[实用新型]一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真空落管金属-合金球形颗粒制备设备，属于冶金材料制备设备领域。

背景技术

近年来，随着各种功能材料的深入研究，产生了对金属和合金球形颗粒制备方法的大量需求。而且由于当今功能材料研究和应用中使用的材料成分日益复杂，材料性能对材料成分的依赖日益严格，因此对于球形颗粒制备方法的要求，已经不仅仅是简单的成型，而延伸到了要求尽可能地在制备过程中实现成分控制。同时，现代材料制备要求连续生产，而且对于制备方法的效率和能耗要求也更为严格。

目前常用的金属和合金球形颗粒制备方法一般以旋转熔融电极方法、熔体抛洒方法和等离子喷雾方法为主，其中旋转熔融电极法采用目标合金的棒状材料为原料，使用目标合金棒材作为一极，利用自动控制系统使其与另外一极（一般采用钨电极）产生持续放电，从而使目标合金沿棒材轴向逐渐融化。由于目标合金棒材处于高速旋转过程中，融化后的合金熔体在离心力的作用下甩成熔滴，进而冷却成为球形颗粒。其产品的粒径分布主要通过控制合金棒材的旋转速度和棒材进给速度实现；熔体抛洒方法与旋转熔融电极方法类似，只是该方法直接采用加热装置将目标合金熔化，之后将熔体倾倒在高速旋转的冷却盘上，熔体在冷却盘上被抛洒成熔滴，之后冷却成为球形颗粒产品；等离子喷雾方法是将机械破碎后经过筛分的一定目数范围的颗粒在高速气流的带动下经过喷嘴喷出，经过高温等离子提的瞬间加热使其表面局部熔化，在空气或惰性气体气氛中急冷形成近球形颗粒。这些制备方法制备的球形颗粒直径分布一般呈正态分布，目标粒径所占比例一般少于50%，因此整个过程会产生大量副产品，综合产率低。产率低进一步造成整个制备过程耗能较大。并且对于成分比较敏感的材料，在使用上述方法进行制备时，会造成颗粒产品成分难以控制，最终产品性能无法保证等后果。因此有必要对上述方法进行改进或者开发新的制备方法，从而实现产率高、能耗低和成分控制良好的目的。

发明内容

本实用新型的目的是为了实现球形颗粒粒径可控、提高颗粒制备效率、降低能耗，降低制备过程中的成分偏离，提供一种利用真空落管技术和高频加热技术、通过合理的自动控制技术实现的真空落管金属-合金球形颗粒制备设备。

本发明要解决的技术问题是： 实现特定粒径金属、合金球形颗粒的直接制备，提高目标产品的产率，降低副产品产率，降低成分偏离，实现连续生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型包括供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、感应线圈、真空落管、冷却水套、缓冲器、真空系统、电源及控制箱、 收料桶，其特征是：供料仓、预热和分散供料工段、熔融工段、真空落管、缓冲器和收料桶从上至下顺序连接，感应线圈缠绕在熔融工段上，冷却水套设在真空落管上，真空系统与缓冲器连接；预热和分散供料工段由预热管腔、缠绕在预热管腔上的预热感应线圈和设置在预热管腔底部的振动供料器构成。

优选地，供料仓采用连续供料仓，连续供料仓包括过渡供料仓和正式供料仓，过渡供料仓和正式供料仓之间通过隔离阀连接，在过渡供料仓上部设有真空接口及真空阀、顶部设有密封盖，在正式供料仓底部设有接口法兰。

本实用新型所用原料需要进行预处理，预处理是指采用机械破碎的方法和技术手段将制备好的金属或者合金进行破碎，而后对破碎得到的不规则颗粒进行分级，选出用于制备球形颗粒的不规则颗粒原料，其平均粒径为目标粒径的1.6-1.8倍。

将筛选出的不规则颗粒原料放入供料仓，并由预热和分散供料工段对原料进行预热，加热到约低于其熔点100度到500度的温度；然后经过振动供料器，以分散状态自由下落；分散状态自由下落的颗粒以一定的速度经过高频加热的感应线圈，在高频作用下迅速融化，在表面张力作用下熔滴形成球体，而后在重力作用下进入真空落管。

熔滴在重力作用下以自由落体状态通过真空落管，真空落管由循环冷却水冷却，熔滴在真空落管中进一步球化，并冷却凝固。经过冷却的球形颗粒最后落入缓冲器，并进入收料桶中。

上述供料仓、预热和分散供料工段、真空落管、缓冲器和收料桶在工作中都处于真空状态。

本实用新型的优点为：可直接制备特定粒径的球形颗粒，有效产品的产率大于95%；制备的球形颗粒由于处于熔融状态时间短，因此成分偏移较小；操作简便，可连续生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是预热和分散供料工段的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2中连续供料仓的结构示意图。