒有它的問題 ，因爲所估計之液滴/粒子在外殼強至足以承受起可能造 成外殼破裂並導致相撞擊液滴/粒子間熔合之粒子間接觸 前所需行進的距離爲15呎。除此之外，此方法產生了許多 -In n -J ί， ^------訂· (請先閲讀背面之注意事j真) 合 作 杜

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 第85114867號專利申請案 中文說明書修正頁(89年5月） 五、發明説明（4a ) 由環形物5，在入口 4處加至旋流器6中。輸入之 噴氣乃於高壓之下操作，在噴射孔與旋流器入 口之間產生擾流區，其能有效的將熔融液流打 散成微細的液滴，以讓其進入旋流器時固化並 冷卻。一延長部份7位於材料進入旋流器位置點 的上方，其能防止在操作時粒子自旋流器逃 逸。 旋流器可具隔板（未示出），以確保更均勻 的冷卻及降低可能的震動。當液流經由排 出管8流出旋流器時，其沈積在分離器裝置 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) W-衣 ,1Τ 經濟部中央橾窣局貝工消费合作社印裝 -73 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ 297公釐） 401385 五、發明説明（2 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 的塵埃其導致集塵與污染上的問題。 目前一種新穎的方法已經發明出，其中熔融陶瓷材料可 迅速的凝固，而產生出最少的塵埃，以獲得相當均勻的圓 球狀粒子。此方法可應用至廣泛種類的陶瓷製造上，其包 括氧化锆，釔穩定化之氧化锆，氧化鋁，氧化鋁/氧化= ，氧化鎂及其相類似者》 / 發明之概述 本發明提供一種將熔融陶瓷材料淬火的方法，其包括在 某一溫度及流速下使一熔融的陶瓷流體饋入一擾動液流中 ，以讓熔融的流體散開成液滴流，且讓該流體輸入至液流 中’並加以冷卻。冷卻之液滴隨後由液流中分離出。此分 離較方便之方法是在一旋流分離器中進行。 雖然可利用一種僅含空氣之流體，但較佳方法中，液流 是包含水滴或是輸至空氣之水滴。然而，水的存在是非常 需要的’因爲水滴對熔融陶瓷液滴的有效冷卻助益極大。 吾人亦可預期其它的氣體能用來取代空氣，例如氮氣和二 氧化碳。然而’空氣在成本及可獲性方面明顯之優點通常 使其成爲較佳的選擇。 於本發明之較佳具體實施例中，將空氣或是空氣/水混 合物注入具有孤面朝上的凹面型拱式狹缝。液流之流速係 使輸送之溶融材料不能穿過液流，而該液流形成—種管道 以讓材料延著被帶走。 旋流分離器包括了一垂直並具有方向性之漏斗狀容器， 且於漏斗之上部位置處，置放一切線流入口 ’並在漏斗的 f請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 裝. 訂 —^1 — -If In · -5- 401325 A7 1 ~~— ----------—_B7___ 五、發明説明（3 ) 下端，置放一流出口。經由流入口引進液流，以讓液流自 流出口流出之前能以螺旋方式，在分離器之内壁周圍流動 並流下。在該方法中，容許空氣及蒸氣（其於熔融陶瓷的 冷卻期間產生，其中該流體包括水），經由旋流分離器之 上端逸出。當水包含於液流中，凝固液滴和任何非蒸發之 水在旋離器底部排出，並相互分離。粒子隨後被乾燥。 經常需提供擋板至旋流器之内部以將流體之旋渦圖型打 散，該圖型可造成震動效應，其可過度損害系統結構之完 整性。 在旋離器之上部可提供一通氣系統，但更常見的是在放 射口上提供夠長之長度，其上部可打開而不會有嚴重的問 題。 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 因爲發生於旋離器中之熱傳現象，所以經常的需要提供 至少一部份的旋流器具有冷卻外襯，以吸收回收的熱。於 此情況中，水是用在此方法中之射入相，所得之產品是潮 濕的’並需要在其進行包裝與運送之前加以乾燥處理。然 而，在該等情況下，其可能讓收回的粒子保有足夠的熱， 以進行乾燥，而不需要個別的乾燥階段。於此情形中，乾 燥可利用僅有之物理性的排水，及允許粒子在運輸機上以 薄層形式讓空氣乾燥。 本發明特別適用於熔融材料之製造，該材料需儘可能以 微細的晶形方式存在。本發明在關於氧化錐耐火材料之製 造方面有特殊的功用（utility)，其中在氧化環境下的急速 淬火減少最終產品中氮化物與碳化物之化合物的量。完全 -6 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 第85114867號專利申請案 中文說明書修正頁(89年5月） sa 5.9-- ； ； r： {：：. A7 - .1..一 ' ；· V ·"! B7 - 五、發明説明（ 4 蛵濟部中央橾準局員工消費合作社印製 氧化之產物於耐火工業上被認為有益的。其亦可應用 於氧化鋁/氧化锆等研磨材料之淬火上，其中急速固 化傾向於將四面體形的氧化锆進行穩定化，而該形式 之氧化結被認為對研磨性質上具有優越效益。此外， 利用擾流的控制，有可能獲得不同尺寸分佈的粒子， 該粒子即可直接使用或再進一步的壓碎或篩選而成為 研磨材料。 附圖 圖1表示本發明裝置之垂直示意橫切面圖。 圖2表示顯示於圖1中裝置之旋流器部份之上視 圖。 圖3表示本發明中利用圓筒水管（water cannon)之 另類較佳具體實施例。 圖中，1代表爐子；2代表喷射孔；3代表噴射 口； 4代表入口； 5代表環形物；6代表旋流器； 7代表延長部份；8代表排出管；9代表分離器裝 置；10代表輸送器-收集器；14代表圓筒水管； 及15代表多個水環。 較佳具體實例說明 本發明經特別參考描述於附圖中之設備而加以 說明。 於圖1中，使用一爐子1製造熔融的陶瓷；材料。 該熔融材料由爐子通過喷射孔2而進入旋流器6之 入口 4。將該熔融液流經由喷射口 3輸入於空氣 流、水流或空氣/水流中。可將多餘的冷卻水經 I I I I I I I I 批衣— 1 I t .1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中國國家樣準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 第85114867號專利申請案 中文說明書修正頁(89年5月） 五、發明説明（4a ) 由環形物5，在入口 4處加至旋流器6中。輸入之 噴氣乃於高壓之下操作，在噴射孔與旋流器入 口之間產生擾流區，其能有效的將熔融液流打 散成微細的液滴，以讓其進入旋流器時固化並 冷卻。一延長部份7位於材料進入旋流器位置點 的上方，其能防止在操作時粒子自旋流器逃 逸。 旋流器可具隔板（未示出），以確保更均勻 的冷卻及降低可能的震動。當液流經由排 出管8流出旋流器時，其沈積在分離器裝置 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) W-衣 ,1Τ 經濟部中央橾窣局貝工消费合作社印裝 -73 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ 297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 _ 401385 B7 五、發明説明（5 ) 9之上，該裝置乃是設計用來收集固體顆粒，而由分離器 來之陶瓷材料乃沈積於輸送器-收集器10之上。 將一進一步冷卻系統置於旋流器之前亦有可能並且通常 具有優點，其使所有的溶融產物進入旋流器之前即行凝固 該旋流器隨後進一步的冷卻，最後自陶瓷產物分離水份。 此類進一步冷卻系統之實例爲"圓筒水管"，而一種併有此 裝置之裝置實例描述於圖3中。熔融產物由爐子1中經噴孔 2傾出，並由霧化喷嘴3進入一液流中，該液流乃導向於圓 筒水管14的長度方向，並具許多的水環15及其導入至圓筒 管中之喷出物，並使其延著長度方向形成角度。每一環於 環前皆設一檔板，以防止產物堆積於環上，該堆積可導致 蒸氣爆炸。圓筒水管之出口置於旋流器之入口處。 此系統之優點爲，若需要時，可使用大量的冷卻水。此 外，將圓筒水管設計成具有許多的冷卻環並使每一冷卻環 具有一關斷閥（shut-off)，則所使用之水量可被小心的控制 。圓筒水管能與旋流器分離或與其連接。 裝置在操作時，液流可完全爲水，完全爲空氣或兩者之 混合物。於一特佳之具體實施例中，空氣/水的混合物是 以90 psi之空氣及大約40 psi下加水通過一隻半開的一英吋 管供應。產物爲氧化釔穩定化之氧化錐（最多至約爲5%重 量百分比氧化釔），以這種安排而獲得之產物並無比i 〇〇號 網目更細微的顆粒，且其大部份是由1/4英吋之粗顆粒尺 寸所組成的。 於一般的水霧化法（water atomization)(無空氣時），所產 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ' ----------装--^--,---訂 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（6 ) 生之大粒予僅少數比40號網目小的粒子。單獨使用空氣產 生一種更細微之粒度分佈，而水與空氣之結合時，則產生 了中度的粒度分佈。然而，一般而言通過噴射口 3之霧化 液流速度越高時’則霧化效果越好，且所獲得之粒子越小 °可預期的是，在任何給定的液流速度下，熔融陶瓷之流 動亦會影響到和較粗顆粒產物相關聯且具有較高流速之粒 于的粗度。 此裴置之效能評估是利用一包含5%的Mg〇及95%氧化鋁 之尖晶石材料來進行。於l〇〇pSi時將水注入使其通過嘴射 口’並藉由將水於45 psi時通過環形噴射口而造成一水幕 (water screen)。藉由此方式產生粗的產物，只有小於約3〇/〇 重量百分比的顆粒可通過40號網目之篩網。 當於80 psi時將空氣饋給通過輸入噴射口，並通過相同 的水幕時，所獲得之產物具有較細微之粒度。 利用一含有1〇〇/。氧化鋁，5%氧化矽及85%氧化錐之陶资 ，並將水喷灑通過環形喷射口，且讓空氣單獨通過輸入噴 射口則有99.78%重量百分比之產物留於70號網目之篩網上 及90.6%重量百分比之產物留於30號網目之篩網上。僅有 42.28%重量百分比的產物較12號網目之篩網爲粗。 利用相同的陶瓷進料，但將環形噴射水口關閉且供應空 氣/水的混合物通過輸入喷射口時，則能觀察到一類似的 圖樣，其具有99.79%的重量百分比產物留於70號網目之筛 網上，並約有40.47%之產物較12號網目爲粗。 僅利用空氣於輸入噴射口，而不使用水環時則粒度分佈 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝--1 . · /..... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 401385_b7 _ 五、發明説明(7 ) 較爲細緻，僅有91.2%重量百分比留於70號網目之篩網上 ，59.75%留於30號網目之篩網上和僅有19.17%重量百分比 的產物較12號網目之篩網粗。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 第85114867號專利申請案 B8 --- 中文申請專利範圍修正本(幻年8月)_g 也 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 ^ j 1. 一種熔融陶瓷材料之淬火方法，其包含將熔 融陶资液流饋入由至少一種流體之擾動液流 中，以讓溶融陶資：流打散成液滴流，該液滴 隨液流帶走，並變成固體顆粒，此固體顆粒 係以正切旋流器側邊之流體形成輸入旋流器 中 〇 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該陶瓷 材料由包含氧化鎂，氧化鋁，氧化鍺，氧化 銘/氧化錄混合物，及以少量比例之氧化纪， 氧化矽，氧化鍰及其混合所改良之氧化鋁或 氧化锆族群中選取。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該擾動 液流是由包含空氣，水及空氣和水的混合物 之族群中選取。 4. 根據申請專利範圍第I項之方法，其中該擾動 液流攜帶熔融陶莞通過一水幕（water screen)。 5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該擾動 液流乃注入於圓筒水管之入口·。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中將該旋 流器之溫度加以控制，以使粒子排出旋流器 時能保留足夠的熱，而不需再另行提供熱， 以使粒子大體上乾燥。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 第85114867號專利申請案 B8 --- 中文申請專利範圍修正本(幻年8月)_g 也 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 六、申請專利範圍 ^ j 1. 一種熔融陶瓷材料之淬火方法，其包含將熔 融陶资液流饋入由至少一種流體之擾動液流 中，以讓溶融陶資：流打散成液滴流，該液滴 隨液流帶走，並變成固體顆粒，此固體顆粒 係以正切旋流器側邊之流體形成輸入旋流器 中 〇 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該陶瓷 材料由包含氧化鎂，氧化鋁，氧化鍺，氧化 銘/氧化錄混合物，及以少量比例之氧化纪， 氧化矽，氧化鍰及其混合所改良之氧化鋁或 氧化锆族群中選取。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該擾動 液流是由包含空氣，水及空氣和水的混合物 之族群中選取。 4. 根據申請專利範圍第I項之方法，其中該擾動 液流攜帶熔融陶莞通過一水幕（water screen)。 5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該擾動 液流乃注入於圓筒水管之入口·。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中將該旋 流器之溫度加以控制，以使粒子排出旋流器 時能保留足夠的熱，而不需再另行提供熱， 以使粒子大體上乾燥。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）