[发明专利]一种粉末冶金温压系统加热方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种粉末冶金温压系统加热方法。

背景技术：

粉末冶金采用温压成形工艺可以获得高密度高性能铁基粉末冶金零件。粉末冶金温压成形工艺一般经过以下工序：混粉、粉末加热、模具预热、生坯压制、生坯烧结、制品冷却及后处理等。但烧结过的工件在降温过程中，释放大量热能，目前利用水套中的循环水进行冷却，水处理设施占用空间较大，费用较高，对环境造成一定污染，特别对能源造成巨大浪费。是否有更经济有效的方法为粉末冶金温压加热系统提供热源，同时对烧结工件进行冷却降温处理？针对上述问题进行广泛检索，尚未发现有理想的技术方案。

发明内容：

本发明的目的就是为克服已有粉末冶金温压系统中存在的设备成本高、能耗高的缺点，而提出的一种新方法，即利用保护性气体作为介质对刚烧结过的粉末冶金制品进行冷却处理，从而吸收烧结制品降温产生的余热，并用于温压系统中加热粉末、混合粉末和预热模具。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种粉末冶金温压系统加热方法，它包括以下主要工序：混粉及粉末预热、模具预热、生坯压制、生坯烧结、制品冷却、后处理等工序，其特征在于在制品冷却工序中，从一端向烧结炉降温段中通入保护性气体对制品进行降温(降温后制品温度为300℃左右)，从另一端收集已被加热过的保护性气体。通入的保护性气体的流量、时间可以根据具体的工艺要求相应设定。所述的保护性气体是防止工件原料粉末成分在工艺过程中被氧化的气体，如氮气N₂、二氧化碳CO₂、分解氨(75％的氮气N₂+25％的氢气H₂)、氦气He、氩气Ar等。从经济性和安全性考虑最好采用氮气，压力0.12MPa左右。

为了充分循环利用热能，可以将被加热过的保护性气体通过空气压缩机加压，然后输送至高压储气罐中待用。所述高压储气罐结构可以分三层，内层为高温储气层，中层为储油层，外层为低温储气层。此种安排为了达到储能缓冲的作用。高压储气罐中的压力在0.4Mpa左右，将经过加压后达到400℃左右的高温气体通入内层中，通过中间层热交换器吸收气体加压所放热量，油温升高到300℃左右。

采用储气罐中高温高压的保护性气体对配方的原始粉末进行喷射，将原始粉末混合均匀并同时加热，同时对模具进行预热，一般很容易控制在130-150℃范围内。

本发明的优点在于：充分利用余热而节能；温度调整范围宽，控制灵敏；结构简单，操作方便；粉末混合均匀度高，温度分布均匀而精确；供粉量可调；制造成本低，不足进口设备的1/10，有利于先进的粉末冶金温压成形工艺和流动温压成形工艺推广应用。采用保护性气体作为传热介质，所配套的设备简单，并能够非常方便的循环使用，大幅降低能源消耗，并减少配备水处理设施的投入，进而降低成本提高生产效率。

为了更加详细地说明本发明，下面提供了本发明的一个实施例。

具体实施方式：

实施例：主要的步骤为：

1、高温烧结制品温度为1280℃左右，烧结完成的工件转送至烧结炉降温段，关闭烧结炉降温段前后的闸门使该段处于密封状态。采用空分机设备产生的氮气N₂，压力0.12MPa，从低温端通入烧结炉降温段内，从高温端抽走加热过的氮气N₂，经20-30分钟后，工件降温至300℃，转至下一道后处理工序。

2、从烧结炉降温段抽走加热过的氮气N₂，通过空气压缩机加压，送入高压储气罐中(根据储气量的要求，可以使用并联的高压储气罐)，随着气体的注入，氮气N₂温度达到400℃左右，压力为0.4Mpa左右。通过中间层热交换器吸收气体加压所放热量，油温升高到300℃左右，完成高压储气罐的储气工作。如还须要继续储气，则使用其它并联的高压储气罐。

3、从高压储气罐中放出高温高压氮气N₂，将其通入混粉机中喷射搅拌并加热粉末原料，将粉末原料加热至140℃左右。高压气体释放过程中将有所降温，但储油层中的高温油通过热交换器释放出部分热量，使保护性气体温度保持在300℃。另一部分氮气N₂通入模具，将其加热到135℃左右。