[发明专利]一种实验室用熔体干法粒化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种研究金属颗粒制备的实验设备技术领域，具体涉及一种实验室用熔体干法粒化装置。

背景技术

旋转粒化技术在化工、粉末冶金、制药、食品和农业等方面应用广泛。英国Pickering等人在英国钢铁公司(BSC)率先将其引入到高炉熔渣的干法粒化过程，旋转粒化工艺因其生产效率高、粒度可控等优点倍受青睐，随后国内外很多学者对这种技术展开了大量研究。干法旋转粒化工艺不仅可以用于冶金熔渣的粒化，如高炉渣、转炉渣和电炉渣等，还可以用于金属熔体的粒化，如铁水、铁合金等。

1941年日本学者棚泽等和1950年荷兰学者Hinze等人利用水溶液和有机溶液等进行了离心雾化液滴破碎的机理实验，实验结果表明，采用旋转盘离心雾化时，液体粒化的分裂形态如图所示。熔滴的形成主要有三种不同的机理：液滴状分裂(DDF,Droplet Direct Formation)、纤维状分裂(LF,Linear Formation)和膜状分裂(FF,Film Foramation)。但是高温熔体粒化的分裂机理，还有待实验验证。

熔体粒化颗粒的特性(粒径尺寸、粒径分布和球形度等)除了熔体自身性质影响之外，主要由粒化器参数、熔体温度、熔体流量和转速等因素控制。其中，熔体的温度是决定粒化颗粒性质的一个关键因素。实验室进行熔体粒化实验时，通常需要采用感应炉先将冶金熔渣或金属(合金)快速熔化，然后注入底部带孔的容器中，进行粒化实验。这一过程金属熔体会产生不同程度的温降，难以得到准确的温度与粒化颗粒性质之间的关系。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种可以得到温度与粒化颗粒性质之间的关系的实验室用熔体干法粒化装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种实验室用熔体干法粒化装置，包括感应炉、旋转粒化系统、空气冷却系统、金属颗粒收集结构和气体收集系统；

感应炉：包括感应线圈、石墨坩埚和塞子；

所述石墨坩埚的底部具有用于熔体下流的孔，所述塞子与所述孔滑动配合；

所述感应线圈通过支架固定，并布设成环状结构，用于给石墨坩埚加热，所述石墨坩埚设置在感应线圈形成的环状结构中，石墨坩埚与感应线圈同轴设置；

旋转粒化系统：包括雾化室、转盘、法兰、连接轴和驱动电机；

所述雾化室具有熔融金属注入口、金属颗粒出口和空气出口，所述熔融金属注入口设置在雾化室的顶部，金属颗粒出口设置在雾化室的底部；

所述转盘和法兰位于雾化室内部，转盘固定在法兰的上方，转盘与熔融金属注入口相对设置；

所述连接轴设置在法兰的下方，且其顶部与法兰固定连接；

所述驱动电机与连接轴连接，驱动连接轴沿其中心轴转动；

所述感应炉设置在雾化室的上方，雾化室的顶部且围绕熔融金属注入口设有一圈耐火砖，所述感应线圈和石墨坩埚设置在耐火砖上；

所述石墨坩埚底部的孔与熔融金属注入口同轴设置；

空气冷却系统：包括空气压缩机、气瓶、多个空气喷嘴和空气喷嘴安装结构；

所述空气压缩机的气体出口通过管道与气瓶的气体入口连通，气瓶的压缩气体出口通过气管与空气喷嘴的气体入口连通；

所述空气喷嘴安装结构包括安装架和布风板；

所述安装架设置在法兰的外周；

所述布风板固定在安装架的顶部，所述布风板为环形结构，且具有多个空气喷嘴安装孔，所述多个空气喷嘴安装孔沿布风板周向布设，且多个空气喷嘴安装孔的圆心所在圆位于转盘顶部边缘外侧；

金属颗粒收集结构：包括第一金属颗粒收集器；

所述第一金属颗粒收集器用于收集从雾化室底部排出的金属颗粒；

气体收集系统：包括热空气的收集器和第二金属颗粒收集器；

所述收集器的气体入口通过管道与雾化室上的空气出口连通；

所述第二金属颗粒收集器与连接，用于收集除尘产生的金属颗粒。

作为优化，所述感应炉还包括引流管；

所述引流管的顶部与石墨坩埚底部可拆卸连接，且引流管与石墨坩埚底部的孔同轴设置。

作为优化，所述石墨坩埚的底部具有中空的延伸管，所述延伸管与石墨坩埚底部的孔同轴设置；

所述延伸管与引流管的顶部螺纹连接。

作为优化，还包括感应炉控制柜；

所述感应炉控制柜通过控制感应线圈中的电流，实现对石墨坩埚加热温度的控制。

作为优化，还包括高速摄像机；