JP2005213617A - ガスアトマイズ方法およびこれに用いるガスアトマイズ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄膜形状に流下する金属溶湯を確実に且つ効率良く金属粉末にするガスアトマイズ方法およびこれに用いる実用的なガスアトマイズ装置を提供する。
【解決手段】注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯Mの両側面に対して、斜め下向きで且つ対称に一対の噴霧ガスG1を薄膜状にしてほぼV字形に噴霧すると共に、上記金属溶湯Mの両端部に沿って一対の遮蔽ガスG2を薄膜状にして垂直に流下する、ガスアトマイズ方法。上記噴霧ガスG1の水平方向に沿った長辺の長さは、金属溶湯Mの水平方向に沿った長辺の長さw1よりも大である。
【選択図】 図1
【解決手段】注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯Mの両側面に対して、斜め下向きで且つ対称に一対の噴霧ガスG1を薄膜状にしてほぼV字形に噴霧すると共に、上記金属溶湯Mの両端部に沿って一対の遮蔽ガスG2を薄膜状にして垂直に流下する、ガスアトマイズ方法。上記噴霧ガスG1の水平方向に沿った長辺の長さは、金属溶湯Mの水平方向に沿った長辺の長さw1よりも大である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、薄膜形状にして流下する金属溶湯に対しガスを噴霧して金属粉末を製造するガスアトマイズ方法およびこれに用いるガスアトマイズ装置に関する。
平均粒径が数10μmの微細な金属粉末を製造するには、ガスメタル比(噴霧ガスの流量/溶湯の注湯速度)を増大させる必要がある。しかし、内径が小径の注湯ノズルから金属溶湯を細径にして注下した場合、係る注湯ノズルがノズル閉塞するため、ガス噴霧(アトマイズ)ができなくなる、という問題点がある。
また、小径の注湯ノズルにより金属溶湯を注下できる場合でも、係る溶湯の注湯(流下)速度が小さいため、多量の噴霧ガスを必要とすることになり、微細な金属粉末を効率良く製造することは、極めて困難であった。
また、小径の注湯ノズルにより金属溶湯を注下できる場合でも、係る溶湯の注湯(流下)速度が小さいため、多量の噴霧ガスを必要とすることになり、微細な金属粉末を効率良く製造することは、極めて困難であった。
しかも、小径の注湯ノズルを用い且つ係る注湯ノズルから離れた位置よりガス噴霧する、いわゆるフリーフォールによってガスアトマイズするに際し、注湯ノズルから出湯が不可能な場合は、注湯ノズルの上方に位置し且つ溶湯を貯留しているタンディシュの加熱手段、あるいは係るタンディシュを内包する溶解チャンバの加圧手段のような設備を追加する必要が生じる、という問題点があった。
そこで、幅狭で細長い注湯ノズルを用いて金属溶湯を薄膜状に注湯し、これに対しガス噴霧する方法が各種提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
そこで、幅狭で細長い注湯ノズルを用いて金属溶湯を薄膜状に注湯し、これに対しガス噴霧する方法が各種提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
例えば、特許文献1のように、薄膜状に流下する溶湯に対し、その両側から噴霧ガスをV字形で対称に噴霧した場合、一対のガス噴霧ノズルが配置されていない位置で且つ薄膜状に流下する上記溶湯の両端付近から外気などのガスが吸引されるため、ガス噴霧の際に上記溶湯の吹き上がりが発生する。この結果、注湯ノズルや噴霧ガスノズルの付近に金属粉末または半凝固状態の金属片が付着し、溶湯の出湯や噴霧ガスの噴霧が不安定になるため、実質的にガス噴霧ができなくなる、という問題点があった。
本発明は、前述した背景技術における問題点を解決し、薄膜形状に流下する金属溶湯を確実に且つ効率良く金属粉末にするガスアトマイズ方法およびこれに用いる実用的なガスアトマイズ装置を提供する、ことを課題とする。
本発明は、上記課題を解決するため、薄膜状に流下する金属溶湯の周囲を外部から遮蔽する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明のガスアトマイズ方法(請求項1)は、注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯の両側面に対して、斜め下向きで且つ対称に一対の噴霧ガスを薄膜状にして噴霧すると共に、上記金属溶湯の両端部に沿って一対の遮蔽ガスを薄膜状にして流下する、ことを特徴とする。
即ち、本発明のガスアトマイズ方法(請求項1)は、注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯の両側面に対して、斜め下向きで且つ対称に一対の噴霧ガスを薄膜状にして噴霧すると共に、上記金属溶湯の両端部に沿って一対の遮蔽ガスを薄膜状にして流下する、ことを特徴とする。
これによれば、側面視でV字形を呈する一対の噴霧ガスの薄膜形状のガス流と、薄膜状にして流下する一対の遮蔽ガスのガス流とに囲まれ且つ中央を金属溶湯が流下する横向きの三角柱を呈する空間には、外気が流入しないので、上記金属溶湯や上記ガス流に伴う減圧状態を保てる。この結果、注湯ノズルから薄膜形状で流下する金属溶湯への下向きの吸引力を増大でき、且つ外気による吹き上がりを生じない。このため、表面積の大きな薄膜形状の金属溶湯に対して、噴霧ガスの運動エネルギを確実に且つ効率良く伝達することが可能となる。従って、平均粒径が数10μmの微細な金属粉末を短時間で効率良く製造することができる。
尚、注湯ノズルから出湯する薄膜形状の金属溶湯の断面は、例えば、厚み:約0.5mm×長さ:約30mmである。また、噴霧ガスの断面は、例えば、厚み:約0.5mm×長さ:約40mmである。更に、遮蔽ガスの断面は、例えば、厚み:約0.5mmで、且つその長さは後述する範囲である。
尚、注湯ノズルから出湯する薄膜形状の金属溶湯の断面は、例えば、厚み:約0.5mm×長さ:約30mmである。また、噴霧ガスの断面は、例えば、厚み:約0.5mm×長さ:約40mmである。更に、遮蔽ガスの断面は、例えば、厚み:約0.5mmで、且つその長さは後述する範囲である。
また、本発明には、前記遮蔽ガスの水平方向に沿った長辺の長さは、前記一対の噴霧ガスを噴射する一対の噴霧ガスノズル間の距離と同じか、あるいは係る距離よりも大である、ガスアトマイズ方法(請求項2)も含まれる。
これによれば、注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯の周囲を、一対の噴霧ガスと一対の遮蔽ガスとにより包囲できるため、外気の流入を阻止し且つ係る空間内を減圧状態に保てるので、金属溶湯の出湯を安定して確保できる。尚、一対の遮蔽ガスは、垂直方向に沿って互いに平行にして流下されるが、垂直方向よりも僅かに金属溶湯の両端部寄りに傾斜して流下させても良い。
これによれば、注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯の周囲を、一対の噴霧ガスと一対の遮蔽ガスとにより包囲できるため、外気の流入を阻止し且つ係る空間内を減圧状態に保てるので、金属溶湯の出湯を安定して確保できる。尚、一対の遮蔽ガスは、垂直方向に沿って互いに平行にして流下されるが、垂直方向よりも僅かに金属溶湯の両端部寄りに傾斜して流下させても良い。
更に、本発明には、前記一対の噴霧ガスの水平方向に沿った長辺の長さは、前記金属溶湯の水平方向に沿った長辺の長さよりも大である、ガスアトマイズ方法(請求項3)も含まれる。これによれば、注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯に対して、その両側面の全幅(水平方向における長辺の長さ)で噴霧ガスを確実に噴霧できるため、係る噴霧ガスの運動エネルギを金属溶湯に対し、確実に且つ効率良く伝達できる。
加えて、本発明には、前記遮蔽ガスは、前記一対の噴霧ガスと同じ不活性ガスである、ガスアトマイズ方法(請求項4)も含まれる。
これによれば、同種の不活性ガス(例えばアルゴンガス)を同じ供給源から、前記一対の噴霧ガスと一対の遮蔽ガスとに所要量ずつ区分して噴霧できるため、配管経路などの構造や設備を簡素でき、且つ各ガスの噴霧制御も容易化し得る。
加えて、本発明には、前記遮蔽ガスは、前記一対の噴霧ガスと同じ不活性ガスである、ガスアトマイズ方法(請求項4)も含まれる。
これによれば、同種の不活性ガス(例えばアルゴンガス)を同じ供給源から、前記一対の噴霧ガスと一対の遮蔽ガスとに所要量ずつ区分して噴霧できるため、配管経路などの構造や設備を簡素でき、且つ各ガスの噴霧制御も容易化し得る。
一方、本発明のガスアトマイズ装置(請求項5)は、耐火物からなり内側に位置する溶湯溜め部の底面に直線形のスリット孔を有する注湯ノズルと、係る注湯ノズルの外側に配置され、上記スリット孔における長手方向の両側の下方付近に対して斜め下向きに一対の噴霧ガスを噴霧させる一対の噴霧ガスノズル孔と、上記注湯ノズルの外側に配置され、上記スリット孔における長手方向の両端部で且つ上記一対の噴霧ガス同士間の付近に遮蔽ガスをほぼ垂直に流下させる一対の遮蔽ガスノズル孔と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、注湯ノズルから薄膜形状で流下する金属溶湯は、側面視でV字形を呈する一対の噴霧ガスのガス流と薄膜状にして流下する一対の遮蔽ガスとに囲まれ、係る空間には外気が流入せず減圧状態を保てる。この結果、係る金属溶湯を下向きに引っ張る吸引力を増大でき、且つ外気の流入による金属溶湯の吹き上がりを防止できる。このため、表面積の大きな薄膜形状の金属溶湯に対して、噴霧ガスの運動エネルギを確実に且つ効率良く伝達できるので、平均粒径が数10μmの微細な金属粉末を短時間に効率良く製造することが可能となる。
尚、垂直に流下する金属溶湯の両側面に対して、一対の噴霧ガスは、垂直線に対して約5〜20度の傾斜を付けて噴霧され、係る角度になるように一対の噴霧ガスノズル孔の噴霧角度が設定される。
尚、垂直に流下する金属溶湯の両側面に対して、一対の噴霧ガスは、垂直線に対して約5〜20度の傾斜を付けて噴霧され、係る角度になるように一対の噴霧ガスノズル孔の噴霧角度が設定される。
また、本発明には、前記一対の噴霧ガスノズルは、平面視がリング形状のガス導入スペースに連通し、係るガス導入スペースに対して外側から一対以上のガス供給管が上記ガス導入スペースの接線方向で且つ当該スペースの中心寄りに偏寄して連通している、ガスアトマイズ装置(請求項6)も含まれる。
これによれば、一対以上の上記ガス供給管からリング形状のガス導入スペースに送給された噴霧ガスは、係るスペース内において環状の旋回流となるため、ガス導入スペース内での圧力損失がなくなる。この結果、噴霧ガスは、安定した状態で一対の細長い噴霧ガスノズル孔から斜め下向きで且つ側面視でV字形に流下する薄膜形状の金属溶湯の側面全幅に噴霧される。従って、噴霧された一対の噴霧ガスは、水平方向の全幅においてほぼ均一な厚みのガス流となって、外気の流入を確実に阻止し且つ金属溶湯の吹き上がりを防止することが可能となる。
これによれば、一対以上の上記ガス供給管からリング形状のガス導入スペースに送給された噴霧ガスは、係るスペース内において環状の旋回流となるため、ガス導入スペース内での圧力損失がなくなる。この結果、噴霧ガスは、安定した状態で一対の細長い噴霧ガスノズル孔から斜め下向きで且つ側面視でV字形に流下する薄膜形状の金属溶湯の側面全幅に噴霧される。従って、噴霧された一対の噴霧ガスは、水平方向の全幅においてほぼ均一な厚みのガス流となって、外気の流入を確実に阻止し且つ金属溶湯の吹き上がりを防止することが可能となる。
更に、本発明には、前記遮蔽ガスノズル孔は、前記噴霧ガスノズル孔と共通の不活性ガス供給源に連通している、ガスアトマイズ装置(請求項7)も含まれる。
これによれば、同じ供給源から一対の噴霧ガスノズル孔と一対の遮蔽ガスノズル孔とに所要量ずつ分けて供給できるため、配管経路などの構造や設備を簡素できると共に、各ガスの噴霧の制御も容易に行うことが可能となる。尚、リング形状のガス導入スペース内を旋回する同じガスを、一対の噴霧ガスノズル孔と一対の遮蔽ガスノズル孔とに所要量ずつ分けて噴霧する形態とすることもできる。
これによれば、同じ供給源から一対の噴霧ガスノズル孔と一対の遮蔽ガスノズル孔とに所要量ずつ分けて供給できるため、配管経路などの構造や設備を簡素できると共に、各ガスの噴霧の制御も容易に行うことが可能となる。尚、リング形状のガス導入スペース内を旋回する同じガスを、一対の噴霧ガスノズル孔と一対の遮蔽ガスノズル孔とに所要量ずつ分けて噴霧する形態とすることもできる。
以下において、本発明を実施に最良の形態を説明する。
図1は、本発明のガスアトマイズ方法の概略を示す斜視図、図2はその平面図、図3は図1の垂直断面図である。
図1〜3に示すように、後述する注湯ノズルのスリット孔から薄膜形状にして流下する金属溶湯Mの両側面に対して、斜め下向きで側面視がV字形を呈するように対称に一対の噴霧ガスG1を薄膜状にして噴霧する。同時に、上記金属溶湯Mの両端部(即ち、水平方向に沿った長辺の両端部)付近で垂直方向に沿って、一対の遮蔽ガスG2を互いに平行で且つ薄膜状にして流下する。
図1は、本発明のガスアトマイズ方法の概略を示す斜視図、図2はその平面図、図3は図1の垂直断面図である。
図1〜3に示すように、後述する注湯ノズルのスリット孔から薄膜形状にして流下する金属溶湯Mの両側面に対して、斜め下向きで側面視がV字形を呈するように対称に一対の噴霧ガスG1を薄膜状にして噴霧する。同時に、上記金属溶湯Mの両端部(即ち、水平方向に沿った長辺の両端部)付近で垂直方向に沿って、一対の遮蔽ガスG2を互いに平行で且つ薄膜状にして流下する。
上記金属溶湯Mの断面は、例えば、水平方向に沿った長辺の長さw1:約30mm×厚みt:約0.5mmである。また、噴霧ガスG1は例えばアルゴンからなり、その断面は、例えば水平方向に沿った長辺の長さ:約40mm×厚み:約0.5mmであると共に、後述する一対の噴霧ガスノズル孔から垂直線に対して5〜20度の傾斜を付けて噴霧される。
図2示すように、一対の噴霧ガスG1の水平方向に沿った長辺の長さは、金属溶湯Mの水平方向に沿った長辺の長さw1よりも大きく、係る金属溶湯Mの両端部よりも外側にそれぞれ5mmずつ幅広く噴霧される。
図2示すように、一対の噴霧ガスG1の水平方向に沿った長辺の長さは、金属溶湯Mの水平方向に沿った長辺の長さw1よりも大きく、係る金属溶湯Mの両端部よりも外側にそれぞれ5mmずつ幅広く噴霧される。
更に、遮蔽ガスG2は、断面の厚みが約0.5mmのアルゴンからなり、図2,3に示すように、その水平方向に沿った長辺の長さw2は、一対の噴霧ガスG1の後述する噴霧ガスノズル間の内法距離と同じか、あるいは係る距離よりも大きくして、後述する一対の遮蔽ガスノズル孔からほぼ垂直に流下される。
図1に示すように、一対の噴霧ガスG1のガス流が、流下する金属溶湯Mの両面面全体に対し、所定の噴化点に噴霧されて衝突すると、その運動エネルギが金属溶湯Mの幅全体に確実に伝達される。従って、金属溶湯Mは、平均粒径が30μm以下の微細な金属粉末Fに粉化される。
図1に示すように、一対の噴霧ガスG1のガス流が、流下する金属溶湯Mの両面面全体に対し、所定の噴化点に噴霧されて衝突すると、その運動エネルギが金属溶湯Mの幅全体に確実に伝達される。従って、金属溶湯Mは、平均粒径が30μm以下の微細な金属粉末Fに粉化される。
以上のようなガスアトマイズ方法では、図2に示すように、一対の噴霧ガスG1の水平方向に沿った長辺の長さは、金属溶湯Mの水平方向に沿った長辺の長さw1よりも大きく、且つ図3に示すように、遮蔽ガスG2の水平方向に沿った長辺の長さw2は、一対の噴霧ガスG1,G1の後述する噴霧ガスノズル間の内法距離と同じとされている。このため、図1に示すように、側面視でV字形を呈するように噴霧される一対の噴霧ガスG1の薄膜形状のガス流と、薄膜状にして垂直に流下する一対の遮蔽ガスG2とに囲まれ、且つ中央を金属溶湯Mが垂直に流下する横向きの三角柱形状を呈する閉じた空間が形成される。
上記空間には、外気が流入しないので、一対の噴霧ガスG1の薄膜形状のガス流および流下する金属溶湯Mによる係る空間の減圧状態を保つことができる。この結果、注湯ノズルから薄膜形状で流下する金属溶湯Mに対する下向きの吸引力を増大できると共に、外気による金属溶湯Mの吹き上がりが生じないため、表面積の大きな薄膜形状の金属溶湯Mに対して、一対の噴霧ガスG1の運動エネルギを確実に且つ効率良く伝達することができる。従って、平均粒径が数10μmの微細な金属粉末Fを短時間で効果的に製造することが可能となる。
尚、噴霧ガスG1と遮蔽ガスG2とにアルゴンなどの同じ不活性ガスを用いた場合、同じ供給源から一対の噴霧ガスG1と一対の遮蔽ガスG2とに所要量ずつ区分して噴霧できるため、配管経路などの構造や設備を簡素でき、且つ上記ガスG1,G2の噴霧制御も容易となる。
尚、噴霧ガスG1と遮蔽ガスG2とにアルゴンなどの同じ不活性ガスを用いた場合、同じ供給源から一対の噴霧ガスG1と一対の遮蔽ガスG2とに所要量ずつ区分して噴霧できるため、配管経路などの構造や設備を簡素でき、且つ上記ガスG1,G2の噴霧制御も容易となる。
次に、前記ガスアトマイズ方法に用いるガスアトマイズ装置1を、図4〜7によって説明する。尚、図4,5は、ガスアトマイズ装置1の互いに90度ずつ異なる角度における垂直断面図、図6は、これに用いる注湯ノズル2の斜視図、図7は、ガスアトマイズ装置1の概略を示す分解斜視図である。
ガスアトマイズ装置1は、図4〜7に示すように、注湯ノズル2と、これを支持し且つ一対の噴霧ガスG1と一対の遮蔽ガスG2とを下向きに噴霧させる下リング体10および上リング体20と、を備えている。
ガスアトマイズ装置1は、図4〜7に示すように、注湯ノズル2と、これを支持し且つ一対の噴霧ガスG1と一対の遮蔽ガスG2とを下向きに噴霧させる下リング体10および上リング体20と、を備えている。
注湯ノズル2は、例えばアルミナなどの耐火物からなり、図4〜6に示すように、平面視が長方形の平坦な上面3の内側に平面視が長円形の溶湯留め部4を有し、係る溶湯留め部4の傾斜した下部に連通する細溝部6と底面7との間には、直線形のスリット孔8が垂直に貫通している。また、上面3の四方には、斜め下向きに傾斜して拡がる支持部5が形成されている。係る支持部5は、図4,5に示すように、上リング体20上部の支持片9に載置され、注湯ノズル2を上・下リング体20,10に対し着脱可能にして支持する。
更に、図6に示すように、注湯ノズル2における長辺の支持部5,5の下方に位置する長辺の側面は、底面7寄りに細くなる一対の傾斜面2aとその下部に位置する一対の垂直面2bとからなる。一方、短辺の支持部5,5の下方には、上部が扇形で且つ下部が矩形を呈する一対の妻面2cが垂直に位置している。
尚、係る注湯ノズル2の上方には、所要の金属を溶解する炉底出湯タイプの図示しない溶解炉、あるいは金属溶湯を貯留している取鍋またはタンディシュが配置され、それらの金属溶湯が上記溶湯留め部4内に対して出湯される。
尚、係る注湯ノズル2の上方には、所要の金属を溶解する炉底出湯タイプの図示しない溶解炉、あるいは金属溶湯を貯留している取鍋またはタンディシュが配置され、それらの金属溶湯が上記溶湯留め部4内に対して出湯される。
下リング体10および上リング体20は、図4,5,7に示すように、平面視が円形で且つ偏平なほぼ円筒体を呈し、中心軸を互いに同心にして積層される。
下リング体10は、断面L字形の本体11、係る本体11の内側に位置する垂直断面が矩形で且つリング形状のガス導入スペース12、上記本体11の底面に穿設した平面視が正方形の角孔11a、および係る角孔11aの対向する2辺上に互いに平行に配置された一対の下ノズル片13を備えている。係る一対の下ノズル片13の先端には、傾斜面13aがそれぞれ対称に形成されている。
図7に示すように、平面視が円形のガス導入スペース12に対し、その外側から図示しないガス供給源より一対のガス供給管24が線対称にして連通し、且つそれらのガス供給口23がガス導入スペース12に開口している。係る一対のガス供給管24は、ガス導入スペース12の接線方向にほぼ沿うと共に、当該ガス導入スペース12の中心寄りにそれぞれ偏寄して連通している。
下リング体10は、断面L字形の本体11、係る本体11の内側に位置する垂直断面が矩形で且つリング形状のガス導入スペース12、上記本体11の底面に穿設した平面視が正方形の角孔11a、および係る角孔11aの対向する2辺上に互いに平行に配置された一対の下ノズル片13を備えている。係る一対の下ノズル片13の先端には、傾斜面13aがそれぞれ対称に形成されている。
図7に示すように、平面視が円形のガス導入スペース12に対し、その外側から図示しないガス供給源より一対のガス供給管24が線対称にして連通し、且つそれらのガス供給口23がガス導入スペース12に開口している。係る一対のガス供給管24は、ガス導入スペース12の接線方向にほぼ沿うと共に、当該ガス導入スペース12の中心寄りにそれぞれ偏寄して連通している。
上リング体20は、図4,5,7に示すように、円盤状の本体15、その中央部に穿設した平面視が長方形の矩形孔15a、係る矩形孔15aにおける上端の四辺に沿って配置した断面L字形の支持片9、および矩形孔15aの下部における対向する2辺の先端に互いに平行に配置した一対の上ノズル体17を備えている。また、上記本体15中には、これを水平方向に貫通し且つ一端が矩形孔15a内に連通する補助ガス流路18が内蔵されている。係る補助ガス流路18の他端は、前記ガス供給源に連通している。
図4に示すように、一対の上ノズル体17の先端には、斜め下向きに細長く伸びる上ノズル片16がそれぞれ線対称に位置し、係る上ノズル片16と前記下ノズル片13の傾斜面13aとの間には、前記噴霧ガスG1を噴霧する細長いスリット状の一対の噴霧ガスノズル孔14が線対称にして形成される。係る噴霧ガスノズル孔14の長手方向の寸法は、前記注湯ノズル2のスリット孔8の長手方向の寸法よりも大きく設定される。
図4に示すように、一対の上ノズル体17の先端には、斜め下向きに細長く伸びる上ノズル片16がそれぞれ線対称に位置し、係る上ノズル片16と前記下ノズル片13の傾斜面13aとの間には、前記噴霧ガスG1を噴霧する細長いスリット状の一対の噴霧ガスノズル孔14が線対称にして形成される。係る噴霧ガスノズル孔14の長手方向の寸法は、前記注湯ノズル2のスリット孔8の長手方向の寸法よりも大きく設定される。
図7中の太い矢印で示すように、注湯ノズル2を、上方から上リング体20における矩形孔15a、一対の上ノズル片16,16間、および下リング体10の角孔11aに向けて挿入する。その結果、図4に示すように、左右の補助ガス流路18の出口と注湯ノズル2の各側面2aとの間には、一対の補助ガス噴射路19が、細長い断面で且つ注湯ノズル2の長辺全長に沿って対称に形成される。
同時に、図5に示すように、注湯ノズル2の各妻面2cと上リング体の本体15と下リング体10の本体11とにより、断面ほぼ正方形で平面視がリング形のガス導入スペース12が内蔵されつつ形成されると共に、注湯ノズル2の各妻面2cと下リング体10の本体11との間には、上記ガス導入スペース12に連通する一対の遮蔽ガスノズル孔22が形成される。係る遮蔽ガスノズル孔22の水平方向に沿った長辺の長さは、前記噴霧ガスノズル孔14,14間の内法寸法(距離)と同じか、これよりも大きく設定される。
これにより、図4,5に示す要部を有するガスアトマイズ装置1が形成される。
同時に、図5に示すように、注湯ノズル2の各妻面2cと上リング体の本体15と下リング体10の本体11とにより、断面ほぼ正方形で平面視がリング形のガス導入スペース12が内蔵されつつ形成されると共に、注湯ノズル2の各妻面2cと下リング体10の本体11との間には、上記ガス導入スペース12に連通する一対の遮蔽ガスノズル孔22が形成される。係る遮蔽ガスノズル孔22の水平方向に沿った長辺の長さは、前記噴霧ガスノズル孔14,14間の内法寸法(距離)と同じか、これよりも大きく設定される。
これにより、図4,5に示す要部を有するガスアトマイズ装置1が形成される。
前記のようなガスアトマイズ装置1を用いる前記図1〜3に示したガスアトマイズ方法は、次のようにして行われる。
図示しないタンディシュに予め貯留した金属溶湯Mをその路底から、図8,9に示すように、注湯ノズル2の溶湯溜め部4内に出湯する。係る金属溶湯Mは、細溝部6およびスリット孔8を経て、薄膜形状にして図示のように流下する。
同時に、図示しないガス供給源から前記供給管24および供給口23を経て、アルゴンなどの不活性ガスをガス導入スペース12内に導入し且つ旋回流を形成する。係る旋回流によって、ガス導入スペース12内の圧力損失がなくなる。その結果、図8,9に示すように、ガス導入スペース12内に導入され且つ旋回しいてる不活性ガスの一部は、一対の噴霧ガスノズル孔14から斜め下向き且つ側面視でほぼV字形を呈しつつ、流下する金属溶湯Mの両側面の水平方向に沿った長辺全体に対し、安定した状態で噴霧される一対の噴霧ガスG1となる。この結果、噴霧ガスG1は、上記金属溶湯Mと所定の噴化点で衝突するので、平均粒径が数10μmの金属粉末Fが形成される。
図示しないタンディシュに予め貯留した金属溶湯Mをその路底から、図8,9に示すように、注湯ノズル2の溶湯溜め部4内に出湯する。係る金属溶湯Mは、細溝部6およびスリット孔8を経て、薄膜形状にして図示のように流下する。
同時に、図示しないガス供給源から前記供給管24および供給口23を経て、アルゴンなどの不活性ガスをガス導入スペース12内に導入し且つ旋回流を形成する。係る旋回流によって、ガス導入スペース12内の圧力損失がなくなる。その結果、図8,9に示すように、ガス導入スペース12内に導入され且つ旋回しいてる不活性ガスの一部は、一対の噴霧ガスノズル孔14から斜め下向き且つ側面視でほぼV字形を呈しつつ、流下する金属溶湯Mの両側面の水平方向に沿った長辺全体に対し、安定した状態で噴霧される一対の噴霧ガスG1となる。この結果、噴霧ガスG1は、上記金属溶湯Mと所定の噴化点で衝突するので、平均粒径が数10μmの金属粉末Fが形成される。
一方、ガス導入スペース12内に導入され且つ旋回中の不活性ガスの残り一部は、一対の遮蔽ガスノズル孔22から一対の遮蔽ガスG2となって垂直に流下する。係る遮蔽ガスG2の水平方向に沿った長辺の長さw2は、一対の噴霧ガスG1を噴霧する噴霧ガスノズル14,14間の内法距離と同じであるため、前記図2,3に示したように、薄膜形状で垂直に流下する金属溶湯Mを中央に有し、一対ずつの噴霧ガスG1および遮蔽ガスG2のガス流に囲まれる横向き三角柱の閉じた空間を形成する。この結果、係る空間内を減圧状態にして保つことができる。
更に、前記不活性ガスの残部は、図8で左右の補助ガス流路18および補助ガス噴射路19を経て、一対の噴霧ガスG1の内側面に沿って流下する。このため、上記空間の密閉性が更に向上し、外気の吹き込みによる金属溶湯Mの吹き上げを確実に阻止できる。従って、前記図1〜3に示したような優れたガスアトマイズ方法を確実に実行することができる。
更に、前記不活性ガスの残部は、図8で左右の補助ガス流路18および補助ガス噴射路19を経て、一対の噴霧ガスG1の内側面に沿って流下する。このため、上記空間の密閉性が更に向上し、外気の吹き込みによる金属溶湯Mの吹き上げを確実に阻止できる。従って、前記図1〜3に示したような優れたガスアトマイズ方法を確実に実行することができる。
ここで、本発明のガスアトマイズ方法の具体的な実施例について説明する。
注湯ノズル2におけるスリット孔8の長さ(w1):30mm×幅(t):0.5mm、噴霧ガスノズル孔14:長さ40mm×厚み0.5mm×垂直線に対して対称に5度ずつ傾斜、遮蔽ガスノズル孔22の長さ(w2):46mm×厚み0.5mm、アルゴンからなる噴霧ガスG1の噴霧圧力:370N/cm2および流量27m3/分、アルゴンからなる遮蔽ガスG2の流出圧力:370N/cm2および流量27m3/分の条件で、前記ガスアトマイズ装置1を用いて、SUS316の溶湯M:5kgを5チャージずつガスアトマイズした(実施例)。
一方、注湯ノズルのノズル内径:3mm、噴霧ガスの円環状ノズル:内径23.5mm×外径26.5mm×垂直線に対する傾斜角度:5度、アルゴンからなる噴霧ガスの噴霧圧力:370N/cm2および流量27m3/分の条件および従来の環状アトマイズ装置により、上記と同じ量のSUS316の溶湯Mを5チャージずつガスアトマイズした(比較例)。尚、上記の各流量は、ノーマルである。
注湯ノズル2におけるスリット孔8の長さ(w1):30mm×幅(t):0.5mm、噴霧ガスノズル孔14:長さ40mm×厚み0.5mm×垂直線に対して対称に5度ずつ傾斜、遮蔽ガスノズル孔22の長さ(w2):46mm×厚み0.5mm、アルゴンからなる噴霧ガスG1の噴霧圧力:370N/cm2および流量27m3/分、アルゴンからなる遮蔽ガスG2の流出圧力:370N/cm2および流量27m3/分の条件で、前記ガスアトマイズ装置1を用いて、SUS316の溶湯M:5kgを5チャージずつガスアトマイズした(実施例)。
一方、注湯ノズルのノズル内径:3mm、噴霧ガスの円環状ノズル:内径23.5mm×外径26.5mm×垂直線に対する傾斜角度:5度、アルゴンからなる噴霧ガスの噴霧圧力:370N/cm2および流量27m3/分の条件および従来の環状アトマイズ装置により、上記と同じ量のSUS316の溶湯Mを5チャージずつガスアトマイズした(比較例)。尚、上記の各流量は、ノーマルである。
5チャージずつの実施例および比較例について、得られたSUS316の粉末の平均粒径(D50:μm・50%の粉末が得られた時点での平均粒径)と各ガスアトマイズ時のガスメタル比(噴霧ガスの流量/注湯速度)とを測定し、これらを図10のグラフに示した。
図10のグラフによれば、実施例では、約2m3/kgのガスメタル比において平均粒径が30μm以下のSUS316の粉末を得ることができた。
一方、比較例では、約4〜5m3/kgの高いガスメタル比にしたにも拘わらず、平均粒径が約30〜40μmのSUS316の粉末を得るに留まった。
即ち、実施例のガスアトマイズ方法よれば、薄膜形状の上溶湯Mにおける両側面の全幅に沿って一対の薄膜状の噴霧ガスG1が噴霧され、その運動エネルギが効率良く上記溶湯Mに伝達されると共に、一対の遮蔽ガスG2により外気の流入が阻止され、溶湯Mの吹き上がりが阻止されたことに起因して、比較的低いガスメタル比により微細なSUS316の粉末を得られたことが裏付けられた。
図10のグラフによれば、実施例では、約2m3/kgのガスメタル比において平均粒径が30μm以下のSUS316の粉末を得ることができた。
一方、比較例では、約4〜5m3/kgの高いガスメタル比にしたにも拘わらず、平均粒径が約30〜40μmのSUS316の粉末を得るに留まった。
即ち、実施例のガスアトマイズ方法よれば、薄膜形状の上溶湯Mにおける両側面の全幅に沿って一対の薄膜状の噴霧ガスG1が噴霧され、その運動エネルギが効率良く上記溶湯Mに伝達されると共に、一対の遮蔽ガスG2により外気の流入が阻止され、溶湯Mの吹き上がりが阻止されたことに起因して、比較的低いガスメタル比により微細なSUS316の粉末を得られたことが裏付けられた。
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、前記ガスアトマイズ装置1において、補助ガス流路18および補助ガス噴射路19を省略することも可能である。
また、前記注湯ノズル2の間近に噴霧ガスノズル孔14が配置された前記ガスアトマイズ装置1に限らず、噴霧ガスノズル孔が注湯ノズルから離間するフリーフォール型のガスアトマイズ装置であっても、注湯ノズルと噴霧ガスノズル孔とと遮蔽ガスノズル孔との間が遮蔽されていると共に、一対の遮蔽ガスG2が流下でき且つ一対の噴霧ガスG1と一対の遮蔽ガスG2とに囲まれた空間内が閉塞な形態であれば、本発明のガスアトマイズ方法を適用し得る。
更に、噴霧ガスG1は、アルゴン以外の不活性ガスとしても良く、遮蔽ガスG2は、上記不活性ガスはもちろんこれ以外の例えばエアなどを用いても良い。
尚、噴霧ガスG1と遮蔽ガスG2とが異種の場合、前記ガスアトマイズ装置1における両者の経路は、個別に形成される。
例えば、前記ガスアトマイズ装置1において、補助ガス流路18および補助ガス噴射路19を省略することも可能である。
また、前記注湯ノズル2の間近に噴霧ガスノズル孔14が配置された前記ガスアトマイズ装置1に限らず、噴霧ガスノズル孔が注湯ノズルから離間するフリーフォール型のガスアトマイズ装置であっても、注湯ノズルと噴霧ガスノズル孔とと遮蔽ガスノズル孔との間が遮蔽されていると共に、一対の遮蔽ガスG2が流下でき且つ一対の噴霧ガスG1と一対の遮蔽ガスG2とに囲まれた空間内が閉塞な形態であれば、本発明のガスアトマイズ方法を適用し得る。
更に、噴霧ガスG1は、アルゴン以外の不活性ガスとしても良く、遮蔽ガスG2は、上記不活性ガスはもちろんこれ以外の例えばエアなどを用いても良い。
尚、噴霧ガスG1と遮蔽ガスG2とが異種の場合、前記ガスアトマイズ装置1における両者の経路は、個別に形成される。
1……ガスアトマイズ装置
2……注湯ノズル
8……スリット孔
12…ガス導入スペース
14…噴霧ガスノズル孔
22…遮蔽ガスノズル孔
24…ガス供給管
M……金属溶湯
G1…噴霧ガス
G2…遮蔽ガス
w1…金属溶湯の水平方向に沿った長辺の長さ
w2…遮蔽ガスの水平方向に沿った長辺の長さ
2……注湯ノズル
8……スリット孔
12…ガス導入スペース
14…噴霧ガスノズル孔
22…遮蔽ガスノズル孔
24…ガス供給管
M……金属溶湯
G1…噴霧ガス
G2…遮蔽ガス
w1…金属溶湯の水平方向に沿った長辺の長さ
w2…遮蔽ガスの水平方向に沿った長辺の長さ
Claims (7)
- 注湯ノズルから薄膜形状にして流下する金属溶湯の両側面に対して、斜め下向きで且つ対称に一対の噴霧ガスを薄膜状にして噴霧すると共に、
上記金属溶湯の両端部に沿って一対の遮蔽ガスを薄膜状にして流下する、
ことを特徴とするガスアトマイズ方法。 - 前記遮蔽ガスの水平方向に沿った長辺の長さは、前記一対の噴霧ガスを噴射する一対の噴霧ガスノズル間の距離と同じか、あるいは係る距離よりも大である、
ことを特徴とする請求項1に記載のガスアトマイズ方法。 - 前記一対の噴霧ガスの水平方向に沿った長辺の長さは、前記金属溶湯の水平方向に沿った長辺の長さよりも大である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のガスアトマイズ方法。 - 前記遮蔽ガスは、前記一対の噴霧ガスと同じ不活性ガスである、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のガスアトマイズ方法。 - 耐火物からなり内側に位置する溶湯溜め部の底面に直線形のスリット孔を有する注湯ノズルと、
上記注湯ノズルの外側に配置され、上記スリット孔における長手方向の両側の下方付近に対して斜め下向きに一対の噴霧ガスを噴霧させる一対の噴霧ガスノズル孔と、
上記注湯ノズルの外側に配置され、上記スリット孔における長手方向の両端部で且つ上記一対の噴霧ガス同士間の付近に遮蔽ガスをほぼ垂直に流下させる一対の遮蔽ガスノズル孔と、を含む、
ことを特徴とするガスアトマイズ装置。 - 前記一対の噴霧ガスノズル孔は、平面視がリング形状のガス導入スペースを連通し、係るガス導入スペースに対して外側から一対以上のガス供給管が上記ガス導入スペースの接線方向で且つ当該スペースの中心寄りに偏寄して連通している、
ことを特徴とする請求項5に記載のガスアトマイズ装置。 - 前記遮蔽ガスノズル孔は、前記噴霧ガスノズル孔と共通の不活性ガス供給源に連通している、
ことを特徴とする請求項5または6に記載のガスアトマイズ装置。
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JP2004023904A JP2005213617A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | ガスアトマイズ方法およびこれに用いるガスアトマイズ装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-01-30 JP JP2004023904A patent/JP2005213617A/ja active Pending
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