一种金属粉末脱氧还原装置
技术领域
本实用新型属于金属粉末生产加工技术领域，具体涉及一种金属粉末脱氧还原装置。
背景技术
金属粉末作为粉末冶金方法生产各种机械结构零件和作为功能材料的关键基础原材料有着广泛的使用，为满足金属粉末冶金制品的性能需求，需对金属粉末中的氧含量进行控制，氧含量是衡量金属粉末性能的一个重要指标。例如在溅射靶材行业中，其原材料金属粉末的氧含量对最终靶材性能有着决定性的影响，降低氧含量有利于：1、提高粉末纯度，稳定粉末晶体结构，消除粉末加工硬化，提高压制性能；2、活化粉末颗粒界面、降低烧结温度，提高烧结体的致密度。降低氧含量以提高溅射靶材的纯度及导电性等综合性能。
目前，金属粉末主要有电解法、机械破碎法及雾化法等工艺生产，为降低粉末中氧含量及水分，主要采用还原炉对金属粉末进行脱氧还原，还原炉传动方式以推舟式或者网带式为主，还原工序中，还原炉内通入还原性气体氢气，将金属粉末装入每个小料舟内，在还原炉的传动作用下，单个料舟依次进入还原炉内并在还原性气体的作用下，金属粉末中的氧被还原出来。该还原装置所需设备占地面积及投资大，所采用电阻式升温时间长，还原气体消耗量较大，生产成本较高。同时，实际生产中，由于是单层料舟进行传动，为提高生产效率，大多会增加料舟内的装粉量，但粉量厚度的增加将会团聚结块，影响料舟内金属粉末间的透气性，阻碍料舟底部粉末与还原性气体的接触，导致底部粉末还原不彻底，产生金属粉末颜色分层现象，进而影响整体粉末的还原质量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种金属粉末脱氧还原装置，以有效解决现有技术的不足之处。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种金属粉末脱氧还原装置，包括还原组架和加热炉，所述加热炉包括炉体和炉盖，所述炉体包括一开口向上的炉腔，所述还原组架活动放置在所述炉腔内，并与所述炉腔匹配；用于放置金属粉末的料舟以等间距层叠的方式活动放置在所述还原组架上。
相对于现有技术，本实用新型金属粉末脱氧还原装置中的金属粉末料舟采用等间距层叠的方式放置，每层金属粉末厚度相对常规工艺单层料舟的粉量厚度要薄，还原气体在金属粉末中更容易均匀渗透，深入金属粉末底层，反应更充分，反应时间更短，同时由于金属粉末层孔隙度大，脱氧还原反应温度可以更低，因而金属粉末不会发生烧结团聚板结，金属粉末材料的分散性好，含氧量更低，金属粉末品质更高。
进一步地，所述还原组架包括由若干纵杆和若干层横杆组成的长方体框架结构，每一层所述横杆上设置有卡槽，每一层所述卡槽对应放置一个料舟。
料舟沿着卡槽插入还原组架内，卡槽等间隔设置有多层，因而料舟能够以等间距层叠的方式放置在还原组架内。
进一步地，每相邻两层所述料舟之间的间隔为5～10mm。
料舟在垂直方向上通过还原组架上固定的卡槽隔开进行叠加，每层料舟间隔设置在5～10mm范围内，一方面还原气体能够有效进入，促进还原效率，另一方面，适当的间隙可增加料舟叠放层数，增加一次还原的金属粉末量。
进一步地，所述料舟的层叠层数为8～30层。
设置层叠层数为8～30层，根据实际情况进行调节，可提高金属粉末还原的效率。
进一步地，所述还原组架还包括组架顶盖，所述组架顶盖固定在所述还原组架的顶部。
设置组架顶盖，可避免放置或吊运过程中异物掉入料舟内，进而污染金属粉末。
进一步地，所述还原组架的顶部设置有吊扣。
设置的吊扣用于对还原组架的吊运。
进一步地，所述料舟进出所述卡槽的终止端设置有限位杆，所述料舟进出所述卡槽的进入端设置有固定杆；所述固定杆活动穿设在所述还原组架侧面上下端部的固定孔位内。
设置固定在还原组架上的限位杆和活动穿设在固定孔位内的固定杆，可对料舟进行限位和固定，避免料舟滑落。
进一步地，所述炉体内设置有内衬，所述炉体与内衬之间设置有感应线圈，所述感应线圈与炉外的电源装置连接；所述炉盖上设置有进气阀，所述炉体底部设置有排气阀；所述炉体和内衬均由耐火材料制成。
更进一步地，所述电源装置为中频电源装置。
采用中频电源装置进行升温加热，感应线圈中产生高密度的磁力线，磁力线切割感应线圈内盛放的金属粉末，在金属粉末中产生很大的涡流制热，相比常规的电阻丝加热方式，中频感应电源的加热温区均匀性好，可大幅度提高升温速度。
更进一步地，所述加热炉还包括设置在炉体底部的支撑座。
设置支撑座，可对加热炉起到支撑作用，同时，将炉体支撑起来，底部留有间隙，有利于散热和还原气体的流通。
为了能更清楚地理解本实用新型，以下将结合附图阐述实用新型的具体实施方式。
附图说明
图1为本实用新型中还原组架的结构示意图；
图2为本实用新型中还原组架的使用状态示意图；
图3为本实用新型的使用状态示意图。
其中，附图标记为：
1、还原组架；2、加热炉；3、料舟；11、纵杆；12、横杆；13、卡槽；14、组架顶盖；15、限位杆；16、固定杆；17、固定孔位；18、吊扣；21、炉体；22、炉盖；23、内衬；24、感应线圈；25、进气阀；26、排气阀；27、支撑座。
具体实施方式
为解决现有技术存在的不足与缺陷，本实用新型提供了一种金属粉末脱氧还原装置，解决了现有还原装置还原效率不够高、还原效果不够好的问题。
如图1至图3所示，其中，图1为本实用新型中还原组架的结构示意图，图2为本实用新型中还原组架的使用状态示意图，图3为本实用新型的使用状态示意图。
如图3所示，本实用新型金属粉末脱氧还原装置，包括还原组架1和加热炉2。
所述加热炉2包括炉体21和炉盖22，所述炉体21包括一开口向上的炉腔，所述还原组架1活动放置在所述炉腔内，并与所述炉腔匹配；用于放置金属粉末的料舟3以等间距层叠的方式活动放置在所述还原组架1上。
具体地，所述还原组架1包括由若干纵杆11和若干层横杆12组成的长方体框架结构，每一层所述横杆12上设置有卡槽13，每一层所述卡槽13对应放置一个料舟3。
具体地，炉体21为长方体结构，炉腔为圆柱形，长方体框架结构的还原组架1可放置在圆柱形炉腔内。
具体地，所述还原组架1和料舟3的材质均为2520不锈钢。2520不锈钢为耐高温材料，具有良好的耐高温性，具有很好的抗氧化性、耐腐蚀性，在高温下能够持续作业。
在本实施例中，该长方体框架结构由六根纵杆11和十层横杆12焊接而成，横杆12上焊接有左右两个卡槽13，共有九层卡槽13，如图1所示。
具体地，每相邻两层卡槽13之间的间隔为5～10mm，即每相邻两层所述料舟3之间的间隔为5～10mm。在优选的本实施例中，该间距为8mm。料舟3在垂直方向上通过还原组架1上固定的卡槽13隔开进行叠加，每层料舟3间隔设置在5～10mm范围内，一方面还原气体能够有效进入，促进还原效率，另一方面，适当的间隙可增加料舟3叠放层数，增加一次还原的金属粉末量。
具体地，所述料舟的层叠层数为8～30层，可根据实际情况进行调节。在优选的本实施例中，共有九层卡槽13，对应料舟3的层叠层数为9层。
在优选的本实施例中，所述还原组架1还包括组架顶盖14，所述组架顶盖14焊接固定在所述还原组架1的顶部。同时，在所述还原组架1的顶部即组架顶盖14上设置有吊扣18。如图1所示，该吊扣18具有四个，分布在组架顶盖14的侧边上。设置组架顶盖14，可避免放置或吊运过程中异物掉入料舟3内，进而污染金属粉末，而设置的吊扣18用于对还原组架1的吊运。
在优选的本实施例中，所述料舟3进出所述卡槽13的终止端固定设置有限位杆15，该限位杆15为一与纵杆11等长的杆件，其与纵杆11平行设置，并与每层横杆12焊接固定。而在所述料舟3进出所述卡槽13的进入端设置有固定杆16，在还原组架1的底部和顶部对应位置设置有固定孔位17，该固定杆16穿设在固定孔位17内，进而防止料舟3从卡槽13上滑落出来。
具体地，所述炉体21内设置有内衬23，内衬23环绕形成前述炉腔，该炉体21和内衬23均由耐火材料制成，主要为氧化铝及氧化锆。所述炉体21与内衬23之间设置有感应线圈24，所述感应线圈24与炉外的电源装置连接，所述感应线圈24的铜质绕组引出端经炉体21上的绝缘密封装置引出至炉外与电源装置相连，所述电源装置为中频电源装置，采用中频电源装置进行升温加热，感应线圈24中产生高密度的磁力线，磁力线切割感应线圈24内盛放的金属粉末，在金属粉末中产生很大的涡流制热，相比常规的电阻丝加热方式，中频感应电源的加热温区均匀性好，可大幅度提高升温速度。
更具体地，所述炉盖22上设置有进气阀25，所述炉体21底部设置有排气阀26。在炉体21的底部还设置有支撑座27，支撑座27可对加热炉2起到支撑作用，同时，将炉体21支撑起来，底部留有间隙，有利于散热和还原气体的流通。
本实用新型金属粉末脱氧还原装置使用时，首先将待氧化还原的金属粉末倒入料舟3内，将金属粉末摊平，使得金属粉末的厚度在20～30mm之间。后将装有金属粉末的料舟3沿着卡槽13插入还原组架1内，依次将其余装有金属粉末的料舟3插入还原组架1内。而后，将固定杆16穿设进固定孔位17内，对料舟3进行限位和固定。接着，打开炉盖22，使用吊运设备将整个还原组架1吊入炉腔内，放置好后，盖上炉盖22。后对加热炉2进行加热，还原气体(氢气)流向由顶部的进气阀25通入，再经底端的排气阀26排出，炉内气体控制为正压(0.5～1MPa)，使炉内还原组架1上的每层金属粉末所受气压均匀，确保还原质量的稳定。加热炉采用中频感应原理进行升温加热，中频感应加热是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至20kHZ)的电源装置，感应线圈24中产生高密度的磁力线，并切割感应线圈24里盛放的金属粉末，在金属粉末中产生很大的涡流制热，相比常规的电阻丝加热方式，中频感应加热温区均匀性好，可大幅度提高升温速度，如：镍基粉末还原温度约900°，常规电阻升温约5～8h，而采用中频感应加热只需0.5～1h即可，大大缩短升温生产周期，节省还原气体。
相对于现有技术，本实用新型金属粉末脱氧还原装置，设计精巧、结构简单。由于金属粉末料舟采用多层方式放置，每层金属粉末厚度相对常规工艺单层料舟的粉量厚度要薄，还原气体在金属粉末中更容易均匀渗透，深入金属粉末底层，反应更充分，反应时间更短，同时由于金属粉末层孔隙度大，脱氧还原反应温度可以更低，因而金属粉末不会发生烧结团聚板结，金属粉末材料的分散性好，含氧量更低，金属粉末品质更高。另一方面，采用中频感应加热比常规电阻式加热更快，同时采用等间距层叠的方式放置，单位时间内还原的金属粉末的产量比常规单层料舟或管式炉等效率更高。本实用新型金属粉末脱氧还原装置，操作便捷，重复利用率高，在保证金属粉末还原质量的同时极大的提高了生产效率。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
