[发明专利]用于金属雾化的系统和用于雾化金属粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于金属粉末雾化的系统，所述系统包括具有被布置为用于把已熔化的金属从炉的底部排放的排放部(drain)的熔化炉。本发明还涉及使用这样的系统雾化金属粉末的方法。

背景技术

许多钢和其他的金属合金的性质容易地被合金中的过量的量的氧和有时氮劣化。例如，高速钢的弯曲强度和冲击强度有被富氧的夹杂物减少的风险并且不锈钢使它们的抗腐蚀性和力学性质被高的氧含量劣化。某些含有可容易氧化的元素例如Ti、Al或稀土元素的合金是不能够使用常规的粉末雾化工艺以合理的成本进行大规模的雾化，这是由于产率低和氧化性元素的可预测性差。

具有许多不同的生产金属粉末的方式，例如喷射铸造、离心铸造、水雾化、油雾化、超声雾化和气体雾化。气体雾化已知生产具有相对地低的氧水平的球形粉末，与使用例如水雾化被雾化的粉末相比。为了具有大的批量大小，典型地几吨，的大规模雾化，金属被在感应炉中在空气下熔化。因此获得的液体金属通过倾斜炉被倾倒在喷管上。金属被直接地倾倒入中间包(tundish)中或经过钢水包。中间包中的液体金属然后被经过中间包的底部中的开口排放入雾化室的上部分中。在进入雾化室中时，液体金属被以高的速度的气体击打，由此球形的粉末被生产。

在经过喷管的从炉至中间包或钢水包的倾倒期间，液体金属的整个的批次被暴露于周围的气氛。如果周围的气氛是空气，那么液体金属的氧含量增加。在JP7048610中，这个问题通过把可倾斜的炉和中间包共同地放置在包封室中被操纵，保护性气氛被在包封室中保持。因此，液体金属在经过喷管从炉倾倒至中间包时不经受氧气。然而，这种系统不适于用于大规模雾化(>500kg)，因为包封装置在这种情况下成为非常大的。也是困难的是取样和调整在室内侧的熔化炉中的合金。

另一个操纵该问题的方式是使用液体金属从其被经过在炉的底部中的排放部排放的熔化炉。液体金属的整个的批次的向气氛的暴露由此被避免。为了在熔化、取样和组成的调整期间把液体金属保持在炉中，塞棒被引入排放部中。塞棒是从炉的顶部可操作的竖直棒。塞棒可以通过把其向上地拉动被移除，从而打开排放部。然而，是困难的是在不损伤或断裂塞棒的情况下加载炉。也是困难的是制造可靠地起作用的大规模炉，因为塞棒必须被随着炉增大。因为棒必须抵抗高的温度，所以其必须由耐火材料制造。陶瓷耐火材料典型地与诸如脆性的问题相关联并且金属的耐火材料已知是氧化的并且是非常高成本的。

US4562943公开了具有熔化物可以被经过其倾倒的在底部中的开口的熔化炉。开口被封闭板阻挡，封闭板被配置为作为从熔化物传递的热的结果熔化。为了防止封闭板熔化，其被从下方冷却，直到倾倒被开始。为了开始倾倒，冷却被减少或封闭并且因此封闭板被从熔化物传递的热熔化并且倾倒被开始。然而，在这样的炉中存在的高的温度梯度使其是非常难以控制的。过于厚的封闭板将不可能被从熔化物传递的热彻底熔化以开始底部倾倒。在另一个方面，过于薄的板或过于小的冷却可以开始不受控制的底部倾倒。

发明内容

本发明的一个目的是提供，在至少某个方面中，用于金属粉末雾化的改进的系统以及相应地用于金属粉末雾化的改进的方法。

本发明通过提供根据以下说明的金属粉末雾化系统以及方法实现该目的。金属粉末雾化系统包括被耐火材料内衬的熔化炉，被配置为把金属熔化为液体金属浴，在炉中排放部被布置为用于把液体金属从炉的底部排放，排放部被配置为被堵塞构件封闭。系统还包括雾化室，被配置为接收并且雾化来自熔化炉的液体金属，以及移除工具，用于移除堵塞构件，移除工具是从炉的底部区可控制的从而实现堵塞构件的移除而不会干扰液体金属浴的表面。系统的特征在于移除工具和堵塞构件被配置为使得堵塞构件是使用移除工具独立于液体金属浴的温度可移除的。

使用根据本发明的系统，可以增加批次规模，因为不需要塞棒，由此与使塞棒增大相关联的问题被避免。根据本发明被使用的堵塞构件不需要向上突出入炉中并且其因此是易于在熔化之前使用原材料填充炉。通过使移除工具是从炉的底部区可控制的，可以打开炉中的排放部而不干扰液体金属浴的表面并且因此防止氧气引入到液体金属浴中。因此，可以获得具有比常规雾化系统获得的氧含量低的氧含量的金属粉末。因此，使用本发明获得的粉末在用于例如热等静压中赋予最终产品低水平的不想要的杂质且因此赋予优于常规方法生产的粉末的机械性能和抗腐蚀性。