JP2969754B2 - 金属粉末製造装置 - Google Patents
金属粉末製造装置Info
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- JP2969754B2 JP2969754B2 JP8218590A JP8218590A JP2969754B2 JP 2969754 B2 JP2969754 B2 JP 2969754B2 JP 8218590 A JP8218590 A JP 8218590A JP 8218590 A JP8218590 A JP 8218590A JP 2969754 B2 JP2969754 B2 JP 2969754B2
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Description
本発明は、ガス噴霧法により金属粉末を製造する装置
に関する。
に関する。
溶湯噴霧による金属粉末の製造技術のうち、不活性ガ
スを使用するガス噴霧法は、水噴霧法にくらべて酸素含
有量の少い清淨な粉末が得られるのが利点である。ガス
噴霧粉末は、形状が球に近く取り扱いやすいことと、充
填性が高いことも特徴である。 ガス噴霧法の問題は、ガスの運動エネルギーが水にく
らべて小さいため、微細な粉末を得るにはガス圧力を高
めたり流量を増したりする必要があり、設備が大がかり
なものとなる上に経済性が低くなることにある。 さらに、従来行なわれて来たタンディッシュから溶湯
を供給する粉末製造技術では、溶湯を噴霧するまでの間
に大気により汚染されることが避けられず、ガス噴霧法
本来の利点である清浄度の高い粉末を製造するという機
能が活かされていなかった。
スを使用するガス噴霧法は、水噴霧法にくらべて酸素含
有量の少い清淨な粉末が得られるのが利点である。ガス
噴霧粉末は、形状が球に近く取り扱いやすいことと、充
填性が高いことも特徴である。 ガス噴霧法の問題は、ガスの運動エネルギーが水にく
らべて小さいため、微細な粉末を得るにはガス圧力を高
めたり流量を増したりする必要があり、設備が大がかり
なものとなる上に経済性が低くなることにある。 さらに、従来行なわれて来たタンディッシュから溶湯
を供給する粉末製造技術では、溶湯を噴霧するまでの間
に大気により汚染されることが避けられず、ガス噴霧法
本来の利点である清浄度の高い粉末を製造するという機
能が活かされていなかった。
本発明の目的は、ガス噴霧法による金属粉末製造技術
の現状を改善し、噴霧装置の構造をガスのもつ運動エネ
ルギーが最大限に利用できるものにすることによって、
過度に高いガス圧力やガス流速を使用しなくても微細な
粉末が得られ、従って経済性の高い粉末製造装置を提供
することにある。そのような装置に使用するに適したガ
ス噴霧ノズルを提供することもまた、本発明の目的に含
まれる。 さらに本発明の目的は、金属溶湯の調製からガス噴霧
に至る間に、大気による汚染がほとんどない、従って清
浄粉末を与えるというガス噴霧法の機能を活かした金属
粉末製造装置を提供することにある。
の現状を改善し、噴霧装置の構造をガスのもつ運動エネ
ルギーが最大限に利用できるものにすることによって、
過度に高いガス圧力やガス流速を使用しなくても微細な
粉末が得られ、従って経済性の高い粉末製造装置を提供
することにある。そのような装置に使用するに適したガ
ス噴霧ノズルを提供することもまた、本発明の目的に含
まれる。 さらに本発明の目的は、金属溶湯の調製からガス噴霧
に至る間に、大気による汚染がほとんどない、従って清
浄粉末を与えるというガス噴霧法の機能を活かした金属
粉末製造装置を提供することにある。
本発明の金属粉末製造装置は、ガス噴霧法により金属
粉末を製造する装置であって、第１図に全体を示すよう
に、溶湯容器（１）、その底部に接続されて下方に伸び
る出湯ランナー（２）、出湯ランナーの下端に設けた出
湯ノズル（３）、ガス噴霧ノズル（４）および噴霧チャ
ンバー（５）からなり、溶湯容器は誘導コイル（6B）を
備えていて内容物を加熱溶解する溶解炉を兼ね、出湯ラ
ンナーはそれを取り囲んで誘導コイル（6A）が設けてあ
って出湯ランナー内部の金属を加熱することができ、ガ
ス噴霧ノズルを、噴出するガスが注湯ノズルから出る溶
湯流に対して収束しつつ下方に向うほぼ逆円錐形のガス
流を形成する形状としたことを特徴とする。 図示した例は、出湯ランナー（２）をとり囲む誘導コ
イル（6A）とガス噴霧ノズル（４）との間に磁気シール
ドリング（７）を設けて、ガス噴霧ノズルに誘導加熱が
及ばないようにしてある。磁気シールドリング（７）
は、銅のような熱の良導体を材料に用いて図にみるよう
に中空体に形成し、内部に冷却水を循環させることが好
ましい。 出湯ランナー（２）は任意の耐火材料で製造すること
ができるが、耐熱性および加工性にすぐれた窒化ホウ素
製が最適である。 上記の装置に使用するに適した本発明のガス噴霧ノズ
ル（４）は、第２図に示すように、下面に環状の凹みを
もち中央の突出部に上方から流下する溶湯を吐出する注
湯ノズル（３）が開口するノズルベース（41）と、環状
のマンドレル（42）とから成り、ノズルベースに対して
マンドレルを同心的に接近させて固定することにより上
記突出部の周囲に所定の間隙のスリット（47）を形成
し、このスリットを通して噴出するガスが、注湯ノズル
（３）から出る溶湯流（８）に対して集束しつつ下方に
向うほぼ逆円錐形のガス流を形成するように構成したも
のである。 スリットの広さは、パッキン（43）をボルト（44）で
締める強さを調節することにより、ある範囲内で変更で
きる。 ノズルベース（41）と注湯ノズル（３）とのはめ合い
は、第２図のような単なる円筒の挿入でもよいが、第１
図に概略示したような円錐形のはめ合い部とすると、両
者の間の気密性が高く好ましい。 環状のマンドレル（42）の下方部分は、ガスにより噴
霧された溶湯の分散を助けるため、図示したようにほぼ
円錐形に拡げるのが好ましい。 注湯ノズル（３）の材質も任意であるが、出湯ランナ
ーの材料として好適な窒化ホウ素が、ここでも最適であ
る。窒化ホウ素は、前記した利点に加えて、溶湯中の非
金属介在物が付着しにくいという特徴があり、閉塞の心
配なく長期間安定した操業を行なうことを可能にする。
粉末を製造する装置であって、第１図に全体を示すよう
に、溶湯容器（１）、その底部に接続されて下方に伸び
る出湯ランナー（２）、出湯ランナーの下端に設けた出
湯ノズル（３）、ガス噴霧ノズル（４）および噴霧チャ
ンバー（５）からなり、溶湯容器は誘導コイル（6B）を
備えていて内容物を加熱溶解する溶解炉を兼ね、出湯ラ
ンナーはそれを取り囲んで誘導コイル（6A）が設けてあ
って出湯ランナー内部の金属を加熱することができ、ガ
ス噴霧ノズルを、噴出するガスが注湯ノズルから出る溶
湯流に対して収束しつつ下方に向うほぼ逆円錐形のガス
流を形成する形状としたことを特徴とする。 図示した例は、出湯ランナー（２）をとり囲む誘導コ
イル（6A）とガス噴霧ノズル（４）との間に磁気シール
ドリング（７）を設けて、ガス噴霧ノズルに誘導加熱が
及ばないようにしてある。磁気シールドリング（７）
は、銅のような熱の良導体を材料に用いて図にみるよう
に中空体に形成し、内部に冷却水を循環させることが好
ましい。 出湯ランナー（２）は任意の耐火材料で製造すること
ができるが、耐熱性および加工性にすぐれた窒化ホウ素
製が最適である。 上記の装置に使用するに適した本発明のガス噴霧ノズ
ル（４）は、第２図に示すように、下面に環状の凹みを
もち中央の突出部に上方から流下する溶湯を吐出する注
湯ノズル（３）が開口するノズルベース（41）と、環状
のマンドレル（42）とから成り、ノズルベースに対して
マンドレルを同心的に接近させて固定することにより上
記突出部の周囲に所定の間隙のスリット（47）を形成
し、このスリットを通して噴出するガスが、注湯ノズル
（３）から出る溶湯流（８）に対して集束しつつ下方に
向うほぼ逆円錐形のガス流を形成するように構成したも
のである。 スリットの広さは、パッキン（43）をボルト（44）で
締める強さを調節することにより、ある範囲内で変更で
きる。 ノズルベース（41）と注湯ノズル（３）とのはめ合い
は、第２図のような単なる円筒の挿入でもよいが、第１
図に概略示したような円錐形のはめ合い部とすると、両
者の間の気密性が高く好ましい。 環状のマンドレル（42）の下方部分は、ガスにより噴
霧された溶湯の分散を助けるため、図示したようにほぼ
円錐形に拡げるのが好ましい。 注湯ノズル（３）の材質も任意であるが、出湯ランナ
ーの材料として好適な窒化ホウ素が、ここでも最適であ
る。窒化ホウ素は、前記した利点に加えて、溶湯中の非
金属介在物が付着しにくいという特徴があり、閉塞の心
配なく長期間安定した操業を行なうことを可能にする。
溶湯容器（１）はそれ自体が誘導コイル（6B）をそな
えた溶解炉であるから，装入した材料を誘導加熱により
その場で溶解し、得られた金属溶湯をそのままガス噴霧
して粉末を製造することができる。すなわち、粉末の製
造を開始するに当って、別の溶解炉で溶解して得た溶湯
を傾動によりこの溶湯容器に注湯するという操作が必要
ない。出湯ランナー（２）も誘導コイル（6A）を備えて
いて、溶湯容器とは独立に出湯ランナー内部の材料を加
熱することができる構造であるから、出湯ランナーに冷
材を充填しておき、溶湯容器内で溶解を進めたのち出湯
ランナーの材料を溶解し、出湯させて噴霧を開始するこ
とができる。このようにして、大気による溶湯の汚染を
避けて、ガス噴霧による金属粉末の製造を行なうことが
できる。 高圧ガス源（図示しない）からガス噴霧ノズルに供給
された噴霧ガスは、第３図に示すように、ノズルの全周
に形成されたマニホールド（45）からノズルベース中央
の突出部（46）に沿って進み、環状のマンドレル（42）
との間に形成されたスリット（47）を通って矢印の方向
に高速で噴出し、溶湯流（８）に対して集束しつつ下方
に向うほぼ逆円錐形のガス流を形成する。 従来のガス噴霧は、注湯ノズルの下方に設けた複数
（通常は８本）のペンシル型ノズルを通して行なわれて
いて、噴出ガスの交差角度は約20゜であったから、ノズ
ルを出たガスが溶湯の噴霧に利用されるまでの間に長い
距離がある。このことと、各ノズルが孤立してガスを噴
出するという構造とから、溶湯噴霧に至るまでに、ガス
がかなりの運動エネルギーを失うことが避けられなかっ
た。 本発明に従えば、従来のノズルに相当するスリットを
出たガスは、ほぼ円錐形の突出部に沿って進んで間もな
く溶湯流に衝突することになり、その間のエネルギー損
失は、後記の例にみるとおり僅少である。
えた溶解炉であるから，装入した材料を誘導加熱により
その場で溶解し、得られた金属溶湯をそのままガス噴霧
して粉末を製造することができる。すなわち、粉末の製
造を開始するに当って、別の溶解炉で溶解して得た溶湯
を傾動によりこの溶湯容器に注湯するという操作が必要
ない。出湯ランナー（２）も誘導コイル（6A）を備えて
いて、溶湯容器とは独立に出湯ランナー内部の材料を加
熱することができる構造であるから、出湯ランナーに冷
材を充填しておき、溶湯容器内で溶解を進めたのち出湯
ランナーの材料を溶解し、出湯させて噴霧を開始するこ
とができる。このようにして、大気による溶湯の汚染を
避けて、ガス噴霧による金属粉末の製造を行なうことが
できる。 高圧ガス源（図示しない）からガス噴霧ノズルに供給
された噴霧ガスは、第３図に示すように、ノズルの全周
に形成されたマニホールド（45）からノズルベース中央
の突出部（46）に沿って進み、環状のマンドレル（42）
との間に形成されたスリット（47）を通って矢印の方向
に高速で噴出し、溶湯流（８）に対して集束しつつ下方
に向うほぼ逆円錐形のガス流を形成する。 従来のガス噴霧は、注湯ノズルの下方に設けた複数
（通常は８本）のペンシル型ノズルを通して行なわれて
いて、噴出ガスの交差角度は約20゜であったから、ノズ
ルを出たガスが溶湯の噴霧に利用されるまでの間に長い
距離がある。このことと、各ノズルが孤立してガスを噴
出するという構造とから、溶湯噴霧に至るまでに、ガス
がかなりの運動エネルギーを失うことが避けられなかっ
た。 本発明に従えば、従来のノズルに相当するスリットを
出たガスは、ほぼ円錐形の突出部に沿って進んで間もな
く溶湯流に衝突することになり、その間のエネルギー損
失は、後記の例にみるとおり僅少である。
第１図に示す構造の金属粉末製造装置を組み立てた。
溶湯容器は容量50kgの高周波誘導溶解炉である。出湯ラ
ンナーは内径30mm、長さ150mmの窒化ホウ素製であっ
て、下端に最小内径約3mmの、やはり窒化ホウ素製の注
湯ノズルをとりつけた。 ガス噴霧ノズルは、スリット部分の径が約15mmであっ
て、パッキン（43）に黄銅を使用し、ボルト（44）を適
当に締めることにより間隙を0.58mmに設定した。このと
きスリットの開口面積は約27mm2である。スリットの内
側壁すなわち注湯ノズルの突出部（46）の円錐部分の頂
角は60゜で、ガス流が形成する円錐の頂角はこれと実質
上同じと考えられる。 供給ガス圧力を4.8および12kg/cm2にえらんで、この
スリットを通るガス流量を測定した。第４図にその結果
を示す。スリット部における圧力損失がゼロであると仮
定したときの圧力−流量の関係を計算すると、同図に
「理論値」として破線で示した曲線が得られる。実測値
がこれとわずかな差しかないことから、おのガス噴霧ノ
ズルはガスの噴出に際しての圧力損失が極めて小さいこ
とがわかる。 上記の装置で、50kgの高速度鋼を溶解して粉末化し
た。溶解前にランナー部に外径29mmの同材質の高速度鋼
丸棒を挿入しておき、溶解炉の誘導コイル（6B）に通電
して溶解した。溶湯が所定の温度に達したところで出湯
ランナーの誘導コイル（6A）に通電して、その中の金属
も溶解した。 N2ガスの噴霧を開始し、その間は出湯ランナー部の加
熱を続けた。溶解炉内の湯面がある位置まで低下したと
き、出湯ランナー部の加熱を停止した。加熱停止後10秒
ほどで出湯が止ったのでガス噴霧も停止した。 得られた粉末の粒径および酸素含有量をしらべた。そ
の結果を、操業条件とともに下に示す。比較例は、従来
技術に従う傾動出湯とペンシル型ガス噴霧ノズルを用い
た場合である。本発明によれば有利な条件で、従来品よ
り微細かつ清浄な高速度鋼粉末が得られることが確認で
きる。
溶湯容器は容量50kgの高周波誘導溶解炉である。出湯ラ
ンナーは内径30mm、長さ150mmの窒化ホウ素製であっ
て、下端に最小内径約3mmの、やはり窒化ホウ素製の注
湯ノズルをとりつけた。 ガス噴霧ノズルは、スリット部分の径が約15mmであっ
て、パッキン（43）に黄銅を使用し、ボルト（44）を適
当に締めることにより間隙を0.58mmに設定した。このと
きスリットの開口面積は約27mm2である。スリットの内
側壁すなわち注湯ノズルの突出部（46）の円錐部分の頂
角は60゜で、ガス流が形成する円錐の頂角はこれと実質
上同じと考えられる。 供給ガス圧力を4.8および12kg/cm2にえらんで、この
スリットを通るガス流量を測定した。第４図にその結果
を示す。スリット部における圧力損失がゼロであると仮
定したときの圧力−流量の関係を計算すると、同図に
「理論値」として破線で示した曲線が得られる。実測値
がこれとわずかな差しかないことから、おのガス噴霧ノ
ズルはガスの噴出に際しての圧力損失が極めて小さいこ
とがわかる。 上記の装置で、50kgの高速度鋼を溶解して粉末化し
た。溶解前にランナー部に外径29mmの同材質の高速度鋼
丸棒を挿入しておき、溶解炉の誘導コイル（6B）に通電
して溶解した。溶湯が所定の温度に達したところで出湯
ランナーの誘導コイル（6A）に通電して、その中の金属
も溶解した。 N2ガスの噴霧を開始し、その間は出湯ランナー部の加
熱を続けた。溶解炉内の湯面がある位置まで低下したと
き、出湯ランナー部の加熱を停止した。加熱停止後10秒
ほどで出湯が止ったのでガス噴霧も停止した。 得られた粉末の粒径および酸素含有量をしらべた。そ
の結果を、操業条件とともに下に示す。比較例は、従来
技術に従う傾動出湯とペンシル型ガス噴霧ノズルを用い
た場合である。本発明によれば有利な条件で、従来品よ
り微細かつ清浄な高速度鋼粉末が得られることが確認で
きる。
本発明に従えば、ガス噴霧法による金属粉末の製造に
おいて、噴霧効率を従来より高くすることができるか
ら、過大なガス圧や流量を用いることなく、微細な粉末
を製造できる。従って、設備費およびランニングコスト
の両面で有利になる。 溶湯をその場で用意して噴霧する好ましい態様に従え
ば、清浄な粉末を得るというガス噴霧法の利点が、いっ
そう活かされる。
おいて、噴霧効率を従来より高くすることができるか
ら、過大なガス圧や流量を用いることなく、微細な粉末
を製造できる。従って、設備費およびランニングコスト
の両面で有利になる。 溶湯をその場で用意して噴霧する好ましい態様に従え
ば、清浄な粉末を得るというガス噴霧法の利点が、いっ
そう活かされる。
第１図は、本発明の金属粉末製造装置の好ましい態様
を、噴霧チャンバーの一部を省略して全体を示す縦断面
図である。 第２図は、第１図の装置におけるガス噴霧ノズルの部分
を拡大して示した、やはり縦断面図である。 第３図は、本発明の装置によるガス噴霧の状況を示す、
第２図の部分をさらに拡大した縦断面図である。 第４図は、本発明のガス噴霧ノズルの一例について、供
給ガスの圧力と流量との関係を示したグラフである。 １……溶湯容器 ２……出湯ランナー ３……注湯ノズル ４……ガス噴霧ノズル 41……ノズルベース 42……環状マンドレル 47……スリット ５……噴霧チャンバー 6A,6B……誘導コイル ７……磁気シールドリング ８……溶湯流
を、噴霧チャンバーの一部を省略して全体を示す縦断面
図である。 第２図は、第１図の装置におけるガス噴霧ノズルの部分
を拡大して示した、やはり縦断面図である。 第３図は、本発明の装置によるガス噴霧の状況を示す、
第２図の部分をさらに拡大した縦断面図である。 第４図は、本発明のガス噴霧ノズルの一例について、供
給ガスの圧力と流量との関係を示したグラフである。 １……溶湯容器 ２……出湯ランナー ３……注湯ノズル ４……ガス噴霧ノズル 41……ノズルベース 42……環状マンドレル 47……スリット ５……噴霧チャンバー 6A,6B……誘導コイル ７……磁気シールドリング ８……溶湯流
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22F 9/08 F27B 14/14 F27B 14/18 F27D 11/06
Claims (7)
- 【請求項１】ガス噴霧法により金属粉末を製造する装置
であって、溶湯容器、その底部に接続されて下方に伸び
る出湯ランナー、出湯ランナーの下端に設けた出湯ノズ
ル、ガス噴霧ノズルおよび噴霧チャンバーからなり、溶
湯容器は誘導コイルを備えていて内容物を加熱溶解する
溶解炉を兼ね、出湯ランナーはそれを取り囲んで誘導コ
イルが設けてあってランナー内部の金属を加熱すること
ができ、ガス噴霧ノズルを、噴出するガスが注湯ノズル
から出る溶湯流に対して収束しつつ下方に向うほぼ逆円
錐形のガス流を形成する形状としたことを特徴とする金
属粉末製造装置。 - 【請求項２】出湯ランナーを取り囲む誘導コイルとガス
噴霧ノズルとの間に磁気シールドリングを設け、ガス噴
霧ノズルの誘導加熱を防止した請求項１の金属粉末製造
装置。 - 【請求項３】出湯ランナーを窒化ホウ素製とした請求項
１の金属粉末製造装置。 - 【請求項４】ガス噴霧ノズルが、下面に環状の凹みをも
ち中央の突出部に上方から流下する溶湯を吐出する注湯
ノズルが開口するノズルベースと、環状のマンドレルと
からなり、ノズルベースに対してマンドレルを同心的に
接近させて固定することにより上記突出部の周囲に所定
の間隙のスリットを形成し、このスリットを通して噴出
するガスが、注湯ノズルから出る溶湯流に対して集束し
つつ下方に向かうほぼ逆円錐形のガス流を形成するよう
に構成されている請求項１の金属粉末製造装置。 - 【請求項５】ノズルベースに対する注湯ノズルのはめ合
い部を円錐形とし、両者間の機密性を高めた請求項４の
金属粉末製造装置。 - 【請求項６】マンドレルの下方をほぼ円錐形に広げた形
状とした請求項４の金属粉末製造装置。 - 【請求項７】注湯ノズルを、窒化ホウ素、黒鉛、アルミ
ナおよびジルコニアからえらんだ材料でつくった請求項
４の金属粉末製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218590A JP2969754B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 金属粉末製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8218590A JP2969754B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 金属粉末製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281709A JPH03281709A (ja) | 1991-12-12 |
| JP2969754B2 true JP2969754B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=13767385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8218590A Expired - Fee Related JP2969754B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 金属粉末製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2969754B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06264115A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-09-20 | Takeshi Masumoto | 金属粉末製造装置 |
| JP4755816B2 (ja) * | 2004-09-17 | 2011-08-24 | 株式会社幸和電熱計器 | 金属溶解装置 |
| CN105328199B (zh) * | 2015-12-02 | 2018-08-28 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种新型气雾化喷嘴及其实现方法 |
| JP7355990B2 (ja) * | 2019-01-16 | 2023-10-04 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | コールドクルーシブル溶解炉、および、そのメンテナンス方法 |
| CN115007868B (zh) * | 2022-07-15 | 2022-12-02 | 广东银纳增材制造技术有限公司 | 一种3d打印粉末制粉过程充氩气方法及装置 |
| CN115504808B (zh) * | 2022-11-01 | 2023-09-19 | 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 | 一种气体雾化用bn质喷嘴的制备方法 |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP8218590A patent/JP2969754B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03281709A (ja) | 1991-12-12 |
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