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采用五百大氣壓制作不銹鋼粉的方法 東建中 021-65147943
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1 前言
9 U) s2 I6 t, P, r; X: `% J5 V4 r2 U不銹鋼金屬是指一系列在空氣，水，鹽的水溶液，酸以及其它腐蝕介質中具有高度化學穩定性4 `4 M3 Z% G/ b: m
的鋼種。在空氣中耐腐蝕的鋼稱為"不銹鋼"，在各種腐蝕性較強的介質中耐腐蝕的鋼種稱為"耐5 ]; S9 N ?# y! P
酸鋼"。通常，我們把不銹鋼與耐酸鋼統稱為不銹耐酸鋼，或簡稱為不銹鋼。根據習慣用法，不; u+ x: s# K; X$ Z4 [* b( j: x
銹鋼一詞常包括耐酸鋼在內。由于不銹鋼的優異的耐腐蝕性能,它的應用范圍不斷擴大，特別是
+ S3 a6 Z7 E7 f4 E不銹鋼金屬粉末，隨著金屬粉末制作工藝的進步，成為粉末治金、注射成形、涂料等行業中的重8 ~+ m0 U* Z$ e9 ?* [6 c0 [) y2 {
要的原材料。
2 D' B. V4 \3 t% d9 u2 不銹鋼粉末的制作原理- D* z* J2 M# C$ E" {
2.1不銹鋼粉末，可以采用不同的方法制作，目前工業化制作的方法，主要是采用氣霧化法或水
% C, w2 X: x% y) e* U2 y霧化法制作。其制作的原理是：將不銹鋼金屬在熔爐中熔化，經中間包過渡，注入到霧化區霧
$ b; l5 {) X' {- T- S# R化。為了控制金屬流的大小，在中間包的底部裝入特制的限流漏嘴。進入霧化區的融熔金屬液
: g6 h: [9 s4 l0 j9 E) l在漏嘴的控制下，呈穩定的液流柱垂直落下。在霧化區，來自噴嘴的高速水流或氣流從不同的
7 k# x' H* T$ n4 s, _方向沖擊金屬液流，將液流擊成碎塊，分散成為不銹鋼粉末。由于不銹鋼在霧化時屬于容易氧
- p: e- {4 a' A, Z. d. w( \& W化的金屬，在霧化時，單位體積的金屬的表面積增大了千萬倍，不采取一定的保護措施時，所* S, \+ ~, @! R* I2 m
得到的粉末表面會發生氧化，影響粉末的使用。如果不銹鋼粉末表面氧化比較嚴重時，粉末的
% u( Y; l2 u% X5 B6 Z表面將呈黃色，嚴重時會全部發黑。采取了保護措施的粉末，表面呈銀灰色的金屬光澤。
6 A. [6 {1 l; |& s# D2.2 不銹鋼粉末的化學成份：[1]. Y3 C' J& v0 X6 l. [: G L5 @% ]2 w
表一、不銹鋼粉末的化學成份：% _& [" x- K* G" @ B' K. n/ e
牌號 化學成份：(wt%)) S* O# _7 }7 R! \5 s
C Cr Ni Si Mo Mn O Fe
$ h7 T6 X5 q6 W/ {1 W0 O8 B304 0.03-2.0 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余
, t# y" {' m6 L& K9 r304L <0.03 18-20 10-12 0.7-0.8 <0.2 <0.05 余# l) W& a9 n1 h( W' @: t
316 0.03-2.0 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余2 A/ T7 Y. K( W0 e+ O7 {3 F+ I. D
316L <0.03 16-18 12-14 <0.1 2-3 <2.0 <0.05 余
& S( O, y, A) [ E N& J% H 不銹鋼金屬粉末的品種很多，表一所列出的是常用的幾種。1 C# ?5 {9 ]: @3 ^$ B& z7 L
2.3不銹鋼粉的制作工藝% D- D9 D4 e! i4 |+ [
不銹鋼粉末的制作：首先選用合適的霧化方法，可采用的方法有水霧化法和氣霧化法，, O) a- u) A8 m/ ]0 h0 Z* h) d
[1][2][3][4] 其制粉工藝流程為：
\* p- i0 ?4 j- R9 ~' k [選用優質不銹鋼原料--中頻感應爐內熔化--成份調整--脫氧除渣--霧化制粉--質量檢測--篩 k* Y3 D# P; p0 C9 S+ Y4 N. ~# _) `
分--包裝入庫
0 h* a$ T9 Y; Y$ T9 H$ D3 c2.4高壓水霧化制粉設備和工藝7 }/ a, p% ] Z. j7 W7 U
高壓水霧化制粉設備有二種形式：$ l. V( d1 Y: Y$ ?3 Y/ I3 }
一種稱為暢開式，其特征是霧化時，霧化環境與大氣通，粉末如對氧敏感的話，則易氧化。2 N+ ]; r9 V- N, h; B$ @
所以采用暢開式的設備，一般用于制作對粉末的氧含量要求不高或不易氧化的硅鐵粉、鉻鐵( Z0 R8 Z" J1 t" V! V8 _; R
粉、銅合金粉、熱噴涂用的鎳基合金粉等粉末。采用暢開式水霧化設備生產金屬粉末的單位* Q$ K. k2 j6 ?- P
很多，在上海地區有上海司太立公司、大通合金粉末有限公司、億通寶合金粉末有限公司等。$ M. _. n1 w6 k" ^- @) A
另一種是全封閉式，其特征是霧化時，霧化環境與大氣隔絕，金屬在低真空狀態下進行霧化
, g+ |3 z, j d' H，它適合那些對氧敏感的金屬，用全封閉式設備制得的金屬粉末，其含氧量很低，能滿足客& F2 D- e8 X/ a, R% Q
戶對含氧量低的要求。上海地區如崇明合金粉末廠等就是采用此種設備生產鈷基合金粉末、
+ x: U2 W( k* o( C0 I& I鎳基合金粉末、鐵基合金粉末等各類合金粉末，0 M" H$ g' `8 {% h5 n Q
高壓水霧化法制作不銹鋼粉末時，主要使用的設備有：. N9 C* F5 B+ D' U
一：中頻感應熔煉爐，用于熔煉的爐子，其容積大小可根據年產量定，一般選用一百公斤的，
8 |% q8 K V3 O7 D# b7 b. j1 {0 P年產量在二百到三百噸左右。3 V; @9 @; j6 z* U8 V" V0 i
二：高壓水泵，水泵的壓力10~50Mp,視不銹鋼粉末的用途選用，常用的壓力在25Mp。- x! Y! D- }8 j; v
三：全封閉式制粉裝置，包括霧化噴嘴、中間包、旋流器等部分，這是粉末能否制作得好的2 E& d5 Z) _9 k. N
關鍵設備，在霧化時，高溫的金屬遇到霧化介質水時，其中的熱量迅速傳遞給水，使水氣化
3 Q9 y8 ^5 [" o% L8 E0 i，同時產生大量的水蒸氣，使密封的霧化裝置中的氣壓飛快的提高。為了保證操作人員的安
$ q8 {8 b( y% A+ n7 ?) U全和霧化過程的順利進行，必須不斷地將產生的水蒸氣移出霧化裝置。
7 i0 l6 t4 r a四：循環水水池，使用循環水池的目的，是為了不向環境排放富含金屬離子的霧化廢水，減
% D) J9 S; y6 b: r" I; G4 H少環境污染。循環水經沉淀、過濾處理后再用作霧化介質。有人建議采用去離子水，認為可, @5 r* z8 ]) r- w
以提高粉末的質量，經過我們的對比試驗，發現采用循環水與采用去離子水，所制得的不銹
: c: l- c7 K1 w2 c0 v鋼粉末，在質量上沒有出別。采用去離子水，由于要另外投資一套制作去離子水的裝置，大, C% n6 t4 @8 {* c6 z# w
約要增加百分之十五左右的投資額。同時，在日常生產中，去離子水設備的運作，無疑也增7 u3 ` E! g! s7 N& X2 @
加了每公斤不銹鋼粉末的制作成本，所以一般不采用。
# ~9 `( T0 u! f- o& P五：篩分和包裝設備、檢測儀器等。5 _8 l. ~8 S( @' u$ k1 k* S# R
3 不銹鋼粉末的應用; a: O) |+ ^: w+ h
3.1 不銹鋼磷片涂料: o# ?- z, P B$ e: b! u7 h# {
不銹鋼磷片涂料用于重防腐涂料中，由于其本身的優良耐蝕性能，它的加入增強了涂層的耐
* i' X; K% L/ c. n" ?7 ?2 G化學藥品性以及抗老化的性能，同時增強了涂層耐磨耐溫度變化的性能。不銹鋼磷片在涂層; |& h+ l/ m; X& a
中與基體相互平行疊加排列，形成致密的防滲透層。據測算，在一到二毫米左右厚的涂層中
: y( H+ ?$ d. P+ }不銹鋼磷片層的分布可達到上百層，延長了介質滲透擴散的路程，使得介質須經過彎彎曲曲$ T% j3 h2 t9 s" h4 ?
的路徑才能滲透擴散到金屬基體的表面。不銹鋼磷片在涂層中形成了無數的微小區域，將環9 |, Y. f9 T9 a9 r! \+ c( |1 k" [
氧樹脂中的微裂紋、微氣泡切割分離開來，減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數之差，, c) }- z, i: C1 \
降低了涂層硬化時的收縮率以及涂層內部的應力。抑制了涂層龜裂、剝落，提高了涂層的粘
2 e" s, J8 e" w4 v' w$ y結力和抗沖擊性。
, J: Q% @/ X# D# W7 P3.2 不銹鋼拋丸7 b8 r9 Z4 |6 h1 I
隨著國內汽車、摩托車等行業的迅速發展，有色鑄造行業對表面處理的要求越來越高，作為
- g/ S9 c$ N' }表面處理中常用的易耗品之一，不銹鋼金屬拋丸的用量也不斷增加，一年要消耗上千噸。國
# Q9 u: W+ u; `內不銹鋼拋丸市場大部分被埃文、福爾康等外國公司所壟斷，市場價每公斤在三十五元左右。4 Q. [) S0 Q0 X% Q8 a1 Z; n
根據對國內用戶的調查，發現生產不銹鋼拋丸的市場需求量很大，目前每噸不銹鋼拋丸的生: L+ J; H. ]( D, F! m
產成本：（資料為：二○○二年八月）: [/ r' a: \0 o6 x- F. }1 F
不銹鋼原料： 七千到八千元* s2 I& h1 @0 z* K" g. l+ K0 l8 l
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電力： 二千元: ?0 B. e4 A' }5 x* H
霧化氣 三千五百元 D3 J: R/ F2 s& L& U
人工： 一千元
5 q7 _. k* N( {5 c/ _ 銷售、包裝等 一千五百元
1 Z8 @, p' @7 z5 i' F 合計： 一萬五千到一萬六千元 [0 C* x$ {: r0 f+ o2 [
每噸不銹鋼拋丸的銷售價，預計為三萬元，每噸可獲毛利一萬五千元左右，以上計算不包括設
3 ?- ^! `; _2 \! W. K) J備折舊、各種稅等，利潤須根據實際的生產量來確定。
5 W/ X/ w* v4 L9 @: k7 x3.3金屬過濾砂簡稱金屬砂、不銹鋼砂，它是以高級不銹鋼為原料，采用特殊技術開發的新型尖
" b' h A- w- M7 \0 a端過濾材料，世界上只有少數幾個公司能生產，國內于九十年代初開發成功并投入大批量生產。 金屬砂是隨著FDY和超細纖維設備技術的引進、外商為保證達到合同考核指標，作為專業軟件技術（know-how）輸入我國的，過去依賴進口，現在可以出口。 從杜邦為中心的歐美各合纖廠，日本、韓國、臺灣等地的合纖廠近幾年廣泛使用金屬過濾砂。我國一些知名的滌淪長絲、錦淪長絲企業（中資、外資、合資）、緊跟世界上合成化纖工業技術發展和創新的潮流、相繼采用金屬砂。與金屬砂相比，海砂（二氧化硅）、金剛砂（三氧化二鋁）、玻璃珠、多層燒結金屬網等在過濾的綜合性能方面相差很大。使用金屬砂有二大好處：第一、可以較大幅度地提高產品質量，產品的一等率一般可提高3-5個百分點，最高可達10個百分點，在紡多孔絲和一些高附加值的品種時，更是非金屬砂莫屬；第二、可延長組件使用周期至少一倍以上，這樣可減少組件中成本較高的各種網、墊片用量，減少換組件的原料消耗，減少組件處理的費用，可明顯降低生產成本。金屬砂之所以受歡迎是由于它的特殊結構和性能；第一、不定形多邊略帶空必的構造使其具有較大的空隙率和比表面積，海砂、金鋼砂都是實心的構造。過濾性能與過濾材料的空隙率和比表面的大小成正比。第二、尖銳的端緣等多突起形狀，有利于分割高聚物凝聚成份。第三、不銹鋼金屬所特有的高
" f A( E" Z5 {0 U& V7 ]8 Z抗壓抗拉強度，使得金屬砂很少破碎，可減少飄絲、斷頭。第四、金屬的導熱系數遠遠高于海砂
# K* F% c2 c( J( p2 w6 w+ L# a等非金屬，可使熔體溫度更均勻。第五、使用簡單、方便，不用水洗、不用篩洗，由于結構的特
% g% `8 W. a9 Q. C9 {* n% ^: g殊，甚至可以一個規格單一使用。（當然也可以不同規格，按不同配比使用）。 目前國內外+ g) r1 H4 x) B5 F% P
常用的規格有： 20/40目 40/60目 60/80目 80/120目 。 Y7 b/ N% S7 k6 i; l
不銹鋼粉末在其它方面也有許多應用，在此就不一一例舉了。
/ J+ b! a, {2 s5 L7 L2 ]& s. B0 A如果你需要不銹鋼粉末制作設備或工藝，可與作者聯系，同時代理各種金屬粉末，價格面議，有
5 R9 \4 G8 Z3 Q+ j0 ]" V K關資料函索即寄。有問題請與作者溝通。
4 h$ k& k0 p5 O* ]( f2 x5 _, ?參考文獻8 ~$ f3 P) d# C# Z$ _# ^
[1] 東建中，水霧化合金粉末生產工藝,上海工程技術大學學報（自然科學版）第5卷第2期
, B& ~6 p2 G x) {" `5 d6 W[2] 東建中，高壓水霧化法生產低含氧量金屬粉末的實踐,1990年全國熱噴涂技術經驗交流) \% |) p/ W1 x# w+ V* s
會論文集，P38
: I( b* T2 H' y% B. R- a! s[3] 東建中， 金屬粉末的二流霧化法制造工藝,金屬世界，1995年第4期，P12, s/ `, L8 g/ a' V1 J5 J
[4] 東建中，水霧化法制造超細金屬粉末的工藝與設備,第五屆華東地區焊接技術交流會
# R4 [6 R% O7 {; _3 z! V5 v（1999 山東*濟南）-上海市論文集，P97-98, C' b# n- F$ K, [, |5 |, j6 F
- ?- M2 D- i3 z( d- m c讀者如果想作更多的了解或進行交流，請在以下時間與東建中電話聯系：
# m9 |0 \& k* D& B星期一至星期五晚上六點以后，星期六、星期天及節假日全天。
# x: y+ S' y, X1 F電話：021-65147943
5 B/ d4 J) t4 x% H9 f+ t1 [) nE-Mail: ddddy@itiz.net 到以下網址查
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: R @5 B$ ?6 d 詢http://tw.netsh.com/eden/bbs/703230/更多內容： http://sh.netsh.com/bbs/15920
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發表于 2006-7-23 14:06:21
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