冷室(36)、冷却水(37)、雾化水冷室壳体(38),磁性磨料罐(39 )、过滤水(40 )、放水阀(I)、滤网(2 )、磁性磨料(3 )、压滤气阀(4)、闸阀(5)、冷水阀(6);通过调节冷却水(37)在雾化水冷室(36)中的水位高度，从而调节冷却水(37)的水面到高压气流喷嘴(34)的距离，从而调节磁性磨料液滴的冷凝时间，进而控制硬质磨料在磁性磨料颗粒中分布的深度;冷却水(37)的水面到高压气流喷嘴(34)的距离越大，则硬质磨料在磁性磨料颗粒中的分布越浅;冷却水(37)的水面到高压气流喷嘴(34)的距离越小，则硬质磨料在磁性磨料颗粒中的分布越深;所述的螺旋送混粉器(17)包括:气管.3(18)、气压表2(21)、气管2(22)、气管4(23)、螺旋输送装置(24)、硬质磨料罐盖(25)、硬质磨料罐(26)、硬质磨料(27)、混粉气管(28);所述的水封除尘装置(42)包括:水封罐体(7)、水封用水(8)、进水阀(9)、进气管(10)、排气管(11)、排水阀(12)、鼓风机(43);所述的气站(44)包括:高压氮气瓶I (13)、高压氮气瓶2(14)、气阀2(15)、气阀1(16)、气管3(18)、气管I(19)、气压表I (20)；所述的双喷嘴雾化水冷装置(41)，其低压混粉射流喷嘴(33 )通过混粉气管(28)与螺旋输送装置(24)相接，螺旋输送装置(24)与气管2(22)、硬质磨料罐(26)相连接，气管2(22)与气管4(23)、气管3(18)相连接，气管3(18)通过气阀2(15)与高压氮气瓶2(14)相连接;在气管3(18)上安装有气压表2(21);气管3(18)中的气流一路经过气管4(23)到达硬质磨料罐(26)的腔体的上部，一路经过螺旋输送装置(24)到达硬质磨料罐(26)的腔体的下部，硬质磨料罐(26)腔体上下部气压相等，不会对螺旋输送装置(24)的送粉速度产生影响，送粉速度完全取决于螺旋输送装置(24)的螺旋转速;在螺旋输送装置(24)的出口，氮气气流与硬质磨料充分混合，形成气固两相流，经混粉气管(28)进入低压混粉射流喷嘴(33)的内腔，再经低压混粉射流喷嘴(33)喷出，从而使得硬质磨料被射入下流过程中的金属液流中；调节气阀2(15)的开度，调节混粉射流从低压混粉射流喷嘴(33)喷出速度，从而调节硬质磨料射入下流金属液中的深度;调节螺旋输送装置(24)的送粉速度，从而调节射入下流金属液的硬质磨料多少;所述的双喷嘴雾化水冷装置(41)，其高压气流喷嘴(34)通过气管1(19)、气阀1(16)与高压氮气瓶1(13)相连接;在气管1(19)上安装有气压表1(20);通过调节气阀1(16)调节高压气体在高压气流喷嘴(34)中的压力，从而对金属液流进行雾化的气流速度进行控制，进而控制将要生成的磁性磨料颗粒的粒度；所述的水封除尘装置(42),其水封罐体(7)为底部呈锥形的封闭圆筒，水封罐体(7 )的下部安装有排水阀(12 )，上部安装有进气管(10)和排气管(11)，侧面安装有进水阀(9);其鼓风机(43)的抽气口通过管道与雾化水冷室(36)相连、出气口通过进气管(10)与水封罐体(7)相连并伸入水封用水(8)的水面以下，排气管(11)安装在水封罐体(7)上，一端连接大气、另一端水封罐体(7)上腔，水封用水(8)的水面离水封罐体(7)的顶端保持一段距离;鼓风机(43)从雾化水冷室(36)抽出的含有粉尘的气体从水封罐体(7)的进气管(10)的端口进入水中，经过净化水的净化后向上逸出进入水封罐体(7)的上腔，再经排气管(11)排入大气;所述的金属液导流管(32)位于低压混粉射流喷嘴(33)的上方，两者相隔设定的距离，使得低压混粉射流喷嘴(33)喷出的混粉气流不对金属液的下流形成阻力，也不对金属液导流管(32)造成冲蚀磨损。2.根据权利要求1所述的自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备，其特征在于:低压混粉射流喷嘴(33)位于高压气流喷嘴(34)的上部且紧靠在一起;低压混粉射流喷嘴(33)与高压气流喷嘴(34)喷出的锥状射流，两者的焦点都在同一轴线上;低压混粉射流喷嘴(33)用于将气固两相流中的硬质磨料均匀射入自由降落的金属液流中，使得金属液流含有硬质磨料，高压气流喷嘴(34)用于对含有硬质磨料的继续下流的金属液流进行雾化，形成含有硬质磨料颗粒的微小液滴，在下降的过程中遇水冷快速凝固形成磁性磨料颗粒，磁性磨料颗粒在水中下沉，经过闸阀(5)进入磁性磨料灌(39);在电炉(30)、保温坩祸(31)中的金属全部制备成磁性磨料后，关闭闸阀(5 )使得雾化水冷室(36 )和磁性磨料灌(39 )之间封闭，打开放水阀(I)使得磁性磨料灌(39)中的水外流，打开压滤气阀(4)使得高压气体进入磁性磨料灌(39 )的内腔中，滤网(2)将磁性磨料阻挡在磁性磨料灌(39)的上腔中，而其中的水被强制挤出；将磁性磨料灌(39)取下，取出其中的磁性磨料，经过烘干、筛分和包装，从而得到不同粒度的磁性磨料。3.根据权利要求1所述的自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备，其特征在于:所述的低压混粉射流喷嘴(33)，其会受到喷射射流中硬质磨料粉末的冲蚀磨损，因而低压混粉射流喷嘴(33)要求具有较高的耐冲蚀磨损性能，低压混粉射流喷嘴(33)可采用环缝射流喷嘴，也可以采用环孔射流喷嘴；由于低压混粉射流喷嘴(33)的作用是将硬质磨料注入金属液而不是雾化金属液，因而其形成的锥状射流的锥角要小于40度，混粉气流的喷射压力在0.5?2MPa之间；高压气流喷嘴(34)形成的锥状射流焦点位于低压混粉射流喷嘴(33)形成的锥状射流焦点的下方，两者的距离在2?8_之间；高压气流喷嘴气流的喷射压力在5?.8MPa之间。4.根据权利要求1所述的自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备，其特征在于:(I)该自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备雾化过程采用了低压混粉射流喷嘴和高压气流喷嘴两个喷嘴，低压混粉射流喷嘴喷出的气流为混粉气流，由于压力低、混粉气流的喷射速度低，对喷嘴的冲蚀磨损差，因而喷嘴的使用寿命长;同时由于混粉气流的喷射速度低，硬质磨料可以充分的射入金属液流中而不对其雾化，硬质磨料不产生飞溅；由于高压气流喷嘴喷射的气流不含硬质磨料，不仅对高压气流喷嘴无冲蚀磨损，而且对含有硬质磨料的金属液流雾化效果好，磁性磨料的粒度大小控制方便，颗粒尺寸均匀；(2)该自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备采用了自由降落方式，避免了金属液流导管冲蚀磨损、金属液回流上喷问题；同时，该方式产生的粗粉率高，也正是磁性磨料制备所需要的；(3)该自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备采用了水冷快凝的冷却方式，解决了磁性磨料中硬质磨料颗粒从金属基体中游离而出和深浅分布控制的难题，能够控制硬质磨料分布于磁性磨料的表浅层，使得制备的磁性磨料导磁率高、研磨能力强，同时大幅度减小了混粉金属液滴飞行的距离，减小的自由降落雾化冷凝室和设备的整体高度，降低了成本；(4)该自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备，采用了螺旋送混粉器，解决了送混粉装置难于精确控制气固两相流中硬质磨料流量的问题，使得磁性磨料中硬质磨料的含量稳定；(5)该自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备使用方法简单，性能稳定可靠，适于高性能磁性磨料的规模生产。5.根据权利要求1所述的自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备，其特征在于其进行磁性磨料制备操作过程如下: 1)在硬质磨料罐(26)中装填设定量的硬质磨料并旋紧硬质磨料罐盖(25); 2)加热金属进入熔融状态并达到规定的过热度: 3)打开冷水阀(6 )并调节雾化水冷室(36 )中冷却水(37 )的水位达到规定的高度； 4)打开鼓风机(43 )、抽吸雾化水冷室(36 )中的气体； 5)打开连接高压氮气瓶1(13)与高压气流喷嘴(34)之间的气阀1(16)并调节到规定的气流压力； 6)打开连接高压氮气瓶2(14)与低压混粉射流喷嘴(33)之间的气阀2(15)并调节到规定的气流压力； 7)启动螺旋输送装置(24)并按工艺要求控制送粉速度； 8)将电炉(30)中的熔融金属均匀倒入保温坩祸(31)中，并保持一定液面高度，直到电炉(30 )中的熔融金属倒尽为止； 9)在保温坩祸(31)中熔融金属全部流尽后，按顺序关闭螺旋输送装置(24)、气阀I(16)、气阀2(15)、鼓风机(43); .10 )关闭闸阀(5 )使得雾化水冷室(36 )和磁性磨料灌(39 )之间封闭，打开放水阀(I)使得磁性磨料灌(39)中的水外流，打开压滤气阀(4)使得高压气体进入磁性磨料灌(39)的内腔中，滤网(2)将磁性磨料阻挡在磁性磨料灌(39)的上腔中，而其中的水被强制挤出； 11)将磁性磨料灌(39)取下，取出其中的磁性磨料，经过烘干、筛分和包装，从而得到不同粒度的磁性磨料； 12)在上述操作过程中，按照工艺要求控制熔融金属的温度、螺旋输送装置(24)的送粉速度、低压混粉射流喷嘴(33 )与高压气流喷嘴(34)的喷射压力、冷却水(37 )在雾化水冷室(36 )中的水位，便可生成优质的磁性磨料。
【专利摘要】一种自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备设备，包括双喷嘴雾化水冷装置（41）、螺旋送混粉器（17）、水封除尘装置（42）、气站（44）。本发明雾化过程采用了低压混粉射流喷嘴和高压气流喷嘴两个喷嘴，解决了单喷嘴所存在的冲蚀磨损难题；采用了自由降落方式，避免了金属液流导管冲蚀磨损、金属液回流上喷问题；采用了水冷快凝的冷却方式，解决了硬质磨料颗粒从金属基体中游离而出和深浅分布控制的难题、控制硬质磨料分布于磁性磨料的表浅层，同时减小了混粉金属液滴飞行的距离、减小的自由降落雾化冷凝室和设备的整体高度。本发明为自由降落混粉气雾化水冷快凝磁性磨料制备方法的实现和高性能磁性磨料的制备提供了一种新设备。
【IPC分类】C09K3/14, B22F9/08
【公开号】CN105665719
【申请号】CN201610043100
【发明人】赵玉刚, 张桂香
【申请人】山东理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月23日