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真空熔煉氣體霧化制粉的氣體應用

金屬粉末制造屬于國家高新技術產業,利用粉末冶金術制造的合金類型用途廣泛,例如用于電子工業的焊接和銅焊合金、用于航空器的鎳、鈷和含鐵高溫合金、儲氫合金和磁性合金以及用于濺射靶材生產的活性合金,例如鈦。近幾年發展迅速,很多企業以及社會資本陸續投向這個領域。

真空熔煉氣體霧化主要指金屬原料在真空環境中熔煉,熔體流被高壓惰性氣體流的動力所分散進而霧化的方法。

北京航星機電工程有限公司的葉經理向我們介紹,作為專業氣體設備提供商的他們,對氣體在新行業中的應用一直非常關注。真空熔煉氣體霧化的過程中,惰性氣體起到了非常重要的作用。除了氣體純度的要求,穩定的高壓力和大流量輸出是保證產品質量的關鍵,另外采用氬氣作為動力保護氣相對于氮氣所得到的金屬粉末球形度和氧化量指標更優。

為滿足氣霧化設備所需要的惰性氣體的大流量(1500標準立方米/小時)、高壓力(大于40bar)的穩定輸出,可采用以下方案:

第一種,科研性質的金屬氣霧化制粉,一般制粉量不大,需要的氣體總量不大,霧化頻次也不高,可采用鋼瓶或氣體集裝格的方式進行供氣。將一定數量的惰性氣體鋼瓶連接至氣體匯流排。以最高150bar的壓力通過匯流排進入到氣體主管道,再通過調壓閥減壓至40bar進入霧化爐。使用匯流排供氣的優點在于:一次性氣體設備投資成本低。缺點在于采購鋼瓶氣的單價成本高,且現場鋼瓶數量多,容易出現傾倒傷人等風險。

第二種,生產型的金屬霧化制粉,氣體總量要求大,霧化頻次高。如果采用第一種方式,鋼瓶使用數量很大,氣體采購成本非常高。以氬氣為例,可采用低溫液氬儲罐,通過增壓泵把液氬壓力增壓至100到200bar之間,再通過汽化器汽化為常溫氬氣后儲存于緩沖系統中,使用時,氬氣通過調壓閥減壓至40bar,從而得到大流量高壓力的穩定輸出。這種方式的缺點在于一次性投入成本較大。優點在于,液氬采購成本是鋼瓶氬氣價格的十分之一至五分之一。對于長期生產企業,使用液氬綜合成本更低。

無論使用哪一種方法供應惰性氣體,霧化過程中使用的惰性氣體要求大流量、高壓力、高總量穩定輸出,同時要保證整套供氣系統安全可靠。除了考慮壓力、流量外,還要考慮液氮、液氬的深冷溫度(零下190℃左右)對后續設備、操作人員的損害風險,并滿足設備操作自動化便捷性。因此在供氣系統中涉及到壓力管道、壓力容器等特種設備的施工和工藝設計顯得尤為重要。

航星機電一直致力于新的供氣方案的研究,以求給新興產業提供成本更低,參數更優且安全可靠的供氣設備。目前,他們的建設團隊已為北京航空材料研究院的ALD真空惰性氣體霧化系統、北京礦冶研究總院的真空惰性氣體霧化系統(ALD VIGA),鋼鐵研究總院的電極感應融化氣體霧化設備(ALD EIGA),航天材料及工藝研究所的熱等靜壓系統、哈爾濱工業大學熱等靜壓設備,上海光機所熱等靜壓設備提供并建設多套該類型高壓、大流量的氣體供應設備。


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