专利名称：无夹杂金属颗粒的生产设备和工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属颗粒加工技术领域，具体涉及一种制备金属颗粒 的设备和工艺，特别涉及一种无夹杂金属颗粒的生产设备和工艺。
背景技术：
金属材料的腐蚀给国民经济带来的损失十分惊人。表面涂渡技术 是提高材料耐蚀性最有效的方法之一，其中，涂镀锡、锌等涂层是应 用最为广泛的钢铁材料保护方法，是改善钢板耐蚀性能的重要途径。 镀液中锡(锌)离子的补充是通过添加锡(锌)颗粒实现的。
目前，国内外制备锡、锌等金属颗粒主要采用熔滴法、飞溅法和
机械加工法。应用机械加工方法制造金属颗粒的流程是金属铸锭— 熔化-浇注-热压—冲压—金属颗粒—包装。其工艺成熟，能生产合 格产品，存在的主要问题是①工艺过程复杂，加工工序多；②金 属颗粒收得率低，小于78%;③能耗高，22%以上的边角料需返回重 新熔化，多耗能22%以上；④冲压设备庞大，维修量大，劳动生产 率低； 设备建设投资高； 对成品金属颗粒有污染。
中国发明专利CN1632972公开了一种用于锌锰干电池的锌粒，其 组成(重量)为0. 0005 ~ 0. 0030 %的镁;0. 001 ~ 0. 005 %的铟或 0.0005 - 0. 005 %的锡；0~ 0. 004 %的铅；0~ 0. 0005 %的镉;余量为 锌。还公开了上述锌粒的制造方法，其包括在制造时加入0. 0005 ~ 0. 0030 %的镁，0. 001 ~ 0. 005 %的铟或0. 0005 ~ 0. 005 %的锡，使用锌含量99. 9955 %以上，镉含量< 0.0005 %,铅含量《0. 004 %的锌 锭，熔铸温度为40(TC- 500。C，铸成锌板，并经过辘压，然后用冲 床冲制成锌粒。用该发明加工锌粒，设备和工艺复杂、能耗较高。
中国发明专利CN1519070公开了钢砂生产工艺，该发明涉及一种 金属颗粒的制作工艺，特别涉及一种用于作为磨料以磨切石板材的钢 砂生产工艺，包括如下进行的步骤1)提供一种外形具有棱角的轴 承钢料以及一种淬火装置；2)将轴承钢料放入淬火装置中进行淬火 处理；3)提供一种破碎机；4)将淬火后的轴承钢料放入破碎机进行 破碎，获得粒度粗细不均的半成品钢砂；5)提供一种固-固分离装置； 6)将半成品钢砂放入固-固分离装置进行分级；7)分别收集，获得 成品钢砂。依照该工艺生产出来的金属颗粒棱角多、颗粒均匀性较差， 而且金属颗粒制备过程中，颗粒表面易被污染。
中国发明专利CN1270865公开了一种锌粒加工方法及其设备。锌 锭通过电炉熔化后，通过恒温定量器定量流出，经转筒粒化器或转盘 粒化器粒化后，冷却接收，筛分后包装即可。锌粒加工设备包括恒温 定量器，转筒或转盘粒化器。该发明具有熔融锌一次粒化、冷却、成 型，但装备复杂，且安全性较差。
中国发明专利CN1255415公开了一种锌的造粒方法及其设备，其 方法为恒温滴液，锌液温度控制在43(TC-46(TC之间，定径滴注， 滴注口的直径为所需锌粒直径的1/3-1/4之间；水浴冷却，水浴深 度〉400mm，水温控制在5 - 65。C之间。其设备由熔锌罐、滴注盘和冷 凝箱组成，且熔锌罐纵截面呈台阶状，滴注盘设在出液口的正下方，冷凝箱设在滴注盘的下方。用该发明制备的锌粒表面光洁，可满足多 种工业化生产所需锌粒的需求。但锌粒的生产效率较低，且锌粒需要 进行表面烘干，导致能耗增加。
中国发明专利CN1127686公开了一种用于镀锡钢板高速电镀用 锡粒的制备方法。其主要特征在于恒温滴液，锡液温度控制在280 。C至30(TC之间；定径滴注，在滴注罐的下方设有滴注盘，在滴注盘 上至少设有1 4"一定直径的滴注口；双层冷却，锡液滴先滴入油浴再 进入水浴而冷凝成颗粒。用该发明方法制备的锡粒尺寸较小，且分布 均匀，不圆度小，表面光洁，可满足镀锡钢板高速电镀的工艺要求。 但该发明存在锡粒生产效率较低，锡粒表面易4t油浴污染，且锡粒需 要进行表面烘干，导致能耗增加。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，而提供一种无夹杂金 属颗粒的生产设备和工艺。本发明所提供的设备和工艺具有生产效率 高、工艺稳定性好、能耗低和操作安全等特点。
本发明所提供的无夹杂金属颗粒的生产设备包括有熔化炉、保温 炉、造粒系统和金属颗粒收集箱；其中，保温炉经金属熔液输送管与 熔化炉的出液口相连接；保温炉通过金属熔液输出管与造粒系统相连 接；造粒系统由离心机和安装在离心机之上的转筒组成，转筒的壁上 分布有小孔，造粒系统置于金属颗粒收集箱中。
其中，所述的出液口内还设置有金属熔液过滤网；金属熔液过滤 网是由耐蚀性、耐热性和耐磨性好的陶瓷材料制成，网孔的尺寸为(0. 75 - 1. 00 )謡x ( 0. 75 - 1. 00 ) mm,可防止熔化炉内的渣料进入 保温炉中。
所述的金属熔液输送管也是采用耐蚀性、耐热性和耐磨性好的陶 瓷材料制成。
所述的保温炉内设置有陶瓷内加热管和温度计，温度计与控温系 统连接，保温炉内金属熔液的温度由温度计和控温系统控制。
所述的金属熔液输出管采用耐蚀性、耐热性和耐磨性好的陶瓷材 料制成。
所述的转筒采用导热和吸热性能好的铸铁制造，转筒的壁厚为 80 — 120mm。转筒壁上的小孔的直径为0. 8 - 5. Omm，比金属颗粒直径 大2. 5% —4.5%。
本发明所提供的无夹杂金属颗粒的生产工艺是通过将金属铸锭 在熔化炉中熔化，并将金属熔液在保温炉中保温后，将金属熔液注入 离心机上的转筒内，金属熔液在离心力的作用下，经转筒壁上的小孔 进入收集箱内，制得无夹杂金属颗粒，具体步骤如下
1) 在氩气保护条件下，将金属铸锭在熔化炉中加热熔化，熔化 炉内的温度控制在金属铸锭熔点以上25 - 40。C的范围内；
可以采用电阻炉或感应电炉加热熔化炉，充入氩气可防止金属铸 锭熔化时发生氧化。
2) 将熔化炉内的金属熔液通过金属熔液输送管送入保温炉中， 并用陶瓷内加热管加热金属熔液，金属熔液温度控制在金属熔点以上 40 - 45。C的范围内；3)将保温炉中的金属熔液通过金属熔液输出管注入转筒内，启 动离心机，在收集箱中收集制得无夹杂金属颗粒，离心机的转速通过
如下/>式确定
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中，/7-离心才几的转数，r/min; K-金属炫液的密度，g/cm3; r-转筒的内半径，cm; / -调整系数，无夹杂金属颗粒的尺寸〈2mm时， "值为0. 8-0. 9，无夹杂金属颗粒的尺寸^2mtn时，"值为0. 6-0. 7。
本发明的原理在于，在离心力作用下，金属熔液经转筒壁上的小 孔甩出，由于转筒的吸热直接变成金属颗粒。而在金属颗粒的离心成 型过程中，离心机转速的选择非常重要，转速过低，金属熔液从小孔 中甩出速度慢，金属颗粒可能直接在小孔中结晶凝固，有可能堵塞小 孔，降低金属颗粒的生产效率。转速过高，金属颗粒将撞击收集箱， 使收集箱变形甚至破裂，且转速过高造成能源浪费。
本发明与现有技术对比，本发明具有如下优点
1) 本发明金属铸锭熔化、金属熔液保温和金属颗粒成型一次完 成，流程短、效率高、能4毛低。
2) 本发明金属铸锭熔化过程中采用氩气保护，金属熔液进入保 温炉时采用陶资过滤网过滤，最后进入离心机上转筒内的金属熔液洁 净度高，因此，可获得无夹杂金属颗粒。
3) 本发明金属颗粒经离心力作用下成型，致密，颗粒均匀，无 气孔、缩松等缺陷。
4) 本发明除了用于生产电镀锡、锌工业所需的锡粒、锌粒外，还可生产电镀结晶器铜板所需的镍粒、钴粒和其他金属颗粒。
5) 本发明制备的金属颗粒，其尺寸易于控制，尺寸稳定性好，
颗粒尺寸偏差小于3%。
6) 本发明制备金属颗粒，设备简单、工艺稳定，工人劳动强度 低，安全性高，金属颗粒生产成本低。
图1、本发明所提供的无夹杂金属颗粒的生产设备的示意图。 1 -熔化炉、2 -出液口 、 3 -金属熔液过滤网、4 -金属熔液输送 管、5-保温炉、6-陶资内加热管、7-温度计、8-控温系统、9-金属熔液输出管、10-离心机、11-转筒、12-小孔、13-金属颗粒 收集箱、14-金属铸锭、15-金属熔液、16-金属颗粒。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详述。
具体实施方式
实施例1
本发明所提供的无夹杂金属颗粒的生产设备(如图1所示)包括 有熔化炉1、保温炉5、造粒系统和金属颗粒收集箱(13);其中， 保温炉5经金属熔液输送管4 (由陶瓷材料制成)与熔化炉1的出液 口 2相连接；保温炉5通过其底部的金属熔液输出管9 (由陶瓷材料 制成)与位于其正下方的造粒系统相连接；所述的造粒系统由离心机 10和安装在离心才几10之上的转筒11 (由铸铁制成，壁厚为80,) 组成，转筒11壁上分布有小孔12 (孔径为1.5,),造粒系统置于 金属颗粒收集箱13中；所述的出液口 2内设置有金属熔液过滤网3(由陶瓷材料制成，网孔的尺寸为(0. 75 - 1. 00 ) mmx ( 0. 75 - 1. 00 ) mm);所述的保温炉5内设置有陶资内加热管6和温度计7，温度计 7与控温系统8连>|妄。
采用上述设备生产无夹杂金属颗粒，具体步骤如下
1) 在氩气保护条件下，将金属锡锭在熔化炉1中加热熔化，熔 化炉1内的温度控制在金属锡熔点以上25°C，采用电阻炉加热熔化 炉1;
2) 将熔化炉1内的金属锡熔液通过金属熔液输送管4送入保温 炉5中，并用陶瓷内加热管6加热金属锡熔液，通过温度计7和控温 系统8控制保温炉内金属锡熔液的温度在熔点以上40°C;
3) 将保温炉5中的金属锡熔液通过金属熔液输出管9注入转筒 11内，启动离心机IO，在收集箱13中收集制得无夹杂金属锡颗粒， 离心机10的转速为
式中/ -离心机的10转数，r/min, }/-金属锡熔液的密度，g/cm3, r-转筒11的内半径，cm，调整系数，"值为0.9。 实施例2
本实施例中所提供的无夹杂金属颗粒的生产设备中除转筒11壁 厚为100mm，转筒11壁上分布的小孔12的直径为4. 5mm，其他均同 实施例1 (如图1所示)。
采用上述设备生产无夹杂金属颗粒，具体步骤如下
1)在氩气保护条件下，将金属锌锭在熔化炉1中加热溶化，熔化炉1内的温度控制在金属锌熔点以上40°C，采用电阻炉加热熔化 炉1;
2) 将熔化炉1内的金属锌熔液通过金属熔液输送管4送入保温 炉5中，并用陶瓷内加热管6加热金属锌熔液，通过温度计7和控温 系统8控制保温炉内金属锌熔液的温度在炫点以上45°C;
3) 将保温炉5中的金属锌熔液通过金属熔液输出管9注入转筒 11内，启动离心机IO,在收集箱13中收集制得无夹杂金属锌颗粒， 离心机10的转速为
式中/j-离心机10的转数，r/min, )/ -金属锌熔液密度，g/cm3， r-转筒(11)内半径，cm, / -调整系数， 〃值为0.7。 实施例3
本实施例中所提供的无夹杂金属颗粒的生产设备中除转筒11壁 厚为120mm,转筒11壁上分布的小孔12的直径为4. Onun，其他均同 实施例1 (如图1所示)。
采用上述设备生产无夹杂金属颗粒，具体步骤如下
1) 在氩气保护条件下，将金属镍锭在熔化炉1中加热溶化，熔 化炉1内的温度控制在金属镍熔点以上35。C，采用感应电炉加热熔 化炉1;
2) 将熔化炉1内的金属镍熔液通过金属熔液输送管4送入保温 炉5中，并用陶资内加热管6加热金属镍熔液，通过温度计7和控温 系统8控制保温炉内金属镍熔液的温度在熔点以上42°C;3)将保温炉5中的金属镍熔液通过金属熔液输出管9注入转筒 11内，启动离心机IO,在收集箱13中收集制得无夹杂金属镍颗粒， 离心机10的转速为
式中/ -离心机(10)转数，r/min, K _金属熔液(15 )密度， g/cra3， r-转筒(11)内半径，cm,调整系数，"值为0. 6。
采用本发明生产设备和工艺制造的金属颗粒，颗粒尺寸均匀性 好，颗粒表面光亮，颗粒致密，颗粒内部无夹杂、裂紋、孔洞和缩松 等缺陷。
采用本发明制备的金属锡粒和金属锌粒，分别在国内高速电镀锡 和电镀锌生产线的电镀槽内进行工业试验，使用结果表明，本发明金 属锡粒和金属锌粒用于补充电镀液中锡离子和锌离子，效果好、速度 快，电镀液成分均匀性好，镀液中无夹杂，最后电镀而成的电镀钢板 表面镀层均匀，耐蚀性好。用本发明制备的金属镍粒，用于结晶器铜 板表面电镀中，电镀而成的结晶器铜板表面镀镍层具有镀层均匀、致 密、与铜板表面结合牢靠等特点，镀层具有良好的耐磨性和耐蚀性， 可明显延长结晶器使用寿命。将本发明制备金属颗粒，应用于电镀生 产中，降低了产品成本，改善了镀层表面质量，具有良好的经济和社 会效益。
权利要求
1、一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征在于，所述的设备包括有熔化炉(1)、保温炉(5)、造粒系统和金属颗粒收集箱(13)；其中，保温炉(5)经金属熔液输送管(4)与熔化炉(1)的出液口(2)相连接；保温炉(5)通过金属熔液输出管(9)与造粒系统相连接；造粒系统由离心机(10)和安装在离心机(10)之上的转筒(11)组成，转筒(11)的壁上分布有小孔(12)，造粒系统置于金属颗粒收集箱(13)中。
2、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的出液口 (2)内设置有金属熔液过滤网(3)。
3、 根据权利要求2所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的金属熔液过滤网(3)是由陶瓷材料制成，金属熔液过 滤网(3)孔的尺寸为(0, 75 - 1. 00 ) mmx ( 0. 75 - 1. 00 )咖i。
4、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的金属熔液输送管(4)采用陶瓷材料制成。
5、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的保温炉(5)内设置有陶瓷内加热管(6)。
6、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的保温炉(5)内置有温度计(7),温度计(7)与控温 系统(8)连接。
7、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的金属熔液输出管(9)采用陶瓷材料制成。
8、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征在于，所述的转筒(11)采用铸铁制造，转筒Ul)的壁厚为80-120mm。
9、 根据权利要求1所述的一种无夹杂金属颗粒的生产设备，其特征 在于，所述的小孔(12 )的直径为0. 8 - 5. Omm
10、 一种无夹杂金属颗粒的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤1) 在氩气保护条件下，将金属铸锭在熔化炉(1)中加热溶化， 采用电阻炉或感应电炉加热熔化炉(1)，熔化炉U)内的温度控制 在金属铸锭熔点以上25 - 40。C的范围内；2) 将熔化炉(1)内的金属熔液通过金属熔液输送管(4)送入 保温炉(5)中，并用陶瓷内加热管(6)加热金属熔液，金属熔液温 度控制在金属熔点以上40 - 45。C的范围内；3) 将保温炉(5)中的金属熔液通过金属熔液输出管(9)注入转筒(11)内，启动离心机(10),在收集箱(13)中收集制得无夹杂金属颗粒，离心机(10)的转速通过如下公式确定<formula>formula see original document page 0</formula>式中，/2-离心机(10)的转数，r/min; k-金属熔液的密度， g/cm3; r-转筒(11)的内半径，cm; 〃-调整系数，无夹杂金属颗 粒的尺寸〈2mm时，/ 值为0.8-0.9,无夹杂金属颗粒的尺寸^ 2mm时， 滩为0. 6-0,7。
全文摘要
一种无夹杂金属颗粒的生产设备和工艺属于金属颗粒加工技术领域。现有金属颗粒生产技术存在设备复杂、生产效率低和能耗高等问题。本发明设备包括有熔化炉、保温炉、造粒系统和金属颗粒收集箱；保温炉经金属熔液输送管与熔化炉的出液口相连接；保温炉通过金属熔液输出管与造粒系统相连接；造粒系统由离心机和安装在离心机之上的转筒组成，转筒壁上分布有小孔，造粒系统置于金属颗粒收集箱中。本发明通过将金属铸锭在熔化炉中熔化，并将金属熔液在保温炉中保温后，将金属熔液注入离心机上的转筒内，金属熔液在离心力的作用下，经转筒壁上的小孔进入收集箱内，制得无夹杂金属颗粒。本发明具有生产效率高、工艺稳定性好、能耗低和操作安全等特点。
文档编号B22F9/08GK101412114SQ20081022768
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者符寒光, 蒋志强, 邢建东, 群 陈, 雷永平, 超 黄 申请人:北京工业大学