JPH01162704A - アトマイズ流体噴出用ノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属微粉末を製造するためのアトマイズ流体
噴出用ノズル装置に関する。

（従来の技術） 金属粉末の製造方法としてアトマイズ法がある。

このアトマイズ法は、金属溶湯の落下流に対して水やア
ルゴン等の不活性ガスからなるアトマイズ流体を噴射し
て、金属溶湯を微粉化すると共に、冷却凝固させるもの
である（第３版、「鉄鋼便覧」■、鋳造・鍛造・粉末冶
金、丸善株式会社、昭和５７年１０月１日発行、Ｐ４５
７〜４６０参照）。

前記アトマイズ法における技術は、溶湯を安定した細流
にして流下させる技術と、これを粉砕、冷却するだめの
流体ジェットの形成技術とにｉ！Ｓ力される。

前記流体ジェットを形成するためのノズル装置に関して
は、従来より多数の発明がなされてきたが、これらの発
明は、（イ）いかに安定したジェットを作ってアトマイ
ズ操業を安定させるか、（ロ）いかに噴射効率を高くし
て生成する粉末を細かくするか、（ハ）いかにジェット
の形状や雰囲気を形成して粉末の酸化量を減少させるか
の３点を主眼とするものがほとんどであった。

前記（イ）（ロ）を主眼とするものとして、本願出願人
は、第５図に示すノズル装置をすでに提案した。この第
５図に示すものは、溶融金属の貫通落下孔５０を有する
上部内筒５１と下部内筒５２とから成り、これらが同軸
的に且つ互いに非接触部５３を残して対向することによ
って当該非接触対向部をアトマイズ流体噴出用ノズル５
４とすると共に、上部内筒５１と下部内筒５２の非対向
側端面はいずれか一方が外筒５５内面に形成された径違
い段部５６に当接して位置決めされ、他方側内筒は、上
記外筒５５と直接的又は間接的に接合される押え部材５
７によって位置決めされる様に構成されたものであった
。

前記ノズル装置によれば、ノズル５４の流体噴出部は、
上部内筒５１と下部内筒５２の組合せにより構成され、
流体噴出態様は両者の非接触部の形状に応じて任意に決
定することができる。また、ノズル装置の大きさを極め
てコンパクトにでき、しかも、流体噴出位置から狙い点
（噴出流の交差点）までの噴出距離も短かく設計するこ
とができる。

その結果、噴出流の流速や形状の誤差が少なくなり、こ
れによって高圧アトマイズ流体の噴出状態が安定し、粉
砕効率が高く、良質の金属粉末を安定して得ることがで
きるものであった。

（発明が解決しようとする問題点） 粉末を扱う際に、最も重要視される物性の一つに、粒度
分布がある。粒度分布においては、その代表値として平
均粒度が重要であるが、それ以外に粒度分布の巾が問題
になる。粒度分布の巾を小さくすることは、ハンドリン
グ性の向上、収率の向上、分級工程の省略等の効果とな
って現われる。

この粒度分布の巾を示す指数として粒度分布の傾きΦが
ある。このΦは次式で示される。

Ｄ９゜；累積９０％質量粒子径 Ｄｌ。；累積１０％質量粒子径 この粒度分布の傾きΦが大きい程、粒度分布の巾が小さ
く、冑品質の粉末となる。

ところで、前記第５図に示すノズル装置を用いて製造し
た金属粉末の粒度分布の傾きΦは、第３図の斜線で示す
ように、概ね３９〜４３．５の値を取っており、製品の
粒度分布の巾が広く、歩留りの点で問題となっていた。

即ち、前記第５図に示すノズル装置によれば、溶融金属
の貫通落下孔５０の全長が長いため、該落下孔５０内で
霧化された金属粒子が落下孔５０内から速やかに排出さ
れずに滞留し、再凝集する結果、粒度分布の巾が広くな
ると云う問題があった。

そこで、本発明は、落下孔内で霧化された金属粒子を速
やかに落下孔から排出することにより、金属粒子の再凝
集を防止して、粒度分布の巾を狭くすることができるア
トマイズ流体噴出用ノズル装置を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、次の手段を講
じた。即ち、本発明の特徴とする処は、ノズル本体に溶
融金属落下孔が貫通して設けられ、該落下孔内面に周方
向に沿ってアトマイズ流体噴出用の噴出口が形成され、
該噴出口は、噴出口からの噴流が噴出口下方の落下孔内
で交差するよう角度付けられているノズル装置において
、前記落下孔内面には、前記噴出口の下方に下部噴出口
が周方向に沿って形成され、該下部噴出口は、下部噴出
口からの噴流が下部噴出口下方の落下孔内で且つ上部噴
出口からの噴流の交差点より下方で交差するよう角度付
けされている点にある。

（作　用） 本発明によれば、落下孔の上方から金属溶湯を一定流量
で落下させると、金属溶湯は連続した細流となって落下
孔の中心部を軸心に沿って流下する。この金属溶湯の落
下流に対し、落下孔内面に形成された上部の噴出口から
、アトマイズ流体がジェットとして噴射される。この噴
出流は落下流に衝突し、落下流は霧化され且つ冷却され
て凝固し、微細化された金属粉末が製造される。金属粉
末は重力及びジェット流により落下孔下部から排出され
るが、落下孔は狭く、かつ霧化域においては乱流となっ
ている為、粉末の一部は落下孔内に滞留し、粉末粒子同
士が衝突して凝集しようとする。

このとき、霧化域に対して、下部の噴出口がらジェット
が噴出され、凝集しようとした粒子は、この２次ジェッ
トにより再分裂され、かつ冷却されて、さらに速やかに
落下孔内から排出されて再凝集が防がれる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図において、１はノズル本体であり、該本体１には
垂直な同一軸心を有する段付孔が貫通して設けられ、該
段付孔はその上部から下部に到るに従い、その直径が大
きくなる第１孔２、第２孔３、第３孔４及び第４孔５か
ら成る。最下段の第４孔５の内周面にねじ６が形成され
ている。

前記第２孔３にシールリング７を介して上部内筒８が、
第３孔４にシールリング９を介してバンクアップ用内筒
１０が夫々着脱自在に密嵌合されている。前記バックア
ップ用内筒１０の内面にシールリング１１を介して下部
内筒１２が着脱自在に密嵌合している。前記第４孔５の
ねじ６にリング状の押え部材１３が螺合されている。前
記第１孔２、上部内筒８、下部内筒１２及び押え部材１
３の夫々の内周面は滑らかに連接し、これら内周面によ
り金属溶湯落下孔１４が形成されている。

前記上部内筒８の上面は、第１孔２と第２孔３の段部に
当接し、同内筒８の下面は、第２孔３と第３孔４の段部
に位置して、円錐面に形成されている。

前記ノズル本体１には、第３孔４の内周面上部に開口す
るアトマイズ流体導入用流路１５が形成されている。

前記バックアップ用内筒１０の外周面で、かつ、前記ア
トマイズ流体導入用流路１５に対面する部分に、環状凹
部１６が形成されている。このバックアップ用内筒１０
の上端面と、第２孔３と第３孔４の段部下面との間に所
定の間隙１７が形成され、この間隙１７は、前記環状凹
部ＩＧに連通している。

前記バックアップ用内筒１０の上下方向中途部の内周面
に周溝１８が凹設され、この周溝１８と前記環状凹部１
６とは直径５　ｍｍの３本の連通路１９で連通されてい
る。

前記バックアップ用内筒１０の下端に径外方向に張り出
すフランジ２０が設けられ、該フランジ２０の上面は、
厚さ調整自在なシム２１を介して第３兆４と第４孔５の
段部下面に当接している。

前記下部内筒１２の上端面は、前記上部内筒８の下端面
の円錐形に嵌合する円錐凹部に形成され、下部内筒１２
の上端面と上部内筒８の下端面は部分的に接触し、部分
的に非接触とされている。この非接触部２２は前記間隙
１７と落下孔１４内面側とを互いに連通し、落下孔１４
内面側の非接触部２２は、周方向に沿って開口する上部
噴出口２３とされている。

前記上部噴出口２３は、該噴出口２３から噴出される噴
流２４が、噴出口２３の下方の落下孔１４内で、かつ、
その軸心部で交差２５するよう角度付けされている。

前記下部内筒１２の上下方向中途部の内周面には、直径
２Ｍの下部噴出口２６が周方向に沿って３つ開設され、
該下部噴出口２６は前記周溝１８に連通している。この
下部噴出口２６は、該噴出口２６から噴出される噴流２
７が、噴出口２６の下方の落下孔１４内で、かつ、前記
上部噴出口２３からの噴流２４の交差点２５よりも下方
で交差２８するよう角度付けされている。

具体的には、下部噴出口２６は、噴流が垂直軸心に対し
て２０’〜５５°の範囲で交差するよう角度θ付けされ
ている。

また、下部噴出口２６は、第２図に示すように、噴流２
７が落下孔１４中心に対してδだけ偏位した位置で交差
するようにオフセットされている。

尚、前記押え部材１３の上面は、バックアップ用内筒１
０及び下部内筒１２の下端面に当接し、それらの抜けを
防止している。

前記本発明の実施例によれば、落下孔１４の上方から金
属溶湯を一定流量で落下させると、金属溶湯は連続した
細い落下流２９となって落下孔１４の中心に沿って流下
する。この落下流２９に対し、上部噴出口２３からアト
マイズ流体の噴流２４が噴射される。このアトマイズ流
体は、ノズル本体１のアトマイズ流体導入用流路１５か
ら環状凹部１６、間隙１７及び非接触部２２を通って上
部噴出口２３に供給される。

前記噴流２４が落下流２９に衝突し、落下流２９は霧化
され、かつ冷却されて凝固し、微細化された金属粉末３
０となる。

一方、前記環状凹部１６に供給されたアトマイズ流体は
連通路１９から周溝１８にも供給され、該周溝１８から
下部噴出口２６を通って噴出される。この下部噴出口２
６からの噴流２７は、凝集しようとする金属粉末を再分
裂させ、かつ冷却し、更に、速やかに落下孔１４の下部
から外部へ排出して再凝集を防止する。

前記下部噴出口２６からの噴流２７は、落下孔１４中心
に対してオフセットδした位置で交差するため、該噴流
２７によって発生した下方への流れを乱すことかない。

第３図のデータは、本実施例によるものの一例であり、
下部噴出口２６の直径を２胴、オフセット量δを２Ｍと
して、噴流２７の角度θを変化させたものである。この
グラフによれば、下部噴出口２６の角度θが、２０゛〜
５５°のとき、粒度分布の傾きΦの値が大きくなってい
ることが判る。

尚、下部噴出口２６の直径、オフセット量δにより、や
やグラフの形状は異なってくるが、これらが変化しても
傾向は同様である。

従って、下部噴出口２６の角度θは、２０°〜５５゜が
最適である。

第４図に示すグラフは、下部噴流２７の有無以外の条件
を同一にしてアトマイズして得た粉末の粒度分布を示し
ている。このグラフによれば、下部噴流２７によって曲
線の傾きが立ってきており、特に粗粉側にこの効果が著
しい事が判る。

即ち、従来の下部噴流無しの場合、粒子の２次凝集によ
って粗粉が生成していたが、本実施例では、下部噴流２
７によって凝集が防げられていることが判る。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、粒度分布の巾が狭くなり、分級工程が
省略され、収率の向上が図られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すノズル装置の断面図、第
２図は落下孔を下方から見た図、第３図は下部噴出口の
角度と粒度分布の傾きの関係を示すグラフ、第４図は本
発明と従来例とにおいて粒度と累積質量割合の関係を示
すグラフ、第５図は従来のノズル装置を示す断面図であ
る。 １・・・ノズル本体、１４・・・落下孔、２３・・・上
部噴出口、２６・・・下部噴出口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズル本体に溶融金属落下孔が貫通して設けられ
   、該落下孔内面に周方向に沿ってアトマイズ流体噴出用
   の噴出口が形成され、該噴出口は、噴出口からの噴流が
   噴出口下方の落下孔内で交差するよう角度付けられてい
   るノズル装置において、 前記落下孔内面には、前記噴出口の下方に下部噴出口が
   周方向に沿って形成され、該下部噴出口は、下部噴出口
   からの噴流が下部噴出口下方の落下孔内で且つ上部噴出
   口からの噴流の交差点より下方で交差するよう角度付け
   されていることを特徴とするアトマイズ流体噴出用ノズ
   ル装置。
2. （２）前記下部噴出口は、噴流が落下孔軸心に対して２
   ０°〜５５°の範囲で交差するよう角度付けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアトマ
   イズ流体噴出用ノズル装置。
3. （３）前記下部噴出口は、噴流が落下孔中心から所定距
   離はなれた位置で交差するよう角度付けされていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアトマイズ
   流体噴出用ノズル装置。