本发明专利技术公开了一种短流程工艺制备金属颗粒的方法，首先将铸锭在预热室进行预热处理，铸锭预热温度为１００～１２０℃。铸锭预热后，直接进入熔化炉内，熔化炉内温度控制在金属熔点以上１５～２５℃。铸锭熔化后，陶瓷管将金属液输送到保温炉内，保温炉内金属液温度控制在金属熔点以上２５～２８℃。在保温炉底部，安装多个定量器滴嘴，保温炉内的金属液流经定量器滴嘴后，滴入保温炉下方的冷却箱内，冷却水温度控制在１５℃～４０℃，金属颗粒在冷却水中的停留时间为１０～１８秒。随后通过斗式提升机直接输送到金属颗粒包装箱内即可。该方法流程短、能耗低、效率高，比普通流程降低能耗１５％～２０％，制备的金属颗粒圆整、致密，表面光洁、无裂纹、无夹渣，且尺寸均匀稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属颗粒制备
，涉及金属颗粒制备方法，特别涉及一种短流程制备金属锡(锌)颗粒的工艺。
技术介绍
现代工业的发展对金属钢板的性能要求越来越高，不仅要有良好的机械性能，还要有很好的耐蚀性能。单一从材料本身考虑，任何同时具备良好耐蚀性能和机械性能的材料，成本高，难以被广泛使用。涂镀层钢板的最大优点是具有良好的耐蚀性，一般比普通冷轧碳钢板耐大气腐蚀能力高几倍到几十倍，此外还具有良好的成形性和涂漆性。因此，世界各国都大力发展涂镀层钢板，有的甚至占冷轧钢板产量的50％，占钢产量的13％。电镀锡钢板和电镀锌钢板是涂镀层产品中的主要品种，目前全世界电镀锡钢板的年生产能力已超过3000万吨，电镀锌钢板的年生产能力也超过2000万吨。制造电镀锡(锌)钢板时，电镀是关键工序，镀层是通过电化学方法，将镀液中的锡离子或锌离子在钢板上还原而成。镀液中锡(锌)离子的补充主要采用添加锡(锌)锭或锡(锌)粒，使锡(锌)锭或锡(锌)粒随后在镀液中电解来实现。镀液中采用添加锡(锌)锭补充锡(锌)离子的方法存在操作不方便、金属锡(锌)锭不易电解和镀液成分均匀性差等不足，导致镀层均匀性差、耐蚀性低。采用在镀液中加入颗粒均匀、无夹杂的锡(锌)粒来补充锡(锌)离子，可获得均匀性和耐蚀性好的镀锡(锌)层。此外，还具有工效高和操作方便等优点。因此，世界各国新建或改建的电镀锡(锌)生产线多数采用添加锡(锌)粒取代以往添加锡(锌)锭方法来补充镀液中的锡(锌)离子。目前，金属颗粒常见的加工方法主要有熔滴法、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；⑤设备建设投资高；⑥对成品金属颗粒有污染。中国专利技术专利CN1632972中报道了用于锌锰干电池的锌粒及其制造方法，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。其制造方法包括在制造时加入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400℃～500℃，铸成锌板，并经过辘压，然后用冲床冲制成锌粒。用这种方法制备锌粒工艺复杂，成本高。中国专利技术专利CN1127686中报道了一种镀锡钢板电镀用锡粒的制备方法，该方法中，将金属锡锭熔化后，通过出料口导入滴注罐，锡液经滴注口而滴入冷凝浴槽内，冷凝浴槽内装有油、水双层冷却液，熔融状锡液则先滴入上层油浴，再进入下层水浴冷却凝固而成颗粒状锡粒。应用该方法尽管可以加工出尺寸均匀的锡粒，但锡粒要进行脱脂清洗和烘干处理，既增加了生产工序，又增加了能耗，脱脂剂还污染环境。另外，用该技术制备金属颗粒，由于金属在熔化和保温过程中，易氧化，金属熔体中夹杂物多，金属成品颗粒中易出现夹杂、疏松等缺陷，使用过程中，严重影响涂层钢板质量。中国专利技术专利CN1255415中报道了一种锌的造粒方法及其设备，该方法与中国专利技术专利CN1127686中公开的镀锡钢板电镀用锡粒的制备方法基本相近，熔融状锌液直接滴入冷凝浴槽内，冷凝浴槽内装有水直接冷却熔融状锌液，最后获得锌粒。用该方法加工的锌粒不需要进行脱脂处理，但仍需要进行烘干处理。中国专利技术专利CN1438085中报道了一种用于制造电镀锌钢板的锌粒加工方法，包括以下步骤锌锭经熔化炉熔化后，进入保温炉，保温炉采用陶瓷内加热套管供热，锌液保温时用N2或Ar2保护。保温炉内锌液温度控制在435℃～455℃。在保温炉下部，设有1个或1个以上的通孔，通孔直接与定量器相连，锌液流经定量器，经滴嘴后滴入石墨冷却辊上。由于冷却辊的快速导热，锌液迅速变成锌粒，在离心力作用下，锌粒被抛入锌粒收集箱内。用本专利技术制造锌粒时，由于锌锭入熔化炉前没有进行预热处理，因此，锌锭熔化时间长，热效率低，能耗为0.75kw/kg～1.10kw/kg。另外，熔化炉内温度波动大，氧化损失达到1.0％～2.5％。美国专利3888956中报道了一种采用熔滴法加工金属颗粒的方法，在该方法中，使熔融铁的熔流朝着一个水平的固定部件落下，熔体撞击该部件时由于其本身的动能而破碎，形成不规则的熔滴，这些熔滴往上述部件的上方和向外运动，然后落入位于所连部件下面的冷却介质的溶液中。采用这种方法可以制造金属颗粒，但这种方法有很多缺点和不足。由于熔融金属撞击上述部件时所形成的熔滴从很小的熔滴到相当大的熔滴大小不等，因此不可能有效地控制颗粒尺寸和颗粒均匀分布。在金属颗粒制备方面，还有液态金属雾化法(陈振兴，特种粉末，北京化学工业出版社，2004)，即采用高压水雾化和气雾化法制备金属颗粒。采用液态金属雾化法制备金属颗粒不仅装备复杂、效率低，还存在金属颗粒尺寸小、尺寸均匀性差等不足，不能满足电镀锡(锌)钢板工业的要求。陈振华等人(陈振华，陈刚，严红革，固气两相流雾化工艺规律，中国有色金属学报，2004，14(2)204～209)采用自行专利技术的气固两相流雾化技术，采用高压氮气为气相雾化介质，分别以NaCl颗粒和Fe粉为固相雾化介质对Al-Si合金、金属Zn进行固气两相流雾化实验，制得了粒度分布更集中的金属微细颗粒。该工艺与水雾化和气雾化相比较具有微细颗粒产出高和低能耗等优点，采用的固体介质颗粒只有既达到较高的浓度又具有较高速度，才能极大地提高雾化效果，这样易改变金属颗粒组成，且金属颗粒尺寸仍然太小，因而无法用于锡、锌颗粒的制备。1990年，美国麻省理工学院的Chun and Passow(Chun J H and Passow CH.Study of spray forming using uniform droplet sprays.Metal PowderIndustries Federation.Proceedings of the 1992Powder Metallurgy WorldCongress.San Francisco，CA，USA，Jun 21-26，1992，p377～391)提出采用均匀颗粒成型法制备金属颗粒，用该工艺生产的粉末颗粒细小、均匀、无偏析、性能一致，优于传统的气雾化法制备的金属颗粒。美国东北大学工学院的Abesi(Abesi Y.Uniform droplet spraying of aluminium alloys.MS.Thesis，Mechanical Engineering，Northeastern University，1999)设计了金属均匀颗粒发生器，该装置主要由内径为0.6m的石英玻璃真空室、加热装置、气体供热系统、振荡系统、颗粒充电系统、实时监控系统和容量系统组成。已用该装置制备了直径＜76μm的95％Sn-5％Pb合金颗粒。应用该技术制备金属颗粒尽管尺寸均匀性好，但能耗高、效率低，在锡(锌)颗粒制备中无法推广应用。发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种短流程制备金属颗粒的工艺，该工艺采用对铸锭的预热、熔化和金属液保温进行连续控制，其工艺步骤是： ①将铸锭在预热室进行预热处理，预热过程通入惰性气体，铸锭预热温度为１００℃～１２０℃； ②铸锭预热后，直接进入熔化炉内，熔化炉内通入惰性气体，熔化炉内温度控制在金属熔点以上１５℃～２５℃，铸锭熔化后，采用Φ５０ｍｍ～Φ１５０ｍｍ的陶瓷管将金属液输送到通入惰性气体的保温炉内，将保温炉内金属液温度控制在金属熔点以上２５℃～２８℃； ③在保温炉底部，安装有多个定量器滴嘴，保温炉内的金属液流经定量器滴嘴后，滴入保温炉下方的冷却箱内，金属颗粒从定量器滴嘴出口至冷却箱内的冷却水的上表面距离为２５０ｍｍ～４５０ｍｍ； ④将金属颗粒通过斗式提升机直接输送到金属颗粒包装箱内，即可得到金属颗粒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，邢建东，陈群，蒋志强，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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