[发明专利]用于生产铁粉末的方法和装置

说明书

本发明公开一种用于生产铁粉末的方法和装置。具体地，本发明公开一种通过水雾化工艺生产铁粉末的方法，其可以包括：在中间罐中制备熔融金属；通过打开形成在中间罐底部上的孔以自由下落的方式排放熔融金属；以及通过使用一对水喷洒喷嘴将水喷洒在自由下落的熔融金属上来生产铁粉末，所述水喷洒喷嘴形成的角度为至少45°。本发明能够通过调节喷洒至自由下落的熔融金属上的水的角度来增加铁粉末的回收率，同时防止水花飞溅现象。

技术领域

本发明涉及一种用于生产铁粉末的方法和装置，更具体地，涉及一种用于生产铁粉末的方法和装置，当铁粉末通过沿着自由下落的熔融金属流的线性区域喷洒水的水雾化工艺生产时，其能够增加铁粉末的回收率。

背景技术

通常，粉末冶金是在模具中挤压并形成金属粉末，然后烧结所述粉末以制造烧结部件的方法。此方法主要用于制造需要高精确度的车辆部件，如齿轮，因为该方法可以用于制造具有复杂形状且需要高精确度的机器部件。

在各种类型的金属粉末中，铁(Fe)粉末具有约50至150μm的粒子尺寸，且不单独使用。通常，根据为了改进强度的各种目的，将合金元素(例如，碳(C)、镍(Ni)、铜(Cu)或钼(Mo))添加至铁(Fe)粉末而制得混合粉末。

用于生产混合粉末的铁粉末通常通过水雾化工艺生产。水雾化工艺是使用高压泵在竖直下落的熔融金属上喷洒水从而利用水的冲击力和冷却率来生产金属粉末的方法。

此水雾化工艺主要用于粉碎金属，例如铁(Fe)或铜(Cu)，其具有较高的熔点并且不会快速氧化。

特别地，用于粉末冶金的铁粉末通常通过水雾化工艺生产，这是因为，由于烧结体的可压缩性和机械性质其必须为不规则粒子的形式。

图1为解释通过水雾化工艺生产金属粉末的常规方法的图。

如图1中所示，在通过水雾化工艺生产金属粉末的常规方法中，以这种方式生产金属粉末：在中间罐(tundish)1中容纳的熔融金属3通过形成在中间罐1的下部中的孔5向下排放，在此情况中使用相互面对安装的喷嘴9在对称的方向上将水喷洒至自由下落的熔融金属3上。

更详细地，从每个喷嘴9喷洒的水通常具有100至200巴的压力。喷洒的水流7通过在熔融金属3的流的特定位置相互碰撞而将熔融金属3转变为滴的形式，然后将其固化，其结果是最终形成金属粉末。

通过水雾化工艺生产的铁粉末的大多数物理性质根据水雾化工艺的变量而改变，例如从每个喷嘴9喷洒的水的压力和角度。

为了增加在水雾化工艺中金属粉末的回收率，金属粉末通常通过增加由从喷嘴9喷洒的水流形成的雾化角度来生产。

在此情况下，具有180μm或更小的粒子尺寸的粉末过筛，并用作铁粉末的产物。具有180μm或更大的粒子尺寸的粉末被筛出并用作熔融金属的材料，或用作在其他工艺中用于清洗目的的哑粉(dummy powder)，或仅在根据特殊目的制造需要大粒子尺寸粉末的部件时少量使用。

因此，铁粉末生产中的回收率是指粒子尺寸为180μm或更小的粉末的比例。

然而，当雾化角度增加以提高回收率时，水的移动距离短，其冲击力过强。因此，发生喷洒的水竖直向上飞溅的水花飞溅现象。

图2为显示相关技术中由于水花飞溅现象发生熔融金属堆积的示意图。

如图2中所示，当水花飞溅现象发生时，发生熔融金属的粒子围绕喷嘴9粘附并生长的堆积现象。堆积的发生减小回收率，或由于工艺的不连续性使生产率变差。因此，如果忽视，设备本身可能受损。

因此，相关技术已经尝试通过以小于40°的锐角从每个喷嘴9喷洒水并增加水与熔融金属3的碰撞位置的竖直距离来减小由于水花飞溅造成的熔融金属3的粒子的堆积。然而，问题在于，水流形成的喷射角度越小，金属粉末的回收率越差。