[发明专利]立式金属粉末连续烧结炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种立式金属粉末连续烧结炉，特别是一种在粉末冶金、硬面材料领域可对金属混合料颗粒实现连续、快速合金化工艺的立式金属粉末连续烧结炉。

技术背景

硬面材料在表面工程中的应用是通过热喷涂等热工艺技术将其涂覆在金属或工件表面，从而提高表面耐磨损、抗冲击、耐高温、耐腐蚀等性能，显著延长工件使用寿命；也可对废旧工件进行修复、补强，使其恢复或超过原有使用性能，从而节约大量的金属材料和生产成本。因此硬面材料的广泛应用对促进经济可持续发展，构建节约型社会具有重要的现实意义和深远的战略意义。热喷涂金属粉末是一种用量最大、用途最广的硬面材料，也是支撑我国现代工业和现代国防的战略性基础材料之一。

用作硬面材料的热喷涂金属粉末绝大部分都是由两种以上的金属材料组成的混合料粉末或合金料粉末，按烧结温度分为低温型和高温型两大类，低温型粉末是一种将多种金属(或金属+合金)粉末与成形剂一起经混合湿磨制粒-脱脂处理-800℃以下低温预烧结得到的混合料粉末(或复合粉)，是多种金属(或金属+合金)粉末混合在一起所形成的颗粒的集合(以下简称混合料粉末)，混合料粉末颗粒内部的结合是一种机械结合，颗粒强度低、密实度低、松装密度小；高温型粉末是将低温型混合料粉末经高温烧结后得到的合金化粉末，合金粉末将颗粒内部的结合力由机械结合转为冶金结合，提高了粉末颗粒强度、密实度和松装密度，所以，合金化喷涂粉是一种高性能的硬面材料。

高温烧结是生产合金粉的关键技术之一，也是目前严重制约我国高品质合金粉规模化生产的瓶颈技术。传统的合金粉制备工艺是：将混合料粉末放在容器中进行长达几小时的高温加热，冷却后再经破碎处理获得。这种传统工艺由于加热时间过长，导致粉末晶粒大幅长大，而晶粒长大将直接影响喷涂层的耐磨性能；另一方面，由于粉末堆积在容器中集中加热导致粉末结块，必须进行破碎处理，而破碎又导致粉末粒度分布不均匀、颗粒形貌发生改变，同时产生大量的筛上物和筛下物导致产品实收率低下。

发明内容

本发明的目的在于克服上述高温烧结工艺缺陷，提供一种晶粒尺寸相对稳定、可优化颗粒形貌和性能、实收率和松装密度均高、工艺流程短、生产成本低、适合工业化规模生产的立式金属粉末连续烧结炉。

本发明的技术方案：一种立式金属粉末连续烧结炉，包括进气管、输料管、保温层、下料管、炉盖、圆形发热管、加热筒体、感应加热器、冷却筒体，圆形发热管置于加热筒体中心位置，发热管外周依次设有管式保温层和感应加热器，发热管内圆柱区间对应感应加热器高度部位为加热区，其特征在于：

所述的下料管为带法兰的圆柱形夹层通水结构的水冷式下料管，该下料管固定在炉盖中心法兰上，下料管的中心孔出口伸入发热管内并靠近加热区位置，下料管法兰下方的外周和底部端面被带台阶保温层包覆，下料管的中心孔为下料通道；

所述的带台阶保温层通过其台阶被支撑在圆形发热管的上端面，带台阶保温层上端伸入炉盖中心法兰套中，下端伸入发热管内并靠近加热区位置，带台阶保温层底部的中心孔直径大于下料管的中心孔的出口直径；

所述的下料管夹层内设有冷却水管，该冷却水管从下料管上部一侧端口伸入到靠近夹层底部位置，下料管中心孔上端设有中心观测镜，下料管上部一侧设置输料管，该输料管从侧面进入与下料管的中心孔相通；

所述的炉盖上设有带观测镜的观测孔，该观测孔起始位置是依次穿过水冷式下料管法兰、炉盖中心法兰和带台阶保温层；

所述的下料管的中心孔出口平面位置的另一种形式，该出口平面高于或平于圆形发热管的上端面，在该形式下，下料管夹层内的冷却介质可以是水，也可以是气。

本立式金属粉末连续烧结炉，整体结构为立式结构，烧结炉包括装有水冷式下料管的炉盖、加热筒体、冷却筒体，三者自上而下同心叠置。圆形发热管置于加热筒体中心位置，发热管外周依次设有保温层和感应加热器，发热管内圆柱区间对应感应器高度部位为加热区；加热筒体上方设有炉盖，炉盖中心位置设有水冷式下料管；冷却筒体为带圆锥的通孔式圆筒体。氮气或氩气从进气管进入下料管中心孔与被加热金属粉末混合，顺序进入加热区、冷却区，随同烧结好的粉末从冷却筒体底部出料口排出炉外。