專利名稱：用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于金屬顆粒加工技術(shù)領域，涉及一種金屬顆粒的加工方法，特別涉及一種用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法。
有關金屬顆粒的加工方法主要有熔滴法、飛濺法和機械加工法。熔滴法和飛濺法主要包括金屬熔化、滴注和冷凝等工序。美國專利3888956中公開了一種采用熔滴法加工金屬顆粒的方法，在該方法中，使熔融鐵的熔流朝著一個水平的固定部件落下，熔體撞擊該部件時由于其本身的動能而破碎，形成不規(guī)則的熔滴，這些熔滴往上述部件的上方和向外運動，然后落入位于所連部件下面的冷卻介質(zhì)的溶液中。采用這種已知的方法可以制造金屬顆粒，但這種方法有很多缺點和不足。由于熔融金屬撞擊上述部件時所形成的熔滴從很小的熔滴到相當大的熔滴大小不等，因此不可能有效地控制顆粒大小和顆粒大小分布。中國發(fā)明專利CN1127686中公開了一種鍍錫鋼板電鍍用錫粒的制備方法，該方法中，將金屬錫錠熔化后，通過出料口導入滴注罐，錫液經(jīng)滴注口而滴入冷凝浴槽內(nèi)，冷凝浴槽內(nèi)裝有油、水雙層冷卻液，熔融狀錫液則先滴入上層油浴，再進入下層水浴冷卻凝固而成顆粒狀錫粒。應用該方法盡管可以加工出尺寸均勻的錫粒，但錫粒要進行脫脂清洗和烘干處理，既增加了生產(chǎn)工序，又增加了能耗，脫脂劑還污染環(huán)境。中國發(fā)明專利CN1255415中公開了一種鋅的造粒方法及其設備，該方法與中國發(fā)明專利CN1127686中公開的鍍錫鋼板電鍍用錫粒的制備方法基本相近，熔融狀鋅液直接滴入冷凝浴槽內(nèi)，冷凝浴槽內(nèi)裝有水直接冷卻熔融狀鋅液，最后獲得鋅粒。用該方法加工的鋅粒不需要進行脫脂處理，但仍需要進行烘干處理，而且高溫鋅液直接入水易飛濺，鋅液入水數(shù)量多和冷卻水溫度低時還有發(fā)生爆炸的危險。應用機械加工方法制造鋅粒的流程是將鋅錠熔化后進行澆注，再進行熱壓和沖壓后制備成鋅粒，最后進行包裝。其工藝成熟，能生產(chǎn)合格產(chǎn)品。但存在的主要問題是①工藝過程復雜，加工工序多；②鋅粒收得率低，小于70％；③能耗高，30％以上的邊角料需返回重新熔化，多耗能30％以上；④沖壓設備龐大，維修量大，勞動生產(chǎn)率低；⑤設備建設投資高；⑥對成品鋅粒有污染。
實現(xiàn)上述發(fā)明目的技術(shù)方案是這樣的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，包括鋅錠的熔化、保溫、滴注和冷凝及鋅粒收集，按以下步驟進行1)首先用感應電爐或電阻爐將鋅錠熔化；2)在熔化爐上部開設一個鋅液流出口，用石墨管或陶瓷管將鋅錠熔化爐和鋅液保溫爐相連，鋅液通過石墨管或陶瓷管進入鋅液保溫爐，鋅液保溫爐內(nèi)溫度控制在435℃～455℃；3)在保溫爐下部，設有1個或1個以上的通孔，通孔直接與定量器相連，使鋅液流經(jīng)定量器和滴嘴而滴入冷卻輥輥面上；4)熔融鋅液滴入不斷轉(zhuǎn)動的冷卻輥輥面以后，冷卻輥的快速導熱，鋅液迅速變成鋅粒，在離心力作用下，鋅粒被拋入鋅粒收集箱，可以直接包裝入庫待用。
本發(fā)明的其它一些特點是所說的熔化爐內(nèi)出液口至液面的高度為40mm～100mm。
所說的保溫爐用陶瓷內(nèi)加熱套管供熱。
所說的鋅液保溫時用N2或Ar2保護。
所說的滴嘴出口是圓形，其內(nèi)徑是鋅粒外徑的1/2～1/4。
所說的連接熔化爐和保溫爐的管道截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诿娣e之和小于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的4.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诮孛娣e之和大于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～4.0倍。
所說的冷卻輥用石墨制造，冷卻輥尺寸為(φ150mm～φ500mm)×(100mm～1000mm)，冷卻輥轉(zhuǎn)數(shù)30rpm～80rpm。
所說的冷卻輥輥身面積的50％～80％浸泡在循環(huán)冷卻水箱內(nèi)，循環(huán)冷卻水箱內(nèi)的水溫為15℃～45℃。
所說的滴嘴至冷卻輥輥面的滴落距離(H)與鋅粒直徑(d)和冷凝水箱內(nèi)的水溫(T)的關系滿足式(1)H＝2.5d+k/T (1)式中H-滴落距離，mm；d-鋅粒直徑，mm；T-水溫；k-與冷卻輥輥徑、轉(zhuǎn)數(shù)和冷卻輥浸泡在冷凝水箱內(nèi)的輥身面積等有關的系數(shù)，通常取100～150。
所述鋅粒的顆粒尺寸為1.5mm～25mm，鋅粒不圓度小于0.15mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比，具有如下優(yōu)點①本發(fā)明鋅錠熔化、鋅液保溫、鋅粒成形和冷卻以及收集一次完成，工藝簡單。
②鋅液保溫爐采用強度高、傳熱效率高和電絕緣性能優(yōu)良的陶瓷內(nèi)加熱套管供熱，采用陶瓷內(nèi)加熱套管供熱具有降低能耗、減少鋅的損耗、提高控溫精度和安全性高等優(yōu)點。此外，采用陶瓷內(nèi)加熱套管供熱，控溫方便，更換加熱元件方便、快捷。
③鋅液保溫時由于有N2或Ar2保護，鋅液氧化少，氧化損失率低，鋅的收得率高，氧化損失僅為1.0％～2.5％。
④采用本發(fā)明可以實現(xiàn)連續(xù)添加鋅錠、連續(xù)熔化鋅錠、連續(xù)生產(chǎn)鋅液和連續(xù)生產(chǎn)鋅粒。
⑤本發(fā)明鋅粒采用冷卻輥導熱的冷卻方式，取消了油冷或水冷的冷卻方式，加工的鋅粒不需要進行表面脫脂處理和烘干處理，鋅粒加工能耗低，加工成本也降低，加工效率高。
⑥本發(fā)明通過控制滴嘴至冷卻輥輥面的滴落距離(H)，可以獲得不圓度小于0.15mm的鋅粒。
⑦本發(fā)明連接熔化爐和保溫爐管道的截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诮孛娣e之和小于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的4.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诮孛娣e之和大于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～4.0倍，這樣可以使得鋅粒致密，內(nèi)部無疏松和氣孔等缺陷。
⑧用本發(fā)明制造鋅粒收得率高，收得率大于96％。用本發(fā)明制造鋅粒能耗低，生產(chǎn)鋅粒的能耗為0.75kw/kg～1.10kw/kg。
⑨在本發(fā)明的保溫爐下部，可以根據(jù)鋅粒產(chǎn)量方便地增減滴嘴數(shù)量，因此可以方便地調(diào)整鋅粒的產(chǎn)量，單套設備的鋅粒產(chǎn)量為15kg/h～1000kg/h。
⑩與保溫爐下部定量器相連的滴嘴的出口尺寸可以方便地調(diào)整，因此鋅粒的尺寸也可以方便地調(diào)整，應用本發(fā)明可生產(chǎn)顆粒尺寸為1.5mm～25mm的鋅粒。
依本發(fā)明的技術(shù)方案，用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，包括鋅錠的熔化、保溫、滴注和冷凝及鋅粒收集。首先用感應電爐或電阻爐將鋅錠熔化，由于鋅液的密度小于鋅錠的密度，鋅錠熔化時，鋅液上浮。在熔化爐上部開了一個鋅液流出口(簡稱出液口)，用石墨管或陶瓷管將鋅錠熔化爐和鋅液保溫爐相連，鋅液通過石墨管或陶瓷管進入鋅液保溫爐，鋅液保溫爐采用強度高、傳熱效率高和電絕緣性能優(yōu)良的陶瓷內(nèi)加熱套管供熱，采用陶瓷內(nèi)加熱套管供熱還具有降低能耗、減少鋅的損耗、提高控溫精度和安全性高等優(yōu)點。鋅液保溫時用N2或Ar2保護，防止鋅液氧化。鋅液保溫爐內(nèi)溫度控制在435～455℃，溫度誤差±3℃。在保溫爐下部，設有1個或1個以上的通孔，通孔直接與定量器相連，鋅液流經(jīng)定量器和滴嘴而滴入冷卻輥輥面上。本發(fā)明所說的冷卻輥冷凝方法是冷卻輥由導熱性能很好的石墨制造，冷卻輥尺寸(φ150mm～φ500mm)×(100mm～1000mm)，冷卻輥輥身面積的50％～80％浸泡在冷凝水箱內(nèi)，冷凝水箱內(nèi)的水溫為15～45℃，冷卻輥轉(zhuǎn)數(shù)30rpm～80rpm，熔融鋅液滴入冷卻輥輥面以后，由于冷卻輥的快速導熱，鋅液迅速變成了鋅粒。由于冷卻輥不斷轉(zhuǎn)動，在離心力作用下，鋅粒被拋入鋅粒收集箱，進入鋅粒收集箱的鋅粒表面溫度為40～80℃，鋅粒表面光潔、圓整、致密、顆粒均勻、無污染，鋅粒內(nèi)部無氣孔、疏松和夾雜。用本發(fā)明制造的鋅粒不需要進行表面清洗和烘干處理，可以直接包裝入庫待用。
本發(fā)明的鋅錠熔化爐內(nèi)，鋅液自其出液口至液面的高度為40mm～100mm，保證出液口的鋅液有一個恒定的靜壓力，從而保證單位時間內(nèi)通過出液口的鋅液量，基本穩(wěn)定在一個合適的范圍內(nèi)。連接熔化爐和保溫爐管道的截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诮孛娣e之和小于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的4.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诮孛娣e之和大于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～4.0倍。
由于鋅液在其自身表面張力作用下，力趨使其自身成為圓球形。但熔融液滴的跌落下降過程中，當受到氣體的阻擋作用時，將會發(fā)生變形而失去圓度。同時熔融液滴冷卻時由于發(fā)生收縮，導致體積變化，也產(chǎn)生變形。熔融液滴在空氣中下落時呈雨滴狀，選擇合適的滴嘴至冷卻輥輥面的滴落距離(H)，可以控制其雨滴狀尾部的長度，再通過控制熔融液滴在冷卻輥的冷卻速度，使冷卻過程中的鋅粒收縮量，剛好等于其尾部的體積，則可得到圓度好的鋅粒。H與鋅粒直徑(d)和冷凝水箱內(nèi)的水溫(T)的關系見式(1)H＝2.5d+k/T (1)式中H-滴落距離，mm；d-鋅粒直徑，mm；T-水溫，℃；k-與冷卻輥輥徑、轉(zhuǎn)數(shù)和冷卻輥浸泡在冷凝水箱內(nèi)的輥身面積等有關的參數(shù)，通常取100～150。
冷凝水溫度低時，鋅粒收縮量大，因此滴落距離加長；冷凝水溫度高時，鋅粒收縮量小，因此滴落距離縮短。
以下是發(fā)明人給出的實施例。
實施例1首先將鋅錠1置于熔化爐2，熔化爐是采用50kw的電阻爐，鋅液熔化后，由于其密度小于鋅錠密度，鋅液上浮，鋅液從出液口3流離熔化爐，出液口至液面的高度為55mm。鋅液經(jīng)直徑φ18mm的石墨管4流入保溫爐5，保溫爐采用陶瓷內(nèi)加熱套管6供熱，鋅液7的溫度控制在436～440℃，鋅液保溫時，通入N2保護，防止鋅液表面氧化。保溫爐下部通孔8與定量器9相連接，鋅液經(jīng)通孔流入定量器，經(jīng)滴嘴10后直接滴入石墨冷卻輥11上，滴嘴出口至冷卻輥輥面的滴落距離為20mm。滴嘴數(shù)量30個，滴嘴出口尺寸φ1.8mm。冷卻輥尺寸480mm×500mm；冷卻輥轉(zhuǎn)數(shù)55rpm。冷卻輥輥身面積的65％浸泡在冷凝水箱12內(nèi)，冷凝水箱內(nèi)水13循環(huán)冷卻，溫度24～28℃。由于冷卻輥的快速導熱，使鋅液迅速變成了鋅粒，由于冷卻輥不斷轉(zhuǎn)動，在離心力作用下，鋅粒14被拋入鋅粒收集箱15。進入鋅粒收集箱的鋅粒表面溫度55℃，鋅粒顆粒尺寸φ3～φ8mm，鋅粒加工速度是450kg/h，加工鋅粒的能耗為0.85kw/kg。鋅粒的不圓度＜0.14mm，鋅粒表面光潔、致密、顆粒均勻、無污染，鋅粒內(nèi)部無氣孔、疏松和夾雜。
實施例2首先將鋅錠1置于熔化爐2，熔化爐是采用46kw電阻爐，鋅液熔化后，由于其密度小于鋅錠密度，鋅液上浮，鋅液從出液口3流離熔化爐，出液口至液面的高度為62mm。鋅液經(jīng)直徑φ12mm的陶瓷管4流入保溫爐5，保溫爐采用陶瓷內(nèi)加熱套管6供熱，鋅液7的溫度控制在437～442℃，鋅液保溫時，通入Ar2保護，以防止鋅液表面氧化。保溫爐下部通孔8與定量器9相連接，鋅液經(jīng)通孔流入定量器，經(jīng)滴嘴10后直接滴入石墨冷卻輥11上，滴嘴出口至冷卻輥輥面的滴落距離為16mm。滴嘴數(shù)量30個，滴嘴出口尺寸φ1.2mm。冷卻輥尺寸φ200mm×320mm；冷卻輥轉(zhuǎn)數(shù)48rpm。冷卻輥輥身面積的75％浸泡在冷凝水箱12內(nèi)，冷凝水箱內(nèi)水13循環(huán)冷卻，溫度25～30℃。由于冷卻輥的快速導熱，使鋅液迅速變成了鋅粒，由于冷卻輥不斷轉(zhuǎn)動，在離心力作用下，鋅粒14被拋入鋅粒收集箱15，進入鋅粒收集箱的鋅粒表面溫度54℃，鋅粒顆粒尺寸φ2～φ6mm，鋅粒加工速度190kg/h，加工鋅粒的能耗為0.88kw/kg。鋅粒的不圓度＜0.13mm，鋅粒表面光潔、致密、顆粒均勻、無污染，鋅粒內(nèi)部無氣孔、疏松和夾雜。
權(quán)利要求
1.一種用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，包括鋅錠的熔化、保溫、滴注和冷凝及鋅粒收集，其特征在于，按以下步驟進行1)首先用感應電爐或電阻爐將鋅錠熔化；2)在熔化爐上部開設一個鋅液流出口，用石墨管或陶瓷管將鋅錠熔化爐和鋅液保溫爐相連，鋅液通過石墨管或陶瓷管進入鋅液保溫爐，鋅液保溫爐內(nèi)溫度控制在435℃～455℃；3)在保溫爐下部，設有1個或1個以上的通孔，通孔直接與定量器相連，使鋅液流經(jīng)定量器和滴嘴而滴入冷卻輥輥面上；4)熔融鋅液滴入不斷轉(zhuǎn)動的冷卻輥輥面以后，在冷卻輥的快速導熱下，鋅液迅速變成鋅粒，在離心力作用下，鋅粒被拋入鋅粒收集箱，可以直接包裝入庫待用。
2.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的熔化爐內(nèi)出液口至液面的高度為40mm～100mm。
3.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的保溫爐用陶瓷內(nèi)加熱套管供熱。
4.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的鋅液保溫時用N2或Ar2保護。
5.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的滴嘴出口是圓形，其內(nèi)徑是鋅粒外徑的1/2～1/4。
6.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的連接熔化爐和保溫爐的管道截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诿娣e之和小于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的4.0～6.0倍，當?shù)巫斐隹诮孛娣e之和大于15mm2時，管道截面積是滴嘴出口截面積之和的2.0～4.0倍。
7.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的冷卻輥用石墨制造，冷卻輥尺寸為(φ150mm～φ500mm)×(100mm～1000mm)，冷卻輥轉(zhuǎn)數(shù)30rpm～80rpm。
8.如權(quán)利要求1或7所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的冷卻輥輥身面積的50％～80％浸泡在循環(huán)冷卻水箱內(nèi)，循環(huán)冷卻水箱內(nèi)的水溫為15℃～45℃。
9.如權(quán)利要求1所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所說的滴嘴至冷卻輥輥面的滴落距離(H)與鋅粒直徑(d)和冷凝水箱內(nèi)的水溫(T)的關系滿足式(1)H＝2.5d+k/T (1)式中H-滴落距離，mm；d-鋅粒直徑，mm；T-水溫；k-與冷卻輥輥徑、轉(zhuǎn)數(shù)和冷卻輥浸泡在冷凝水箱內(nèi)的輥身面積等有關的系數(shù)，通常取100～150。
10.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8和9任一所述的用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，其特征在于，所述鋅粒的顆粒尺寸為1.5mm～25mm，鋅粒不圓度小于0.15mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造電鍍鋅鋼板的鋅粒加工方法，包括以下步驟鋅錠經(jīng)熔化爐熔化后，進入保溫爐，保溫爐采用陶瓷內(nèi)加熱套管供熱，鋅液保溫時用N
文檔編號B22F9/08GK1438085SQ0311456
公開日2003年8月27日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者陸漢鍔, 陳群, 周德忠, 余益祥 申請人:上海寶鵬有色金屬制品廠