一种超高温等离子体球化设备的制作方法

本发明属于球化设备，具体为一种超高温等离子体球化设备。

背景技术：

1、超高温等离子体球化技术是利用热等离子体射流（通常为直流电弧或射频感应耦合等离子体，温度可达数千至上万摄氏度）对不规则形状的金属、陶瓷或合金等原料粉末进行快速加热熔融，使颗粒在表面张力作用下收缩为球形液滴，再经冷却固化得到高球形度、高流动性、高振实密度的球形粉体。该技术是增材制造（3d打印）、粉末冶金、热喷涂、电子封装及高性能复合材料等领域的关键上游工艺，其产品品质直接影响下游制件的致密度、力学性能及服役寿命。相较于传统雾化法、机械研磨法等球化工艺，等离子体球化具有热源集中、温度高、无电极污染、气氛可控等突出优势，尤其适用于钛合金、镍基高温合金、钨钼难熔金属及氧化物陶瓷等高附加值粉体的精密球化改性。

2、然而，现有超高温等离子体球化设备在工业化连续生产中仍面临诸多技术瓶颈。其一，设备多采用单级反应与分离结构，高温熔融后的粉体冷却路径短、降温速率不均匀，导致细粉收得率偏低，大量微细球形粉体随尾气逃逸，不仅造成物料浪费，还引发粉尘环境污染；其二，反应器及管路长期承受超高温等离子射流的热冲击，缺乏高效均匀的冷却保护设计，壁面易发生高温变形、烧蚀剥落，严重影响设备使用寿命和工艺稳定性；其三，送料系统普遍存在粉体受潮结块、架桥堵塞问题，加料速率波动大，导致球化质量一致性差；其四，袋式除尘器等尾气净化设备在连续运行中滤袋表面粉尘层逐渐增厚，清灰时需停机操作，且收集罐更换必须中断生产，显著降低设备利用率和生产效率；其五，整套系统对氧含量控制严格，但现有设备在粉体收集、取样、封装环节易混入空气，造成高温球形粉体氧化变质，同时各工艺参数（供气压力、系统真空度、冷却水温等）缺乏智能联动调控，难以满足高端粉体对批次稳定性和可追溯性的严苛要求。因此，开发一种集高效熔融球化、分级冷却捕集、连续排料清灰、惰性氛围全密闭收集及智能控制于一体的超高温等离子体球化设备，是本领域有待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超高温等离子体球化设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高温等离子体球化设备，包括：

3、等离子组件，所述等离子组件包括等离子柜、电源线、气体流量控制单元，用于产生高温等离子体射流；

4、主反应器，所述主反应器为双层不锈钢水冷结构，其顶部与所述等离子柜的出口相连通，用于接收经所述高温等离子体射流加热熔融后形成的球形粉体，并通过夹套冷却水对所述球形粉体进行初步降温固化；

5、一级旋风分离器，所述一级旋风分离器通过连接管道与所述主反应器的气相出口相连通，用于对随气流逃逸的球形粉体进行离心分离，同时一级旋风分离器远离主反应器的一端通过连接管道连接有二级旋风分离器；

6、副反应器，所述副反应器为脉冲袋式除尘器，其入口与所述二级旋风分离器的气相出口相连通，用于对经分离后气体中残留的细粒球形粉体进行过滤拦截；

7、送料组件，所述送料组件包括上料机构、进料仓、送粉器、真空置换系统及管路阀门，且送粉器采用刮盘式送料方式并具有双料斗设计，用于将不规则原料粉以设定加料速度连续输送至所述等离子组件的进料入口；

8、粉体收集组件，所述粉体收集组件包括分别设置于所述主反应器、一级旋风分离器、二级旋风分离器、副反应器底部的多个收集罐，用于在惰性气氛保护下对各级收集的球形粉体进行收集；

9、真空组件，所述真空组件用于对设备进行抽真空并在工作状态下将系统压力维持在固定范围内；

10、作为本技术方案的进一步优选的：所述等离子组件还包括绝缘安装法兰和金属安装法兰，所述等离子柜通过所述绝缘安装法兰安装于所述金属安装法兰上，所述金属安装法兰与所述主反应器相连，并且所述金属安装法兰在工作状态下不带电；

11、作为本技术方案的进一步优选的：所述主反应器为立式圆筒形结构，其内壁设置有冷却水夹套，所述冷却水夹套内设有螺旋导流板，同时所述主反应器的气相出口管路由底部向上倾斜延伸且为突缩结构，所述主反应器上安装有水冷系统，用于为高温熔融后的粉末提供冷却结晶环境；

12、作为本技术方案的进一步优选的：所述一级旋风分离器和所述二级旋风分离器均为切流式旋风分离器，其外壁均设置有冷却水夹套，所述一级旋风分离器与所述二级旋风分离器之间的连接管路为套管式水冷结构；

13、作为本技术方案的进一步优选的：所述副反应器包括上箱体、中箱体、灰斗、滤袋、花板及反冲洗装置，所述反冲洗装置包括脉冲阀、喷吹管、贮气包、导流器和控制仪，用于当所述副反应器进出口压降达到设定值时向所述滤袋内侧喷吹高压气体以清除所述滤袋外侧积聚的粉体；

14、作为本技术方案的进一步优选的：所述副反应器的底部收集罐与所述副反应器主体之间设有阀门组，所述阀门组用于在不停机状态下隔离并更换所述底部收集罐；

15、作为本技术方案的进一步优选的：所述粉体收集组件还包括真空手套箱和封装机，用于在惰性气氛保护下对各级收集的球形粉体进行封装；

16、作为本技术方案的进一步优选的：所述真空组件还包括真空尾气过滤系统和水环泵独立水循环运行系统，所述流量控制柜包括8路供气通道，其中3路供所述等离子柜使用、4路供环腔保护气使用、1路备用，各供气通道的压力控制小于3mpa；

17、作为本技术方案的进一步优选的：所述送料组件上的进料仓设有湿度实时监测单元和干燥单元，且进料仓内设有防堵结构和主动疏通机构，并且送料组件上的送粉器的刮盘式送料机构设有可调节的搅拌器转速、转盘速度和载气速度。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1、本发明中，通过离子体炬与多级分级冷却结构的协同配合，实现了从不规则原料粉到高纯球形粉体的连续化、一体化生产，显著提高了球形度和细粉收得率，同时，主反应器、旋风分离器及副反应器依次对颗粒进行分级捕集，结合副反应器内脉冲反吹清灰与不停机排料设计，不仅保证了尾气净化和粉体高效回收，而且大幅提升了设备运行连续性和生产效率。

20、2、本发明中，通过系统集成水冷夹套、多路供气精准调控及综合智能控制平台，通过全流程联锁互锁、压力自动反馈调节、工艺曲线追溯和远程/本地双模控制，确保了高温、高压、高电磁干扰环境下的运行安全与参数稳定性，同时，真空泵组组合设计配合氮气置换与氧含量监测，有效避免了粉体氧化和污染，降低了人工干预强度，保证了产品质量一致性和长期运行可靠性。

1.一种超高温等离子体球化设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述等离子组件（1）还包括绝缘安装法兰和金属安装法兰，所述等离子柜（101）通过所述绝缘安装法兰安装于所述金属安装法兰上，所述金属安装法兰与所述主反应器（2）相连，并且所述金属安装法兰在工作状态下不带电。

3.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述主反应器（2）为立式圆筒形结构，其内壁设置有冷却水夹套，所述冷却水夹套内设有螺旋导流板，同时所述主反应器（2）的气相出口管路由底部向上倾斜延伸且为突缩结构，所述主反应器（2）上安装有水冷系统，用于为高温熔融后的粉末提供冷却结晶环境。

4.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述一级旋风分离器（3）和所述二级旋风分离器（4）均为切流式旋风分离器，其外壁均设置有冷却水夹套，所述一级旋风分离器（3）与所述二级旋风分离器（4）之间的连接管路为套管式水冷结构。

5.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述副反应器（5）包括上箱体、中箱体、灰斗、滤袋、花板及反冲洗装置，所述反冲洗装置包括脉冲阀、喷吹管、贮气包、导流器和控制仪，用于当所述副反应器（5）进出口压降达到设定值时向所述滤袋内侧喷吹高压气体以清除所述滤袋外侧积聚的粉体。

6.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述副反应器（5）的底部收集罐（201）与所述副反应器（5）主体之间设有阀门组，所述阀门组用于在不停机状态下隔离并更换所述底部收集罐（201）。

7.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述粉体收集组件（7）还包括真空手套箱和封装机，用于在惰性气氛保护下对各级收集的球形粉体进行封装。

8.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述真空组件（8）还包括真空尾气过滤系统和水环泵独立水循环运行系统，所述流量控制柜包括8路供气通道，其中3路供所述等离子柜（101）使用、4路供环腔保护气使用、1路备用，各供气通道的压力控制小于3mpa。

9.根据权利要求1所述的一种超高温等离子体球化设备，其特征在于：所述送料组件（6）上的进料仓设有湿度实时监测单元和干燥单元，且进料仓内设有防堵结构和主动疏通机构，并且送料组件（6）上的送粉器的刮盘式送料机构设有可调节的搅拌器转速、转盘速度和载气速度。