[发明专利]半化学半机械密封式超低氧含量雾化设备

说明书

技术领域 

本发明涉及一种雾化设备，特别是涉及一种水雾化或水气雾化设备，用于制备金属及合金粉末，属粉末冶金设备技术领域。采用本发明的水雾化设备，与目前国内的水雾化设备相比，具有安全，生产出来的粉末其氧含量具有在50至500ppm之间的特点。

背景技术 

低氧含量水雾化设备已见文献报道。根据福建省科技信息研究所出具的科技查新报告GN2012fj161：莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司李普明等人发明的水雾化合金钢粉的制造方法(专利号：CN02149116.x)，在水雾化、干燥、高温还原工序均采取了惰性气体保护措施，有利于控制产品中的氧含量，从而使该制造方法在不采用真空退火炉处理的情况下仍能使氧含量控制在0.15％左右，生产出高质量的最终产品，简化了生产操作程序，节省了投资，降低了成本。日本川崎制铁股份有限公司发明的水力雾化之铁粉及其制法(专利号：TW083104452)，其制得的产品氧含量系1.0wt％左右。

目前国内市场内生产的水雾化设备可分为两类。一种称为敞开式，另一种是封闭式。生产厂家分别为湖南久泰及邯郸兰德等。长沙拓智金属材料科技有限公司发明的高压水气组合雾化制备低氧含量微细预合金粉的方法(专利号：CN201110076808.4)，可在惰性保护性介质中用中频熔炼炉将金属原料熔融成液体金属，其产品氧含量低、粒度微细、颗粒形貌可控。成份均匀无偏析。湖南省久泰科技有限公司开发的高压水雾化制粉设备，具有惰性气体保护系统：在制粉的过程中，为减小金属及合金的氧化，降低粉末的氧含量，通常采用向雾化塔内通入一定量惰性气体进行气氛保护。由于雾化产品的氧含量主要来自熔炼过程，因此，采用这种设备生产的粉末氧含量在10000-3000ppm之间。见说明书附图1。

邯郸兰德公司生产的水雾化设备则把熔炼室坩埚上部采用加盖的办法以试图隔开空气和熔融的金属，避免金属熔体的氧化。但由于上部加盖的办法并不能完全把熔炼坩锅与外部的空气隔开，因此这种设备生产出来的产品氧含量在2000-3000ppm之间。见说明书附图2。

发明内容

为进一步降低氧含量，区别于上述设备，本发明采用半化学如加入CO等还原性(或惰性的气体及抽真空的方法，后两方法氧含量略高)及机械密封如移动隔板隔离熔炼室与雾化室的方式以降低熔炼室中氧含量。所采用机械密封方式能完全隔离熔炼室和雾化室，特殊的密封方式具备允许金属溶液进入雾化室同时又可防止水汽等进入熔炼室的特点，避免了可能发生的爆炸。由于能完全把熔炼室与外部的空气隔开，同时又能完全隔离熔炼室和雾化室，见附图3。因此，采用本设备生产出来的粉末材料其氧含量比上述设备生产的粉末材料氧含量降低近一个数量级，在50至500ppm之间。此项目于2013年获福建省晋江市科技局正式立项(2013J0107晋财指标2013年195号文)。需要声明的是，此处举例所用的隔离熔炼室和雾化室的方法为移动隔板。但本专利所包括的隔离方法并不局限于上述这一种。

附图说明 

附图1-1为敞开式水雾化设备的俯视图，附图1-2为敞开式水雾化设备的侧视图，中间圆圈部分为熔炼坩埚，可以发现熔炼坩埚直接与外部空气相通。因此，此方法氧含量较高。附图2-1为封闭式水雾化设备的俯视图，附图2-2为封闭式水雾化设备的侧视图，对比附图1-1的中间圆圈熔炼坩埚位置，上面加了个盖，试图隔开熔炼坩埚与外部空气。但是，这种方法并不能完全把熔炼室与外部的空气隔开，坩埚上部与盖之间仍留有间隙，仍有部分空气中的氧会进入熔炼坩埚中。因此，采用此设备生产的粉末其氧含量仍较高。附图3为本发明的水雾化设备，其中附图3-1为本发明水雾化设备的俯视图，附图3-2为本发明水雾化设备的侧视图，可以看到整个熔炼设备都被装入一个密闭容器中，采用抽真空的方式抽走容器内的空气，然后视需要充入还原性气体或惰性气体。这样既能完全把熔炼室与外部的空气隔开，又能完全隔离熔炼室和雾化室，同时还原性气体又能消除熔体中的少量氧。因此，采用本设备生产出来的粉末材料其氧含量最低。

具体实施方式 

此处举例所用的还原性气体为CO气体和NH₃气体。但本专利所包括的还原性气体并不局限于上述两种。