硬质合金混合料的湿磨_喷雾干燥生产工艺及设备

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? 第 38 卷第 2 期 2 0 1 0 年 6 月 稀有金属与硬质合金 Rare M etals and Cemented Carbides Vol. 38? ? . 2 Jun. ? 2 0 1 0 生产与工艺 硬质合金混合料的湿磨?喷雾干燥 生产工艺及设备 崔佳娜, 谌启明 (长沙有色冶金设计研究院, 湖南 长沙 410011) ? ? 摘? 要: 简要介绍了湿磨?喷雾干燥制粒的基本工艺及设备的选用, 分析了配料、 湿磨、 喷雾干燥制粒各工序中影响混 合料质量的主要因素, 并对其主要技术经济指标和环保指标进行了评价。 ? ? 关键词: 硬质合金混合料; 湿磨?喷雾干燥; 制粒; 生产工艺; 影响因素; 技术经济指标 ? ? 中图分类号: T F 123. 11? ? ? 文献标识码: B? ? ? 文章编号: 1004 ?0536( 2010) 02?0057?05 Brief Introduction to Wet Milling?spray Drying Granulation Process for the Cemented Carbide Mixture CUI Jia?na, CHEN Qi?ming ( Changsha Engineering and Research Institute of Nonferrous Metallurgy, Changsha 410011, China) Abstract: Brief introduction is made to the wet milling?spray drying granulation technology and equipment with analysis made of the main factors affecting the mixture quality in the blending, wet milling, spray dr? ying granulation operations. The main techno?economic indices are evaluated. Keywords: cemented carbide mixture; wet milling?spray drying; granulation; process; influence factor; tech? no?economic index 1 ? 前 ? 言 硬质合金被称为现代工业的牙齿, 由于其具有 高强度、 高硬度、 高耐磨性以及良好的化学稳定性, 故应用领域非常广泛。随着硬质合金在电子工业用 加工工具( 如微型钻头) 、 高精度磨削加工中心用加 工刀具与微型雕刻刀具及矿山用切削工具和金属切 削工具中的广泛应用 [ 1] , 对其质量要求越来越高。 高质量的原料是制取高质量硬质合金的关键条件之 一, 如果没有优质的混合料, 即使采用最先进的设备 也无法生产出性能优异的合金。目前, 国内混合料 制备的主要方法有两种: 一种是湿磨?机械制粒生产 工艺; 一种是湿磨?喷雾干燥生产工艺。前一种方法 设备简单, 但工序较长, 干燥与制粒需由两个工序分 开完成, 物料易氧化、 脏化, 而且生产自动化水平低, 产量低, 所生产的混合料质量较差。后一种方法投 资大, 设备复杂, 但生产自动化水平高, 生产出的混 合料流动性能好, 松装密度稳定, 粒度分布均匀, 产 量大, 能满足高质量、 高性能、 大批量硬质合金生产 的需要。本文着重介绍先进的湿磨?喷雾干燥生产 工艺及设备。 2 ? 基本生产工艺及设备 混合料质量与硬质合金的生产密切相关, 从某种 意义上说, 混合料的质量直接决定硬质合金的质量。 与传统的湿磨?机械制粒生产工艺相比, 因湿磨?喷雾 干燥 生产工艺以 喷雾干燥 制粒取代 了原有的 真空干燥?擦碎过筛?制粒等多道工序, 故生产质量 收稿日期: 2009?08 ?03; 修回日期: 2009 ?09 ?07 作者简介: 崔佳娜( 1977 ?) , 女, 工程师, 从事稀有金属与粉末冶金工程项目的设计研究工作, E?mail: lily_cjn@ 163. com 稀? 有? 金? 属? 与? 硬? 质? 合? 金第 38 卷 和效率均大为提高。由图 1 可知, 湿磨?喷雾干燥生 产工艺的两个关键工序是湿磨和喷雾干燥制粒, 这 两个工序生产直接影响混合料成品的性能, 故对其 进行重点阐述。 图 1 ? 湿磨?喷雾干燥生产工艺原则流程 2. 1? 配? 料 配料原则为: ( 1) 原辅材料必须符合技术条件的 要求且严格按合金成分配料。( 2) 按合金组织晶粒 度要求选择原料的粒度。 2. 1. 1? 原料粒度 在原料粒度选择中, 一般采用 WC 粉原始晶粒 度与烧结后合金晶粒度相等的原则, 且要求 WC 粉 粒度均匀, 以使矫顽磁力( Hc) 和硬度( HRA) 有一 最佳烧结稳定区, 便于烧结。若 WC 粉粗细不均, 则烧结过程将难以控制。 2. 1. 2? 碳氧平衡 根据原料( 钴粉、 WC 粉) 的含氧量情况及其在 湿磨、 干燥、 存放过程中的增氧情况以及合金的不同 用途, 来调整原料的总碳量。 混合料的总碳量是影响混合料质量好坏因素之 一, 因为对于 WC?Co?其他碳化物的三元合金, 两相 区范围内合金中碳含量的允许波动范围非常窄, 而 合金中一旦出现第三相, 即脱碳相( ?相) 或渗碳相 ( 石墨相) , 合金性能将会急剧降低。故严格控制混 合料的化学成分十分重要, 必须通过科学的配料计 算及选择恰当的! 碳平衡系数?来加以控制。 2. 2? 湿? 磨 湿磨的目的是将碳化物研磨至所需粒度, 并与 钴粉在一定范围内实现充分均匀混合, 并具有较好 的压制和烧结性能。将按一定比例配好的由钴粉、 WC 粉和其他碳化物粉组成的物料加入湿磨机进行 球磨。在湿磨过程中, 只有破坏并分散颗粒团聚, 确 保物料被充分破碎和分散, 才能保证粉末组元之间 的有效混合, 为喷雾干燥制粒提供高质量的混合物 料。目前, 主要有滚动球磨和搅拌球磨这两种湿磨 方式。 2. 2. 1? 滚动球磨 滚动球磨机( 参见图 2) 由一金属圆筒及一定量 的研磨球组成, 其工作原理是: 当筒体转动时, 装在 筒内的研磨体( 球) 和被研磨体( 物料) 在摩擦力和离 心力的作用下随筒体旋转至一定高度, 然后自由落 下, 对筒内物料产生冲击和磨削作用而将物料磨碎, 同时研磨球的搅拌作用还可将物料混合均匀。 图 2? 滚动球磨机的外形结构照片 影响球磨效率的因素, 除球磨机的结构外, 主要 是球磨机的转速、 研磨体的大小以及数量、 被研磨体 的体积、 研磨介质及研磨时间等。因球磨机的临界 转速 n临界= 42. 4/D 式中: n临界### 磨筒的临界转速, r/ min; D # ## 球磨筒的直径, m。 球磨过程中, 球磨机的转速必须小于临界转速, 才能使研磨球不紧贴着筒壁转动而与筒壁产生相对 运动。 研磨球的体积和磨筒容积之比称为充填系数。 合理的充填系数为 0. 4~ 0. 5。WC?Co 混合料用球 的大小应为 d= 5~ 1
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