一種真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備，供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、感應線圈、真空落管、冷卻水套、緩沖器、真空系統(tǒng)、電源及控制箱、收料桶，其特征是：供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、真空落管、緩沖器和收料桶從上至下順序連接，感應線圈纏繞在熔融工段上，冷卻水套設在真空落管上，真空系統(tǒng)與緩沖器連接；預熱和分散供料工段由預熱管腔、纏繞在預熱管腔上的預熱感應線圈和設置在預熱管腔底部的振動供料器構成。其優(yōu)點為：可直接制備特定粒徑的球形顆粒，有效產(chǎn)品的產(chǎn)率大于95%；制備的球形顆粒由于處于熔融狀態(tài)時間短，因此成分偏移較?。徊僮骱啽?，可連續(xù)生產(chǎn)。
【專利說明】一種真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備，屬于冶金材料制備設備領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著各種功能材料的深入研究，產(chǎn)生了對金屬和合金球形顆粒制備方法的大量需求。而且由于當今功能材料研究和應用中使用的材料成分日益復雜，材料性能對材料成分的依賴日益嚴格，因此對于球形顆粒制備方法的要求，已經(jīng)不僅僅是簡單的成型，而延伸到了要求盡可能地在制備過程中實現(xiàn)成分控制。同時，現(xiàn)代材料制備要求連續(xù)生產(chǎn)，而且對于制備方法的效率和能耗要求也更為嚴格。
[0003]目前常用的金屬和合金球形顆粒制備方法一般以旋轉(zhuǎn)熔融電極方法、熔體拋灑方法和等離子噴霧方法為主，其中旋轉(zhuǎn)熔融電極法采用目標合金的棒狀材料為原料，使用目標合金棒材作為一極，利用自動控制系統(tǒng)使其與另外一極(一般采用鎢電極)產(chǎn)生持續(xù)放電，從而使目標合金沿棒材軸向逐漸融化。由于目標合金棒材處于高速旋轉(zhuǎn)過程中，融化后的合金熔體在離心力的作用下甩成熔滴，進而冷卻成為球形顆粒。其產(chǎn)品的粒徑分布主要通過控制合金棒材的旋轉(zhuǎn)速度和棒材進給速度實現(xiàn)；熔體拋灑方法與旋轉(zhuǎn)熔融電極方法類似，只是該方法直接采用加熱裝置將目標合金熔化，之后將熔體傾倒在高速旋轉(zhuǎn)的冷卻盤上，熔體在冷卻盤上被拋灑成熔滴，之后冷卻成為球形顆粒產(chǎn)品；等離子噴霧方法是將機械破碎后經(jīng)過篩分的一定目數(shù)范圍的顆粒在高速氣流的帶動下經(jīng)過噴嘴噴出，經(jīng)過高溫等離子提的瞬間加熱使其表面局部熔化，在空氣或惰性氣體氣氛中急冷形成近球形顆粒。這些制備方法制備的球形顆粒直徑分布一般呈正態(tài)分布，目標粒徑所占比例一般少于50%，因此整個過程會產(chǎn)生大量副產(chǎn)品，綜合產(chǎn)率低。產(chǎn)率低進一步造成整個制備過程耗能較大。并且對于成分比較敏感的材料，在使用上述方法進行制備時，會造成顆粒產(chǎn)品成分難以控制，最終產(chǎn)品性能無法保證等后果。因此有必要對上述方法進行改進或者開發(fā)新的制備方法，從而實現(xiàn)產(chǎn)率高、能耗低和成分控制良好的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是為了實現(xiàn)球形顆粒粒徑可控、提高顆粒制備效率、降低能耗，降低制備過程中的成分偏離，提供一種利用真空落管技術和高頻加熱技術、通過合理的自動控制技術實現(xiàn)的真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備。
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:實現(xiàn)特定粒徑金屬、合金球形顆粒的直接制備，提高目標產(chǎn)品的產(chǎn)率，降低副產(chǎn)品產(chǎn)率，降低成分偏離，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下:
[0007]本實用新型包括供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、感應線圈、真空落管、冷卻水套、緩沖器、真空系統(tǒng)、電源及控制箱、收料桶，其特征是:供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、真空落管、緩沖器和收料桶從上至下順序連接，感應線圈纏繞在熔融工段上，冷卻水套設在真空落管上，真空系統(tǒng)與緩沖器連接；預熱和分散供料工段由預熱管腔、纏繞在預熱管腔上的預熱感應線圈和設置在預熱管腔底部的振動供料器構成。
[0008]優(yōu)選地，供料倉采用連續(xù)供料倉，連續(xù)供料倉包括過渡供料倉和正式供料倉，過渡供料倉和正式供料倉之間通過隔離閥連接，在過渡供料倉上部設有真空接口及真空閥、頂部設有密封蓋，在正式供料倉底部設有接口法蘭。
[0009]本實用新型所用原料需要進行預處理，預處理是指采用機械破碎的方法和技術手段將制備好的金屬或者合金進行破碎，而后對破碎得到的不規(guī)則顆粒進行分級，選出用于制備球形顆粒的不規(guī)則顆粒原料，其平均粒徑為目標粒徑的1.6-1.8倍。
[0010]將篩選出的不規(guī)則顆粒原料放入供料倉，并由預熱和分散供料工段對原料進行預熱，加熱到約低于其熔點100度到500度的溫度；然后經(jīng)過振動供料器，以分散狀態(tài)自由下落；分散狀態(tài)自由下落的顆粒以一定的速度經(jīng)過高頻加熱的感應線圈，在高頻作用下迅速融化，在表面張力作用下熔滴形成球體，而后在重力作用下進入真空落管。
[0011 ] 熔滴在重力作用下以自由落體狀態(tài)通過真空落管，真空落管由循環(huán)冷卻水冷卻，熔滴在真空落管中進一步球化，并冷卻凝固。經(jīng)過冷卻的球形顆粒最后落入緩沖器，并進入收料桶中。
[0012]上述供料倉、預熱和分散供料工段、真空落管、緩沖器和收料桶在工作中都處于真空狀態(tài)。
[0013]本實用新型的優(yōu)點為:可直接制備特定粒徑的球形顆粒，有效產(chǎn)品的產(chǎn)率大于95%;制備的球形顆粒由于處于熔融狀態(tài)時間短，因此成分偏移較??；操作簡便，可連續(xù)生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2是預熱和分散供料工段的結構示意圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例2中連續(xù)供料倉的結構示意圖。
[0017]圖中1.供料倉；2.預熱和分散供料工段；3.熔融工段；4.感應線圈；5.真空落管；6.冷卻水出口；7.冷卻水套；8.冷卻水入水口；9.緩沖器；10.真空系統(tǒng)；11.電源及控制箱；12.收料桶；13.預熱感應線圈；14.振動供料器；15.預熱管腔；16.密封蓋；17.真空接口及真空閥；18.過渡供料倉；19.隔離閥；20.正式供料倉；21.接口法蘭。
【具體實施方式】
[0018]參照附圖1、2，本實用新型包括供料倉1、預熱和分散供料工段2、熔融工段3、感應線圈4、真空落管5、冷卻水套7、緩沖器9、真空系統(tǒng)10、電源及控制箱11、收料桶12，供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、真空落管、緩沖器和收料桶從上至下順序連接，感應線圈纏繞在熔融工段上，冷卻水套設在真空落管上，真空系統(tǒng)與緩沖器連接；預熱和分散供料工段由預熱管腔15、纏繞在預熱管腔上的預熱感應線圈13和設置在預熱管腔底部的振動供料器14構成。
[0019]實施例1[0020]如圖1所示，本實用新型主要由如下部分組成:供料倉1、預熱和分散供料工段2、熔融工段3、真空落管5、緩沖器9、真空系統(tǒng)10、電源及控制箱11和收料桶12。其中熔融工段3通過感應線圈4提供的高頻電磁場實現(xiàn)對原料的加熱和熔化。真空落管5通過配置冷卻水套7實現(xiàn)落管空間溫度的快速降溫，從而達到快速冷卻球形熔滴的功能。
[0021]圖2是本實施例1中預熱和分散供料工段具體結構示意圖，它由預熱感應線圈13、預熱管腔15和振動供料器14組成；其中預熱感應線圈13和預熱管腔15實現(xiàn)對原料的預加熱，振動供料器實現(xiàn)對預加熱后的原料分散化供料。
[0022]實施例1可以實現(xiàn)如下過程:首先真空系統(tǒng)10(包含低真空泵和高真空泵，如有特殊要求須配置超高真空泵，如分子泵等)將裝好原料的設備抽至相應的真空等級，并保持真空狀態(tài)；經(jīng)過預處理的原料顆粒經(jīng)由供料倉I進入預熱和分散供料工段2，在該部分原料顆粒被預熱感應線圈13加熱到通過實驗確定的低于其熔點溫度的某一溫度后，經(jīng)過振動供料器14以分散形式自由下落；自由下落的原料顆粒隨即進入熔融工段3，在感應線圈4的作用下，同時受到重力和電磁力作用，并通過電磁感性實現(xiàn)熔融。在慣性和重力作用下繼續(xù)下落；隨后熔滴進入真空落管5，在表面張力作用下，自由落體的熔滴形成規(guī)則球形。并在下落過程中冷卻凝固；凝固后的球形產(chǎn)品被緩沖器9接受，并吸收大部分沖擊力后，落入收料桶12，最終完成產(chǎn)品的制備過程。
[0023]實施例1可以實現(xiàn)球形金屬、合金顆粒的不連續(xù)生產(chǎn)。
[0024]實施例2
[0025]本實施例2采用可以連續(xù)供料倉代替實施例1中的供料倉。如圖3所示連續(xù)供料倉由密封蓋16、真空接口及真空閥17、過渡供料倉18、隔離閥19、正式供料倉20和接口法蘭21組成。
[0026]其中過渡供料倉18和正式供料倉20被隔離閥19分隔開，可以實現(xiàn)對過渡供料倉18非真空狀態(tài)下裝料的同時保證正式供料倉20保持真空狀態(tài)；過渡供料倉18裝料完畢后，由密封蓋16密封，并通過真空系統(tǒng)經(jīng)由真空接口及真空閥17抽至系統(tǒng)要求的真空等級；過渡供料倉18和正式供料倉20真空狀態(tài)一致后，打開隔離閥19，將原料從過渡供料倉18轉(zhuǎn)移至正式供料倉20。
[0027]利用上述連續(xù)供料倉代替實施例1中的供料倉后，可以使實施例2具備連續(xù)供料、連續(xù)生產(chǎn)的功能。進一步降低產(chǎn)品制備過程中的能耗和其他風險發(fā)生幾率。
【權利要求】
1.一種真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備，包括供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、感應線圈、真空落管、冷卻水套、緩沖器、真空系統(tǒng)、電源及控制箱、收料桶，其特征是:供料倉、預熱和分散供料工段、熔融工段、真空落管、緩沖器和收料桶從上至下順序連接，感應線圈纏繞在熔融工段上，冷卻水套設在真空落管上，真空系統(tǒng)與緩沖器連接；預熱和分散供料工段由預熱管腔、纏繞在預熱管腔上的預熱感應線圈和設置在預熱管腔底部的振動供料器構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的真空落管金屬-合金球形顆粒制備設備，其特征是:供料倉采用連續(xù)供料倉，連續(xù)供料倉包括過渡供料倉和正式供料倉，過渡供料倉和正式供料倉之間通過隔離閥連接，在過渡供料倉上部設有真空接口及真空閥、頂部設有密封蓋，在正式供料倉底部設有接口法蘭。
【文檔編號】B22F9/02GK203649403SQ201420033022
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2014年1月20日
【發(fā)明者】閆宏偉, 張旭霞, 黃焦宏, 溫永清, 賈濤, 金培育, 劉金榮, 張英德, 鄧沅, 劉翠蘭, 程娟, 李兆杰 申請人:瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司