一种应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置的制作方法

1.本发明涉及磁性材料技术领域，尤其涉及一种应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置。


背景技术：

2.目前，磁性材料制备而成的磁性元器件是电子信息产业的重要基础，广泛应用于计算机、传感器、电力、通讯、航空航天、汽车、能源等工业领域和日常生活电器中，特别是在电子信息行业占据特别重要的地位，铁硅铝软磁粉末制备的金属磁粉芯具有高磁导率、高电阻率、低矫顽力和良好的耐磨性，同时金属磁粉芯还具有良好的偏置特性和温度稳定性，能够在较低的温度和较宽的温度范围内工作，并且工作时噪音低，铁硅铝合金拥有优良的综合性能，相对坡莫合金而言，铁硅铝合金不含价格昂贵的ni/mo等贵金属元素，具有低廉的成本。
3.进而，目前行业生产软磁用铁硅铝粉（硅9.6%，铝5.4%，铁余量）有两种方法，一种破碎法铁硅铝，即将熔炼铸锭再机械磨破碎；另一种是熔炼氮气雾化得到铁硅铝粉末。两种方法的合格品均为-200目（简写为-200），且基于破碎铁硅铝微观形貌为非规则形状，雾化法铁硅铝微观形貌为球形，进而雾化法铁硅铝的磁性能优于破碎铁硅铝粉末。其中，气雾化法制备的铁硅铝粉主要应用于金属磁粉芯，金属磁粉芯的磁电性能直流叠加特性主要与粉末微观形貌有关（球形度和卫星球的比例）。粉末球形度越好，卫星球越少，直流叠加特性越好。
4.目前行业针对 200目不合格铁硅铝粉采用两种方法进行回收利用：第一重新回炉，一般采用非真空熔炼，由于铝在高温熔炼时极易吸氧形成氧化渣，将会产生大量的氧化渣，会堵塞中间包，使雾化生产不能连续。第二采用机械破碎法，但 200目铁硅铝粉末球形颗粒延展性高，不像铁硅铝锭子易破碎，普通机械破碎方法破碎效果非常差，制得的粉末磁性能也非常差不能使用。如现有的球磨方法球形磨球去磨球形的铁硅铝粗颗粒，效果较差；气流磨主要是靠物料自身的碰撞粉碎，延展性高弹性就大，铁硅铝颗粒之间一碰撞就会互相弹开，粉碎效果不好。综上所述，重新回炉和常规的机械破碎法制备的效果不佳，行业内对 200目铁硅铝粉末无法回收利用，造成原料堆积浪费。基于此，进而针对 200目铁硅铝粉末的加工处理以及获取高产率-200目铁硅铝粉末成为本领域研究的关键。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置，旨在解决如何提高-200目铁硅铝粉末生产效率的同时提高 200目铁硅铝粉末的利用率的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置，包括依次连通的粉末气雾化制备组件、碾压破碎组件、分选组件、整形组件和收尘器；
所述粉末气雾化制备组件包括由上至下密封连通的中间包、多通导流管、多个雾化喷嘴和雾化筒，所述中间包下端与多通导流管连通，所述多通导流管下端出口与对应的雾化喷嘴匹配设置，所述雾化筒包括与雾化筒内腔连通的多级气流分级管道，各级气流分级管道轴向分布在雾化筒侧壁的不同位置，各级气流分级管道连接着对应的抽气组件与粉末收集结构；所述碾压破碎组件包括第一传送带、设置在第一传送带上的下压板和与下压板匹配设置的上压板，所述上压板上还设置有压力组件，所述第一传送带一端连接进料管道，另一端与分选组件连通，所述进料管道与雾化筒连通；所述分选组件包括筛分筒，所述筛分筒底部沿圆周径向方向均匀设置多个第一氮气喷嘴，所述筛分筒底部与碾压破碎组件连通，所述筛分筒顶部与整形组件连通；所述整形组件包括整形筒，所述整形筒中部设置多组沿整形筒内壁圆周切线方向的多个第二氮气喷嘴，整形筒顶部分别与筛分筒、收尘器连通。
7.可选地，所述多通导流管包括上导流管和与上导流管连通的多个下导流支管，各下导流支管匹配有对应的雾化喷嘴，各雾化喷嘴均连接着对应的第一氮气储存罐。
8.可选地，各抽气组件均为真空抽气泵，且各真空抽气泵控制位于上端的气流分级管道的内部压强大于位于下端的气流分级管道的压强。
9.可选地，所述雾化筒底部与第一过渡料仓连通，雾化筒底部还设有液氮输送口和连接泄压阀的连通口，所述第一过渡料仓通过筛分机与进料管道连通，所述筛分机还连接有第一收料仓。
10.可选地，各级气流分级管道沿雾化筒周向对称分布多个连接管道，各管道连接着对应的粉末收集结构，位于最底层的粉末收集结构与第一过渡料仓连通。
11.可选地，所述第一传送带与分选组件之间还设置有对辊破碎机，所述对辊破碎机内设有锯齿状的多组滚轴，所述对辊破碎机下方设置有第二传送带，所述第二传送带一端与所述筛分筒内腔连通，所述筛分筒底部还与对辊破碎机连通。
12.可选地，各第一氮气喷嘴呈环形对称布设，且各第一氮气喷嘴均与第二氮气储存罐连接；处于同一组的各第二氮气喷嘴呈环形布设，各第二氮气喷嘴均与第四氮气储存罐连接。
13.可选地，所述整形筒底部布设有喷射结构；所述喷射结构由沿圆周径向方向分布的多个第三氮气喷嘴组成，且各第三氮气喷嘴呈环形对称布设，或者所述喷射结构为环形结构且靠近整形筒内腔的一侧具有预设宽度的环缝；所述喷射结构还与第五氮气储存罐连接。
14.可选地，所述整形筒顶部与旋风分离器连通，所述旋风分离器底部连接有第三收料仓，所述旋风分离器顶部还与收尘器连通，所述收尘器设有氮气排放口。
15.可选地，所述中间包还连接着中频炉，所述中频炉用于将预设质量比的纯铁、铝锭、金属硅进行熔炼。
16.有益效果：1、粉末气雾化制备组件设置改进后的多通导流管，提高了铁硅铝粉末的生产效率，以及与气流分级的组合设置实现了对不同尺寸的铁硅铝粉末分类收集，同时也避免了不同尺寸的粉末的粘结，最终提高-200目粉末的产量，提高金属磁粉芯性能；
2、碾压破碎组件、分选组件、整形组件的组合设置实现了对 200目铁硅铝粉的加工，进而提高 200目的产品回收利用，提高了用于金属磁粉芯的铁硅铝粉不合格品的利用率；3、碾压破碎组件的设置有效提高粉末的破碎效率；4、分选组件中的多个第一氮气喷嘴的设置实现了对破碎后粉末的进一步地分类，以及将分选组件与碾压破碎组件的连通设置，实现了部分粉末的二次破碎加工；5、整型组件中的多个第二氮气喷嘴的设置，既能进一步破碎颗粒，又能使不规则颗粒变成球形或类球形颗粒，实现了粉末的整形。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本发明一种应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置一实施例的剖视图；图2为图1所示结构的粉末气雾化制备组件的示意图；图3为图1所示结构的碾压破碎组件的结构示意图；图4为图1所示的分选组件、整形组件和收尘器的结构示意图。
19.附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示（诸如上、下
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
22.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
23.并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
24.参见图1至图4，本发明提供了一种应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置的结构示意图，所述多级加工处理装置包括依次连通的粉末气雾化制备组件、碾压
破碎组件、分选组件、整形组件和收尘器37。
25.进一步地，如图2所示，所述粉末气雾化制备组件包括由上至下密封连通的中间包3、多通导流管4、多个雾化喷嘴2和雾化筒5，一般地，在加工处理之前，预先将预设质量比的纯铁、铝锭、金属硅在中频炉1中进行熔炼，且加热温度多设置在1600-1700℃之间，并将铁硅铝合金熔液倒入中间包3以备雾化处理，所述中间包3下端与多通导流管4连通，其中，所述多通导流管4包括上导流管和与上导流管连通的多个下导流支管，各下导流支管匹配有对应的雾化喷嘴2，其中设置的雾化喷嘴2为拉瓦尔喷嘴，进而各雾化喷嘴2将从对应下导流支管两侧出来的熔液进行雾化，且各雾化喷嘴2均连接着对应的第一氮气储存罐13，并以氮气作为雾化介质。其中，设置下导流支管的数量在2个以上，可提高雾化生产能力，目前，行业生产软磁用铁硅铝粉合格品均为粉末-200目，上述改进是基于单根导流管导管的耐受温度受时限限制，而目前行业内的改进是通过增大孔径以减少其耐受高温时间，但在雾化压力不变情况下，-200目合格品粉末成品率会大幅下降，虽然进一步提高雾化压力可以提高-200目成品率，但雾化压力的极限值在5mpa左右，雾化压力再提高，细粉的成品率几乎没有变化。进而本方案中多通导流管4的改进效果具有显著的进步，可提高-200目粉末的成品率。
26.进一步地，所述雾化筒5包括与雾化筒5内腔连通的多级气流分级管道，各级气流分级管道轴向分布在雾化筒5侧壁的不同位置，各级气流分级管道连接着对应的抽气组件与粉末收集结构，进而所述雾化筒5用于粉末在向下飞行过程中受氮气压力差的作用，雾化粉末颗粒分别从各级气流分级管道进入粉末收集结构中。其中各级气流分级管道包括与雾化筒5内腔连通且间隔分布的多个气流管道单元，处于同一级气流分级管道的多个气流管道单元绕雾化筒5呈环形分布且各气流管道单元垂直于雾化筒5侧壁，各气流管道单元连接对应的粉末收集结构；优选地，处于同一级气流分级管道的多个气流管道单元连接着同一抽气组件。
27.进一步地，各抽气组件均为真空抽气泵，且各真空抽气泵控制位于上端的气流分级管道的内部压强大于位于下端的气流分级管道的压强，进而使得位于上端的气流分级管道连接的粉末收集结构收集的粉末尺寸小于下端的气流分级管道连接的粉末收集结构收集的粉末尺寸，进而方便对不同尺寸的粉末颗粒进行归类备用。同时，不同尺寸的粉末分类存储也有效避免粉末粘结的问题，因为，雾化后的颗粒间常发生团聚、粘连形成“卫星球”，降低了粉末的流动性、影响金属磁粉芯的磁电性能。出现“卫星球”的原因是粉末在飞行过程中，由于大小颗粒的冷却速度不一致，小颗粒容易粘粘在大颗粒表面。
28.进一步地，如图2所示，本实施例中设置了三级气流分级管道，在实际应用中，可设置从上端到下端的各气流分级管道的压力分别为：2kpa、0.8kpa、0.2kpa，且连接对应的第一粉末收集结构6、第二粉末收集结构7、第三粉末收集结构8分别收集细、中、粗颗粒的雾化粉末，其中，第一粉末收集结构6是沿雾化筒5对称2个分布，也可以3个分布，并且收集的粉末可直接从结构6底下的阀门放出；同理，所述第二粉末收集结构7、第三粉末收集结构8的设置方式与第一粉末收集结构6基本相同；而针对未被上述粉末收集结构收集的大颗粒粉末则进入雾化筒5的底部，并在所述雾化筒5底部设置液氮冷却层，使大颗粒快速冷却，进而雾化筒5底部还设有氮气夹层，氮气夹层包括液氮输送口9和用于连接泄压阀10的输出口，基于泄压阀10内部设置有相应的启停模块，进而在泄压阀10与氮气夹层连通的过程中若检
测到氮气夹层内部的液氮汽化后达到一定的压力，则泄压阀10启动并控制氮气夹层内部的氮气从泄压阀10排出；并且将雾化筒5底部的大颗粒粉末输送至下端的第一过渡料仓11中，以待后续破碎处理。优选地，还可将多个第三粉末收集结构8收集的粉末也传输至第一过渡料仓11中，以便实现大颗粒粉末进一步地破碎处理；同时，可将第一粉末收集结构6、第二粉末收集结构7收集的粉末直接作为后续制备金属金属磁粉芯的原料来源之一。在实际应用中，第一粉末收集结构6、第二粉末收集结构7收集的粉末是-200目的粉末，以及第一过渡料仓11中收集的粉末多为 200目的粉末。
29.进一步地，如图3所示，所述碾压破碎组件包括第一传送带19、设置在第一传送带19上的下压板20和与下压板20匹配设置的上压板18，所述上压板18上还设置有压力组件，所述第一传送带19一端连接进料管道16，另一端与分选组件连通，所述进料管道16与雾化筒5连通。
30.具体地，第一过渡料仓11中的粉末颗粒通过进料管道16、第一传送带19输送至上压板18、下压板20之间的挤压区域，并且在上压板18上连接有活塞杆17，且活塞杆17连接着对应的压力组件，所述压力组件通过活塞杆17带动上压板18对粉末向下挤压，并且下压板20在第一传送带19的作用下往复运行，进而实现了粉末颗粒由三维球体变为二维平面结构的扁平状粉末颗粒，并将压制好的扁平状粉末颗粒运送到与第一传送带19连通的第二过渡料仓21中，以及在第二动力泵22的作用下将扁平状粉末颗粒送入对辊破碎机23中。
31.优选地，在第一过渡料仓11中的粉末颗粒进入上压板18、下压板20之间的挤压区域之前，还需通过筛分机14进行筛分，将部分不需要挤压的粉末颗粒直接通过第一收料仓15收集，余下的则通过进料管道16、第一传送带19输送至上压板18、下压板20之间的挤压区域。在实际应用中，所述第一过渡料仓11内的粉末颗粒通过第一动力泵12输送至筛分机14中，其中筛分机14将小于及等于200目粉末收集到第一收料仓15中，并将大于200目铁硅铝粉从进料管道16进入传送带19，以便将大于200目铁硅铝粉进一步地进行加工处理。
32.进一步地，所述对辊破碎机23内设有锯齿状的多组滚轴24，一般地，各组滚轴24呈上下分布，且上方的滚轴24出料口位于下方的滚轴24进料口的正上方，进而实现多次的破碎操作；其中所述对辊破碎机23用于将第二过渡料仓21中传输的扁平状物料破碎成不规则形状的小颗粒，并且，所述对辊破碎机23下方设置有第二传送带25，进而将破碎后的小颗粒经过第二传送带25进入后续的分选组件。
33.进一步地，如图4所示，所述分选组件包括筛分筒26，在实际使用中，所述第二传送带25一端与所述筛分筒26内腔连通，所述筛分筒26底部沿圆周径向方向均匀设置多个第一氮气喷嘴27，其中，多个第一氮气喷嘴27呈环形且沿筛分筒26横截面呈径向分布，且各第一氮气喷嘴27均与第二氮气储存罐28连接，并且多个第一氮气喷嘴27的呈环形且径向喷射设置，可防止进入筛分筒26的粉末落下，优选地，第一氮气喷嘴27的数量设置为3个且呈环形对称分布，以使喷射氮气流与筛分筒26圆周面和轴线交汇点汇集，再向上引流，进而较轻的颗粒进入筛分筒26中并漂浮在筛分筒26内腔中，并在氮气流的带动下传输至后续的加工装置中，以及较重的颗粒则下沉至筛分筒26底部，以待后续破碎处理，进而氮气喷嘴27的设置使得筛分筒26具有筛分的效果。
34.具体地，所述筛分筒26底部还可与对辊破碎机23连通，针对部分较重的大颗粒由于自身重力大于氮气浮力，容易掉落在筛分筒26底部，进而通过管道输送重新回到对辊破
碎机23中进行二次粉碎，有效提高了粉末利用率。而针对较轻的粉末颗粒，则可在氮气作用下从所述筛分筒26顶部输送至整形组件中。其中，针对筛分筒26与对辊破碎机23连通的管道中设置相应的动力组件，本实施例中，在靠近筛分筒26的一侧连接对应的第三氮气储存罐29，以便于为筛分筒26底部掉落的粉末在氮气作用下回流至对辊破碎机23中。其中第二氮气储存罐28与第三氮气储存罐29的输出的压力值设置是不同，具体的可根据实际应用进行调整。此外，还可设置相应的动力泵来替换第三氮气储存罐29。
35.进一步地，所述整形组件包括整形筒31，所述整形筒31中部设置多组沿整形筒31内壁圆周切线方向的多个第二氮气喷嘴30，整形筒31顶部分别与筛分筒26、收尘器37连通。具体地，处于同一组的各第二氮气喷嘴30呈环形布设，各第二氮气喷嘴30均与第四第四氮气储存罐33连接；优选地，所述整形筒31包括两组沿整形筒31内壁圆周切线方向的多个第二氮气喷嘴30，且设置在距离整形筒31顶端1/3处、1/2处沿整形筒31内壁圆周切线方向分别对称分布有2个第二氮气喷嘴30，以使氮气沿筒壁内周面的切线方向喷出，使其沿着筒体的内周面回转，细颗粒在氮气的作用下相互旋转碰撞，既能进一步破碎颗粒，又能使不规则颗粒变成球形或类球形颗粒，达到整形的目的。
36.进一步地，所述整形筒31底部布设有喷射结构32，所述喷射结构32可以是由沿圆周径向方向均匀分布的多个第三氮气喷嘴组成，且各第三氮气喷嘴呈环形对称布设且分布在整形筒31对应的横截面上，各第三氮气喷嘴还与第五氮气储存罐34连接，底部第三氮气喷嘴的设置可防止粉末落下，在本实施例中，整形筒31底部沿周线方向均匀分布4个第三氮气气体喷嘴，喷射氮气流与整形筒31圆周面和轴线交汇点汇集，再向上引流，使进入整形筒31中的细颗粒漂浮在空中。进而起到一定的分选效果。
37.此外，所述喷射结构32还可为环形结构且靠近整形筒31内腔的一侧具有预设宽度的环缝，并且喷射结构32与第五氮气储存罐34连接，进而使得氮气通过喷射结构32的环缝喷出，也可防止整形筒31内的粉末落下。
38.进一步地，所述整形筒31顶部与旋风分离器35连通，所述旋风分离器35底部连接有第三收料仓36，所述旋风分离器35顶部还与收尘器37连通，所述收尘器37上端还设置有连通外接大气的氮气排放口，进而方便装置内的氮气排出。具体地，经整形后的球形或类球形颗粒通过整形筒31顶部进入旋风分离器35，较重的粉末颗粒进入第三收料仓36进行收集，较轻的超细粉通过收尘器37收集。优选地，本实施例中所述收尘器37采用的布袋除尘器。
39.上述组件的设置实现对铁硅铝粉末的多级加工处理，有效地提高了不同尺寸粉末的利用率，其中内部设置的多个氮气储存罐的输出压力均不同，可根据实际的需求进行调整，并且其中各收集结构及收料仓的粉末可用于金属磁粉芯的制备，具体的可直接采用第一粉末收集结构6、第二粉末收集结构7、第一收料仓15的粉末并在混合之后得到粉末a，以及将粉末a与第三收料仓36粉末b按照一定比例混合（a：100-70%，b:0-30%），再经过磷酸、有机硅树脂、硬脂酸锌等添加剂绝缘包覆处理，经压制成型、预热、烧结、含浸、倒角、涂装工艺，得到金属磁粉芯c，以测试磁电性能。具体地实施例如下：实施例1将-200目铁硅铝粉a1和将 200目铁硅铝不合格品破碎整形处理得到的粉末b1，按照一定质量比例进行混合（a1：100%，b1：0%），经磷酸、有机硅树脂、硬脂酸锌等添加剂绝缘
包覆处理后，经压制成型、预热、烧结、含浸、倒角、涂装工艺，得到金属磁粉芯c1，测试磁粉芯磁电性能。
40.实施例2将-200目铁硅铝粉a2和将 200目铁硅铝不合格品破碎整形处理得到的粉末b2，按照一定质量比例进行混合（a2：90%，b2：10%），经磷酸、有机硅树脂、硬脂酸锌等添加剂绝缘包覆处理后，经压制成型、预热、烧结、含浸、倒角、涂装工艺，得到金属磁粉芯c2，测试磁粉芯磁电性能。
41.对比例1将普通气雾化制备的铁硅铝粉末d3，经磷酸、有机硅树脂、硬脂酸锌等添加剂绝缘包覆处理后，经压制成型、预热、烧结、含浸、倒角、涂装工艺，得到金属磁粉芯c3。
42.根据普通气雾化制备的铁硅铝粉末与经过本装置制备及加工处理后的铁硅铝粉末分别制备对应的磁粉芯，进行磁电性能测试，详情见表1。
43.表1-磁粉芯的磁电性能1、如上表1所示，本发明处理后制备的金属磁粉芯c1的损耗小于普通气雾化制备的金属磁粉芯c3的损耗，同时，本发明处理后制备的金属磁粉芯c1的直流叠加特性大于普通气雾化制备的金属磁粉芯c3的直流叠加特性，可见，本装置制得-200目铁硅铝粉处理后的金属磁粉芯的磁电性能更好。
44.2、在 200目铁硅铝不合格品破碎整形处理得到的粉末b2中加入本装置制备的-200目铁硅铝粉a2，并制备的金属磁粉芯c2，其损耗与直流叠加特性与普通气雾化制备的金属磁粉芯c3的的损耗与直流叠加特性基本相当，进而本装置中对 200目铁硅铝不合格品的进一步处理，并可用于制备金属磁粉芯，进而提高了 200目铁硅铝粉不合格品的回收利用率，进而降低了 200目铁硅铝粉的浪费。
45.以上实施例中，本领域技术人员对于软件控制可以采用现有技术，本发明仅保护应用于金属磁粉芯的铁硅铝粉末的多级加工处理装置的结构以及相互的连接关系。
46.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。