JP2010236026A

JP2010236026A - アトマイズ装置

Info

Publication number: JP2010236026A
Application number: JP2009085561A
Authority: JP
Inventors: Kenji Otomo; 健志大友; Takanori Shirai; 孝典白井
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

【課題】ストッパロッドの折損による生産性の低下を防止できるアトマイズ装置を提供する。
【解決手段】溶融金属を噴霧して微粉化することにより金属粉末を製造するアトマイズ装置であって、前記溶融金属を噴霧するノズル２０と、このノズルから噴霧され微粉化した溶融金属を回収するチャンバ３０と、ストッパロッド５０により開閉される出湯口を通じて前記ノズルに前記溶融金属を供給するるつぼ４０とを備え、前記ストッパロッドは、先端が閉鎖された管状のロッド本体５１と、このロッド本体の内部に挿通され前記ロッド本体の前記先端にその先端が固着されているとともに、その基端が前記ロッド本体の基端側から延出している吊り下げ部材５２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融金属を微粉化して金属粉末を製造するアトマイズ装置に関する。

従来のアトマイズ装置は、例えば特許文献１，２に示すように、溶融金属（溶湯）を噴霧して微粉化するノズルと、微粉化した金属粉末を回収するチャンバと、噴霧される溶融金属をためるるつぼとを備えている。材料の金属は、融点以上（例えば１０００℃以上）に加熱され、るつぼからノズルによりチャンバ内に噴霧される。チャンバ内に噴霧された溶融金属の粒は、自然落下する過程で冷えて固まり、微細な粉末となってチャンバの底に集められる。チャンバの底に集められた金属粉末は、チャンバの底に設けられた回収口を通じて回収される。

特開平６−１００９０７号公報特開２００６−１６１１３４号公報

このようなアトマイズ装置では、るつぼからノズルへ溶融金属を供給する出湯口は、るつぼ内に設置されたストッパロッドを上下させることにより開閉される。ストッパロッドは、アルミナやセラミックス等の耐熱材料からなるが、るつぼ内で折損する場合がある。この折損の生じる位置は、溶融金属から１０ｍｍ程度上方であることが多い。折損の原因としては、溶融金属中に配置されて高温となる先端側と溶融金属外に配置されて比較的低温である基端側との間の温度差により熱歪が生じ、またこのような熱歪が生じる状態が繰り返されることが考えられる。

ストッパロッドがるつぼ内で折損した場合、溶融金属中に落下したストッパロッドの断片により出湯口が閉塞されて、るつぼから溶融金属を出湯できなくなるおそれがある。さらに、このストッパロッドを溶融金属内から取り出すことができないため、るつぼ内に残った溶融金属を固化させて全て破棄しなければならない。このため、ストッパロッドの折損は、材料の再精製や装置の補修などを伴い、アトマイズ装置における金属粉末の生産性の低下の原因となる。

特に、近年はＣｏＣｒＰｔＢ合金などの高融点材料の金属粉末の需要が高まっており、高温の溶融金属を用いることにより、ストッパロッドがさらに折損しやすくなるという問題がある。このため、ストッパロッドの折損にともなう生産性の低下を防ぐことのできるアトマイズ装置が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ストッパロッドの折損による生産性の低下を防止できるアトマイズ装置を提供することを目的とする。

本発明は、溶融金属を噴霧して微粉化することにより金属粉末を製造するアトマイズ装置であって、前記溶融金属を噴霧するノズルと、このノズルから噴霧され微粉化された溶融金属を回収するチャンバと、ストッパロッドにより開閉される出湯口を通じて前記ノズルに前記溶融金属を供給するるつぼとを備え、前記ストッパロッドは、先端が閉鎖された管状のロッド本体と、このロッド本体の内部に挿通され前記ロッド本体の前記先端にその先端が固着されているとともに、その基端が前記ロッド本体の基端側から延出している吊り下げ部材とを有する。

このアトマイズ装置によれば、溶融金属内でストッパロッドが折損した場合であっても、吊り下げ部材を用いてロッド本体を溶融金属内から引き上げることができるので、折損したストッパロッドの断片によるるつぼの閉塞を防止できる。

このアトマイズ装置において、前記吊り下げ部材は熱電対であり、この熱電対の温度検出端が前記ロッド本体の先端に固定されていることが好ましい。この場合、溶融金属の温度管理を行うための熱電対をロッド本体によって保護された状態でるつぼ内に設置できるので、熱電対の取り扱いを容易にすることができる。また、ノズルに近い部分の温度を測定することにより溶融金属の温度を正確に管理できるので、適切な温度の溶融金属を噴霧し、所望の粒径や組織等を有する金属粉末を製造することができる。

本発明のアトマイズ装置によれば、ストッパロッドが折損した場合であっても、先端に固定された吊り下げ部材を用いてストッパロッドを溶融金属中から引き上げることができるので、るつぼの閉塞による製造停止やストッパロッドを含む溶融金属の固化および再精製等による材料および工程の無駄の発生を防止し、金属粉末の生産性を向上することができる。

本発明のアトマイズ装置を示す断面図である。図１に示すアトマイズ装置のストッパロッドおよびるつぼを示す模式図である。

以下、本発明に係るアトマイズ装置の実施形態について説明する。
本発明のアトマイズ装置１０は、図１に示すように、溶融金属を噴霧するノズル２０と、このノズル２０から噴霧され微粉化した溶融金属を回収するチャンバ３０と、ストッパロッド５０により開閉される出湯口４１を通じてノズル２０に溶融金属を供給するるつぼ４０とを備えている。

ノズル２０は、チャンバ３０の上部に設けられ、溶融金属（溶湯）をチャンバ３０内に噴霧するものであって、るつぼ４０の下端に設けられた出湯口４１に連なる湯道２１と、この湯道２１から流下する溶湯に向けて不活性ガス（たとえばアルゴンガス）を吹き付けるガス噴出口２２とを有している。
ノズル２０のガス噴出口２２には、溶湯を噴霧させるために不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置６０が、ガス配管６１を介して接続されている。

ノズル２０の湯道２１は、チャンバ３０の軸心位置に下向きに配置されている。ガス噴出口２２は、この湯道２１の周囲に複数配置されていて、湯道２１の下方に向けて斜め下向きに不活性ガスを噴出する。湯道から落下する溶湯に向けて不活性ガスが吹き付けられると、いわゆる霧吹き現象により、溶湯が細かな粒に分散され、霧状になってチャンバ３０内を落下する。

チャンバ３０は、ノズル２０から噴霧されて微粉化した金属を回収するためのものであり、円筒形の胴部３１と、円錐形の底部３２とを有する。胴部３１の上部に、ノズル２０が設置されている。底部３２の中央には、金属粉末の回収口３３が形成されている。

るつぼ４０は、ノズル２０から噴霧される溶湯をためておくためのものであって、ノズル２０の上部に一体に設けられている。このるつぼ４０は、金属を加熱し溶融状態を保つための高周波ヒータ等の加熱器４２を備え、その周りをカバー４３によって囲まれている。

るつぼ４０には、出湯口４１を開閉するストッパロッド５０が備えられている。ストッパロッド５０は、アルミナ等の耐熱材からなり先端が閉鎖された管状のロッド本体５１と、このロッド本体５１の内部に挿通された熱電対（吊り下げ部材）５２とを有する。

熱電対５２は、セラミックス等の耐熱性絶縁被覆材５３により被覆されて互いに絶縁された一対の金属線５４が接続されてなり、これら金属線５４の接続部である温度検出部５４ａが先端部に設けられている。この熱電対５２は、その先端がロッド本体５１の先端の内部に耐熱性電気絶縁性接着材（たとえば水ガラス）５５によって強固に固着されているとともに、その基端がロッド本体５１の基端側から延出している。

ストッパロッド５０は、るつぼ４０内で材料金属を溶融している間などに、先端をるつぼ４０の出湯口４１に当接させて出湯口４１を閉塞することにより、るつぼ４０内の溶湯の流下を停止することができる。

このストッパロッド５０は、溶湯中に配置される先端側と溶湯外に配置される基端側との温度差等により、図２に示すように、ロッド本体５１が折損する場合がある。このような破損は、先端側と基端側との温度差によりストッパロッド５０に熱歪が生じるとともに、出湯口４１の開閉のためにストッパロッド５０を溶湯から出し入れすることによりこのような熱歪の発生が繰り返されて、ロッド本体５１が熱疲労を起こすために生じると考えられる。

熱疲労が原因である場合、ロッド本体５１を厚肉化するなどの対策を講じても、破損を防止することが難しい。また、折損して溶湯中に落下したロッド本体５１を取り出しやすくするためにロッド本体５１の外周面に段差形状を設けることも考えられるが、その段差部に応力が集中することにより、さらに破損しやすくなるおそれもある。

これに対し、このアトマイズ装置１０においては、熱電対５２の先端部がロッド本体５１の先端部に固着されているので、熱電対５２を溶湯中から引き上げることにより、折損したロッド本体５１全体を熱電対５２とともに溶湯中から引き上げることができる。

以上説明したように、本実施形態のアトマイズ装置１０によれば、るつぼ４０の出湯口４１を開閉するストッパロッド５０のロッド本体５１が折損しても、ロッド本体５１の先端部のみに固着された熱電対５２がロッド本体５１の基端側から延出しているので、ロッド本体５１が途中で折損した場合にも、折損したロッド本体５１の断片が溶湯中に落下することがない。また、熱電対５２を溶湯中から引き上げることにより、折損したロッド本体５１全体を溶湯中から引き上げることができる。

したがって、ストッパロッド５０の破損が生じても、るつぼ４０の出湯口４１が閉塞されて溶湯の出湯が不可能になる事態を避けることができる。したがって、たとえストッパロッド５０が折損しても、るつぼ４０中の金属を無駄にすることがなく、また金属粉末の製造を停止する必要もない、生産性の高いアトマイズ装置１０が実現できる。

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
たとえば、前記実施形態では熱電対を吊り下げ部材としてストッパロッドを構成したが、耐熱性の高いワイヤや棒状材料を吊り下げ部材としてもよい。また、ロッド本体と吊り下げ部材との固着は、水ガラスに限らず他の耐熱性電気絶縁性接着剤を用いてもよく、また物理的な固定構造によってロッド本体と吊り下げ部材とを固定してもよい。

１０アトマイズ装置
２０ノズル
２１湯道
２２ガス噴出口
３０チャンバ
３１胴部
３２底部
３３回収口
４０るつぼ
４１出湯口
４２加熱器
５０ストッパロッド
５１ロッド本体
５２熱電対（吊り下げ部材）
５３耐熱性絶縁被覆材
５４金属線
５４ａ温度検出部
５５耐熱性電気絶縁性接着材（水ガラス）
６０不活性ガス供給装置
６１ガス配管

Claims

溶融金属を噴霧して微粉化することにより金属粉末を製造するアトマイズ装置であって、
前記溶融金属を噴霧するノズルと、このノズルから噴霧され微粉化した溶融金属を回収するチャンバと、ストッパロッドにより開閉される出湯口を通じて前記ノズルに前記溶融金属を供給するるつぼとを備え、
前記ストッパロッドは、先端が閉鎖された管状のロッド本体と、このロッド本体の内部に挿通され前記ロッド本体の前記先端にその先端が固着されているとともに、その基端が前記ロッド本体の基端側から延出している吊り下げ部材とを有することを特徴とするアトマイズ装置。
前記吊り下げ部材は熱電対であり、この熱電対の温度検出端が前記ロッド本体の先端に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のアトマイズ装置。