JP2007332406A - Method for forming fine powder by using rotary crucible, and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉末冶金用球状粉末、磁性材料、溶射用球状金属粉末、導電ペースト用金属粉末、ハンダボール、および磁気冷凍機用蓄冷材等に使用される金属、合金および金属酸化物、さらには食品、医薬品や化学工業等に使用される広範囲の無機、有機物質等にも適用可能な球状微粒子の製造方法、および、その遠心噴霧装置に関するものである。 The present invention relates to a metal powder, metal powder, metal powder for thermal metallurgy, magnetic material, spherical metal powder for thermal spraying, metal powder for conductive paste, solder ball, and regenerator material for magnetic refrigerator, etc. The present invention relates to a method for producing spherical fine particles applicable to a wide range of inorganic and organic substances used in foods, pharmaceuticals, chemical industries, and the like, and a centrifugal spray device thereof.
金属、または合金を球状粉末化する方法として、回転消耗電極法、液滴落下噴霧法、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法の他、種々の遠心噴霧法等が知られている。しかし、これらの方法における粉体粒径は数μmから数100μmにわたって広く分布するのが一般的であり、また製造される粒径制御に制約があったり、生産性に問題があったりして、多くの課題を抱えている。その中で遠心噴霧法は、運転パラメータの制御性が良好なことに加え、比較的、球状粉末を得ることが可能なことから多くの手法が試みられている。 As a method for forming a metal or alloy into a spherical powder, various centrifugal spraying methods are known in addition to a rotating consumable electrode method, a droplet dropping spraying method, a gas atomizing method, a water atomizing method, and the like. However, the powder particle size in these methods is generally widely distributed over several μm to several 100 μm, and there are restrictions on the control of the particle size produced, and there are problems in productivity, There are many challenges. Among them, the centrifugal spray method has been tried many because it has a good controllability of operating parameters and can relatively obtain a spherical powder.
従来技術における遠心噴霧方法は、たとえば、回転体として表面は平坦な円板や、円板に凹凸を加えたもの(特許文献1、2)、皿状に円板上部にへこみを加工したもの(特許文献4)、逆に傘状に上部に傾斜を付けたもの等、円板を基本形として、対象原料の注湯と飛散を考慮して種々の加工が加えられたものが提案されている。
The centrifugal spraying method in the prior art is, for example, a disk with a flat surface as a rotating body, a disk with irregularities (
しかしながら、これらの方法では、溶湯と回転体との濡れ性や、注湯位置によっては、急激な速度差に起因して溶湯と回転体との間にスリップが発生する。その結果、高速回転によって生み出される遠心力が十分に溶湯に作用出来ないまま回転体外周部に到達して雰囲気中に飛散するため、十分な噴霧細粒化が実現出来ないのが現状である。その解決策として遠心噴霧とガス噴霧を併用したもの(特許文献4)があるが、この技術では従来のガス噴霧の欠点を大きく補うことが不可能であり、製造される粉体の粒径分布の広がりを低減することが出来ない。さらに、噴霧用のガスが大量に必要であり、経済的に得策ではない。 However, in these methods, depending on the wettability between the molten metal and the rotating body and the pouring position, a slip occurs between the molten metal and the rotating body due to an abrupt speed difference. As a result, the centrifugal force generated by the high-speed rotation reaches the outer periphery of the rotating body without being able to sufficiently act on the molten metal and is scattered in the atmosphere, so that sufficient atomization of the spray cannot be realized. As a solution to this problem, there is a combination of centrifugal spraying and gas spraying (Patent Document 4). However, this technique cannot greatly compensate for the disadvantages of conventional gas spraying, and the particle size distribution of the produced powder. Can not reduce the spread of. In addition, a large amount of atomizing gas is required, which is not economically advantageous.
しかしながら、製造する金属等の粒子の粒径分布のコントロールが難しく、製造した金属等の粒子の粒径分布が所要の粒径分布の幅よりも広くなることが一般的である。このため、所要の粒径分布の粒子を得るため、製造した幅広い粒径分布を有する粒子を分球しているが、ややもすれば非常に歩留まりが悪いのが現状である。従って、生産性の悪さ、ひいては金属等の粉末の製造コスト等にも影響し、金属等の粉末製造の最大のネックとなっている。 However, it is difficult to control the particle size distribution of the particles such as the metal to be manufactured, and the particle size distribution of the particles such as the manufactured metal is generally wider than the required particle size distribution. For this reason, in order to obtain particles having a required particle size distribution, the produced particles having a wide particle size distribution are spheroidized. However, the current yield is very poor. Therefore, it has an adverse effect on the productivity and, in turn, the production cost of powders of metals and the like, and is the biggest bottleneck in the production of powders of metals and the like.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、粒径分布の幅が狭く、粒径が揃った、微細な粒子からなる粉末を良好な量産性で製造することができる粉末の製造方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a method for producing a powder capable of producing a powder composed of fine particles having a narrow particle size distribution and a uniform particle size with good mass productivity. And an object to provide an apparatus.
加熱されている底付き円筒状ルツボ形状を有する回転容器の回転軸中心近傍の底面に原料溶湯を給湯し、遠心力の100%を溶湯に作用させて当該ルツボ内壁面に当該溶湯を押しつけ、連続供給される溶湯とバランスするようにルツボ開口部から遠心力によってアルゴンやヘリウム、窒素、空気などの雰囲気ガス中に飛散噴霧させて粉体サイズの揃った超微細な粉体を製造する。 The raw material molten metal is supplied to the bottom surface in the vicinity of the center of the rotation axis of a rotating cylindrical vessel with a heated bottomed cylindrical crucible, and the molten metal is pressed against the inner wall of the crucible by causing 100% of the centrifugal force to act on the molten metal. Ultra fine powder with a uniform powder size is produced by spraying from an opening of the crucible into an atmospheric gas such as argon, helium, nitrogen, and air by centrifugal force so as to balance the molten metal supplied.
上記本発明によれば、ルツボ上端面の開口端から飛散する溶湯液滴が均一な速度分布を有するので、粒径分布の幅が狭く、粒径が揃った、微細な粒子からなる粉末が得られる。そして、ノズルの溶湯の流下速度を一定に保ちつつ、粉末を形成するので、連続的に粉末を製造でき、良好な生産性が得られる。 According to the present invention, since the molten metal droplets scattered from the opening end of the upper end surface of the crucible have a uniform velocity distribution, a powder consisting of fine particles with a narrow particle size distribution width and uniform particle size is obtained. It is done. And since a powder is formed, keeping the flow rate of the molten metal of a nozzle constant, a powder can be manufactured continuously and favorable productivity is obtained.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。遠心噴霧装置の概略と高速回転ルツボ構造を図1と図2に示す。図1は装置全体図である。図2は、回転ルツボ周辺の構造と注湯される溶湯の挙動を示したものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An outline of the centrifugal spray device and a high-speed rotating crucible structure are shown in FIGS. FIG. 1 is an overall view of the apparatus. FIG. 2 shows the structure around the rotating crucible and the behavior of the molten metal to be poured.
遠心噴霧装置は、容器1の内部に溶融炉2を備え、原料追装装置3から溶融対象の原料を溶融炉2に装填し、加熱して溶湯Aを形成する。そして、溶湯Aを保持炉(タンディッシュ)4に移し、ノズル5より底付き円筒状ルツボ10の底面に注湯する。ルツボ10は、その周囲に断熱材12が配置され、耐熱金属製のルツボ受け13に収容され、駆動機構により高速回転が可能となっている。耐熱金属製のルツボ受け13には冷却のためのフィン14が設けられている。保持炉(タンディッシュ)4およびノズル5には溶湯を保温するための高周波誘導加熱コイル15,16が設けられている。なお、通電抵抗加熱装置を用いてもよい。
The centrifugal spraying apparatus includes a
注湯ノズル5の外面に誘導コイル16を配置し、当該誘導コイルの内外面とノズル下部に発熱用スリーブ17を設置して、注湯ノズルとルツボの内側面、および底面を輻射によって加熱する。
An
本発明は高速で回転するルツボ10の中心近傍へ溶湯Aを注ぎ、遠心力によって溶湯Aをルツボ内側壁に押しつけ液膜状態を確保しながら、一気にルツボ開口部から高速飛散させて、雰囲気を構成しているHeガス、Arガス、もしくは、N2ガスなどとの衝突によって噴霧化して急速冷凝固粉Bを製造するものである。なお、製造された凝固粉Bは容器1の下部に設けたコンテナ6に連続的に装填される。
In the present invention, the molten metal A is poured into the vicinity of the center of the
本発明による粉末製造の最大のメリットは、遠心力で当該ルツボ10の内側壁に溶湯金属Aを液膜状に形成することであり、従来技術で最大のポイントであった回転ディスク材質選定の自由度が大幅に増大する。すなわち、従来技術では対象とする金属との濡れ性確保がディスク材料選定の大きな問題であったのに対して、本発明では、上述の理由から、単に対象金属との溶融状態での反応性の観点のみを考慮すれば良い。更に、高速回転させる円盤の場合、材質的に具備すべき条件としては、遠心力に耐え得る機械的強度の確保が不可欠であるが、本方法においては、回転ルツボ10は、その外側に配置されている耐熱金属製のルツボ受け13に機械的強度を担わせることが可能であり、この観点からもルツボ10に要求される特性は大きく緩和される。
The greatest merit of the powder production according to the present invention is that the molten metal A is formed in a liquid film shape on the inner wall of the
また、ノズル上端部に設置されている制御装置によって所定の給湯速度になるように制御されながらルツボ底中心近傍に注湯された溶融金属Aは、瞬時に薄い液膜となってルツボ底をルツボ側壁面に向かって流動し、供給量に対して遠心力でバランスしながらルツボ側壁面に沿って上昇して開口部からガス雰囲気中に飛散する。そのため、ルツボ内部に加熱機構を有する注湯ノズルを装入することが可能であり、その加熱装置は、ノズルのみならず、ルツボの加熱も併用することが可能となる。 Further, the molten metal A poured into the vicinity of the crucible bottom center while being controlled to have a predetermined hot water supply speed by the control device installed at the upper end of the nozzle instantaneously becomes a thin liquid film, and the crucible bottom is moved to the crucible bottom. It flows toward the side wall surface, rises along the crucible side wall surface while being balanced by the centrifugal force with respect to the supply amount, and scatters from the opening into the gas atmosphere. Therefore, it is possible to insert a pouring nozzle having a heating mechanism inside the crucible, and the heating device can be used not only for the nozzle but also for heating the crucible.
高周波誘導炉2などで溶解、成分調整された溶湯原料は、高周波誘導などの手段を用いて高温保持されている保持炉、もしくは、タンディッシュ(中間容器)4を経てタンディッシュ底部に設定されている注湯ノズル5から、高速回転しているルツボ10のほぼ中心の底面に所定給湯速度で注湯される。注湯位置は、注湯部が局部的に溶損するのを防止する目的で所定の速度でルツボ中心から半径方向に向かって徐々に変更/移動させてもよい。ただし、注湯される溶湯はルツボ中心から遠ざかるにつれて、高速回転しているルツボ底面に落下した時の急激な回転速度差を避けるために、移動させ得る距離は、ルツボ半径の1/2程度以内に収めるのが好ましい。
The melt raw material melted and adjusted in the high
ルツボ底面に注湯された溶湯は、遠心力によってルツボ側壁面まで移動したあと、連続的に注湯される溶湯によって徐々にルツボ側壁面での溶融厚みを増大させながら遠心鋳造での溶湯の挙動に類似して強い遠心力を受けながらルツボ側壁面を液膜状態で上昇する。この液膜状態の溶湯はルツボ10の開口上端に達した瞬間、遠心力から開放されて蓄積されているエネルギーによって雰囲気中に高速飛散し、雰囲気ガスとの急激な摩擦衝突に伴って微細噴霧化する。このように、本発明では、ルツボ側壁面に存在する溶湯液膜には遠心力の100%が作用しており、従来技術のディスク回転による遠心噴霧におけるようなディスクと液膜とのスリップは存在し得ず、また従来技術で液膜との濡れ性の観点から問題であった回転ディスクの材質と形状などに左右されることはない。
The molten metal poured into the bottom of the crucible moves to the crucible side wall surface by centrifugal force, and then the molten metal behavior in centrifugal casting gradually increases the melt thickness at the crucible side wall surface by the molten metal poured continuously. The crucible side wall surface rises in a liquid film state while receiving a strong centrifugal force in the same manner as in FIG. As soon as the melt in the liquid film state reaches the upper end of the opening of the
上述のように、ルツボ開口部では、遠心力で蓄積された溶湯の運動エネルギーが一気に開放されるため、ルツボ開口端からの飛散時の飛散速度分布は、きわめて狭い範囲での速度分布であり、その結果、本発明の方法と装置で製造された粉体は原理的に非常に揃ったサイズ分布が、また、粉体の形状は、粒滴状態で凝固が完了するため極めて高い心円度が得られる。 As mentioned above, since the kinetic energy of the molten metal accumulated by centrifugal force is released at a stretch in the crucible opening, the scattering velocity distribution at the time of scattering from the crucible opening end is a velocity distribution in a very narrow range, As a result, the powder produced by the method and apparatus of the present invention has a very uniform size distribution in principle, and the shape of the powder has a very high concentricity because solidification is completed in the droplet state. can get.
一般的な遠心噴霧においては、通常、噴霧直前の液膜の状態が噴霧サイズを決定するため、本発明では回転ルツボから離脱する直前の液膜厚みを支配する因子である給湯速度Q(cc/min)とルツボ半径r(cm)、回転速度n(min-1)からQ/r2nを規定する。 In general centrifugal spraying, since the state of the liquid film immediately before spraying determines the spray size, in the present invention, the hot water supply speed Q (cc / cc), which is a factor governing the liquid film thickness immediately before leaving the rotating crucible in the present invention. Q / r 2 n is defined from min), crucible radius r (cm), and rotational speed n (min -1 ).
操業パラメータは、希望する粉体サイズや生産速度に対応させながら、ルツボ直径の最適化に合せて、その回転数を2000min-1から50000min-1まで変更させることが可能である。
今、純銅に対して、半径2.5cmのルツボを使用して2000min-1の回転を与えながら毎分10kgの給湯速度の場合、溶融純銅の密度を7.8g/cm3とすれば、Q/r2nの値は、0.10(cm)であり、同様に毎分0.1kgの給湯速度に対して半径25cmのルツボで20000min-1の回転数の場合、Q/r2nの値は、1.0×10−6(cm)、また、同じ毎分0.1kgの給湯速度に対して半径16cmのルツボで50000min-1の回転数の場合、Q/r2nの値は、1.0×10−6(cm)となる。
Operational parameters, while corresponding to the powder size and production rate desired, in accordance with the optimization of the crucible diameter, it is possible to change to the rotational speed from 2000min- 1 50000min- 1.
Now, with a hot water supply speed of 10 kg / min while giving a rotation of 2000 min- 1 using a crucible with a radius of 2.5 cm for pure copper, if the density of molten pure copper is 7.8 g / cm 3 , Q / r The value of 2 n is 0.10 (cm). Similarly, for a hot water supply speed of 0.1 kg / min and a crucible with a radius of 25 cm and a rotational speed of 20000 min- 1 , the value of Q / r 2 n is 1.0 × In the case of 10 −6 (cm) and the same hot water supply speed of 0.1 kg / min and a crucible with a radius of 16 cm and a rotational speed of 50000 min- 1 , the value of Q / r 2 n is 1.0 × 10 −6 (cm )
これらから、液膜厚みを制御しながら微細金属粉体を製造するための給湯速度Q(cc/min)と、ルツボ半径r(cm)、ルツボ回転速度n(min-1)との関係は次式の範囲に制御すれば十分であることが判明した。
1.0×10-6 ≦ Q/r2n ≦1.0×10-1
From these, the relationship between the hot water supply speed Q (cc / min) for producing fine metal powder while controlling the liquid film thickness, the crucible radius r (cm), and the crucible rotation speed n (min- 1 ) is as follows. It has been found that it is sufficient to control the range of the equation.
1.0 × 10 -6 ≦ Q / r 2 n ≦ 1.0 × 10 -1
なお、ルツボの加熱方法は、高周波誘導加熱に限定されるものではない。すなわち、比較的低温加熱で十分な場合は、赤外線ランプでの輻射加熱が可能であり、また、同様にルツボ材質として導電性材料が可能な場合は、ルツボ外周やルツボ底の下部に、回転軸とは分離固定された永久磁石を配置し、永久磁石との誘導により、ルツボ回転に伴って発生する渦電流による加熱も可能である。 The method for heating the crucible is not limited to high frequency induction heating. That is, when heating at a relatively low temperature is sufficient, radiation heating with an infrared lamp is possible. Similarly, when a conductive material is possible as a crucible material, the rotating shaft is placed on the outer periphery of the crucible or at the bottom of the crucible bottom. It is possible to arrange a permanent magnet separated and fixed and to heat by eddy current generated with the crucible rotation by induction with the permanent magnet.
次に、数例の実施例と比較例について説明する。
実施例1:
約1気圧のアルゴンガス雰囲気容器内に、回転飛散噴霧を目的に、次のような回転体を設置した。まず、内径85mm、深さ65mmのカーボン製ルツボを回転体ルツボとして使用した。ルツボの外周には、肉厚8mmのジルコニアを主成分とする多孔質セラミックスで断熱構造とした。これらの回転体は、インコネル600で成形したルツボ受けの内部に格納してある。また、ルツボ受けの外周には、冷却を目的としてルツボ高さ方向に8mmピッチで翼厚み1.5mm、深さ6mmのフィンが加工されている。フィンの厚みは、軽量化のため、ルツボ外筒面から遠ざかるにつれて薄くなっている。
Next, several examples and comparative examples will be described.
Example 1:
In the argon gas atmosphere container of about 1 atm, the following rotating body was installed for the purpose of rotating spray. First, a carbon crucible having an inner diameter of 85 mm and a depth of 65 mm was used as a rotating crucible. On the outer periphery of the crucible, a heat insulating structure was formed with porous ceramics mainly composed of zirconia having a thickness of 8 mm. These rotating bodies are stored inside a crucible receiver formed of Inconel 600. Also, on the outer periphery of the crucible receiver, fins with a blade thickness of 1.5 mm and a depth of 6 mm are processed at a pitch of 8 mm in the crucible height direction for the purpose of cooling. The thickness of the fin becomes thinner as it goes away from the outer cylinder surface of the crucible for weight reduction.
このように配置されているルツボ内面に10kgの純銅を高周波誘導炉で溶解後、保持炉(タンディシュ)底部に設定されている直径1.0mmの開口部を有する注湯ノズルから、35000min-1で回転しているルツボのほぼ中心に毎分約1kgの速度で注湯した。なお、注湯ノズルはカーボン製で、ノズル先端部から10mmのみ直径1.0mmの開口部を有しており、それより上部(タンディッシュ側)は内径10mmの円筒形を有している。なお、本実施例においては、保持炉に給湯した後、溶解炉に原料の追加装入を行い、次のヒートを溶解して、合計3ヒートの連続操業を行った。 After melting 10 kg of pure copper on the inner surface of the crucible arranged in this way with a high frequency induction furnace, it rotates at 35000 min- 1 from a pouring nozzle having an opening with a diameter of 1.0 mm set at the bottom of the holding furnace (tundish) The hot water was poured almost at the center of the crucible at a rate of about 1 kg per minute. The pouring nozzle is made of carbon and has an opening of 1.0 mm in diameter only 10 mm from the tip of the nozzle, and the upper part (tundish side) has a cylindrical shape with an inner diameter of 10 mm. In this example, after the hot water was supplied to the holding furnace, the raw material was additionally charged into the melting furnace, the next heat was melted, and a total operation of 3 heats was performed.
実施例2:
純銅を対象に、200mmφルツボ直径、ルツボ回転数35000min-1に対して、1.0mmφのノズル口径に対して注湯速度を1.0kg/minで、更なる微細化を試みた。実施例1と比較して、ルツボ径が大きいため液膜の受ける遠心力も大きく、得られた粒径分布は、実施例1に比較して半分以下の平均粒径が得られている。
Example 2:
For pure copper, we attempted further refinement at a casting rate of 1.0 kg / min for a nozzle diameter of 1.0 mmφ for a diameter of 200 mmφ crucible and a crucible rotation speed of 35000 min- 1 . Compared with Example 1, since the crucible diameter is large, the centrifugal force received by the liquid film is also large, and the obtained particle size distribution has an average particle size less than half that of Example 1.
実施例3:
アルミナ製ルツボを用いて鉛フリーハンダである95.75%Sn-3.5%Ag-0.75Cu合金を対象に粉体製造試験を実施した。表1に示すような試験条件で試験を行った結果、平均径10μmの粉体を製造することができた。
Example 3:
Using an alumina crucible, a powder production test was conducted on 95.75% Sn-3.5% Ag-0.75Cu alloy, which is a lead-free solder. As a result of testing under the test conditions as shown in Table 1, a powder having an average diameter of 10 μm could be produced.
実施例4:
アルミナ製ルツボを使用して銀ロウ用に供されている30%Ag-38%Cu-32%Zn合金を対象とした粉体製造試験を行った。表1に示すような試験条件で試験を行った結果、平均径32μmの粉体を製造することができた。
Example 4:
Using an alumina crucible, a powder production test was conducted on 30% Ag-38% Cu-32% Zn alloy used for silver brazing. As a result of testing under the test conditions shown in Table 1, powder having an average diameter of 32 μm could be produced.
実施例5:
ステンレス(SUS316L)に対して、微細粉末の製造を高い生産性で製造することを目的として、大径ルツボの使用テストを行った。直径:500mmφ、深さ120mmのマグネシア製のルツボを採用し、2000min-1の回転数を与えて注湯速度2.0kg/minで噴霧処理を行った。使用した注湯ノズル口径は1.5mmφで、ノズル加熱やルツボ加熱、およびルツボ周辺構造は、ルツボサイズに対応させて一連の実施例に類似した構造となっている。製造された粉体のサイズ分布は、平均粒径は5.2μmで、累計10%に2.1μm以下、累計50%に4.2μm以下、累計90%に7.8μm以下のサイズ分布であった。
Example 5:
For stainless steel (SUS316L), a large diameter crucible was tested for the purpose of producing fine powder with high productivity. A magnesia crucible with a diameter of 500 mmφ and a depth of 120 mm was employed, spraying was performed at a pouring rate of 2.0 kg / min with a rotation speed of 2000 min- 1 . The pouring nozzle diameter used was 1.5 mmφ, and the nozzle heating, crucible heating, and the structure around the crucible were similar to the series of examples corresponding to the crucible size. The size distribution of the produced powder was 5.2 μm in average particle size, 2.1 μm or less for a cumulative 10%, 4.2 μm or less for a cumulative 50%, and 7.8 μm or less for a cumulative 90%.
比較例1:
ルツボの代わりに従来技術に見られるような平板ディスク(SUS304で製造された直径120mmφ、厚み23mm)を用いてSn-Ag-Cuハンダを対象に噴霧試験を行った。なお、実施例1〜5で用いた回転ルツボ周辺構造物は全て取り外し、ディスク表面で溶湯が凝固するのを避けるため、当該ディスクの裏面側に、当該ディスクとほぼ同じ直径で円周方向に磁極を交互に変更した6極の永久磁石を配置して、ディスクとの距離を調整しながらディスク表面を430℃まで加熱した。なお、この永久磁石は、薄い断熱シートで覆われており、回転軸とは分離固定されている。試験条件は表1に示すが、生成した粉体は平均粒径が85μmであるものの、数ミクロンのサイズから最大320ミクロンまで極めて広い粒径分布であった。
Comparative Example 1:
A spray test was conducted on Sn-Ag-Cu solder using a flat disk disc (diameter 120 mmφ manufactured by SUS304, thickness 23 mm) as found in the prior art instead of the crucible. In addition, all the rotating crucible peripheral structures used in Examples 1 to 5 were removed, and in order to avoid the solidification of the molten metal on the disk surface, a magnetic pole in the circumferential direction with the same diameter as the disk was placed on the back surface side of the disk. A 6-pole permanent magnet with alternating changes was placed, and the disk surface was heated to 430 ° C. while adjusting the distance from the disk. The permanent magnet is covered with a thin heat insulating sheet and is fixed separately from the rotating shaft. The test conditions are shown in Table 1. Although the produced powder had an average particle size of 85 μm, it had a very wide particle size distribution from a size of several microns to a maximum of 320 microns.
比較例2:
比較例1で使用したディスクに対して、表面を600mmRで一定半径の球面形状に加工して平板中心部に対して最外周部をおおよそ3mm高くして回転ディスクの遠心力を極力溶湯液膜に付与出来る工夫を行った。試験条件は比較例1と全く同じであるが、平均粒径56μmであり、比較例1に見られたような巨大粒は存在せず、比較的狭い粒径分布の粉体が得られた。これは、比較例1に対して、溶湯への遠心力の付与が比較的十分に行われていた結果と思われる。しかしながら、全体の粒径分布を見ると、平均粒径は74μmに対し、累計10%重量に8μm以下、累計50%重量に68μm以下、累計90%重量に145μm以下とルツボ方式での分布に対して極めて広範囲のサイズ分布であった。
Comparative Example 2:
For the disk used in Comparative Example 1, the surface is processed into a spherical shape with a constant radius of 600 mmR, and the outermost peripheral part is raised by about 3 mm with respect to the center part of the flat plate, and the centrifugal force of the rotating disk is made into a molten liquid film as much as possible. The device which can be granted was performed. The test conditions were exactly the same as in Comparative Example 1, but the average particle size was 56 μm, and there were no giant particles as seen in Comparative Example 1, and a powder with a relatively narrow particle size distribution was obtained. This seems to be a result of comparatively sufficient application of centrifugal force to the molten metal relative to Comparative Example 1. However, looking at the overall particle size distribution, the average particle size is 74 μm, the cumulative 10% weight is 8 μm or less, the cumulative 50% weight is 68 μm or less, and the cumulative 90% weight is 145 μm or less. And a very wide size distribution.
なお、本実施例では金属粉末の製造に限定したが、食品、医薬品および染料、顔料などにも適用可能であることは言うまでもなく、金属のように処理温度が高くない場合には、場合によってはルツボの加熱機構が不要であることから、簡単な回転機構での対処が可能となる。また、大きな粉体サイズが要求される場合には、本実施例で使用したルツボ直径よりも更に大径のルツボを使用して大きな生産性で球形粉体の製造も可能である。 In addition, although it limited to manufacture of a metal powder in a present Example, it cannot be overemphasized that it is applicable also to a foodstuff, a pharmaceutical, a dye, a pigment, etc., when processing temperature is not high like metal, depending on the case. Since a crucible heating mechanism is not required, a simple rotating mechanism can be used. When a large powder size is required, a spherical powder can be produced with high productivity by using a crucible having a diameter larger than that of the crucible used in this embodiment.
なお、加熱手段は、高周波誘導加熱の他に通電抵抗加熱も可能である。更に、一般的には注湯部おいては溶融金属によるルツボの溶損、摩耗が懸念されるため、ルツボサイズに余裕がある場合には、注湯位置をルツボの半径方向に徐々に移動させる機構を具備してもよい。 In addition, the heating means can perform energization resistance heating in addition to high-frequency induction heating. Furthermore, in general, there is concern about melting and wear of the crucible due to the molten metal in the pouring part, so if there is a margin in the crucible size, the pouring position is gradually moved in the radial direction of the crucible. A mechanism may be provided.
また、本実施例では、注湯流の制御に電磁流動制御方式を取り入れたが、保持炉(タンディシュ)内に浸漬したストッパー方式を採用してもよい。 Further, in this embodiment, the electromagnetic flow control method is incorporated in the pouring flow control, but a stopper method immersed in a holding furnace (tundish) may be adopted.
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
1 容器
2 溶融炉
3 原料追装装置
5 注湯ノズル
6 コンテナ
10 底付き円筒状ルツボ
12 断熱材
13 耐熱金属製のルツボ受け
14 フィン
15,16 高周波誘導加熱コイル
17 発熱用スリーブ
A 原料溶湯
B 急速冷凝固粉(粉体)
DESCRIPTION OF
Claims (14)
底付き円筒状ルツボを回転中心軸に沿って高速回転させ、
前記ルツボの底面に注湯ノズルから前記溶融材料を注湯し、
前記ルツボの開口端から遠心噴霧し、微粉末を成形することを特徴とする回転ルツボを使用した微粉末成形方法。 Heating organic or inorganic materials to form molten materials,
Rotate the bottomed cylindrical crucible at high speed along the rotation center axis,
Pouring the molten material from a pouring nozzle onto the bottom of the crucible,
A fine powder forming method using a rotating crucible, characterized in that fine powder is formed by centrifugal spraying from the open end of the crucible.
当該ルツボを回転中心軸に沿って高速回転させる駆動装置と、
当該ルツボの底面に溶融材料を注湯する注湯ノズルとを備え、
当該溶融材料を当該ルツボの開口端から遠心噴霧し、微粉末を成形することを特徴とする回転ルツボを使用した微粉末成形装置。 A cylindrical crucible with a bottom;
A drive device for rotating the crucible at a high speed along the rotation center axis;
A pouring nozzle for pouring molten material on the bottom of the crucible,
A fine powder molding apparatus using a rotating crucible, wherein the molten material is centrifugally sprayed from the open end of the crucible to form a fine powder.
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