JPH01188607A

JPH01188607A - 金属粒噴霧装置

Info

Publication number: JPH01188607A
Application number: JP1393588A
Authority: JP
Inventors: Jiro Moriyama; 森山　二郎; Hiroshi Arai; 博荒井; Takumi Echigoya; 越後谷　卓巳
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1989-07-27

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、金を主体とする金属及び難加工金属の粒子を
製造する場合に、従来法より高品質で粒度の安定した微
細な金属粒を得ることができる金属粒噴霧装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、金などを主体とする金属のショット（金属粒）を
製造する場合には、第４図に示すような原料溶解工程で
、まず、傾転可能な原料溶解用ルツボ１に原料を装入し
、高周波コイルによる溶解手段２で原料を溶解する。次
いで、あらかじめ、ガスバーナー（図示せｆ）などで加
熱しである傾転及び移動可能なルツボ３に上記原料溶解
用ルツボ１内の溶融金属４を傾注する。続いて、第５図
に示すような造粒工程で、あらかじめガスバーナー（図
示せず）などで加熱しである底部に出湯用孔５を設けた
ルツボ６に上記ルツボ３内の溶融金属７を人力Ｃ傾注Ｊ
る。これにより、ルツボ６内の溶融金属８は、出湯用孔
５を通って鉛直子方に落下し、ルツボ６の下方に円錐筒
９を介しで配置されている水槽１０内に投下される。こ
の際、水槽１０の内部には、竹、もしくはカーボン製の
円柱１１が、水面から一部を突出した状態で横向きに配
置され、かつ円柱１１の軸心を中心にして回転している
。従って、上記水槽１０内に投下された溶融金属８は、
回転している円柱１１に衝突して、ショット１２となり
凝固した後、人力により回収される。

（発明が解決しようとＪる課題）しかしながら、上記従来の金属粒製造装置において（９
Ｌ１原利の溶解、及び傾注作業が１回毎に行なわれる断
続作業であり、しかも人力に依ることににす、生産性、
作業性が悲いという問題があつｌこ　。

加えて、溶融金属の傾注操作が安定しないことや、ルツ
ボの湿度が注潟始めと終りとで変化づることにより、出
湯用孔からの出湯量及び溶融金属温度が一定どならず、
かつ水槽内の冷却水で急冷することが相俟って、溶融金
属が回転している円柱に衝突した際、球状にならず、花
弁状あるいはカップ状となったり、水分を含有したまま
凝固覆る金属粒が発生するため、得られた金属粒の粒度
分布が大きくばらつくばかりでなく、水分の含有により
比重が不安定どなるなどの問題があった。

そして、このような品質の安定しない金属粒にあっては
、正確な重量を測定することが勤しく、後工程である鋳
造工程等において支障を来たりＪ３それがあった。

そこで、本発明者等は、粒度分布が一定でかつ球状に近
い微細な金属粒を連続的に製造することができる新規の
金属粒連続製造装置を提業した。

そして、本発明は、この金属粒連続製造装置に用いて好
適で、しかも粒度分布が一定でかつ球状に近い微細な金
属粒を円滑に得ることができる金属粒噴霧装置を提供づ
ることを目的と覆る。

〔課題を解決する！こめの手段）」−２目的を達成するために、本発明は、中心部に溶融
金属の流下通路を形成し、該流下通路を囲繞し一部、溶
融金属の流下方向に従って縮径する略逆円錐状の気体噴
射通路を形成し、かつ該気体噴射通路と上記流下通路と
のなす角度を１５゜〜４１つ°に設定Ｊると共に、上記
気体噴射通路を、ノズル凸部と該ノズル凸部に嵌合する
ノズル凹部とから構成する一方、上記ノズル凸部の先端
を上記ノズル凹部の先端より溶融金属の流下方向に突出
して形成したものである。

〔作　用〕

本発明の金属粒噴霧装置にあつでは、流下通路を流下し
ている溶融金属に対して、該流下通路を囲繞して形成さ
れた気体噴射通路から気体を、流下方向に従って縮径す
る略逆円錐状に噴射して冷却し、溶融金属を噴霧状にし
て凝固させ微細な金属粒を形成する。。

この場合、上記気体噴射通路と流下通路とのなづ角度を
１５゜〜４５°、望ましくは３００に設定することによ
り、球状の大ぎさの一定した金属粒を１．ｒノることが
できる３、Ｆ開角度が１５°より小さい場合には、気体
と流下溶融金属の衝突ポイントが気体噴射通路から阿（
れるＩＣめ、充分な噴霧力を得られず、得られた金属粒
が相対的に大きくなるという欠点があり、上記角度が４
５°を越える揚台には、噴出角が深いため、噴霧された
金属粒＝　５− が気体とともに上方に逆流し、出湯用孔を閉塞する恐れ
がある。

また、気体噴射通路を構成覆るノズル凸部の先端をノズ
ル凹部の先端Ｊ：り溶融金属の流下方向に突出して形成
づ−ることにより、気体噴射通路に沿って噴射される気
体の方向性が安定し、気体が溶融金属の流下す向に従っ
て円滑に流れ、該流−ト方向に反対する方向（上流方向
）逆流することがなく、従って金属粒のスムーズな造粒
を促進する。

〔実施例）以下、第１図ないし第３図に基づいて本発明の−・実施
例を説明覆る。

第１図は本発明の一実施例を示す金属粒噴霧装置及び溶
融金属出湯手段を説明覆る断面図、第２図は金属粒噴霧
装置の中心下部を示す断面図である。これらの図におい
て符号２０は、耐火物からなり、かつ底部に出湯用孔２
１を設（プた保持用ルツボ２２と、この保持用ルツボ２
２の外周に設置された温度制御可能なヒータ２３どから
構成された溶融金属出湯手段であり、この保持用ルツボ
２２の出湯用孔２１の中心直下には、系外からの圧縮空
気、または窒素ガス、アルゴンガス等の不活性な気体を
バルブ２４を介して噴出する構造を有する円環状の金属
粒噴霧装置２５が配置されている。この金属粒噴霧装置
２５は、下方に行くほど先細る漏斗状の傾斜筒部２６と
、この傾斜筒部２６の上縁部に連なるドーナツ盤状の水
平板部２７と、この水平板部２７の外縁部に連なる円筒
部２８とからなる上部ノズル休２９の該円筒部２８の内
周下部に、中心部に下方に行くほど縮径する円ｉ■状の
ノズル孔３０を形成した円板状の下部ノズル体３１がね
じ込まれたものである。そして、上記傾斜筒部２６が上
記ノズル孔３０に嵌め込まれて、これらの傾斜筒部２６
とノズル孔３０との間で逆円錐状の気体噴射通路３２が
形成されている。

この気体噴射通路３２と上記保持用ルツボ２２の出湯用
孔２１から流下する溶融金属の流下通路３３どのなす角
度θは、１５゜〜４５°、望ましくは３０°に設定され
ている。また、上記下部ノズル体３１の下面中央には、
ノズル孔３０に連なる凹所３４が形成されており、これ
により、上部ノズル休２９の傾斜筒部２６の先端（ｒ端
）が下部ノズル体３１のノズル孔３０の先端より所定量
（１〜３　ｍｍ　＞突出して配置されている。さらに、
上部ノズル休２９の円筒部２８には開口部３５が形成さ
れ、この開口部３５から供給された圧縮空気、窒素ガス
、アルゴンガス等が、上部ノズル休２つと下部ノズル休
３１とで構成されるリング状の空間３６、気体噴射通路
３２を経て、流下通路３３の噴霧ポイント３７に向けで
噴射されるようになっている。さらにまた、上記下部ノ
ズル休３１の外周上部の溝部にはＯリング３８が装着さ
れ、かつ下部ノズル体３１の外周下部ど土部ノズル体２
９の円筒部２８の内周■部とには、それぞれ互いに螺合
するネジ部３９．４０が形成されている。

そして、これらのネジ部３９．４０によって、下部ノズ
ル体３１を上部ノズル体２９に対して回転操作づること
により、１配気体噴射通路３２の隙間を調整し得て、多
種の溶融金属に対して柔軟に対応できるようになってい
る。なお、下部ノズル休３１の下面には、この下部ノズ
ル体３１を回転させるための係止穴４１が形成されてい
る。

上記溶融金属出湯手段２０の上方には、金属溶解出湯手
段４２が配置されている。この金属溶解出湯手段４２は
、底部に下方に行くほど先細りしだ出湯用孔４３を設け
、かつ耐火物で形成された金属溶解用ルツボ４４と、こ
の金属溶解用ルツボ４４の外周に配置された高周波コイ
ル４５と、上記金属溶解用ルツボ４４の出湯用孔４３に
上方から嵌まり込み、かつこの出湯用孔４３を開閉する
、＋ｆ？険自在なストッパ４６とを主体として構成され
ている。また、上記ストッパ４６は、保持アーム４７に
支持されると共に、この保持アーム４７には、ギヤボッ
クス４８を介してモータ４９が連結されている。そして
、このモータ４９を駆動することにより上記ストッパ４
６が上下方向に移動するようになっており、これらの保
持アーム４７とギヤボックス４８とモータ４９とによっ
て出湯量調整手段５０が構成されている。ざらに、上記
ストッパ４６は、耐火セラミックス、もしくは高融熱金
属から形成されている。

上記金属溶解用ルツボ４４の出湯用孔４３の下方には、
加熱手段（図示せず）を有すると共に、水平面内におい
て旋回可能で、かつ下向きに傾斜した溶湯移送樋５１が
配置されている。そして、この溶湯移送１５１の先端下
方には、上記溶融金属出湯手段２０が設置されている。

また、溶融金属出湯手段２０の保持用ルツボ２２の上方
には、保持用ルツボ２２内の湯面５２の位置を検出する
湯面センサ５３が配置されており、この湯面センサ５３
が出力した検出信号が湯面制御回路５４に入力されで、
この信号に基づいて、湯面制御回路５４は、上記モータ
４９を駆動することにより、上記ストッパ４６を昇降し
て上記保持用ルツボ２２の湯面５２を−・定に制御する
ようになっている。

また、上記金属粒噴霧装置２５の下方には、円錐筒５５
が配置されており、この円錐筒５５の１・部は、金属粒
冷却水槽５６の冷却水内に浸）ｈされている。そして、
上記円錐筒５５の外周上部には、給水用のパイプ・ノズ
ル５７が等間隔で複数個取イ・１＆プられており、循環
水装置（図示けず）からの循環水をバルブ５８を介して
円錐筒５５の内周面にむらなく供給できるように構成さ
れている。さらに、上記円錐筒５５の胴部には排気ダク
ト５９が連結されでおり、この排気ダクト５つには吸引
ファン（図示せず）が接続されで、円錐筒５５内部の排
気（排ガス）が円滑に行なわれるようになっている。

上記金属粒冷却水槽５６の内部には、下向きに縮径Ｊる
逆円錐状の金属粒回収用ホッパ６０が設置され、かつこ
の金属粒回収用ホッパ６０の下方から金属粒冷却水槽５
６の側壁を掲通してＦ方位置までの間にかりて、上向ぎ
に傾斜したＳ字形＝１ンベア６１が配置されている。そ
して、このＳ字形コンベア６１は、外周に突起物（図示
せず）を等間隔に形成したエンドレスベル１−６２が、
上下一対のベル１〜プーリ６３．６４間に張設されて、
第３図にａ３いて矢印方向に移動Ｊるように構成されて
いる。また、上記金属粒冷却水槽５６内の冷却水は、バ
ルブ６５から熱交換器、ポンプ、ノイルターを有する循
環水装置（図示ｔ！−７ｆ’　）により冷却された後に
、バルブ５８を介して、パイプ・ノズル５７を介しで円
錐筒５５の内周面に噴出され金属粒冷却水槽５６内に戻
るようになっており、この金属粒冷却水槽５６内の冷却
水の水位は、上記円錐筒５５の下部が常に浸漬覆るよう
に保持されτいる。

次に、上記のように構成されｌ〔金属粒噴霧装置を組み
込んだ金属粒連続製造装置を用いて、金属粒を製造する
場合について説明する。

まず、湯面制御回路５４によって、モータ４９を駆動し
−（、ギヤボックス４８、保持アーム４７を介してスト
ッパ４６を下降させ、出湯用孔４３を閉じた後に、原料
金属６６を金属溶解用ルツボ／１４内に装入し、高周波
］イル４５により溶解覆る。

次いで、溶融金属６７が金属溶解用ルツボ４４の内部に
ある程度貯記した段階で、徐々にストッパ４６を上昇さ
せる。これにより、溶融金属６７は出湯用孔４３から流
出し、あらかじめ加熱１段−１２＝により加熱されている溶湯移送樋５１を経由して、あら
かじめ加熱済である保持用ルツボ２２に導かれ、ざらに
出湯用孔２１から下方に流出Ｊる。

この場合、保持用ルツボ２２に供給される溶湯ｈ１が、
出湯用孔２１からの流出硅Ｊこりも多くなるように、上
記スＩ〜ツバ４６を操作づることにより、保持用ルツボ
２２の湯面は徐々に上昇し、所定の湯面位置５２に達す
る。

この時点において、泥面制御回路５４を自動制御回路に
切替えると、湯面５２は湯面レンサ５３により検出され
、泥面位置を一定に保持するように、湯面制御回路５４
がモータ４９を操作し、ギヤボックス／１８、保持アー
ム４７を介してス［〜ツバ４６をｎＨ制御するから、保
持用ルツボ２２への供給溶渇吊ど出湯用孔２１からの出
湯呈とが等しくなり、湯面５２が一定となる。なお、こ
の際、ヒータ２３によって保持用ルツボ２２内に滞留づ
る溶融金属の温度を高温にかつ一定に保つようにしてい
る。

このにうにして、出湯用孔２１より下方に流出した溶融
金属は、直下に配置されている金属粒噴霧装置ｒ？２５
の中心部の流下通路３３を流下していき、噴射ポイント
３７に達する。この際、圧縮空気（溶融金属が金などの
酸化しにくい金属の揚台）、あるいは窒素ガス、アルゴ
ンガス等の不活ヤ１な圧縮ガス（酸化し易い金属の場合
）が、上部ノズル体２９の胴部に設りられた間口部３５
からリング状の空間３６を介して逆円錐状の気体噴射通
路３２を通過し、該気体噴射通路３２の交点である　。

上記噴霧ポイント３７に向かって激しく噴出しているか
ら、この噴霧ポイント３７に到達しＩＣ溶融金属は、上
記圧縮空気（または圧縮ガス）の圧力で円錐状（下開き
状）に噴霧される。

この結果、上記噴霧された溶融金属は、霧状となって上
記円錐筒５５内を落下していくが、圧縮空気（または圧
縮ガス）と激しく衝突すると共に、霧状になって表面積
が増すことにＪ：す、円錐筒５５内部を重力下で降下づ
る過程で球状に近い微細な金属粒となり、空中で凝固が
完了づる。この場合、上記金属粒噴霧装置２５において
は、圧縮空気（またはＪ１縮ガス）を、逆円錐状の気体
噴射通路３２から角度θ−１５゜〜４５°、好ましくは
３０’で、かつ気体噴射通路３２の全周から均一・に噴
射するど共に、上部ノズル体４２の傾斜筒部２６の下端
が下部ノズル休３１のノズル孔３０の下端から下方に突
出していることから、溶融金属の吹き上げが抑制される
一方、排気ダクト５９から円錐筒５５内の排気を行なう
ことにより、噴出した空気（またはガス）が逆流するこ
とがない。

ここで、上記角度θを１５゜〜４５°に設定した理由は
、角度θが１５°より小さい場合には、気体と流下溶融
金属の衝突ポイントが気体噴射通路３２から離れるため
、充分４【噴霧力を得られず、金属粒が相対的に大きく
なるという問題があり、かつ角度Ｏが４５°より大きい
場合には、噴出角が深いため、噴霧された金属粒が気体
とともに上方に逆流し、第１図の出湯用孔２１を開基す
る恐れがあるからである。また、パイプ・ノズル５７か
ら円Ｏ１ｌ筒５５の内壁にむらなく循環冷却水を供給し
ていることにより、円錐筒５５の内壁に、噴霧された金
属粒が付着することを防止でき、金属粒は円滑に落下づ
゛る。

さらに、金属粒冷却水槽５６の冷却水内に落）した金属
粒は冷却されて水中を降下Ｊる過程において、金属粒回
収用ホッパ６０により回収されて、Ｓ字形コンベア６１
のエンドレスベルト６２上に落下して、第３図において
矢印方向に移動することにより、金属粒冷却水槽５６外
へと搬出され、次工程の金属粒乾燥工程（図示せず）へ
と麿かれる。

上述したように、溶解用ルツボ４４内で溶解され、かつ
出湯用孔４３から流出する溶融金属の出湯量を、出湯量
調整手段５０によってストッパ４６を操作Ｊることによ
り調整し、該溶融金属を溶湯移送樋５１を介して保持用
ルツボ２２内に収納し、保持用ルツボ２２内の、溶融金
属の場面を−・定にコントロールすることにより、該保
持用ルツボ２２の出湯用孔２１から流下する溶融金属の
出湯量及び温度を一定に制御し、この流下溶融金属に金
属粒噴霧装置２５によって気体を噴射して球状の微細な
金属粒を円滑に得ることが可能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、中心部に溶融金属の流
下通路を形成し、該流下通路を囲繞して、流下方向に従
って縮径する略逆円錐状の気体噴射通路を形成し、かつ
該気体噴射通路と上記流下通路とのなづ”角度を１５゜
〜４５°に設定すると共に、上記気体噴射通路を、ノズ
ル凸部と該ノズル凸部に嵌合するノズル凹部どから構成
する一方、上記ノズル凸部の先端を上記ノズル凹部の先
端より溶融金属の流下方向に突出して形成したものであ
るから、流下通路を囲繞し、かつ流下通路に対して１５
゜〜４５°の角度をなす気体噴射通路から、気体が、該
気体噴射通路を構成するノズル凹部の先端より、溶融金
属の流下方向に突出しているノズル凸部の先端に沿って
、該流下方向に従って縮径する略逆円錐状に溶融金属に
対して噴射されることにより、溶融金属が噴霧状態とな
って、粒度分子（ｊが一定でかつ球状に近い微細な金属
粒を円滑に製造することができるという優れた効果を右
Ｊる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は断面図、第２図は中心下部の断面図、第３図は
金属粒噴霧装置を組み込んだ金属粒連続製造装置の一例
を示す全体構成図、第４図と第５図は従来の金属粒の製
造方法を示すもので、第４図は原料溶解工程を説明する
説明図、第５図は造粒工程を説明する説明図である。２５・・・・・・金属粒噴霧装置、２６・・・・・・傾斜筒部（ノズル凸部）、２９・・・
・・・上部ノズル体、３０・・・・・・ノズル孔（ノズル凹部）、３１・・・
・・・−ト部ノズル体、３２・・・・・・気体噴射通路
、３３・・・・・・流下通路、３４・・・・・・凹所、
θ・・・・・・角度。

Claims

【特許請求の範囲】

流下中の溶融金属に気体を噴射して金属粒を形成する金
属粒噴霧装置であって、中心部に溶融金属の流下通路が
形成され、該流下通路を囲繞して、溶融金属の流下方向
に従って縮径する略逆円錐状の気体噴射通路が形成され
、かつ該気体噴射通路と上記流下通路とのなす角度が１
５゜〜４５゜に設定されると共に、上記気体噴射通路が
、ノズル凸部と該ノズル凸部に嵌合するノズル凹部とか
ら構成される一方、上記ノズル凸部の先端が上記ノズル
凹部の先端より溶融金属の流下方向に突出して形成され
ていることを特徴とする金属粒噴霧装置。