JP6330959B1 - Metal powder manufacturing apparatus and metal powder manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた冷却作用を奏する金属粉末製造装置を提供する。【解決手段】溶融金属を吐出する溶融金属供給部と、前記溶融金属供給部の下方に設置される筒体と、前記溶融金属供給部から吐出された前記溶融金属を冷却する冷却液の流れを、前記筒体内に形成する冷却液流形成部と、を有する金属粉末製造装置であって、前記冷却液流形成部は、前記筒体の軸方向の上部から下部に向けて、前記筒体の内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出し、前記筒体内に前記冷却液の流れを形成することを特徴とする金属粉末製造装置。【選択図】図2An apparatus for producing a metal powder that exhibits an excellent cooling action is provided. A molten metal supply unit that discharges molten metal, a cylindrical body that is installed below the molten metal supply unit, and a flow of a cooling liquid that cools the molten metal discharged from the molten metal supply unit. A cooling fluid flow forming part formed in the cylinder, wherein the cooling liquid flow forming part is formed from the upper part in the axial direction of the cylindrical body toward the lower part of the cylindrical body. An apparatus for producing metal powder, wherein the cooling liquid flows out in a film form along an inner peripheral wall to form a flow of the cooling liquid in the cylindrical body. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、金属粉末製造装置と金属粉末の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal powder production apparatus and a metal powder production method.
たとえば特許文献1に示すように、いわゆるガスアトマイズ法を用いて金属粉末を製造する金属粉末製造装置とその装置を用いた製造方法が知られている。従来の装置は、溶融金属を吐出する溶融金属供給容器と、この溶融金属供給容器の下方に設置される筒体と、溶融金属供給部から吐出された溶融金属を冷却する冷却液の流れを、筒体の内周壁に沿って形成する冷却液層形成部と、を有する。
For example, as shown in
冷却液層形成手段は、冷却用筒体の内周壁の接線方向に向けて線状に冷却液を噴射し、冷却液を冷却容器の内周壁に沿って旋回させながら流下させることにより、冷却液層を形成している。冷却液層を用いることで、溶滴を急冷し、高機能性の金属粉末を製造することができることが期待されている。 The cooling liquid layer forming means sprays the cooling liquid linearly toward the tangential direction of the inner peripheral wall of the cooling cylinder, and causes the cooling liquid to flow down while swirling along the inner peripheral wall of the cooling container. Forming a layer. By using the cooling liquid layer, it is expected that the droplets can be rapidly cooled to produce a highly functional metal powder.
しかしながら、従来の装置では、冷却用筒体の内周壁の接線方向に向けて冷却液を線状に噴射したとしても、冷却液の一部は、筒体の内周壁に衝突して跳ね返り、冷却液の流れに多量の空気を巻き込む問題を生じ、十分な冷却作用を奏することができない。 However, in the conventional apparatus, even if the cooling liquid is sprayed linearly toward the tangential direction of the inner peripheral wall of the cooling cylinder, a part of the cooling liquid collides with the inner peripheral wall of the cylindrical body and bounces off. This causes a problem of entraining a large amount of air in the liquid flow and cannot provide a sufficient cooling effect.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、優れた冷却作用を奏する金属粉末製造装置と、それを用いる金属粉末の製造方法を提供することである。 This invention is made | formed in view of such an actual condition, The objective is to provide the manufacturing method of the metal powder which uses the metal powder manufacturing apparatus which has the outstanding cooling effect | action, and it.
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末製造装置は、
溶融金属を吐出する溶融金属供給部と、
前記溶融金属供給部の下方に設置される筒体と、前記溶融金属供給部から吐出された前記溶融金属を冷却する冷却液の流れを、前記筒体内に形成する冷却液流形成部と、を有する金属粉末製造装置であって、
前記冷却液流形成部は、前記筒体の軸方向の上部から下部に向けて、前記筒体の内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出し、前記筒体内に前記冷却液の流れを形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a metal powder production apparatus according to the present invention comprises:
A molten metal supply unit for discharging the molten metal;
A cylinder installed below the molten metal supply unit, and a cooling liquid flow forming unit that forms a flow of cooling liquid for cooling the molten metal discharged from the molten metal supply unit in the cylinder. A metal powder production apparatus comprising:
The cooling liquid flow forming part flows out the cooling liquid in a film shape along the inner peripheral wall of the cylindrical body from the upper part to the lower part in the axial direction of the cylindrical body, and the flow of the cooling liquid into the cylindrical body It is characterized by forming.
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末の製造方法は、
溶融金属供給部の下方に設置される筒体の内周壁に沿って冷却液の流れを形成する工程と、
前記溶融金属供給部から溶融金属を前記冷却液の流れに向けて吐出する工程と、を有する金属粉末の製造方法であって、
前記冷却液の流れを形成する工程では、前記筒体の上部から下方に向けて、前記筒体の前記内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for producing a metal powder according to the present invention comprises:
Forming a flow of the coolant along the inner peripheral wall of the cylinder installed below the molten metal supply unit;
Discharging the molten metal from the molten metal supply unit toward the flow of the cooling liquid, and a method for producing a metal powder comprising:
In the step of forming the flow of the cooling liquid, the cooling liquid flows out in a film shape along the inner peripheral wall of the cylindrical body from the upper part of the cylindrical body downward.
本発明に係る金属粉末製造装置および金属粉末の製造方法では、筒体の軸方向の上部から下部に向けて、筒体の内周壁に沿って膜状に冷却液を流出し、筒体内に前記冷却液の流れを形成する。従来の金属粉末製造装置では、冷却液を線状に流出させていたため、冷却液の流れの中に多くの空気を巻き込む問題を生じていたが、本発明では冷却液を膜状に流出することで、冷却液の流れの中に空気等の雰囲気ガスを巻き込む問題を効果的に抑制し、冷却液による冷却効果を高めることができる。 In the metal powder manufacturing apparatus and the metal powder manufacturing method according to the present invention, the coolant flows out in the form of a film along the inner peripheral wall of the cylindrical body from the upper part to the lower part in the axial direction of the cylindrical body. A coolant flow is formed. In the conventional metal powder manufacturing apparatus, since the cooling liquid was caused to flow out linearly, there was a problem of entraining a large amount of air in the flow of the cooling liquid, but in the present invention, the cooling liquid is flowed out in a film shape. Thus, it is possible to effectively suppress the problem of entraining atmospheric gas such as air in the flow of the cooling liquid and enhance the cooling effect by the cooling liquid.
また、たとえば、前記冷却液流形成部は、第1の流路断面積を有する外周部を有してもよい。冷却液流形成部が外周部を有することにより、外周部において冷却液が流れる方向を調整し、これにより冷却液流形成部から流出する冷却液の流れに空気等が巻き込まれる問題を防止できる。 Further, for example, the coolant flow forming part may have an outer peripheral part having a first flow path cross-sectional area. Since the coolant flow forming portion has the outer peripheral portion, the direction in which the coolant flows in the outer peripheral portion is adjusted, thereby preventing the problem that air or the like is involved in the flow of the coolant flowing out of the coolant flow forming portion.
また、たとえば、前記外周部は、前記筒体の前記軸方向に対する直交面に沿って、かつ、前記筒体における前記内周壁の同心円方向に沿って形成されていてもよい。外周部をこのように形成することで、外周部において冷却液が流れる方向を調整し、冷却液流形成部から流出する冷却液が内周壁に衝突して空気等を巻き込む問題を防止できる。 Further, for example, the outer peripheral portion may be formed along a plane orthogonal to the axial direction of the cylindrical body and along a concentric direction of the inner peripheral wall of the cylindrical body. By forming the outer peripheral portion in this way, the direction in which the coolant flows in the outer peripheral portion can be adjusted, and the problem that the coolant flowing out from the coolant flow forming portion collides with the inner peripheral wall and entrains air or the like can be prevented.
また、たとえば、前記冷却液流形成部は、前記第1の流路断面積より狭い第2の流路断面積を有しており、前記外周部に前記冷却液を流入させる流入部を有していてもよく、前記第1の流路断面積より狭い第3の流路断面積を有しており、前記外周部から前記内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出させる冷却液吐出部と、を有していてもよい。外周部の流路断面積を大きくすることにより冷却液の流れ方向を調整しつつ効果的に整流することができ、冷却液吐出部の流路断面積を狭くすることにより冷却液の流出速度を高めることができるため、このような金属粉末製造装置は、溶融金属に対して優れた冷却効果を奏する。 Further, for example, the coolant flow forming portion has a second flow path cross-sectional area that is narrower than the first flow path cross-sectional area, and has an inflow portion that allows the coolant to flow into the outer peripheral portion. A cooling liquid discharge having a third flow path cross-sectional area narrower than the first flow path cross-sectional area and allowing the cooling liquid to flow out in a film form from the outer peripheral portion along the inner peripheral wall. And may have a part. It is possible to effectively rectify while adjusting the flow direction of the coolant by increasing the cross-sectional area of the flow path at the outer periphery, and by reducing the flow-path cross-sectional area of the coolant discharge part, the flow rate of the coolant can be reduced. Since it can raise, such a metal powder manufacturing apparatus has the outstanding cooling effect with respect to a molten metal.
また、たとえば、金属粉末製造装置は、前記流入部に対して、前記筒体の前記軸方向に傾斜する方向に沿って接続しており、前記流入部に前記冷却液を供給する冷却液供給部をさらに有してもよい。このような冷却液供給部を有する金属粉末製造装置は、外周部において冷却液が流れる方向を、内周壁と同心円方向に容易に調整することが可能であり、冷却液流形成部から流出する冷却液が内周壁に衝突して空気を巻き込む問題を防止できる。 In addition, for example, the metal powder manufacturing apparatus is connected to the inflow portion along a direction inclined in the axial direction of the cylindrical body, and supplies a coolant to the inflow portion. May further be included. The metal powder manufacturing apparatus having such a coolant supply unit can easily adjust the direction in which the coolant flows in the outer peripheral part in the direction concentric with the inner peripheral wall, and the cooling outflow from the coolant flow forming unit The problem that the liquid collides with the inner peripheral wall and entrains air can be prevented.
また、前記冷却液流形成部は、前記筒体の径方向に沿って伸びており前記外周部から前記内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出させる冷却液吐出部を有してもよい。冷却液吐出部が筒体の径方向に沿って伸びていることにより、冷却液流形成部から流出する冷却液が内周壁に衝突して空気を巻き込む問題を防止できる。 The cooling liquid flow forming section may include a cooling liquid discharge section that extends along the radial direction of the cylindrical body and allows the cooling liquid to flow out from the outer peripheral section along the inner peripheral wall in a film shape. Good. Since the cooling liquid discharge part extends along the radial direction of the cylindrical body, it is possible to prevent the problem that the cooling liquid flowing out from the cooling liquid flow forming part collides with the inner peripheral wall and entrains air.
また、前記冷却液吐出部は、内径側より外径側の方が広い開口幅を有してもよい。このような冷却液吐出部を有する冷却液流形成部は、内周壁に近づくほど冷却液の流出量が大きくなるため、内周壁に沿う冷却液の流れを安定化させ、冷却液の流れが空気等のガスを巻き込む問題を防止できる。 Further, the cooling liquid discharge part may have an opening width wider on the outer diameter side than on the inner diameter side. The coolant flow forming unit having such a coolant discharge unit stabilizes the flow of the coolant along the inner peripheral wall because the amount of the coolant flowing out increases as it approaches the inner peripheral wall. The problem of entraining gas such as can be prevented.
また、たとえば、前記冷却液流形成部は、第1の流路断面積を有しており前記冷却液の圧力を溜める外周部を有していてもよく、前記外周部は、前記筒体の前記軸方向に対する直交面に沿って、かつ、前記筒体における前記内周壁の同心円方向に沿って形成されていてもよく、前記冷却液吐出部は、前記外周部の形成方向に沿って配置されていてもよい。冷却液吐出部を、内周壁の直交面及び内周壁の同心円方向に沿って形成された外周部に沿って配置することにより、内周壁の内側に形成される冷却液の流れに空気等が巻き込まれる問題を防止できる。 In addition, for example, the coolant flow forming portion may have an outer peripheral portion that has a first flow path cross-sectional area and accumulates the pressure of the coolant, and the outer peripheral portion is formed of the cylindrical body. It may be formed along a plane orthogonal to the axial direction and along a concentric direction of the inner peripheral wall of the cylindrical body, and the coolant discharge part is arranged along a direction in which the outer peripheral part is formed. It may be. By disposing the coolant discharge part along the outer peripheral part formed along the orthogonal surface of the inner peripheral wall and the concentric direction of the inner peripheral wall, air or the like is involved in the flow of the coolant formed inside the inner peripheral wall. Can prevent problems.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
第1実施形態
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る金属粉末製造装置10は、溶融金属21をアトマイズ法(ガスアトマイズ法)により冷却固化して、多数の金属粒子で構成された金属粉末を得るための装置である。この金属粉末製造装置10は、溶融金属21を吐出する溶融金属供給部20と、溶融金属供給部20の鉛直方向の下方に配置してある冷却部30とを有する。図面において、鉛直方向は、Z軸に沿う方向である。
First Embodiment As shown in FIG. 1, a metal
溶融金属供給部20は、溶融金属21を収容する耐熱性容器22を有する。耐熱性容器22の外周には、加熱用コイル24が配置してあり、耐熱性容器22の内部に収容してある溶融金属21を加熱して溶融状態に維持するようになっている。耐熱性容器22の底部には、吐出口23が形成してあり、そこから、冷却部30の筒体32の内周壁33上に形成された冷却液の流れ60に向けて、溶融金属21が滴下溶融金属21aとして吐出されるようになっている。
The molten
耐熱性容器22の外底壁の外周部には、吐出口23を囲むように、ガス噴射部26が配置してある。ガス噴射部26には、ガス噴射口27が具備してある。ガス噴射口27からは、吐出口23から吐出された滴下溶融金属21aに向けて高圧ガスが噴射される。高圧ガスは、吐出口23から吐出された滴下溶融金属21aの周囲全周から斜め下方向に向けて噴射され、滴下溶融金属21aは、多数の液滴となり、ガスの流れに沿って、円筒状部分32aにおける内周壁33上に形成された冷却液の流れ60に向けて運ばれる。
A
溶融金属21は、いかなる元素を含んでいてもよく、たとえば、Ti、Fe、Si、B、Cr、P、Cu、Nb、Zrの少なくともいずれかを含んでいるものも用いることができる。これらの元素は活性が高く、これらの元素を含む溶融金属21は、短時間の空気等との接触により、容易に酸化して酸化膜を形成してしまい、微細化することが困難とされている。金属粉末製造装置10は、上述したようにガス噴射部26のガス噴射口27から噴射するガスとして不活性ガスを用いることで、酸化しやすい溶融金属21であっても容易に粉末化することができる。
The
ガス噴射口27から噴射されるガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス、あるいはアンモニア分解ガス等の還元性ガスが好ましいが、溶融金属21が酸化しにくい金属であれば空気であってもよい。
The gas injected from the
冷却部30は、溶融金属供給部20の下方に設置される筒体32と、溶融金属21を冷却する冷却液の流れ60を筒体32内に形成する冷却液流形成部40と、冷却液供給部50(冷却液供給部50については図2参照)とを有する。筒体32は、一端に冷却液流形成部40が接続しており溶融金属供給部20の近くに配置される円筒状部分32aと、円筒状部分32aの他端に接続する円錐状部分32bとを有する。円筒状部分32aの内周壁33の内径は、特に限定されないが、好ましくは50〜500mmである。
The cooling
本実施形態では、筒体32の軸方向Оは、鉛直線Zに対して所定角度θ1で傾斜してある。所定角度θ1としては、特に限定されないが、好ましくは、5〜45度である。このような角度範囲とすることで、吐出口23からの滴下溶融金属21aを、筒体32の内周壁33に形成してある冷却液の流れ60に向けて吐出させ易くなる。なお、軸方向Оの矢印は、筒体32の上部から下部へ向かう方向である。
In the present embodiment, the axial direction O of the
筒体32内における冷却液の流れ60に向かって吐出された滴下溶融金属21aは、冷却液の流れ60に衝突し、さらに分断され細化されるとともに冷却固化され、固体状の金属粉末となる。筒体32の軸方向Оに沿って下方には、排出部34が設けられ、冷却液の流れ60に含まれる金属粉末を冷却液と共に、外部に排出可能になっている。冷却液と共に排出された金属粉末は、外部の貯留槽などで、冷却液と分離されて取り出される。なお、冷却液としては、特に限定されないが、冷却水が用いられる。
The dropped
冷却液の流れ60の下流側には、調整板35が内周壁33に固定してある。
An
本実施形態では、冷却液流形成部40は、筒体32の軸方向Оの上部に設けられている。冷却液流形成部40は、冷却液吐出部46を介して、筒体32の軸方向Оの上部から下部に向けて冷却液を流出し、筒体32内に冷却液の流れ60を形成する。
In the present embodiment, the coolant
図1に示す冷却液流形成部40は、筒体32の内周壁33に沿って膜状に冷却液を流出する。図2は、図1に示す冷却液流形成部40及び冷却液供給部50(図1では不図示)を示す斜視図である。図2に示すように、冷却液流形成部40は、筒体32の内周壁33の同心円方向Vに沿ってリング状に配置される第1冷却液流形成部40A、第2冷却液流形成部40B、第3冷却液流形成部40C、第4冷却液流形成部40D、第5冷却液流形成部40E、第6冷却液流形成部40F、第7冷却液流形成部40G、第8冷却液流形成部40Hの8つの冷却液流形成部で構成される。第1〜第8冷却液流形成部40A〜40Hは、同心円方向Vに関する配置が異なることを除き、互いに同様の形状および構造を有するため、第1冷却液流形成部40Aを例に挙げて説明を行い、その他の冷却液流形成部についての説明は省略する。
The coolant
図3は、冷却液流形成部40における第1冷却液流形成部40Aを拡大して表示した拡大図である。図3に示すように、第1冷却液流形成部40Aは、外周部44と、流入部42と、冷却液吐出部46とを有する。外周部44は、第1の流路断面積S1を有しており、内部を冷却液が流れる。外周部44は、後述する流入部42や冷却液吐出部46より広い第1の流路断面積S1を有しており、外周部44を流れる冷却液は相対的に流速が遅い。そのため、外周部44は、冷却液が流れる方向を第1冷却液供給部50Aに対して変化させ、冷却液吐出部46から流出した際に空気等を巻き込み難い方向に、冷却液が流れる方向を調整するのに適している。
FIG. 3 is an enlarged view showing the first coolant
外周部44は、筒体32の軸方向Оに対する直交面P1(図1参照)に沿って、かつ、筒体32における内周壁33の同心円方向Vに沿って形成されている。このような外周部44は、冷却液が流れる方向を内周壁33の同心円方向Vに調整し、空気等の巻き込みの少ない冷却液の流れ60を、内周壁33上に形成することができる。
The outer
図3に示すように、流入部42は、第1の流路断面積S1より狭い第2の流路断面積S2を有しており、外周部44に冷却液を流入させる。流入部42には、流入部42に冷却液を供給する第1冷却液供給部50Aが接続している。第1冷却液供給部50Aは、流入部42と同様に第2の流路断面積S2を有している。また、第1冷却液供給部50Aは、流入部42に対して、筒体32の軸方向Оに沿って接続している。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、冷却液吐出部46は、第1の流路断面積S1より狭い第3の流路断面積S3を有しており、外周部44から筒体32の内周壁33に沿って、冷却液を膜状に流出させる。冷却液吐出部46は、筒体32の径方向Nに沿って伸びる細長い隙間形状を有しているため、円形の冷却液吐出部とは異なり、冷却液を膜状に流出させることができる。また、外周部44の底壁に形成される冷却液吐出部46と、外周部44の天壁に形成される流入部42とは、内周壁33の同心円方向Vに沿って互いにずれた位置に形成されている。すなわち、流入部42は外周部44における同心円方向の一端に設けられ、冷却液吐出部46は外周部44における同心円方向Vの他端に設けられる。これにより、冷却液の流方向は、外周部44の内部において同心円方向Vに偏向される。
As shown in FIG. 3, the
図4は、図1〜図3に示す冷却液流形成部40が有する冷却液吐出部46の形状を表す概念図である。図4に示すように、冷却液吐出部46は、外周部44における径方向Nに沿う流路側壁44aと、流路底壁44bとのコーナーに形成された隙間で構成される。冷却液吐出部46は、外周部44内の冷却液を、筒体32の軸方向Оに傾斜する斜め方向(流出方向Q)に向かって流出させる。冷却液吐出部46を構成する隙間の幅は、特に限定されないが、10μm〜5mmとすることが、空気を巻き込まず高速である冷却液の流れ60を形成する観点から好ましい。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the shape of the
冷却液吐出部46は、外周部44における第1の流路断面積S1より狭い第3の流路断面積S3を有するため、内周壁33上に形成される冷却液の流れ60の速度を向上させることができ、このような冷却液吐出部46を有する金属粉末製造装置10は、効果的に滴下溶融金属21aを冷却することができる。
Since the
図2に示すように、第2〜第8冷却液流形成部40B〜40Hについても、第1冷却液流形成部40Aと同様に、外周部44と、流入部42と、冷却液吐出部46とを有する。また、第2〜第8冷却液流形成部40B〜40Hの各冷却液吐出部46には、それぞれ第2〜第8冷却液供給部50B〜50Hが接続している。
As shown in FIG. 2, the second to eighth cooling liquid
図2に示すように、冷却液流形成部40では、複数の冷却液吐出部46が、外周部44の形成方向である、直交面P1および同心円方向Vに沿って配置されている。このような配置により、筒体32の内周壁33上に形成される冷却液の流れ60に空気等が巻き込まれる問題を防止することができる。冷却液流形成部40に含まれる冷却液吐出部46および外周部44の数は特に限定されず、単数であっても、複数であってもよいが、6〜12とすることが好ましい。なお、冷却液吐出部46と外周部44の数は同じであっても、異なっていてもよく、たとえば、外周部44は同心円方向Vに連続していてもよい。
As shown in FIG. 2, in the coolant
なお、各第1〜第8冷却液流形成部40A〜40Hでは、外周部44の底壁に形成される冷却液吐出部46と、外周部44の天壁に形成される流入部42とが、同一回転方向に位置ずれしている。このような配置により、筒体32の内周壁33上に、高速で空気等を巻き込み難い渦巻き状の冷却流の流れを形成することができる。また、図1に示すように、各第1〜第8冷却液流形成部40A〜40Hに含まれる冷却液吐出部46の外径端部の径方向位置は、円筒状部分32aにおける内周壁33の径方向位置に一致していることが、冷却液の流れ60への空気等の巻き込みを防止する観点から好ましい。
In each of the first to eighth cooling liquid
図2に示すような冷却液流形成部40から流出した冷却液は、冷却液流形成部40で形成された流れの方向と、流出後に冷却液に作用する重力とにより、筒体32の内周壁33に沿う冷却液の流れ60、典型的には渦巻き状である冷却液の流れ60を形成する。図1に示す金属粉末製造装置10では、このようにして形成された冷却液の流れ60の内周側液面に、図1に示す滴下溶融金属21aが入射し、滴下溶融金属21aは、冷却液の流れ60の内部で冷却されながら、冷却液と共に流れて排出部34へ向かって移動する。
The coolant that has flowed out of the coolant
本実施形態に係る金属粉末製造装置10は、冷却液流形成部40が冷却液を膜状に流出させるため、筒体32の内周壁33に沿う冷却液の流れ60が空気等を巻き込み難く、冷却液の流れ60に入射する滴下溶融金属21aを効率的に冷却することが可能である。また、このような金属粉末製造装置10では、たとえ冷却液流形成部40に供給する冷却液の圧力を上昇させたとしても、冷却液の流れ60が空気等を巻き込むのような乱流を生じにくいため、高速かつ層流である冷却液の流れ60を用いた、効果的な滴下溶融金属21aの急冷を行うことができる。
In the metal
以上、実施形態を示して本発明に係る金属粉末製造装置を説明したが、本発明は上述した金属粉末製造装置10のみに限定されるものではなく、他の実施形態や変形例を有することは言うまでもない。たとえば、図5は、本発明の第1変形例に係る金属粉末製造装置に含まれる冷却液流形成部の冷却液吐出部146を表す拡大図である。
As mentioned above, although embodiment was shown and the metal powder manufacturing apparatus which concerns on this invention was demonstrated, this invention is not limited only to the metal
図5に示すように、冷却液吐出部146は、外径側の開口幅W2が、内径側の開口幅W1より広く、内径側より外径側の方が広い開口幅を有する。このような冷却液吐出部146を有する冷却液流形成部は、筒体32の内周壁33に近づくほど冷却液の流出量が大きくなるため、内周壁33に沿う冷却液の流れを安定化させ、冷却液の流れが空気等のガスを巻き込む問題を防止できる。
As shown in FIG. 5, the
図6は、本発明の第2変形例に係る金属粉末製造装置に含まれる冷却液供給部250の第1及び第2冷却液供給部250A、250Bを示す部分拡大図である。なお、第2変形例に係る金属粉末製造装置では、冷却液供給部250A、250Bが冷却液を供給する冷却液流形成部240A、240Bについては、外周部244及び冷却液吐出部246によって形成される冷却液の流れの方向(旋回方向)が反対向きであることを除き、実施形態に示す金属粉末製造装置10の冷却液流形成部40A、40Bと同様である。
FIG. 6 is a partially enlarged view showing the first and second
図6に示すように、第1及び第2冷却液供給部250A、250Bは、第1及び第2冷却液流形成部240A、240Bの流入部に対して、筒体32の軸方向Оに傾斜する方向に沿って接続している。特に、第1及び第2冷却液供給部250A、250Bの軸方向Оに対する傾斜角度は、冷却液吐出部46から冷却液を流出させる流出方向Qが軸方向Оに対して傾斜する傾斜角度と同様であるか、または近似することが好ましい。第1及び第2冷却液供給部250A、250Bが図6に示すように傾斜して第1及び第2冷却液流形成部240A、240Bに接続していることにより、外周部44および冷却液吐出部46を通過する冷却液の流速を上昇させることが可能である。
As shown in FIG. 6, the first and second
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
実施例
図1に示す金属粉末製造装置10を用いて、Fe−Si−B(実験番号6)、Fe−Si−Nb−B−Cu(実験番号7)、Fe−Si−B−P−Cu(実験番号8)、Fe−Nb−B(実験番号9)、Fe−Zr−B(実験番号10)から成る金属粉末を製造した。
EXAMPLE Using the metal
各実験において溶解温度1500℃、噴射ガス圧5MPa、使用ガス種アルコ゛ンと一定とし冷却液の水流条件はポンプ圧7.5kPaであった。実施例においては平均粒径が約25μmの金属粉末を製造することができた。平均粒径は、乾式粒度分布測定装置(HELLOS)を用いて測定し求めた。また実験番号6〜10で作製した金属粉末の結晶分析を、粉末X線回折法により評価した。金属粉末の磁気特性についてはHcメータにて保磁力(Oe)を測定することで行った。結果を表1に示す。 In each experiment, the dissolution temperature was 1500 ° C., the injection gas pressure was 5 MPa, the gas type argon used was constant, and the coolant flow condition was a pump pressure of 7.5 kPa. In the examples, metal powder having an average particle diameter of about 25 μm could be produced. The average particle size was determined by measurement using a dry particle size distribution measuring device (HELLOS). Moreover, the crystal analysis of the metal powder produced by experiment number 6-10 was evaluated by the powder X-ray diffraction method. The magnetic properties of the metal powder were measured by measuring the coercive force (Oe) with an Hc meter. The results are shown in Table 1.
比較例
円形の冷却液吐出部を具備しており冷却液を線状に流出させる点を除き、実施例と同じ金属粉末製造装置を用いて、実施例と同じようにして、金属粉末(実験番号1〜5)を製造し、同様な評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example A metal powder (experiment number) was prepared in the same manner as in the example using the same metal powder production apparatus as in the example, except that a circular coolant discharge unit was provided and the coolant flowed out linearly. 1-5) were produced and evaluated similarly. The results are shown in Table 1.
表1の実施例と比較例を比べると磁気特性が向上しており非晶質性が向上した。これは冷却液が冷却液吐出部46を通過することでさらに整流化されたため冷却液の流れが均一化し、より効果的な冷却効果が得られ、冷却不足となる粉末が少ないことが起因であると考えられる。また金属粉末の結晶分析を粉末X線回折により行ったところ、結晶に起因するピークを持つ比較例もあった。同一組成で比較した場合、金属粉末の磁気特性については比較例の方が実施例よりも保磁力が大きく、実施例において非晶質化に伴う磁気特性が顕著に表れていることが確認でき、実施例においてすぐれた冷却効果が得られていることが確認できた。
Comparing the examples of Table 1 and the comparative example, the magnetic properties were improved and the amorphousness was improved. This is because the flow of the coolant is further rectified by passing through the
上記比較例と実施例を比較すると、冷却液を膜状に流出させる冷却液流形成部を用いることで、たとえポンプ圧が高い状態においても、冷却液の流れは乱流にならず整流化されたことで、金属粉末の冷却効果が上昇し、従来作製できなかった組成に対しても非晶質性が確認でき、さらに磁気特性も改善することができた。 Comparing the above comparative example with the example, the flow of the cooling liquid is rectified without being turbulent even when the pump pressure is high, by using the cooling liquid flow forming section that causes the cooling liquid to flow out in a film shape. As a result, the cooling effect of the metal powder increased, amorphousness could be confirmed even for compositions that could not be produced conventionally, and magnetic properties could be improved.
10… 金属粉末製造装置
20… 溶融金属供給部
21… 溶融金属
21… 滴下溶融金属
22… 耐熱性容器
23… 吐出口
24… 加熱用コイル
26… ガス噴射部
27… ガス噴射口
30… 冷却部
32… 筒体
32a… 円筒状部分
32b… 円錐状部分
33… 内周壁
34… 排出部
35… 調整板
40… 冷却液流形成部
40A〜40H… 第1〜第8冷却液形成部
42… 流入部
44… 外周部
44a… 流路側壁
44b… 流路底壁
46… 冷却液吐出部
50… 冷却液供給部
50A〜50H… 第1冷却液供給部
60… 冷却液の流れ
S1〜S3… 第1〜第3の流路断面積
W1、W2… 開口幅
N… 径方向
О… 軸方向
P1… 直交面
V… 同心円方向
Q… 流出方向
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記溶融金属供給部の下方に設置される筒体と、
前記溶融金属供給部から吐出された前記溶融金属を冷却する冷却液の流れを、前記筒体内に形成する冷却液流形成部と、を有する金属粉末製造装置であって、
前記冷却液流形成部は、前記筒体の軸方向の上部から下部に向けて、流出方向が前記筒体の内周壁に沿う方向になり、かつ流出形状が膜状になるように前記冷却液を流出し、前記筒体内に前記冷却液の流れを形成し、
前記冷却液流形成部は、第1の流路断面積を有する前記冷却液の流路を有する外周部を有し、
前記外周部は、前記筒体の前記軸方向に対する直交面に沿って、かつ、前記筒体における前記内周壁の同心円方向に沿って形成されており、
前記冷却液流形成部は、前記外周部から前記内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出させる冷却液吐出部を複数有しており、前記冷却液吐出部は、前記筒体の径方向に沿って伸びており、複数の前記冷却液吐出部は、前記内周壁の同心円方向に沿って配置されていることを特徴とする金属粉末製造装置。 A molten metal supply unit for discharging the molten metal;
A cylinder installed below the molten metal supply unit;
A cooling liquid flow forming unit for forming a flow of a cooling liquid for cooling the molten metal discharged from the molten metal supply unit in the cylindrical body,
The coolant flow forming portion, toward the lower from the axial direction of the upper portion of the cylindrical body, made in the direction of the outflow direction along the inner peripheral wall of the cylinder, and the like outflow shape becomes like a film coolant And forming a flow of the cooling liquid in the cylinder,
The coolant flow forming portion has an outer peripheral portion having a flow path of the coolant having a first flow path cross-sectional area,
The outer peripheral portion is formed along a plane orthogonal to the axial direction of the cylindrical body and along a concentric direction of the inner peripheral wall of the cylindrical body,
The cooling liquid flow forming section has a plurality of cooling liquid discharge sections for allowing the cooling liquid to flow out in a film form from the outer peripheral section along the inner peripheral wall, and the cooling liquid discharge section has a diameter of the cylindrical body. The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of cooling liquid discharge portions are disposed along a concentric direction of the inner peripheral wall .
前記第1の流路断面積より狭い第2の流路断面積を有しており、前記外周部に前記冷却液を流入させる流入部と、
前記第1の流路断面積より狭い第3の流路断面積を有しており、前記外周部から前記内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出させる冷却液吐出部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の金属粉末製造装置。 The coolant flow forming part is
An inflow portion having a second flow path cross-sectional area that is narrower than the first flow path cross-sectional area, and allowing the cooling liquid to flow into the outer peripheral portion;
A cooling liquid discharge section that has a third flow path cross-sectional area that is narrower than the first flow path cross-sectional area, and that causes the cooling liquid to flow out in a film form from the outer peripheral portion along the inner peripheral wall. The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1 .
前記溶融金属供給部から溶融金属を前記冷却液の流れに向けて吐出する工程と、を有する金属粉末の製造方法であって、
前記冷却液の流れを形成する工程では、冷却液流形成部が、前記筒体の上部から下方に向けて、流出方向が前記筒体の内周壁に沿う方向になり、かつ流出形状が膜状になるように前記冷却液を流出し、前記筒体内に前記冷却液の流れを形成し、
前記冷却液流形成部は、第1の流路断面積を有する前記冷却液の流路を有する外周部を有し、
前記外周部は、前記筒体の前記軸方向に対する直交面に沿って、かつ、前記筒体における前記内周壁の同心円方向に沿って形成されており、
前記冷却液流形成部は、前記外周部から前記内周壁に沿って膜状に前記冷却液を流出させる冷却液吐出部を複数有しており、前記冷却液吐出部は、前記筒体の径方向に沿って伸びており、複数の前記冷却液吐出部は、前記内周壁の同心円方向に沿って配置されていることを特徴とする金属粉末の製造方法。 A step of forming a flow of the cooling liquid along the inner peripheral wall of the cylindrical body installed below the molten metal supply section , the cooling liquid flow forming section ;
Discharging the molten metal from the molten metal supply unit toward the flow of the cooling liquid, and a method for producing a metal powder comprising:
In the step of forming the flow of the cooling liquid , the cooling liquid flow forming portion is directed downward from the upper part of the cylindrical body, the outflow direction is along the inner peripheral wall of the cylindrical body , and the outflow shape is a film shape The coolant flows out to form a flow of the coolant in the cylinder,
The coolant flow forming portion has an outer peripheral portion having a flow path of the coolant having a first flow path cross-sectional area,
The outer peripheral portion is formed along a plane orthogonal to the axial direction of the cylindrical body and along a concentric direction of the inner peripheral wall of the cylindrical body,
The cooling liquid flow forming section has a plurality of cooling liquid discharge sections for allowing the cooling liquid to flow out in a film form from the outer peripheral section along the inner peripheral wall, and the cooling liquid discharge section has a diameter of the cylindrical body. The method for producing metal powder, characterized in that the plurality of coolant discharge sections extend along a direction, and are arranged along a concentric direction of the inner peripheral wall .
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