本發(fā)明涉及一種霧化金屬粉末生產(chǎn)方法，具體涉及一種容錯率和設(shè)備運轉(zhuǎn)率高的金屬粉末生產(chǎn)方法以及基于該生產(chǎn)方法的生產(chǎn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前的氣霧化制粉工藝是由：熔煉、霧化、篩分三個工藝階段組成。

熔煉是將配制好的合金原料放入中頻(或高頻)爐中，熔煉成金屬液，在此過程中，通過真空置換或加入脫氧劑等方法，降低金屬液中的氧含量。

霧化是將熔煉好的金屬液倒入中間包中，用中間包將金屬液匯流成一定直徑的金屬液流柱，再經(jīng)過高壓氣體噴吹，將金屬液打碎成微米、納米級的金屬液滴。中間包是用氧化鎂等耐火材料燒制成的底部帶有導(dǎo)流管的坩堝，坩堝外層使用中頻(或高頻、電阻)加熱的方式，保證中間包有較高的溫度，防止金屬液進(jìn)入導(dǎo)流管后凝固，造成堵塞。金屬液經(jīng)過導(dǎo)流管后，進(jìn)入霧化器中心位置。霧化器是一種特殊的噴氣裝置，可以控制高壓氣體噴出時的口徑、壓力和噴出角度。金屬液經(jīng)過霧化器破碎后進(jìn)入霧化桶冷卻，最終作為產(chǎn)品收集。

目前金屬粉末生產(chǎn)中，制約產(chǎn)量的主要問題為堵爐。堵爐是指中間包在導(dǎo)流過程中由于熔液表面的渣滓進(jìn)入導(dǎo)流管導(dǎo)致堵塞。金屬液體堵塞后極易凝固，且凝固后不會再次融化。堵爐后必須等中間包冷卻到300℃以下才可開爐進(jìn)行更換，現(xiàn)有的真空氣霧化生產(chǎn)方法是將金屬熔液通過單一的導(dǎo)流通道進(jìn)行霧化。這就意味著，一旦導(dǎo)流通道堵塞，則必須停工處理。浪費了大量的生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)效率。且熔煉坩堝在有金屬液的情況下冷卻容易開裂，導(dǎo)致坩堝使用壽命降低，造成生產(chǎn)成本提高。同時，停爐等待金屬液冷卻，在這段時間里，金屬液氧含量上升，坩堝內(nèi)剩余金屬液極易因氧含量超標(biāo)報廢。

此外，收集后金屬粉末的粒徑大小不一，實際使用中由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同或生產(chǎn)設(shè)備的不同，對金屬粉末的粒徑范圍的要求也不相同?，F(xiàn)有的霧化生產(chǎn)設(shè)備，單個導(dǎo)流管熔融金屬液經(jīng)過高速氣流噴吹后生產(chǎn)的金屬粉末的粒徑成正態(tài)分布，如圖1所示單個導(dǎo)流管生產(chǎn)的金屬粉末的粒徑的正態(tài)分布中峰較為尖銳，峰高大且正態(tài)分布峰的半高寬小，粉料的粒徑范圍窄。根據(jù)實際要求生產(chǎn)某一粒徑范圍的粉料時，實際合格粉料收得率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種容錯率高，提高生產(chǎn)運轉(zhuǎn)率的霧化金屬粉末生產(chǎn)設(shè)備。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的設(shè)備包括，金屬熔融裝置，保溫裝置，位于保溫裝置底端的導(dǎo)流管，出氣口位于導(dǎo)流管出液端的進(jìn)氣裝置，所述導(dǎo)流管有多個，導(dǎo)流管在保溫裝置的底端沿保溫裝置底面中心均勻分布；所述進(jìn)氣裝置包括進(jìn)氣管和噴氣環(huán)，進(jìn)氣管與噴氣環(huán)連通，噴氣環(huán)為一周圈多個出氣孔或為一個環(huán)形出氣口；每個導(dǎo)流管的出液口均有一個噴氣環(huán)，氣流通過噴氣環(huán)噴出與從導(dǎo)流管流出的金屬熔液接觸。

通過多個導(dǎo)流通道導(dǎo)流金屬熔液，可以在其中某個或某幾個導(dǎo)流通道堵塞時，繼續(xù)生產(chǎn)，不浪費原材料和生產(chǎn)能源，減少堵爐造成的損失。提高容錯率。多個通道導(dǎo)流，各個導(dǎo)流通道的出液口通入不同壓力、方向或流速的氣流，能夠使產(chǎn)生的粉料的粒徑在不同粒徑范圍內(nèi)形成正態(tài)分布,如圖2所示。

如此，如圖2所示，可將粉料基本集中于多個較窄的粒徑范圍內(nèi)在根據(jù)實際要求生產(chǎn)金屬粉末時，根據(jù)粒徑范圍的要求，調(diào)整氣流流速、方向和壓力等參數(shù)，能夠使多個導(dǎo)流通道獲得金屬粉末的正態(tài)分布的峰值峰均處于要求粒徑范圍內(nèi)，這就給提高粉體的收得率提供了更大的可調(diào)整的空間。

由于單個導(dǎo)流通道獲得的金屬粉末的粒徑正態(tài)分布峰尖銳且窄，因此調(diào)整臨近粒徑最大值和最小值的正態(tài)分布的峰值對應(yīng)的粒徑，能夠讓更少的粉末落入要求的粒徑范圍之外，從而就能夠有效的提高位于粒徑最大值和最小值之間的金屬粉末的量，即從而提高金屬粉末的收得率，如圖2所示。

因此，增加導(dǎo)流通道的數(shù)量不光能夠提高容錯率，保證生產(chǎn)效率，還能夠提高金屬粉末的收得率，提高單位時間的實際產(chǎn)能。從而減少超粗粉(>D(90)的粉)和超細(xì)粉(<D(10)的粉)的占比，提高成品率。

在保溫裝置的底端均勻分布導(dǎo)流管，則噴氣環(huán)噴氣的位置也就成均勻分布，從而使氣流均勻的噴出，便于形成穩(wěn)定的氣場。否則在霧化環(huán)節(jié)，由于進(jìn)氣點不均勻，某一處的氣壓過小，則霧化后的金屬粉末有可能長期向該方向偏離，提高了粉末之間相互接觸的幾率。且粉末還保留一定的溫度，容易導(dǎo)致大量粉末二次粘結(jié)。因此，均勻布置導(dǎo)流管，則確定了霧化位置也是均勻分布，能夠有效降低粉末的二次粘結(jié)的比例。同時，通過多個導(dǎo)流通道導(dǎo)流，能夠加快金屬溶液霧化速率，減少生產(chǎn)時間。

進(jìn)一步的，所述多個導(dǎo)流管的橫截面積大小均不相同。對氣流的控制受制于多個設(shè)備以及環(huán)境的影響，相對不夠穩(wěn)定，難以做到精細(xì)化控制，例如要將正態(tài)分布的峰值控制在的10-15微米范圍內(nèi)時時，僅影響氣流流速的影響因素就包括了風(fēng)機、進(jìn)氣管震動、進(jìn)氣溫度等，這就使得實際生產(chǎn)中要精準(zhǔn)的控制正態(tài)分布峰值對應(yīng)的粒徑范圍就較為困難，需要考慮的精確控制的因素較多。僅對氣流進(jìn)行控制就非常困難。若單個導(dǎo)流通道制成的金屬粉末成正態(tài)分布，成品率低。通過多個若經(jīng)過多個不同管徑橫截面積的導(dǎo)流通道將金屬熔液導(dǎo)出，能夠更方便的控制金屬粉末的粒徑分布，從而對粉料的收得率的控制更精準(zhǔn)，進(jìn)而穩(wěn)定的提高產(chǎn)量。

進(jìn)一步的，每個導(dǎo)流管對應(yīng)一個進(jìn)氣裝置，每個進(jìn)氣裝置獨立控制。各通道噴出的氣流在與金屬熔液接觸前互不干擾。氣流相互干擾會導(dǎo)致霧化粉末不均，或出現(xiàn)粒徑過大等不良影響。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)流管有三個，三個導(dǎo)流管位于以保溫裝置底面中心為圓心的圓上，每兩個導(dǎo)流管之間的圓心角為120度。導(dǎo)流管過多則對與設(shè)備的安裝、控制以及維護(hù)來說都較為復(fù)雜和困難，而導(dǎo)流管過少對于提高粉料的收得率的效果則不夠明顯。

附圖說明

圖1是單導(dǎo)流通道和多導(dǎo)流通道制成的金屬粉末粒徑分布對比示意圖。

圖2是現(xiàn)有霧化金屬粉末生產(chǎn)流程圖。

圖3是本發(fā)明生產(chǎn)方法流程圖。

圖4是本發(fā)明生產(chǎn)設(shè)備示意圖。

圖5是三導(dǎo)流管布置示意圖。

圖中，1、金屬熔融裝置，2、保溫裝置，3、導(dǎo)流管，4、進(jìn)氣裝置，3、導(dǎo)流管，41進(jìn)氣管，42、噴氣環(huán)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。

如圖2所示是現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)過程，圖3所示為本發(fā)明方法，包括以下步驟：1)、將金屬熔融成液體；2)、金屬熔液經(jīng)導(dǎo)流通道導(dǎo)流；3)、在導(dǎo)流通道出液口通60-400標(biāo)方/分鐘氣流，對金屬液體進(jìn)行霧化；4)、對霧化金屬粉進(jìn)行冷卻；5)、冷卻后的金屬粉經(jīng)過篩分，選取所需粒徑范圍內(nèi)的金屬粉末，所述導(dǎo)流為多通道導(dǎo)流。

所述多通道中，各個通道的橫截面積大小不同。

所述多個導(dǎo)流通道的橫截面積成等差或等比數(shù)列分布。

每個導(dǎo)流通道對應(yīng)的供氣通道獨立控制，各通道噴出的氣流在與金屬熔液接觸前互不干擾。

在實際控制中，根據(jù)不同的粒徑需求，調(diào)整氣流、溫度等參數(shù)，即可控制金屬粉末的粒徑的正態(tài)分布的峰值集中在所需粒徑范圍內(nèi)。同時，隨著導(dǎo)流通道數(shù)量的增加，由導(dǎo)流通道堵塞導(dǎo)致的停工的幾率隨之下降。

如圖4和5所示，本發(fā)明霧化金屬粉末生產(chǎn)設(shè)備，包括金屬熔融裝置1，保溫裝置2，位于保溫裝置2底端的導(dǎo)流管3，出氣口位于導(dǎo)流管3出液端的進(jìn)氣裝置4，所述導(dǎo)流管3有多個，導(dǎo)流管3在保溫裝置2的底端沿保溫裝置2底面中心均勻分布；所述進(jìn)氣裝置4包括進(jìn)氣管41和噴氣環(huán)42，進(jìn)氣管41與噴氣環(huán)42連通，噴氣環(huán)42為一周圈多個出氣孔或為一個環(huán)形出氣口；每個導(dǎo)流管3的出液口均有一個噴氣環(huán)42，氣流通過噴氣環(huán)42噴出與從導(dǎo)流管3流出的金屬熔液接觸。

所述多個導(dǎo)流管3的橫截面積大小均不相同。

每個導(dǎo)流管3對應(yīng)一個進(jìn)氣裝置4，每個進(jìn)氣裝置4獨立控制。

所述導(dǎo)流管3有三個，三個導(dǎo)流管3位于以保溫裝置底面中心為圓心的圓上，每兩個導(dǎo)流管3之間的圓心角為120度。

通過對三個導(dǎo)流管的設(shè)備進(jìn)行檢測：

共進(jìn)行220次單因子霧化試驗，在不改變其他條件的前提下，僅改變導(dǎo)流方式。其中單孔霧化120次，三孔霧化120次。分析數(shù)據(jù)后得出以下結(jié)論。

(1)、提高容錯率。將一個導(dǎo)流孔拓展到三個，可以在其中一個或兩個發(fā)生堵爐的情況下繼續(xù)生產(chǎn)，不浪費原材料和生產(chǎn)能源，減少堵爐造成的損失。

單因子霧化試驗中單孔堵22次；三孔霧化堵1孔14次，堵2孔7次，3孔全堵4次。因保溫裝置堵塞造成的停爐率由原先的18.33％降低至3.33％，大幅減少了堵爐的幾率。

(2)、提高生產(chǎn)效率。三個導(dǎo)流孔同時進(jìn)行霧化，可以在金屬液質(zhì)量一定的情況下把霧化時間降低到原先的三分之一，降低在此期間的電力消耗。

單因子霧化試驗中，單孔導(dǎo)流時，成功的98爐平均霧化時間為7分22秒。三孔導(dǎo)流時，三孔均未堵的情況下，平均霧化時間為2分28秒；堵一孔時，平均霧化時間為4分59秒；堵兩孔時，平均霧化時間為7分18秒。

(3)、控制粉體粒徑分布范圍。單一的導(dǎo)流管在一次霧化生產(chǎn)時，無法調(diào)整導(dǎo)流管的孔徑，只能通過調(diào)整霧化壓力來調(diào)整所得粉體的粒徑。而霧化壓力對粉體粒徑的影響遠(yuǎn)小于導(dǎo)流孔徑的影響，因此當(dāng)采用三個導(dǎo)流孔同時霧化時，使用三種不同孔徑的導(dǎo)流管，可以更高效的調(diào)整粉體的粒徑分布。

三孔霧化試驗中使用不同孔徑的導(dǎo)流管，共試驗40次。單孔霧化，試驗40次，徑距平均值為2.40。從單孔霧化和三孔霧化產(chǎn)出的粉體，均篩取100-425目和150-270目的粉末，發(fā)現(xiàn)對于100-425目的粉末，單孔霧化的收得率為74.62％，而三孔霧化的收得率為77.01％；對于150-270目的粉末，單孔霧化的收得率為39.08％，而三孔霧化的收得率為47.67％。