JP6205442B2 - Metal powder production equipment - Google Patents

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

本発明は、金属粉末を製造する金属粉末製造装置に関する。   The present invention relates to a metal powder production apparatus for producing metal powder.

従来、金属粉末を製造する方法として、アトマイズ法が広く用いられている。アトマイズ法としては、溶融金属に燃焼炎を噴射して溶融金属を粉砕し、得られた微細な金属の液滴を凝固させることにより金属粉末を製造するガスアトマイズ法がある(例えば、特許文献1参照)。ガスアトマイズ法を用いた金属粉末製造装置では、製造された金属粉末を容器内部で回収するようになっている。   Conventionally, the atomizing method has been widely used as a method for producing metal powder. As an atomizing method, there is a gas atomizing method in which a metal powder is produced by injecting a combustion flame onto a molten metal to pulverize the molten metal and solidify the obtained fine metal droplets (see, for example, Patent Document 1). ). In the metal powder manufacturing apparatus using the gas atomization method, the manufactured metal powder is collected inside the container.

特開平10−176206号公報JP-A-10-176206

ところで、燃焼炎は、例えば、ガス、灯油等の炭化水素と空気を混ぜた混合気を燃焼させて得ることができるが、水素が酸素と反応し燃焼すると水蒸気が発生する。そして容器内の水蒸気が、溶融金属が破砕された直後の高温の金属液滴に触れ、酸化した金属粉末が生成される場合があった。   By the way, the combustion flame can be obtained, for example, by burning an air-fuel mixture obtained by mixing hydrocarbons such as gas and kerosene and air, but when hydrogen reacts with oxygen and burns, steam is generated. And the water vapor | steam in a container touched the hot metal droplet immediately after the molten metal was crushed, and the oxidized metal powder might be produced | generated.

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、酸化が抑えられた金属粉末を得ることのできる金属粉末製造装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a metal powder production apparatus capable of obtaining a metal powder in which oxidation is suppressed.

請求項1に記載の金属粉末製造装置は、溶融金属または金属材料を供給する供給口を供えた供給手段と、前記供給口の周囲に配置され、前記供給口から供給された前記溶融金属または前記金属材料の外周面へ燃焼炎噴射口から燃焼炎を噴射してアトマイズする燃焼炎噴射手段と、少なくとも前記燃焼炎噴射口から溶融した金属がアトマイズされた領域まで延び、前記燃焼炎、及びアトマイズされた溶融した金属の全周囲を取り囲む筒状のシールド手段と、前記シールド手段の内部に不活性ガス、及び還元性ガスの少なくとも一方を充満させるガス供給手段と、を有する。   The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a supply means provided with a supply port for supplying molten metal or a metal material, and the molten metal disposed around the supply port and supplied from the supply port, Combustion flame injection means for injecting and atomizing a combustion flame from the combustion flame injection port to the outer peripheral surface of the metal material, and extending to at least a region where the molten metal is atomized from the combustion flame injection port, and the combustion flame is atomized And a cylindrical shield means surrounding the entire circumference of the molten metal, and a gas supply means for filling at least one of an inert gas and a reducing gas in the shield means.

請求項1に記載の金属粉末製造装置では、供給手段から供給された溶融金属または金属材料に対して、燃焼炎噴射手段の燃焼炎噴射口から燃焼炎が噴射されることで、溶融した金属が破砕されてアトマイズ(霧状化)される。その後、溶融している金属微粒子が冷却されて金属粉末となる。   In the metal powder manufacturing apparatus according to claim 1, the molten metal is injected from the combustion flame injection port of the combustion flame injection means to the molten metal or metal material supplied from the supply means, so that the molten metal is It is crushed and atomized. Thereafter, the molten metal fine particles are cooled to form metal powder.

また、この金属粉末製造装置では、燃焼炎、及びアトマイズされた溶融金属の全周囲を取り囲む筒状のシールド手段が、少なくとも燃焼炎噴射口から溶融した金属がアトマイズされた領域まで延びており、かつガス供給手段でシールド手段の内部が不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方で充満されるので、シールド手段の内部に酸素が進入することが抑えられ、アトマイズされた直後の高温の金属微粒子を不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方で覆うことができる。これにより、金属微粒子がある程度冷却されるまで金属微粒子と酸素との接触を抑制することができ、酸化が抑えられた金属粉末を得ることができる。   Further, in this metal powder production apparatus, the cylindrical shield means surrounding the entire circumference of the combustion flame and the atomized molten metal extends at least from the combustion flame injection port to the atomized area of the molten metal, and Since the inside of the shielding means is filled with at least one of an inert gas and a reducing gas by the gas supply means, oxygen can be prevented from entering the shielding means, and high-temperature metal fine particles immediately after atomization can be prevented. At least one of the active gas and the reducing gas can be covered. Thereby, the contact between the metal fine particles and oxygen can be suppressed until the metal fine particles are cooled to some extent, and a metal powder with suppressed oxidation can be obtained.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の金属粉末製造装置において、前記シールド手段には、不活性ガス、及び還元性ガスの少なくとも一方を噴出するガス噴射口が、前記シールド手段の周方向に沿って複数配置されている。   According to a second aspect of the present invention, in the metal powder manufacturing apparatus according to the first aspect, the shielding means includes a gas injection port for ejecting at least one of an inert gas and a reducing gas. A plurality are arranged along the circumferential direction.

請求項2に記載の金属粉末製造装置では、シールド手段の内部に向けて複数のガス噴射口から不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方を噴出させるので、一つのガス噴射口から不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方を噴出する場合に比較して、シールド手段の内部をムラ無く不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方で充満させることができる。   In the metal powder manufacturing apparatus according to claim 2, since at least one of the inert gas and the reducing gas is ejected from the plurality of gas injection ports toward the inside of the shielding means, the inert gas and Compared to the case where at least one of the reducing gas is ejected, the inside of the shield means can be filled with at least one of the inert gas and the reducing gas without unevenness.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の金属粉末製造装置において、アトマイズされた金属微粒子へ冷却媒体を吹き付けて冷却する冷却手段を有する。   According to a third aspect of the present invention, in the metal powder manufacturing apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the apparatus has a cooling means for cooling the atomized metal fine particles by spraying a cooling medium.

請求項3に記載の金属粉末製造装置では、アトマイズされた高温の金属微粒子へ冷却手段で冷却媒体を吹き付けることができる。金属粉末に冷却媒体を吹き付けて金属微粒子を急速に冷却することで、アモルファス化された金属粉末を得ることができる。   In the metal powder manufacturing apparatus according to the third aspect, the cooling medium can be sprayed by the cooling means onto the atomized high-temperature metal fine particles. An amorphous metal powder can be obtained by spraying a cooling medium on the metal powder to rapidly cool the metal fine particles.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の金属粉末製造装置において、前記冷却手段は、前記シールド手段の内部を流下する金属粒子へ冷却媒体を吹き付けて冷却する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the metal powder manufacturing apparatus according to the third aspect, the cooling means cools the metal particles flowing down through the shield means by spraying a cooling medium.

請求項4に記載の金属粉末製造装置では、シールド手段の内部を流下する高温の金属微粒子へ冷却手段で冷却媒体を吹き付けることができる。金属微粒子に冷却媒体を吹き付けて金属微粒子を急速に冷却することで、アモルファス化された金属微粒子を得ることができる。   In the metal powder manufacturing apparatus according to the fourth aspect, the cooling medium can be sprayed by the cooling means to the high-temperature metal fine particles flowing down inside the shield means. By spraying a cooling medium on the metal fine particles to rapidly cool the metal fine particles, amorphous metal fine particles can be obtained.

また、シールド手段は、金属微粒子を、酸化し難い温度に冷却されるまでシールド手段内の不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方で覆うことができるので、より酸化が抑えられた金属粉末を得ることができる。なお、金属微粒子が酸化しない温度に冷却されるまで不活性ガス及び還元性ガスの少なくとも一方で覆うように、シールド手段を長くすることもできる。   Further, since the shielding means can cover the metal fine particles at least one of the inert gas and the reducing gas in the shielding means until cooled to a temperature at which oxidation is difficult, a metal powder with further reduced oxidation is obtained. be able to. The shield means can be lengthened so as to cover at least one of the inert gas and the reducing gas until the metal fine particles are cooled to a temperature at which the metal fine particles are not oxidized.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の金属粉末製造装置において、前記燃焼炎噴射口は、前記供給口を取り囲む環状の環状噴射口である。   According to a fifth aspect of the present invention, in the metal powder manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the combustion flame injection port is an annular annular injection port that surrounds the supply port.

複数のバーナーで燃焼炎を噴射して溶融金属を取り囲む構成ではバーナーの位置決めが煩雑であるが、請求項4に記載の金属粉末製造装置では、環状噴射口から燃焼炎を噴射することで、隙間無く溶融金属または金属材料を燃焼炎で取り囲み、溶融金属または金属材料の外周面に均一に燃焼炎を噴射することができる。   In the configuration in which the combustion flame is injected by a plurality of burners to surround the molten metal, the positioning of the burner is complicated. However, in the metal powder manufacturing apparatus according to claim 4, the combustion flame is injected from the annular injection port so that a gap is formed. It is possible to surround the molten metal or the metal material with the combustion flame and inject the combustion flame uniformly on the outer peripheral surface of the molten metal or the metal material.

この場合、燃焼炎が溶融金属または金属材料に衝突する位置で、溶融した金属が燃焼炎から逃れるように飛散するのを容易に防ぐことができる。このため、溶融した金属に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。   In this case, it is possible to easily prevent the molten metal from being scattered so as to escape from the combustion flame at a position where the combustion flame collides with the molten metal or the metal material. For this reason, uniform atomization is possible with respect to the molten metal, and a fine and uniform spherical metal powder can be obtained. In addition, the production efficiency of the metal powder can be increased.

本発明の金属粉末製造装置によれば、酸化が抑えられた金属粉末を得ることができる、という優れた効果を有する。   The metal powder production apparatus of the present invention has an excellent effect that a metal powder with suppressed oxidation can be obtained.

第1の実施形態に係る金属粉末製造装置の全体構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the metal powder manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment. (A)は第1の実施形態に係る金属粉末製造装置の要部を示す断面図であり、(B)は注湯ノズル、及び燃焼炎噴射口の正面図である。(A) is sectional drawing which shows the principal part of the metal-powder manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment, (B) is a front view of a pouring nozzle and a combustion flame injection port. 第2の実施形態に係る金属粉末製造装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the metal powder manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る金属粉末製造装置の要部を示す正面図である。It is a front view which shows the principal part of the metal powder manufacturing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る金属粉末製造装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the metal powder manufacturing apparatus which concerns on 4th Embodiment.

[第1の実施形態]
以下、図面に基づき、本発明の第1の実施形態について説明する。図1には、本発明の第1の実施形態に係る金属粉末製造装置10の概略構成が示されている。
図1に示すように、本実施形態の金属粉末製造装置10は、いわゆるコンファインド型であり、溶融した金属を供給する供給手段12、溶融した金属を粉砕して金属液滴とする、即ちアトマイズするジェットバーナー14、金属粉末を一時的に回収する回収塔18、シールド32、シールド32内に不活性ガスを供給するガス供給装置36、金属液滴を冷却する冷却水を供給する冷却水供給装置44、回収塔18内に落下した金属粉を吸引するサイクロン48等を含んで構成されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a metal powder manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the metal powder manufacturing apparatus 10 of this embodiment is a so-called confined type, a supply means 12 for supplying molten metal, and pulverizing the molten metal into metal droplets, that is, atomizing. Jet burner 14, recovery tower 18 for temporarily recovering metal powder, shield 32, gas supply device 36 for supplying inert gas into shield 32, cooling water supply device for supplying cooling water for cooling metal droplets 44, a cyclone 48 for sucking the metal powder falling into the recovery tower 18 and the like.

回収塔18は、鉛直方向に延びる筒状部18Aと、筒状部18Aの上部を閉塞する天井部18Bと、筒状部18Aの下部を閉塞するコーン状の底部18Cと備え、内部が密閉されている。   The recovery tower 18 includes a cylindrical portion 18A extending in the vertical direction, a ceiling portion 18B that closes the upper portion of the cylindrical portion 18A, and a cone-shaped bottom portion 18C that closes the lower portion of the cylindrical portion 18A. ing.

供給手段12は、回収塔18の上部に配置されている。図2(A)に示すように、供給手段12は、溶融金属Mを収納する容器20を備えている。容器20の外周側には、金属を加熱溶融するための高周波コイル22が配置されている。   The supply means 12 is arranged at the upper part of the recovery tower 18. As shown in FIG. 2A, the supply means 12 includes a container 20 that stores the molten metal M. A high frequency coil 22 for heating and melting metal is disposed on the outer peripheral side of the container 20.

また、供給手段12は、容器20の底面下方の中央に、容器20の内部に連通する注湯ノズル24を有しており、容器20の内部に収納した溶融金属Mを注湯ノズル24から下方に流出可能となっている。注湯ノズル24は、先端の外形が下方に向かって徐々に細くなるテーパー状を成している。   The supply means 12 has a pouring nozzle 24 communicating with the inside of the container 20 at the center below the bottom surface of the container 20, and the molten metal M stored inside the container 20 is moved downward from the pouring nozzle 24. It is possible to leak out. The pouring nozzle 24 has a tapered shape in which the outer shape of the tip gradually narrows downward.

ジェットバーナー14は、燃焼炎噴射口28の内側に注湯ノズル24が配置されるよう、供給手段12の容器20の下側に配置されている。ジェットバーナー14は、一つの燃焼室26と、フレームジェット30を噴射するための図2(B)に示すような円環状の燃焼炎噴射口28を備えている。図2(A)に示すように、燃焼炎噴射口28は、注湯ノズル24の先端のテーパー形状に沿うよう形成されている。   The jet burner 14 is disposed below the container 20 of the supply means 12 so that the pouring nozzle 24 is disposed inside the combustion flame injection port 28. The jet burner 14 includes one combustion chamber 26 and an annular combustion flame injection port 28 for injecting the flame jet 30 as shown in FIG. As shown in FIG. 2A, the combustion flame injection port 28 is formed so as to follow the tapered shape of the tip of the pouring nozzle 24.

本実施形態のジェットバーナー14は、燃焼室26の内部において、例えば、空気と炭化水素である灯油とが混合されて燃焼され、燃焼炎噴射口28から下方内側に向かって、燃焼炎噴射口28の円周に沿って隙間なくフレームジェット30を噴射するように構成されている。   In the jet burner 14 of the present embodiment, for example, air and kerosene which is a hydrocarbon are mixed and burned in the combustion chamber 26, and the combustion flame injection port 28 is directed downward and inward from the combustion flame injection port 28. The frame jet 30 is ejected without a gap along the circumference.

燃焼炎噴射口28は、音速よりも速い速度でフレームジェット30を噴射可能になっている。ジェットバーナー14は、供給手段12の下方で、注湯ノズル24から供給される溶融金属Mの垂下流Maに対してフレームジェット30で取り囲んで、垂下流Maの一箇所Pに集中するようにフレームジェット30を斜め下方に向かって噴射する。また、ジェットバーナー14は、注湯ノズル24から供給される溶融金属Mの垂下流Maの外周に沿って隙間なく、均等なジェット圧で、フレームジェット30を衝突可能としている。このように溶融金属Mの垂下流Maに対してフレームジェット30が当たることで、垂下流Maは破砕されてアトマイズされた、即ち、霧状とされた微細な金属液滴(固化していない金属微粒子)が生成される。   The combustion flame injection port 28 can inject the flame jet 30 at a speed higher than the speed of sound. The jet burner 14 surrounds the down stream Ma of the molten metal M supplied from the pouring nozzle 24 below the supply means 12 with the frame jet 30 and concentrates on a single point P of the down stream Ma. The jet 30 is jetted obliquely downward. Further, the jet burner 14 can collide the frame jet 30 with a uniform jet pressure without any gap along the outer periphery of the drooping downstream Ma of the molten metal M supplied from the pouring nozzle 24. Thus, when the flame jet 30 hits the down stream Ma of the molten metal M, the down stream Ma is crushed and atomized, that is, a mist-like fine metal droplet (non-solidified metal) Fine particles) are generated.

なお、本実施形態のジェットバーナー14は、垂下流Maに対して斜め上方から鉛直方向に対して約30度の角度でフレームジェット30を噴射するようになっている。   Note that the jet burner 14 of the present embodiment is configured to inject the frame jet 30 at an angle of about 30 degrees with respect to the vertical direction from an obliquely upward direction with respect to the drooping downstream Ma.

回収塔18の天井部18Bの下面には、金属等で形成されたシールド32が配置されている。シールド32は、鉛直方向に沿って延びる円筒状の本体部32Aと、本体部32Aの上端に形成されるフランジ32Bとを備えており、フランジ32Bが図示しないボルト等で天井部18Bに固定されている。   A shield 32 made of metal or the like is disposed on the lower surface of the ceiling portion 18B of the recovery tower 18. The shield 32 includes a cylindrical main body 32A extending along the vertical direction, and a flange 32B formed at the upper end of the main body 32A. The flange 32B is fixed to the ceiling 18B with a bolt or the like (not shown). Yes.

シールド32の本体部32Aは、天井部18Bの下面からフレームジェット30が集中する一箇所Pよりも下方に延びている。即ち、シールド32の本体部32Aは、溶融金属Mが破砕されて生成された霧状部分のうちで、後述する冷却水Wで冷却する前の高温となっている部分(即ち、酸化されやすい状態の部分)Aを囲んでいる。   The main body portion 32A of the shield 32 extends downward from one place P where the frame jets 30 are concentrated from the lower surface of the ceiling portion 18B. That is, the main body portion 32A of the shield 32 is a portion that is at a high temperature before being cooled with the cooling water W described later (ie, a state that is easily oxidized) among the mist-like portions generated by crushing the molten metal M. Part A) is enclosed.

シールド32の本体部32Aには、上下方向中間部に、本体部32Aの内部に不活性ガスGを噴出する配管34の一方の端部が開口している。配管34の他方の端部は、ガス供給装置36に接続されている。なお、配管34の一方の端部が本発明のガス噴射口に相当している。   One end of a pipe 34 for injecting the inert gas G into the inside of the main body 32A is opened in the main body 32A of the shield 32 at an intermediate portion in the vertical direction. The other end of the pipe 34 is connected to a gas supply device 36. One end of the pipe 34 corresponds to the gas injection port of the present invention.

本実施形態のガス供給装置36は、不活性ガスGとして窒素ガスを供給するものであり、不活性ガスGが充填されたボンベ38、不活性ガスGの流出量を調整するレギュレーター40等を含んで構成されている。なお、本実施形態のガス供給装置36は、不活性ガスGとして窒素ガスを供給するものであるが、ボンベ38に充填するガスの種類を変えることて、水素ガス、アルゴンガス等の窒素ガス以外の不活性ガスを供給することもでき、一酸化炭素、水素等の還元性ガスを供給することもできる。なお、ガス供給装置36は、不活性ガスと還元性ガスとを混合したガスをボンベ38に充填して、不活性ガスと還元性ガスとを混合したガスを供給することもできる。   The gas supply apparatus 36 of this embodiment supplies nitrogen gas as the inert gas G, and includes a cylinder 38 filled with the inert gas G, a regulator 40 that adjusts the outflow amount of the inert gas G, and the like. It consists of The gas supply device 36 of the present embodiment supplies nitrogen gas as the inert gas G, but by changing the type of gas filled in the cylinder 38, other than nitrogen gas such as hydrogen gas and argon gas. Inert gas can also be supplied, and reducing gas, such as carbon monoxide and hydrogen, can also be supplied. The gas supply device 36 can also fill the cylinder 38 with a gas obtained by mixing an inert gas and a reducing gas, and supply a gas obtained by mixing the inert gas and the reducing gas.

回収塔18の天井部18Bの下面で、シールド32の外周側には、周方向に複数の冷却ノズル16が設けられている。図1に示すように、冷却ノズル16には、配管42の一端が接続されており、配管42の他端は冷却水供給装置44に接続されている。
図2に示すように、冷却ノズル16は、シールド32の下端から鉛直下方に流下する高温の金属微粒子に向けて冷却水Wを噴霧し、金属微粒子を急速に冷却することができる。
A plurality of cooling nozzles 16 are provided in the circumferential direction on the outer peripheral side of the shield 32 on the lower surface of the ceiling portion 18B of the recovery tower 18. As shown in FIG. 1, one end of a pipe 42 is connected to the cooling nozzle 16, and the other end of the pipe 42 is connected to a cooling water supply device 44.
As shown in FIG. 2, the cooling nozzle 16 can spray the cooling water W toward the high-temperature metal fine particles flowing down vertically from the lower end of the shield 32 to rapidly cool the metal fine particles.

なお、回収塔18の底部18Cには、ダクト46の一端が開口しており、ダクト46の他端がサイクロン48に接続されている。サイクロン48は、回収塔18内の金属粉末MP、及び気体を吸引して気体と金属粉末MPとを分離し、分離した気体を大気へ放出し、金属粉末MPはサイクロン48の下方に配置された受け50に排出する。   Note that one end of a duct 46 is open at the bottom 18 </ b> C of the recovery tower 18, and the other end of the duct 46 is connected to a cyclone 48. The cyclone 48 sucks the metal powder MP in the recovery tower 18 and the gas to separate the gas and the metal powder MP, and releases the separated gas to the atmosphere. The metal powder MP is disposed below the cyclone 48. It discharges to the receptacle 50.

(作用、効果)
次に、本実施形態の金属粉末製造装置10の作用、及び効果を説明する。
金属粉末製造装置10では、容器20の内部に、高周波コイル22で加熱溶融された溶融金属Mが溜められ、溶融金属Mは、注湯ノズル24から垂下流Maとなって鉛直下方に流出する。
(Function, effect)
Next, the operation and effect of the metal powder manufacturing apparatus 10 of this embodiment will be described.
In the metal powder manufacturing apparatus 10, the molten metal M heated and melted by the high-frequency coil 22 is stored inside the container 20, and the molten metal M flows down vertically from the pouring nozzle 24 as a drooping downstream Ma.

そして、垂下流Maに対して、ジェットバーナー14の燃焼炎噴射口28から音速よりも速い速度でフレームジェット30が噴射され、垂下流Maは破砕されてアトマイズされた、即ち、霧状とされた微細な金属液滴(固化していない金属微粒子)が生成される。なお、垂下流Maを破砕する前に、予めシールド32の内部を不活性ガスGで充満させておく。   Then, the flame jet 30 is injected at a speed higher than the speed of sound from the combustion flame injection port 28 of the jet burner 14 with respect to the downstream downstream Ma, and the downstream downstream Ma is crushed and atomized, that is, mist-like. Fine metal droplets (non-solidified metal fine particles) are generated. In addition, the inside of the shield 32 is previously filled with the inert gas G before crushing the drooping downstream Ma.

霧状とされた微細な金属液滴(固化していない金属微粒子)は、シールド32の内部を通過した後、霧状の冷却水Wで急速に冷却されて金属粉末MPとなり、回収塔18内を落下する。   The mist-like fine metal droplets (non-solidified metal fine particles) pass through the inside of the shield 32, and then are rapidly cooled with the mist-like cooling water W to become the metal powder MP. To fall.

本実施形態では、高温の金属液滴を冷却水Wで急速に冷却することで、アモルファス化された金属粉末MPを得ることができる。そして、回収塔18の底部18Cに落下した金属粉末MPは、サイクロン48で吸引され、受け50に回収される。   In this embodiment, the amorphous metal powder MP can be obtained by rapidly cooling the high-temperature metal droplets with the cooling water W. Then, the metal powder MP that has fallen to the bottom 18 </ b> C of the recovery tower 18 is sucked by the cyclone 48 and recovered in the receiver 50.

ところで、本実施形態の金属粉末製造装置10では、灯油と空気を混合してフレームジェット30を生成しているため、灯油中の水素と空気中の酸素とが反応して水蒸気が生成される。また、高温の金属液滴に冷却水Wを噴霧することでも水蒸気が発生する。回収塔18の内部の空気中の酸素、及び水蒸気中の酸素は、金属を酸化させる原因物質である。   By the way, in the metal powder manufacturing apparatus 10 of this embodiment, since kerosene and air are mixed and the flame jet 30 is produced | generated, the hydrogen in kerosene and the oxygen in the air react, and water vapor | steam is produced | generated. Water vapor is also generated by spraying the cooling water W onto the high temperature metal droplets. Oxygen in the air inside the recovery tower 18 and oxygen in the water vapor are causative substances that oxidize the metal.

本実施形態の金属粉末製造装置10では、金属粉末MPを製造する際、高温の金属液滴に対して可能な限り酸素が触れないようにするため、配管34からシールド32の内部に不活性ガスGである窒素ガスを噴出させてシールド32の内部を窒素ガスで充満させ、水蒸気(酸素)がシールド32の内部に進入しないようにする。即ち、金属粉末MPを製造する際、シールド32の内部を無酸素状態とする。   In the metal powder production apparatus 10 of the present embodiment, when producing the metal powder MP, an inert gas is introduced from the pipe 34 to the inside of the shield 32 in order to prevent oxygen from touching the hot metal droplets as much as possible. Nitrogen gas, which is G, is jetted to fill the inside of the shield 32 with nitrogen gas so that water vapor (oxygen) does not enter the inside of the shield 32. That is, when manufacturing the metal powder MP, the inside of the shield 32 is brought into an oxygen-free state.

シールド32は、注湯ノズル24から、アトマイズされた微細な金属液滴(固化していない高温の金属微粒子)が冷却水Wで冷却される直前の位置まで延びており、高温の金属液滴はシールド32内部に充満している窒素ガスで覆われているので、金属液滴が冷却水Wで冷却されるまでの間、窒素ガスが充満されたシールド32が無い場合に比較して、酸素との接触を抑制することができる。これにより、酸化が抑えられた金属粉末MPを得ることができる。   The shield 32 extends from the pouring nozzle 24 to a position immediately before the atomized fine metal droplets (high-temperature metal fine particles not solidified) are cooled by the cooling water W. Since the inside of the shield 32 is covered with nitrogen gas filled, oxygen and oxygen are compared with the case where there is no shield 32 filled with nitrogen gas until the metal droplet is cooled by the cooling water W. Can be suppressed. Thereby, metal powder MP in which oxidation is suppressed can be obtained.

本実施形態の金属粉末製造装置10は、フレームジェット30が水アトマイズ法の高圧水やガスアトマイズ法の高圧ガスより高温であるため、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、吹き付ける流体の流速を上げることが可能になる。   In the metal powder manufacturing apparatus 10 of the present embodiment, the flame jet 30 is hotter than the high-pressure water of the water atomization method or the high-pressure gas of the gas atomization method, so that the flow velocity of the sprayed fluid is increased as compared with the water atomization method or the gas atomization method. Is possible.

また、フレームジェット30は高温であるため、溶融金属Mを冷却することなくアトマイズすることができ、必要以上に溶融金属Mの温度を高くしておく必要もない。例えば、従来の水アトマイズ法やガスアトマイズ法と比べて、溶融金属の温度を50〜100°C程度低めに設定しておくことができるため、よりアモルファス化しやすい条件で溶融金属Mを細かく粉砕することができる。   Moreover, since the flame jet 30 is high temperature, the molten metal M can be atomized without cooling, and it is not necessary to raise the temperature of the molten metal M more than necessary. For example, compared to conventional water atomization and gas atomization methods, the temperature of the molten metal can be set lower by about 50 to 100 ° C., so that the molten metal M is finely pulverized under conditions that make it more amorphous. Can do.

また、シールド32の内部に水蒸気が進入しないように、シールド32の内部の圧力を、回収塔18の内部の雰囲気の圧力(シールド32の外側の圧力)よりも高めておくことが好ましい。シールド32内の圧力は、シールド32内へ供給する不活性ガスGの量をレギュレーター40で調整して行うことができる。   Moreover, it is preferable that the pressure inside the shield 32 is set higher than the pressure inside the recovery tower 18 (pressure outside the shield 32) so that water vapor does not enter the inside of the shield 32. The pressure in the shield 32 can be adjusted by adjusting the amount of the inert gas G supplied into the shield 32 by the regulator 40.

なお、シールド32は、微細化された金属液滴が内面に付着して堆積しないように、長さ、及び内径を設定することが好ましい。   The shield 32 preferably has a length and an inner diameter so that fine metal droplets do not adhere to and accumulate on the inner surface.

ここで、高温の金属液滴がシールド32の下端から排出されて冷却水Wに当たるまでの距離L(図2参照)は、出来る限り短くすることが好ましい。これは、シールド32の下端から高温の金属液滴に冷却水Wが当たるまでの距離Lが長いと、シールド32の下端から排出された高温の金属液滴が、酸素を含んだ雰囲気に当たる時間が長くなって、金属が酸化しやすくなるからである。   Here, it is preferable that the distance L (see FIG. 2) from when the high-temperature metal droplet is discharged from the lower end of the shield 32 to hit the cooling water W is as short as possible. This is because if the distance L from the lower end of the shield 32 until the cooling water W hits the hot metal droplet is long, the time during which the hot metal droplet discharged from the lower end of the shield 32 hits the atmosphere containing oxygen is long. This is because the metal becomes easier to oxidize as it becomes longer.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図3に示すように、本実施形態の金属粉末製造装置10では、シールド32の長さが第1の実施形態よりも長く形成されていると共に、シールド32に冷却ノズル16が設けられている。冷却ノズル16は、シールド32の内部の金属液滴(固化していない金属微粒子)に対して冷却水Wを噴霧するように配置されている。また、シールド32の下端は、落下する金属液滴と冷却水Wとが当たる位置よりも下方に位置している。   As shown in FIG. 3, in the metal powder manufacturing apparatus 10 of the present embodiment, the length of the shield 32 is formed longer than that of the first embodiment, and the cooling nozzle 16 is provided on the shield 32. The cooling nozzle 16 is disposed so as to spray the cooling water W onto the metal droplets (non-solidified metal fine particles) inside the shield 32. Further, the lower end of the shield 32 is positioned below the position where the falling metal droplet and the cooling water W meet.

本実施形態においても、金属粉末MPを製造する際にシールド32の内部を不活性ガスGで充満する。   Also in this embodiment, the inside of the shield 32 is filled with the inert gas G when the metal powder MP is manufactured.

本実施形態では、シールド32を長くして、流下する金属粉末MPを酸化し難い温度に低下するまで不活性ガスGで覆い、金属粉末MPを十分に冷却してからシールド32の外部へ排出することができるので、より酸化が抑制された金属粉末MPを得ることができ、場合によっては酸化していない金属粉末MPを得ることも可能となる。   In the present embodiment, the shield 32 is lengthened, and the flowing metal powder MP is covered with an inert gas G until the metal powder MP is lowered to a temperature at which it is difficult to oxidize, and the metal powder MP is sufficiently cooled and then discharged to the outside of the shield 32. Therefore, the metal powder MP in which oxidation is further suppressed can be obtained, and in some cases, the metal powder MP that is not oxidized can be obtained.

なお、金属の種類等によって酸化する条件(温度等)が変わるので、シールド32の長さは、予め金属の種類毎に実験等行い、酸化が抑えられる長さを求めることが好ましい。   Since the conditions for oxidation (temperature, etc.) vary depending on the type of metal or the like, it is preferable to obtain the length of the shield 32 by conducting an experiment or the like for each type of metal in advance so that the oxidation can be suppressed.

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

第1の実施形態では、ジェットバーナー14が円環状の燃焼炎噴射口28を備えていたが、本発明はこれに限らず、円環状の燃焼炎噴射口28に代えて、図4に示すように、複数の燃焼炎噴射口51を注湯ノズル24の周方向に沿って配置しても良い。   In the first embodiment, the jet burner 14 includes the annular combustion flame injection port 28. However, the present invention is not limited to this, and instead of the annular combustion flame injection port 28, as shown in FIG. In addition, a plurality of combustion flame injection ports 51 may be arranged along the circumferential direction of the pouring nozzle 24.

[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

第1の実施形態の金属粉末製造装置10では、ジェットバーナー14が円環状の燃焼炎噴射口28を備えていたが、本発明はこれに限らず、図5に示すように、垂下流Maの外周に、垂下流Maに向けて略直線状のフレームジェット52を噴射する複数のジェットバーナー54を配置しても良い。   In the metal powder manufacturing apparatus 10 of the first embodiment, the jet burner 14 includes the annular combustion flame injection port 28. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. You may arrange | position the some jet burner 54 which injects the substantially linear flame | frame jet 52 toward the drooping downstream Ma on the outer periphery.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and other various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.

上記実施形態の金属粉末製造装置10では、金属液滴を冷却水で急速に冷却することで非晶質の金属粉末MPを得ているが、非晶質としなくても良い場合には、冷却水Wの噴霧量を少なくしたり、冷却水Wの噴霧を停止してもよい。この場合、金属粉末MPの温度低下に時間を要するので、シールド32を長くすることが好ましい。   In the metal powder manufacturing apparatus 10 of the above embodiment, the amorphous metal powder MP is obtained by rapidly cooling the metal droplets with cooling water. The spray amount of the water W may be reduced or the spray of the cooling water W may be stopped. In this case, since it takes time to lower the temperature of the metal powder MP, it is preferable to lengthen the shield 32.

上記実施形態の金属粉末製造装置10では、冷却媒体に冷却水を用いているが、冷却水に代えて、液体窒素、液化炭酸ガス等の、水以外の冷却媒体を用いてもよい。   In the metal powder manufacturing apparatus 10 of the above embodiment, cooling water is used as the cooling medium, but a cooling medium other than water, such as liquid nitrogen or liquefied carbon dioxide gas, may be used instead of the cooling water.

金属粉末製造装置10は、供給手段12が下方に向かって金属材料(固体)である金属線材を連続的に供給可能に設けられ、ジェットバーナー14が、金属線材に対してフレームジェット30を噴射するよう設けられていてもよい。この場合、金属線材に対して高温のフレームジェット30を噴射することにより、金属線材を溶かしつつ、その溶融した金属を粉砕することができる。   The metal powder manufacturing apparatus 10 is provided so that the supply means 12 can continuously supply a metal wire material that is a metal material (solid) downward, and the jet burner 14 injects a frame jet 30 onto the metal wire material. It may be provided. In this case, the molten metal can be pulverized while melting the metal wire by injecting the high-temperature frame jet 30 onto the metal wire.

シールド32は、下方に向けて徐々に径を拡大させた形状としても良い。   The shield 32 may have a shape in which the diameter is gradually increased downward.

上記実施形態では、シールド32の内部に、不活性ガスGとして窒素ガスを供給したが、水素ガス、アルゴンガス等の窒素ガス以外の不活性ガスを供給してもよく、一酸化炭素、水素等の還元性ガスを供給してもよく、不活性ガスと還元性ガスとを混合したガスを供給してもよい。   In the above embodiment, nitrogen gas is supplied into the shield 32 as the inert gas G. However, an inert gas other than nitrogen gas such as hydrogen gas or argon gas may be supplied, such as carbon monoxide, hydrogen, etc. A reducing gas may be supplied, or a gas obtained by mixing an inert gas and a reducing gas may be supplied.

なお、上記実施形態の金属粉末製造装置10では、溶融金属Mを下方に落下させ、落下した溶融金属Mに対して斜め下方に向けて噴射されるフレームジェット30を当てて、アトマイズ(霧状化)された溶融した金属微粒子を下方に向けて流下させていたが、本発明はこれに限らず、金属粉末製造装置10は、金属材料によっては、横方向、または上方向に向けて噴射されるフレームジェット30で生じる吸引力により溶融金属Mを吸い上げ、吸い上げた溶融金属Mにフレームジェット30を当てることでアトマイズ(霧状化)された溶融した金属微粒子を、横方向、斜め上方向、または上方向に向けて流す構成としてもよい。これらの場合、シールド32の向きは、金属微粒子の流れる方向に沿うようにする。   In addition, in the metal powder manufacturing apparatus 10 of the said embodiment, the molten metal M is dropped below, the flame jet 30 injected toward diagonally downward with respect to the dropped molten metal M is applied, and atomization (atomization) However, the present invention is not limited to this, and the metal powder manufacturing apparatus 10 is ejected in the lateral direction or the upward direction depending on the metal material. The molten metal M is sucked up by the suction force generated by the flame jet 30, and the molten metal fine particles atomized by applying the flame jet 30 to the sucked molten metal M are laterally, obliquely upward, or upward. It may be configured to flow in the direction. In these cases, the direction of the shield 32 is set along the flowing direction of the metal fine particles.

10 金属粉末製造装置
12 供給手段(供給手段)
16 冷却ノズル(冷却手段)
14 ジェットバーナー(燃焼炎噴射手段)
24 注湯ノズル(供給口)
28 燃焼炎噴射口
30 フレームジェット(燃焼炎)
32 シールド(シールド手段)
34 配管(ガス噴射口)
36 ガス供給装置(ガス供給手段)
M 溶融金属
10 Metal Powder Manufacturing Equipment 12 Supply Unit (Supply Unit)
16 Cooling nozzle (cooling means)
14 Jet burner (combustion flame injection means)
24 Pouring nozzle (supply port)
28 Combustion flame injection port 30 Flame jet (combustion flame)
32 Shield (Shielding means)
34 Piping (gas injection port)
36 Gas supply device (gas supply means)
M Molten metal

Claims (5)

溶融金属または金属材料を供給する供給口を供えた供給手段と、
前記供給口の周囲に配置され、前記供給口から供給された前記溶融金属または前記金属材料の外周面へ燃焼炎噴射口から燃焼炎を噴射してアトマイズする燃焼炎噴射手段と、
少なくとも前記燃焼炎噴射口から溶融した金属がアトマイズされた領域まで延び、前記燃焼炎、及びアトマイズされた溶融した金属の全周囲を取り囲む筒状のシールド手段と、
前記シールド手段の内部に不活性ガス、及び還元性ガスの少なくとも一方を充満させるガス供給手段と、
を有する金属粉末製造装置。
Supply means provided with a supply port for supplying molten metal or metal material;
Combustion flame injection means that is arranged around the supply port and atomizes by injecting a combustion flame from the combustion flame injection port to the outer peripheral surface of the molten metal or metal material supplied from the supply port;
A cylindrical shield means extending from at least the combustion flame injection port to a region where the molten metal is atomized and surrounding the entire circumference of the combustion flame and the atomized molten metal;
A gas supply means for filling the shielding means with at least one of an inert gas and a reducing gas;
A metal powder manufacturing apparatus.
前記シールド手段には、不活性ガス、及び還元性ガスの少なくとも一方を噴出するガス噴射口が、前記シールド手段の周方向に沿って複数配置されている、請求項1に記載の金属粉末製造装置。   2. The metal powder production apparatus according to claim 1, wherein a plurality of gas injection ports for injecting at least one of an inert gas and a reducing gas are arranged in the shield means along a circumferential direction of the shield means. . アトマイズされた金属微粒子へ冷却媒体を吹き付けて冷却する冷却手段を有する、請求項1たまは請求項2に記載の金属粉末製造装置。   The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a cooling unit that cools the atomized metal fine particles by spraying a cooling medium. 前記冷却手段は、前記シールド手段の内部を流下する金属粒子へ冷却媒体を吹き付けて冷却する、請求項3に記載の金属粉末製造装置。   The metal powder manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the cooling means cools the metal particles flowing through the shield means by spraying a cooling medium. 前記燃焼炎噴射口は、前記供給口を取り囲む環状の環状噴射口である、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の金属粉末製造装置。   The metal powder manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustion flame injection port is an annular ring injection port that surrounds the supply port.
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