JPH01188608A - 金属粒連続製造装置 - 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、金を主体とする金属及び難加１−金属の粒子
を製造する金属粒連続製造装置にかかり、特に、従来法
より高品質で粒度の安定した微細な金属粒を連続的に得
ることができる金属粒連続製造装置に関する。

〔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
得る方法としては、以下のようなものが知られている。

すなわち、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（図示せず）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図に示づよ
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を人ノ］−Ｑ傾注ηる。

これにより、ルツボ６内の溶融金属８は、出湯用孔５を
通って鉛直下方に落Ｆ　Ｌ、ルツボ６０Ｆ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１１０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、ショクｌ〜１２となり
凝固した後、人力により回収される。

（発明が解決しようどする課題） しかしながら、上記従来の金属粒製造装置においては、
原料の溶解、及び傾注作業が１回毎に行なわれる断続作
業であり、しかし人力に依ることにより、生産性、作業
性が悪いという問題があった。

加えで、溶融金属の傾注操作が安定しないことや、ルツ
ボの温度が注湯始めと終りとで変化することにより、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
凝固りる金属粒が発生ずるため、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゛（、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難しく、後工程である
鋳造工程等において支障を来たすおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とＪるところは、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と共に、省力
化を図ることができる金属粒連続製造装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するだめの手段〕 上記１」的を達成するために、本発明は、金属を加熱し
て溶解Ｊる溶解用ルツボの底部に溶融金属を下向きに出
湯せしめる出湯用孔が形成され、かつ該出湯用孔に、出
湯用孔を開閉するストッパが設りられでなる金属溶解出
湯手段と、上記ストッパに設けられ、かつ該ストッパに
よる上記出湯用孔の開度の調整を行なう出湯量調整手段
と、上記溶解用ルツボの出湯用孔の１・方に設けられ、
かつ該出湯用孔から出湯せしめられた溶融金属を保温し
つつ、所定の位置へ移送する溶湯移送手段と、該溶湯移
送手段により移送されてきた溶融金属を収納し、高温に
保持する保持用ルツボの底部に出湯用孔が形成されてな
る溶融金属出湯手段と、上記保持用ルツボの出湯用孔の
下方に設けられ、かつ該出湯用孔から出湯せしめられた
溶融金属に気体を噴射する溶融金属噴霧手段と、該溶融
金属噴霧手段の下方に設【プられた冷却水槽と、該冷却
水槽に設りられ、かつ冷却水槽内の金属粒を回収する金
属粒回収手段とを備えたものである。

〔作　用） 本発明の金属粒連続製造装置にあっては、金属溶解出湯
手段の溶解用ルツボの出湯用孔からの溶融金属の出湯量
を、出湯＠調整手段によってストッパを操作づることに
より調整し、該溶融金属を溶湯移送手段を介して溶融金
属出湯手段の保持用ルツボ内に収納し、該保持用ルツボ
の出湯用孔から流下する溶融金属に溶融金属噴霧手段に
にって気体を噴射して球状の微細な金属粒となし、冷却
水槽内に収容して冷却し、金属粒回収手段によって確実
に回収Ｊる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第３図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。

第１図は本発明の金属粒連続製造装置の一例を示づ全体
構成図であり、この図において符号２０は金属溶解出湯
手段である。この金属溶解出湯手段は、底部に下方に行
くほど先細りした出湯用孔２１を設け、かつ耐火物で形
成された金属溶解用ルツボ２２と、この金属溶解用ルツ
ボ２２の外周に配置された高周波コイル２３と、上記金
属溶解用ルツボ２２の出湯用孔２１に上方から嵌まり込
み、かつこの出湯用孔２１を開閉する、昇降自在なスト
ッパ２４とを主体として構成されている。

また、上記ストッパ２４は、保持アーム２５に支持され
ると共に、この保持アーム２５には、ギヤボックス２６
を介してモータ２７が連結されている。そして、このモ
ータ２７を駆動することにより上記ストッパ２４が上下
方向に移動するにうになっており、これらの保持アーム
２５とギヤボックス２６とモータ２７とによって出湯量
調整手段２８が構成されている。ざらに、上記ストッパ
２４は、耐火セラミックス、もしくは高融点金属から形
成されている。

上記金属溶解用ルツボ２２の出湯用孔２１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（溶湯
移送手段）２つが配置されている。そして、この溶湯移
送ｔｉｔ！１２９の先端下方には、耐火物からなり、か
つ底部に出湯用孔３０を設けた保持用ルツボ３１と、こ
の保持用ルツボ３１の外周に設置された温度制御可能な
ヒータ３２とから構成された溶融金属出湯手段３３が配
設されている。また、上記保持用ルツボ３１の上方には
、保持用ルツボ３１内の湯面３４の位置を検出する湯面
センサ３５が配置されており、この湯面センサ３５が出
力した検出信号が湯面制御回路３６に入力されて、この
信号に基づいて、湯面制御回路３６は、上記モータ２７
を駆動することにより、上記ストッパ２４を臂降して上
記保持用ルツボ３１の湯面３４を一定に制御するように
なっている。なお、上記水平旋回可能な溶湯移送１２９
の下方には、上記溶融金属出湯手段３３の他にも、例え
ば、溶融金属の鋳造設備（図示せず）が設りられており
、この鋳造設備へ直接注湯することも可能となっている
。

上記保持用ルツボ３１の出湯用孔３０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３７を介して噴出する構造を有
する円環状の溶融金属噴霧手段３８が配置されている。

この溶融金属噴霧手段３８は、第２図と第３図に示すよ
うに、下方に行くほど先細る漏斗状の傾斜筒部３９と、
この傾斜筒部３９の上縁部に連なるドーナツ盤状の水平
板部４０と、この水平板部４０の外縁部に連なる円筒部
４１とからなる上部ノズル体４２の該円筒部４１の内周
下部に、中心部に下方に行くほど縮径する円錐状のノズ
ル孔４３を形成した円板状の下部ノズル休４４がねじ込
まれたものである。そして、上記傾斜筒部３９が上記ノ
ズル孔４３に嵌め込まれて、これらの傾斜筒部３９とノ
ズル孔４３との間で逆円錐状の気体噴射通路４５が形成
されている。この気体噴射通路４５と上記保持用ルツボ
３１の出湯用孔３０から流下する溶融金属の流下通路４
６とのなす角度θは、１５°〜４５°、望ましくは３０
°に設定されている。また、上記下部ノズル休４４の下
向中央には、ノズル孔４３に連なる凹所４７が形成され
ており、これにより、上部ノズル体４２の傾斜筒部３９
の先端（下端）が下部ノズル体４４のノズル孔４３の先
端より若干突出しで配置されている。さらに、上部ノズ
ル体４２の円筒部４１には開口部４８が形成され、この
開口部４８から供給された圧縮空気、窒素ガス、アルゴ
ンガス等が、上部ノズル体４２と下部ノズル休４４とで
構成されるリング状の空間４９、気体噴射通路４５を経
て、流下通路４６の噴霧ポイント５０に向けて噴射され
るようになっている。

さらにまた、上記下部ノズル体４４の外周上部の溝部に
はＯリング５１が装着され、かつ下部ノズル休４４の外
周下部と上部ノズル体４２の円筒部４１の内周下部とに
は、それぞれ互いに螺合するネジ部５２．５３が形成さ
れている。そしＣ１これらのネジ部５２．５３によって
、下部ノズル休４４を上部ノズル体４２に対して回転操
作することにより、上記気体噴射通路４５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、下部ノズル体４４の下面には、こ
の下部ノズル体４４を回転させるための係止穴５４が形
成されている。

また、上記溶融金属噴霧手段３８の下方には、円錐筒５
５が配置されており、この円錐筒５５の１Ｚ部は、金属
粒冷却水槽５６の冷却水内に浸漬されている。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付けられており、循環水装置
（図示Ｕ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。

ざらに、上記円錐筒５５の胴部には排気ダクト５９が連
結されており、この排気ダクト５９には吸引ファン（図
示せず）が接続されて、円錐筒５５内部の１１気（排ガ
ス）が円滑に行なわれるようになっＣいる。

上記金属粒冷却水槽５６の内部には、下向きに縮径する
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の側壁を貫通して上方位置までの間にかけて、上向き
に傾斜したＳ字形コンベア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（ご形成したエンドレスベルト６２が、上
ト一対のベルトプーリ６３．６４間に張設されて、第１
図において矢印方向に移動す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６
５から熱交換器、ポンプ、フィルターを有づる循環水装
置（図示せず）にＪ：り冷却された後に、バルブ５８を
介して、パイプ・ノズル５７を介して円錐筒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の下部が常に浸油Ｊるように保持されてい
る。

次に、上記のように構成された金属粒連続製造装置を用
いて、金属粒を製造Ｊる場合についで説明する。

まず、湯面制御回路３６を手動操作回路に切替え、モー
タ２７を駆動して、ギヤボックス２６、保持アーム２５
を介し−Ｃストッパ２４を下降させ、出湯用孔２１を閉
じた後に、原料金属６６を金属溶解用ルツボ２２内に装
入し、高周波コイル２３により溶解づる。

次いで、溶融金属６７が金属溶解用ルツボ２２の内部に
ある程度貯湯した段階で、徐々にストッパ２４を上昇さ
せる。これにより、溶融金属６７は出湯用孔２１から流
出し、あらかじめ加熱手段により加熱されている溶湯移
送樋２９を経由して、あらかじめ加熱済である保持用ル
ツボ３１に導かれ、さらに出湯用孔３０から下方に流出
Ｊる。

この場合、保持用ルツボ３１に供給される溶湯層か、出
湯用孔３０からの流出量よりも多くなるように、上記ス
トッパ２４を操作づることにより、保持用ルツボ３１の
湯面は徐々に上昇し、所定の湯面位置３４に達する。

この時点において、湯面制御回路３６を自動制御回路に
切替えると、湯面３４は湯面センサ３５ににり検出され
、湯面位置を一定に保持するように、湯面制御回路３６
がモータ２７を操作し、ギヤボックス２６、保持アーム
２５を介してストッパ２／１を昇降制御するから、保持
用ルツボ３１への供給溶湯層と出湯用孔３０からの出湯
量とが等しくなり、湯面３４が一定となる。なお、この
際、＝　　１３　− ヒータ３２によって保持用ルツボ３１内に滞留する溶融
金属の温度を高温にかつ一定に保っにうにしでいる。

このようにして、出湯用孔３０より下方に流出した溶融
金属は、直下に配置されでいる溶融金属噴霧手段３８の
中心部の流下通路４６を流−トしていき、噴射ポイント
５０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場合）、あるいは窒素ガス、アルゴ
ンガス等の不活性な圧縮ガス（酸化し易い金属の場合）
が、上部ノズル体１２の１ｌｉ１部に設けられた開口部
４８からリング状の空間４９を介して逆円錐状の気体噴
射通路４５を通過し、該気体噴射通路４５の交点である
上記噴霧ポイント５０に向かって激しく噴出しているか
ら、この噴霧ポイン１〜５０に到達した溶融金属は、上
記圧縮空気〈または圧縮ガス）の圧力で円錐状（Ｆ聞ぎ
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
増すことにより、円錐筒５５内部を重力Ｆで降下する過
程で球状に近い微細な金属粒となり、空中で凝固が完了
する。この場合、上記溶融金属噴霧手段３８においては
、圧縮空気（または圧縮ガス）を、逆円錐状の気体噴射
通路４５から角度θ−１５°〜４５°、好ましくは３０
’で、かつ気体噴射通路４５の全周から均一に噴射する
と共に、上部ノズル体４２の傾斜筒部３９の下端が下部
ノズル体４４のノズル孔４３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から離れるため、充
分な噴霧力を得られず、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θ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３０を閉塞する恐れ
があるからである。また、パイプ・ノズル５７から円錐
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する。

さらに、金属粒冷却水槽５６の冷却水内に落下した金属
粒は冷却されて水中を降下づる過程において、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１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
と導かれる。

上述したように、上記金属粒連続製造装置によれば、原
料金属６６を金属溶解出湯手段２０の金属溶解用ルツボ
２２に投入し続けることにより、連続的に溶解し、出湯
し続けることができ、かつ溶湯移送樋２９を介して溶融
金属出湯手段３３の保持用ルツボ３１内に供給される溶
融金属の供給量を、出湯間調整手段２８によって金属溶
解用ルツボ２２の出湯用孔２１を開閉するストッパ２４
を胃降操作することにより、保持用ルツボ３１の出湯用
孔３０からの出Ｉｆ、と均衡するように調整して、この
出湯用孔３０から常時一定の量及び温度の溶融金属が流
下するように保′持できると共に、この一定条件（流出
量及び温度）に保持された状態で流下刃−る溶融金属に
、溶融金属噴霧手段３８ににって、圧縮気体（空気、窒
素ガス、アルゴンガス等）を噴射することにより、連続
的に噴霧して、微細な金属粒を円滑に得ることができる
。さらに、金属粒冷却水槽５６、金属粒回収用ホッパ６
０、Ｓ字形コンベア６１によって、金属粒を連続的に回
収し、搬出することが可能になった。

そして、このようにして得られた金属粒は、はぼ球状に
近く、粒麿分布が一定でかつ比重が安定しでいるから、
後工程である鋳造工程等において秤量する場合に、正確
な重量を測定することかできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、金属を加熱して溶解す
る溶解用ルツボの底部に溶融金属を下向きに出湯せしめ
る出湯用孔が形成され、かつ該出湯用孔に、出湯用孔を
開閉するストッパが設けられてなる金属溶解出湯手段と
、上記ストッパに設けられ、かつ該ストッパによる上記
出湯用孔の開度の調整を行なう出湯量調整手段と、上記
溶解用ルツボの出湯用孔の下方に設けられ、かつ該出湯
用孔から出湯せしめられた溶融金属を保温しつつ、所定
の位置へ移送する溶湯移送手段ど、該溶湯移送手段によ
り移送されてぎた溶融金属を収納し、高温に保持する保
持用ルツボの底部に出湯用孔が形成されてなる溶融金属
出湯手段と、上記保持用ルツボの出湯用孔の下方に設け
られ、かつ該出湯用孔から出湯せしめられた溶融金属に
気体を噴射する溶融金属噴霧手段と、該溶融金属噴霧手
段の下方に設けられた冷却水槽と、該冷却水槽に設りら
れ、かつ冷却水槽内の金属粒を回収する金属粒回収手段
とを備えたものであるから、以下のような効果を奏する
。すなわち、 金属溶解出湯手段の溶解用ルツボの出湯用孔からの溶融
金属の出湯量を、出湯量調整手段によってストッパを操
作することにより調整づ−るものであるから、金属の連
続溶解及び出湯量の自動調整が回能となり、従って、溶
融金属出湯手段の保持用ルツボ内に供給される溶湯量と
、保持用ルツボの下方への出湯量との均衡を保持するこ
とができ、保持用ルツボ内の液面を一定に保つことがで
きる。

よって、上記保持用ルツボの出湯用孔からの溶融金属の
流出呈を一定にできると共に、溶融金属の温度を高温で
かつ一定に保つことができることから、溶融金属噴霧手
段による金属噴霧が均一に行なわれると共に、噴出空気
（またはガス）の圧力により溶融金属が容易に微細化Ｊ
る。

さらに、噴出空気（またはガス）の直接的な冷却により
、重力落下中に金属粒の凝固が完了することから、冷ノ
、１１が急激に行なわれることがなく、球状に近く、か
つ微細で均一・な粒度分布を持つと共に、内部に水分を
含有しない高品質な金属粒を連続的に製造ηることかぐ
きる。

また、冷却水槽内に設けた金属粒回収手段によって、溶
融金属噴霧手段によって形成された金属粒を冷却水で冷
却した後に、連続的に回収Ｊることができる。

上述したように、本発明の金属粒連続製造装置にあって
は、原料金属の溶解から金属粒の製造、回収に至るまで
連続して行なうことができ、従来のバッチ式の装置に比
べて、飛躍的に生産性が向上するだけでなく、保持用ル
ツボの液面コント［１−ルを自動化し、金属粒回収手段
を機械化したことで、大幅な省力化を図ることかできる
。

さらに、従来法により製造された金属粒に比べて、溶融
金属に気体を噴射して金属粒を製造することにより、微
細で均一な粒度分布を持つと共に、内部に水分を含有せ
ず、比重が一定するなど品質面でも飛躍的な向上が図ら
れるものである。

【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図は全体構成図、第２図は溶融金属噴霧手段及び溶
融金属出湯手段の一例を示す断面−２０＝ 図、第３図は溶融金属噴霧手段の中心下部を示す断面図
、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づる説明図、第５図は
造粒工程を説明する説明図である。 ２０・・・・・・金属溶解出湯手段、２１・・・・・・
出湯用孔、２２・・・・・・金属溶解用ルツボ、２４・
・・・・・ストッパ、２８・・・・・・出湯量調整手段
、 ２９・・・・・・溶湯移送樋（溶湯移送手段）、３０・
・・・・・出湯用孔、３１・・・・・・保持用ルツボ、
３３・・・・・・溶融金属出湯手段、 ３８・・・・・・溶融金属噴霧手段、 ５６・・・・・・金属粒冷却水槽、 ６０・・・・・・金属粒回収用ホッパ（金属粒回収手段
）、６１・・・・・・Ｓ字形コンベア（金属粒回収手段
）、６６・・・・・・原料金属。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属を加熱して溶解する溶解用ルツボの底部に溶融金属
   を下向きに出湯せしめる出湯用孔が形成され、かつ該出
   湯用孔に、出湯用孔を開閉するストッパが設けられてな
   る金属溶解出湯手段と、上記ストッパに設けられ、かつ
   該ストッパによる上記出湯用孔の開度の調整を行なう出
   湯量調整手段と、上記溶解用ルツボの出湯用孔の下方に
   設けられ、かつ該出湯用孔から出湯せしめられた溶融金
   属を保温しつつ、所定の位置へ移送する溶湯移送手段と
   、該溶湯移送手段により移送されてきた溶融金属を収納
   し、高温に保持する保持用ルツボの底部に出湯用孔が形
   成されてなる溶融金属出湯手段と、上記保持用ルツボの
   出湯用孔の下方に設けられ、かつ該出湯用孔から出湯せ
   しめられた溶融金属に気体を噴射する溶融金属噴霧手段
   と、該溶融金属噴霧手段の下方に設けられた冷却水槽と
   、該冷却水槽に設けられ、かつ冷却水槽内の金属粒を回
   収する金属粒回収手段とを具備したことを特徴とする金
   属粒連続製造装置。