[发明专利]一种高钒高速钢球形微粉及其制备方法和装置

权利要求书

1.一种高钒高速钢球形微粉的制备方法，其特征是包括以下步骤：

a.原材料准备：选取金属和合金原料，原料为：生铁、废钢、钒铁、低碳铬铁、钼铁和钽铁，进行水洗和超声波清洗，去除原料表面的杂质，干燥后得到待熔化的金属合金原料；

b.中频炉熔化：计算各待熔化的金属合金原料的用量并称重，首先将称重后的生铁、废钢、低碳铬铁、钼铁放入中频感应熔化炉中，开启感应熔化炉电源，开始对炉内金属进行加热至熔融；

c.预脱氧：向熔融液中加入原料总质量0.5～1.5％的硅铝钡钙铁脱氧剂，作为预脱氧剂进行预脱氧、脱硫和脱磷，然后继续升高温度至1600℃；

d.二次加料和终脱氧：向熔融液中加入称重好的钒铁和钽铁，保持2～5分钟，再向熔融液中加入原料总质量0.1～0.3％的纯铝，进行终脱氧，得到钢熔融液；

e.变质处理：在浇包中加入原料总质量0.3％的镧铈混合稀土变质剂，倾斜感应熔化炉，将钢熔融液倒入浇包中，雾化温度控制在1550℃以上；

f.雾化造粒：采用惰性气体雾化与离心雾化相结合的造粒方法进行充分雾化造粒，得到高钒高速钢微粉；

g.筛分处理：对所述的高钒高速钢微粉进行球形颗粒分选和粒径筛分，获得高钒高速钢球形微粉；

所述高钒高速钢球形微粉各元素质量百分比为：C，1.0～4.0％；V，3.0～13％；Si，0.2～1.2％；Cr，2.0～12％；Mo，3.0～10.0％；Ta，0.05～2.0％；余量为Fe；

所述步骤c中硅铝钡钙铁脱氧剂的化学成分质量百分比为：Si，20～30％；Al，8～12％；Ba，5～8％；Ca，15～25％；余量为Fe；

所述步骤f中惰性气体雾化中的惰性气体为99.999％的高压氩气或99.999％的高压氮气，惰性气体压力为0.5～4.0MPa，惰性气体与钢熔融液接触的初速度不小于500～800m/s；

所述步骤f中所述的惰性气体雾化与离心雾化相结合的造粒方法使用以下雾化装置：该雾化装置包括熔融液中间包(1)、高压惰性气体进气管(2)、气雾化喷环(3)和雾化室(4)；所述的气雾化喷环(3)设置于雾化室(4)的正上方中心位置；所述的雾化室(4)内中上部安装有离心雾化转盘(5)，且与气雾化喷环(3)中心线重合；所述离心雾化转盘(5)的正下方安装有调速电机(6)，调速电机(6)置于保护壳(7)内；所述的雾化室(4)锥形部分的底部设有金属微粉卸料管(8)，直筒部分下部侧面设有惰性气体出口管(9)，所述离心雾化转盘(5)包括基板(10)、三角锥突出部(11)和卡托(12)；所述的基板(10)为圆形，直径D为150～250mm，厚度H₁为10～25mm；所述的三角锥突出部(11)为三角扇面锥体，三角锥突出部(11)靠近基板(10)边缘的顶面为三角锥突出部三角扇面(13)，且弧度与基板(10)的圆形边缘一致，三角锥突出部(11)在基板(10)平面上的圆弧角度α为20～30°；三角锥突出部(11)垂直于基板(10)平面的三角形侧面为三角锥突出部垂直侧面(14)，三角锥突出部垂直侧面(14)的底边长度等于基板(10)的半径；两个相邻三角锥突出部垂直侧面(14)之间在基板(10)平面上的圆弧夹角β为25～40°，在基板(10)边沿处三角锥突出部(11)最高处的高度H₂为5～15mm，基板(10)与雾化室顶面之间的距离为200～400mm；

所述离心雾化转盘(5)的转速为500～2000rpm；

所述雾化室锥形部分的底面与离心雾化转盘(5)的距离为3.0m～10.0m；

所述离心雾化转盘(5)为氧化镁耐火陶瓷材质，制坯过程中，基板(10)、三角锥突出部(11)和卡托(12)做成一个整体，然后烧结成型。