JPH03177508A - チタン系材料を微粒化するための装置及び方法 - 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】 （発明の分野〉 本発明は粉末冶金、更に詳しくは、チタン系材料を微粒
化する装置及び方法に関するものである。

（発明の背景） 譲渡人に譲渡されているが、ヨー１シトン（ｙｏｌｔｏ
ｎ）らへの米国特許第４５４４４０４号の明細書は、チ
タン系材料を微粒化する方法を開示している。この方法
で、チタンは破裂板を備えた水冷銅ルツボ中でアーク熔
融されている。固化チタンのスカル（ｓｋｕｌｌ）ノ層
カ水冷ルツボの内側に作られる。このスカルは、高度に
反応性である熔融チタン系材料を、ルツボ内側により汚
染されることから、妨げている。

ルツボから熔融チタン系材料を注ぐため、電極が熔融チ
タン系材料のプール（ｐｏｏｌ）近くに移動され、スカ
ル及び破裂板を通して熔かされる。融けたチタン系材料
はルツボ底に備えられたタンディツシュ（ｔｕｎｄｉｓ
ｈ）に流れる。タンディツシュは開口を有し、開口に耐
熱性金属内側をもつノズルが配置されている。ノズルを
通して流れるので、融【木 けたチタン系材料の自由落下（ｆｒｅｅ　ｆａｌｌｉｎ
ｇ）流を作る。融けたチタン系材料の自由落下流は、環
状形オリフィス（ａｎｎｕｌａｒ　ｏｒｉ該ｃｅ）から
出ている不活性ガスジェットにより微粉化されている。

微粒化されたチタン粒子は、冷却室の底に配置された箱
に集められる。

本発明の目的は、チタン系材料を微粒化するための装置
及び方法を提供することであり、チタン粉末の大量を製
造することができる。

付加的目的及び利点は以下に記する説明で一部述べられ
、記述から明らかになるであろう。或：よ、発明の実施
により学ばれるであろう。

（発明の要約） 前記目的を達成するため、及び発明の目的により、こ＼
に具体化され、広く記されるように、この発明の制御さ
れた雰囲気中で微粒子にチタン系材料を微粒化するシス
テムは、チタン系材料をスカル熔融するためのルツボ装
置を含んでいる。融かされたチタン系材料は、融けたチ
タン系材料をうけるため、ルツボ装置からタンディツシ
ュ装置に移される。タンディツシュ装置は、底部に作ら
れた開口をもつ底部を有している。そしてそれを加熱す
る方法が備えられている。融けたチタン系材料を、タン
ディツシュ装置から出ていく自由落下流に作るため、熔
融金属ノズル装置が備えつけられており、熔融金属ノズ
ル装置はタンディツシュ装置の開口と同軸に配列されて
いる。好ましい実施態様で、熔融チタン系材料の自由落
下流を安定化するため、バッフル装置（ｂａｆｆｌｅ　
ｍｅａｎｓ）がタンディツシュ装置に配置されている。

熔融チタン系材料は、熔融チタン系材料の自由落下流を
、ガスノズル装置から出ている不活性ガスジェットで打
つことにより、粒子に微粒化される。又システムは微粒
化チタン系材料を冷却する装置及び冷却微粒化チタン系
材料を集める装置を含んでいる。

本発明の制御された雰囲気中で、チタン系材料を粒子に
微粒化する方法により、チタン系材料は、ルツボ中でス
カル熔融される。熔融したチタン系材料は、加熱された
タンディツシュに移される。

好ましい実施態様において、熔融チタン系材料は、加熱
されたタンディツシュにおいて安定化され、そして自由
落下流を作り、加熱タンディツシュから離れる。熔融チ
タン系材料の自由落下流は、不活性ガスジェットに衝突
され、熔融チタン系材料は、粒子に微粒化される。父方
法は、微粒化チタン系材料を冷却すること及び冷却微粒
化チタン系材料を集めることを含んでいる。

図面は、この明細書の一部にとり入れられ、−部を構成
しているが、発明の実施態様を説明すると共に、発明の
詳細な説明している。

第１図は、発明の装置の一実施態様の略図である。

第２図は、発明装置の一実施態様のタンディツシュ装置
、タンディツシュ装置の加熱装置、バッフル装置及び熔
融金属ノズル装置の横断面図である。

第３図は発明装置の一実施態様のガスノズル装置の透視
図である。

第４図は発明装置の一実施態様における熔融チタンの自
由落下流とガスノズルとの関係を示す略図である。

第５図は発明装置の一実施態様の３６０”環状ノズル及
び多重ガスノズルに対する流れる重量対発生の数又は頻
度の％として、ガスノズル上における金属積み重ねのグ
ラフ図である。

好ましい実施態様の記載 発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。その
例が、図面に説明されている。

本発明は、チタン系材料（以降簡素化のため“チタン”
と記す）を微粒化する装置と方法である。第１図は装置
の好ましい実施態様の略図であり、システムは一般に１
０と示されている。

発明により、チタンを微粒化する装置は、チタンをスカ
ル熔融するためのルツボ装置を含んでいる。こ＼に具体
化され、第１図に関するように、ルツボ装置は水冷され
分割された銅ルツボ３０を含んでいる。このタイプのル
ツボは米国特許第４７３８７１３号明細書に開示されて
おり、トリロン会社（Ｄｕｒｉｒｏｎ　ＣｏＢａｎｙ、
Ｉｎｃ、）に譲渡されている。

ルツボ３０は誘導コイルによりとりまかれ（示されてい
ない〉、真空／不活性ガス炉室２０に配置されている。

チタンが不活性ガスの制御された雰囲気下又は真空下に
融かされねばならぬからである。ルツボ３０は好ましく
は室２０に回転的に配置されているので、その注ぎ口か
ら熔融チタンを注ぐよう傾斜されえる。

熔融されるチタン装てん物は、直接ルツボ３０に入れら
れ、チタンを融すため電磁誘導電磁界が適用される。微
粒化に先立ち、装てん物を複熔融すること；まず真空下
に熔融し、それからアルゴン雰囲気下で熔融する；が有
益であると発見されている。真空熔融が使用されるとき
、微粒化に先立ち、アルゴンのような不活性ガスで炉室
２０を満す必要がある。チタンの熔融プールが出来ると
、電磁誘導電磁界により激しく攪拌され、均質化される
。熔融チタン系材料がルツボ３０の水冷銅壁と接触する
とき、チタンは固化又は“凍結”し、スカルを生じ、ル
ツボ３０からチタンの熔融プールを分離する。チタン装
てん物が熔かされるとき、熔融チタンはルツボ３０を傾
けることにより流れ口からそそがれるであろう。流れ口
からそそぐ間に、固化チタンの口ができ、熔融チタンが
ルツボ３０の流れ口をこえてそそがれる。

発明により、装置は熔融チタンをうけるタンデインシュ
装置を含んでいる。タンディツシュ装置は開口と底部を
もっている。タンディツシュ装置は、ルツボ装置の注ぎ
口からそそがれた熔融チタン流を安定化し、制御する中
間チャンネリング（ｃｈａｎｎｅｌｌｉｎｇ）容器を備
えられている。こ＼に具体化されたように、そして第１
図、第２図に関し、タンディツシュ装置は頂部４１及び
ノズル板部４２を含むタンディツシュ４０を含んでいる
。頂部４１は好ましくは一般的にフラストコニカル（ｆ
ｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）立体配置をもっている。ノ
ズル板部４２は一般に円形で頂部４１の狭い底端に配置
されている。ノズル板部４２は開口４３をもち、開口も
円形である。開口４３をとりまいているノズル板部４２
の領域は、詳細に以下に記されるノズル装置をうけるよ
うに配置されている。頂部４１及びノズル板部４２は好
ましくはグラファイトで構成されている。好ましい耐熱
性をもち、熔融チタンと比較的反応性がなく、適切な高
温機械的強度と靭性をもち、チタン及びその合金と等し
いか、低い熱膨張係数をもつからである。

タンディツシュ４０の２部の立体配置が好ましい、チタ
ンスカルの除去を容易にし、タンディツシュの大きな再
使用性を与えるからである。加熱後、固化金属がしばし
ばノズル板部４２の底で朝顔型にひろがってみつかり、
タンディツシュのノズル面積を損障することなしにスカ
ルを除くことをひどく困難にしている。（ノズル板部４
２がチタンスカルとともにタンディツシュ４０から除去
されるであろうから、）この問題は軽減されている。若
しノズル板４２がひどく損障されるなら、タンディツシ
ュ４０のその部分のみがとりかえられねばならない。

好ましい実施態様で、タンディツシュ４０の頂部４１は
、内部表面に配置された移動可能なライナー４６を有し
ている。移動可能なライナー４６は、好ましくは、本質
的に、市販純チタンよりなっている。市販の純チタンは
熔融チタンと適合し、熔融物の汚染は問題でない。更に
、市販純チタンの融点は殆んどのチタン合金より高く、
溶解し始める前にスカルをその上に作るための十分な熱
伝導度をもっている。本質的に市販純チタンよりなる移
動可能なライナーの使用は、スカルがグラファイトタン
ディツシュに結合するであろう可能性を最少にしている
。そのような結合が生じるとき、スカルの除去の間に、
ルツボ４０の円すい部４１にゴージ（ｇｏｕｇｅｓ）が
作られる。そのようなゴージはタンデインシュを、直接
、即ちライナーなしの注ぎに使用できないようにする。

スカルがゴージに生成し、頂部４１を破壊することなし
に除去されえないからである。そのようなゴージ損障円
すい部に市販純チタンライナーを配置することにより、
グラファイトタンディツシュの使用期間が延長されるで
あろう。

発明により、装置はタンディツシュ装置を加熱する装置
を含んでいる。こ＼に具体化されたように、そして第２
図に関して、タンディツシュ４０を加熱する装置は、誘
導コイル４つと適切な動力源（示されていない）を含ん
でいる。タンディツシュ装置は、熔融金属ノズル装置で
熔融チタンの固化が妨げられる温度に加熱さるべきであ
るが、その温度でスカルの生成は生じるので熔融チタン
がタンディツシュ装置と反応しない。約１０００°Ｆ以
上の温度にタンディツシュ装置を加熱することがこの目
的に十分であると発見されている。

発明により、装置はタンディツシュ装置から流出する自
由落下流に熔融チタンを作るための熔融金属ノズル装置
を含んでいる。発明の記載に関して、“自由落下流”な
る語は、加圧室から流れ出熔融金属ノズル４４を含んで
いる。熔融金属ノズル４４は、開口４３内に、開口４３
と同軸に配列されている。熔融金属ノズル４４は好まし
くは、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウム
のような耐熱金属、又はそのような耐熱金属の合金を含
有される。好ましい実施態様で、熔融金属ノズル４４は
、座金に似た円筒状の立体配置をもち、開口４３の内径
に等しいか小さい内径をもっている。熔融金属ノズル４
４の大きさは、タンディツシュ装置から流れ出ている熔
融チタンの望まれた流速をえるよう変られるであろう。

好ましい実施態様において、熔融チタンの自由落下流を
安定化するため、システムはタンディツシュに配置され
たバッフル装置を含んでいる。バッフル装置の機能は、
熔融チタンがルツボ装置から流れ出ることにおいて得て
いる運動エネルギーを消散させ、タンディツシュ装置が
空にされているので、熔融チタンのうすを消すことであ
る。この両効果はタンディツシュの底から放出されてい
る熔融チタンの自由落下流を安定化するのに寄与してい
る。こ＼に具体化されたように、そして第２図に関して
、バッフル４５は交差している板４７及び４８が含まれ
ている。板４７及び４８は、タンディツシュ４０の底部
上にバッフル４５を保持するよう外部端が移動可能なラ
イナー４６の内部表面に接触するよう位置されている。

移動可能なライナー４６と同様、板４７及び４８も好ま
しくは本質的に市販純チタンよりなっている。

当業者は、バッフル装置のデザインが変えられることを
認識するであろう。例えば、バッフル装置は２つ以上の
交差板を含むであろう。逆に、バッフル装置は交差板を
含む必要はない。外部端が移動可能なライナーの内部表
面に接触するよう位置された単一板も充分な結果を生じ
る。

発明により、装置はガスノズル装置を含み、不活性ガス
ジェットを、熔融チタンの自由落下流をた覧き、熔融チ
タンを粒子に微粒化している。こ＼に具体化されたよう
に、そして第３図に関して、−Ｃに５０として示されて
いるガスノズル装置は、中央開口５６のまわりの環状リ
ング５４に対称的に配置された複数の別個のガスノズル
５２を含む。

リング５４における開口５６は環状で、タンディツシュ
装置から流れ出ている自由落下熔融チタン流を通すに充
分な大きさの直径を有している。ガスノズル５２は、０
から４５°の開先角度で熔融チタン流の主流軸の方に傾
けられるであろう。第４図は熔融チタンの自由落下流こ
ガスノズルとの関係の、発明の装置の一実施態様におけ
る略図である。第４図にみられえるように開先角θは自
由落下熔融チタン流の主流軸とガスノズル５２により定
義された角である。

横断面の見地から、ガスノズル５２の内側は、まっすぐ
な穴か、収＠／発散設計のいずれかであろう。一般に、
ガスノズル５２の内側直径は、ガス流量：熔融金属流量
の比をｌ：１から６：１の比にするように、全ガスノズ
ル５２に対し充分に結合したガス流量を生しるよう選択
されている。

ガスノズル５２は共通のブレナム（ｐｌｅｎｕｍ）　（
示されていない）により供給されることが好ましい、そ
れでガス供給圧は各ノズルに対し実質的に等しい。個々
のガスノズルの長さは、インチから数インチに変るであ
ろう。ガスノズル５２の長さは同じである必要はないが
、微粒化プルーム（ｐｌｕｍｅ）のスキューイング（ｓ
ｋｅｗｉｎｇ）が避けられるよう、お互に直径の両端に
おいて同じ長さを持つノズルを設置している対称を使用
する必要がある。別法として、個々のガスノズル５２は
単にリング５４における開口で、それを通って不活性ガ
スが流れる。

好ましい実施態様で、中央開口５６は２インチ内径をも
ち、中央開口５Ｇのまわりにガスノズル５２の８から１
２がリング５４上に等しく置かれている。各ノズル５２
は２０°Ｃの開先角度を定義するよう傾けられ、９３／
１０００インチの直径をもっている。このノズル位体配
置はガスノズルでの金属蓄積を最少にすると発明されて
いる。

第５図は３６０°の環状ノズル及び８又は１２の個別の
ガスノズルをもつ多重ガスジェノトノズルのための流れ
重量％対発生頻度或は回数としてのガスノズル上の金属
蓄積のグラフである。第５図からみられるように、環状
ノズル上での金属蓄積は流れ重量の約１２％から２０％
以上になる、多重ガスジェットノズル上での金属蓄積は
流れ重量の５％以下である。

発明により、装置は微粒化チタンを冷却する装置を含ん
でいる。こ＼に具体化されたように、そして第１図に関
して、薇粒化チタンを冷却する装置は冷却塔６０を含ん
でいる。それは微粒化チタンと第１次冷却ガス及び第２
冷却ガスを冷却塔６０に導入する装置をうけている。チ
タンのような反応性が高く、熱伝導度が低い金属の微粒
化において、冷却塔におけるチタン粉末のシンタリング
がしばしば問題である。アルゴンの熱吸収特性か、シン
タリングを妨げるよう充分早く微粒化チタンから熱を除
去できないからである。シンタリング問題を解決するた
め、ヘリウムの使用が提案されている。ヘリウムはアル
ゴンに較べるとすぐれた熱吸収特性をもっているが、微
粒化用ガスとして有意に高価である。他の方法は使用す
るガス量を増すこと、液ガス急冷剤を備えること、冷却
塔の長さを増すこと、及び流動層を備えることを含んで
いる。然しなからこれらの方法は微粒化プロセスの原価
を増し、ある種の操作上の問題を導入するであろう。１
次冷却ガスがアルゴンで、２次冷却ガスがヘリウム及び
水素よりなる群から選ばれると、１次及び２次冷却ガス
の使用が、微粒化プロセスの原価を有意に増加すること
なしに微粒化チタンのシンタリングを有効に妨げること
を発明者は発見した。

１次及び２次冷却ガスは２つの方法のいずれかで冷却塔
に導入されるであろう。第１の実施態様により、１次冷
却ガス及び２次冷却ガスを冷却塔に導入する装置はガス
ノズル装置及びガスノズル装置と連絡している混合、１
次及び２次冷却ガスの源両者を含んでいる。こ＼に具体
化されているように、及び第１図に関して、ガス導入装
置は源５８と導管５９を経てガス流伝達におけるガスノ
ズル装置５０を含んでいる。この実施態様において、源
５８はアルゴン及びヘリウム又は水素の混合物で満され
るであろう。

別法として、第２の実施態様により、ガス導入装置は、
ガスノズル装置及び直接冷却塔に導入される２次冷却ガ
スの源両者を含むであろう。こ＼に具体化されたように
、注入装置は源５８をもつ導管５９を経てガス流伝導に
おけるガスノズル装置５０及び２次冷却ガス源６４と導
管６３を経てガス流伝達における入口６２を含んでいる
。この別の実施態様で、源５８はアルゴン、１次冷却ガ
スで満され、−ｔＡ６４はヘリウム又は水素で満たされ
ている。

１次及び２次冷却ガスの混合は特定微粒化プロセスの微
粒化及び冷却要求に合うよう調製されえる。然しなから
、プロセスの最低のガス原価は、粉末シンタリングを避
けるよう要求された２次冷却ガス量のみが使用されると
き、達成される。

表−■は米国特許第４５４４４０４号明細書に開示され
た実験規模の微粒化で行われた実験結果の要約である。

その開示は微粒化ガスとしてアルゴン及びヘリウムの混
合物を使って、こ＼に参考としてとりこまれている。こ
れらの実験で、アルゴン及びヘリウムは１０００ｐｓｉ
で混合され、この混合物はＴｉ−ＬＡｌ−８Ｖ−５Ｆｅ
合金を微粒化するのに使用された。Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
合金は、比較の目的のため微粒化ガスとして１００％ア
ルゴン及び１００％ヘリウムを使って微粒化された。

表−■ 一６Ａ　Ａ　−４Ｖ ＩＡ　ｌ　−８Ｖ−５Ｆｅ −１４Ａ　−８Ｖ−５Ｆｅ −ＩＡ　ｌ　−８シー５Ｆｅ ６Ａ　Ｊ　−４Ｖ ０．３７ ０．５３ ０．６９ ０．８４ １．００ 表−１にみられえるように、アルゴン微粒化ガスに３重
量％の少量の２次冷却ガスヘリウムをとりこむことはチ
タン合金粉末のシンタリングを妨げるのに充分である。

少くとも約１重量％のような少量の２次冷却ガスが、あ
る微粒化状態で焼結を妨げるに充分であろうことが信じ
られている。

−３５メソシユ粉末の収量が粉末シンタリングの度合の
表示を与えるよう意図されており、ガス混合の微粒化効
果を反映する必要はない。

表−■は、こ＼に開示された大規模微粒化単位装置で行
われた実験結果の要約で、微粒化及び第１次冷却ガスと
して１００％アルゴンを使用し、２次冷却ガスヘリウム
を、比較的低圧ガスとして冷却塔に導入している。これ
らの実験で、アルゴン微粒化ガスの公称のガス圧は８０
０ｐｓｉで、冷却塔に導入されているヘリウムガスの公
称圧は２００ｐｓｉであった。ヘリウムの流速は調製さ
れたので、微粒化の間冷却塔におけるガス混合物は２■
容量％のヘリウムを含んだ。

表−■ Ｔｉ−６Ａｌ　−４Ｖ １００Ｘ　Ａｒ　　　　　　０ ０ ０．３７ 表−■でみられえるように、２次冷却ガスヘリウムの冷
却塔への丁度２．７重量％の導入はチタン合金粉末のシ
ンタリングを妨げるのに充分である。

再び、少くとも約１重量％のような少量の２次冷却ガス
が、ある微粒化状態で焼結を妨げるに充分であろうこと
が信じられる。ヘリウムを冷却塔に導入することは、一
般に微粒化ガスの混合にヘリウムをとりこむことを越え
て好ましい、低圧で導入されるとき、加圧ヘリウムの供
給の多くが利用されえるからである。

熔融チタンの自由落下流が不活性ガスジェットと衝突さ
れたあと、チタンの微粉小滴は冷却塔を通って飛ぶ間に
冷却し、固化する。冷却塔の構造の数様相が重要である
。第１に、冷却塔は、小滴が冷却塔の壁又は底部と接触
する前に固化するよう冷却塔は充分に大であらねばなら
ない。加えて、冷却塔はチタン粉末と接触してもかまわ
ない材料で構成されねばならない。ステンレス鋼は冷却
塔に好ましい材料である。又冷却塔は、重要な真空漏れ
なしに０．５以下のトール（ｔｏｒｒ）の真空に排気さ
れえるように構成されるべきである。冷却塔か内部の容
易で完全な清浄化及び検査を許すよう設計されているな
ら、役に立つ。こ覧に具体化されたように、冷却塔６０
は上部４分６６及び下部０分６８を含んでいる。下部０
分６８は一般に円錐型で、冷却塔６０の清浄化及び検査
を容易にするため、上部４分６６から移動されえる。

発明により、装置は冷却微粒化チタンを集める装置を含
んでいる。こ＼に具体化されたように、及び第１図に関
して、冷却微粒化チタンを集める装置は粉末分離サイク
ロン（ｃｙｃｌｏｎｅ）　７０及び粉末捕集箱（８０）
を含んでいる。トランスファーライン（ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ　１ｉｎｅ）　７２は冷却塔６０の下部６８と粉末分
離サイクロン７０とを接続している。

冷却微粒化チタン粒子は排気ガスにより冷却塔６０から
トランスファーライン７２をとおしてサイクロン７０に
はこばれる。トランスファーライン７２におけるガス流
の高速は冷却チタン粒子を運び去り、粒子をサイクロン
７０にうつす。分離された粒子はサイクロン７０の下に
配置された箱８０に集められる。プロセスで使用された
ガスは排気ライン（ｌｉｎｅ）　　９０を経てサイクロ
ン７０から排気される。

広く上記されたチタンを微粒化する体系の主要部が、特
定の例に関し記されるであろう。

田土 Ｔｉ−１４，１１ｊ！　−１９，５Ｎｂ−３，２Ｖ　−
２Ｍｏ合金（７）５０ポンド装填物が、アルゴン雰囲気
をもつ炉に配置された水冷され、分割された型銅ルツボ
で誘導熔融された。熔融チタン合金は、タンディツシュ
の上部、フラストコニカル部、の内部表面に配置された
市販純チタンライナーをもつ誘導加熱された２一部分グ
ラファイトタンディツシュに流れ口から流された。２つ
の交差板よりなる市販純チタンバッフルが熔融合金を安
定化するためタンディツシュに配置された。タンディツ
シュは約１８００°Ｆの温度に誘導加熱された。

溶融チタン合金は、タンディツシュの底層状部における
開口に配置されたタンタルよりなる耐熱金属ノズルをと
おってタンディツシュを流れ出た。

タンクルノズルを通って流れるので、熔融チタン合金は
自由落下流に作られた。自由落下流はガスノズルを通過
するので、約８００ｐｓｉの微粒化圧で、アルゴン微粒
化ガスと衝突した。微粒化チタン合金粒子は約１６０イ
ンチ高さ及び約６０インチ直径をもつステンレス鋼冷却
塔で冷却、固化した。冷却塔における雰囲気は９５〜９
７重量％アルゴン及び３〜５重量％ヘリウムを含有した
。冷却微粒化チタン合金粒子はサイクロンを通され、サ
イクロンの下に配置された箱に集められた。生成したチ
タン合金粉末の重量は約１８ポンドで、粉末の有意のシ
ンタリングはなかった。

與１ Ｔｉ　−３２Ａ　（１−１，３Ｖ合金の４０ボンド装填
物が例１に関し上に記した方法で微粒化された。生成し
たチタン合金の重量は約１３．５ボンドで、粉末の有意
のシンタリングはなかった。

こ＼に使用されたように“チタン系材料”なる語はチタ
ン、及びチタン系合金、特に、チタニウムアルミナイド
（ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｌｕｍｉｎｉｄｅｓ）を含むこ
とが理解される。

本発明は好ましい実施態様の項で開示されており、発明
はそれらに限定されるものではない。発明は、添付され
た特許請求の範囲及びそれらの等傷物により定義されて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発明の装置の一実施Ｂ様の略図である。 第２図は、発明の装置の一実施態様のタンディツシュ装
置、タンディツシュ装置の加熱装置、バッフル装置及び
熔融金属ノズル装置の横断面図である。 第３図は、発明の装置の一実施態様のガスノズル装置の
透視図である。 第４図は、発明の装置の一実施態様における熔融チタン
の自由落下流とガスノズルとの関係を示す略図である。 第５図は、発明の装置の一実施態様の３６０゜環状ノズ
ル及び多重ガスノズルに対する流れ量対発生の数又は頻
度の％としてガスノズル上における金属積み重ねのグラ
フ図である。 システム・・・１０、銅ルツボ・・・３０．真空／不活
性ガス炉・・・２０、タンディツシュ・・・４０、頂部
・・・４１、ノズル板部・・・４２、開口・・・４３、
ライナー・・・４６

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタン系材料を制御された雰囲気において粒状に
   微粒化する装置であって、該装置が、チタン系材料をス
   カル熔融するルツボ装置；熔融チタン系材料をうけ、底
   部に開口を有するタンディッシュ装置；該タンディッシ
   ュ装置を加熱する装置；熔融チタン系材料を該タンディ
   ッシュ装置から流出している自由落下流にするための熔
   融金属ノズル装置；該タンディッシュ装置の該開口と同
   軸に配置されている熔融金属ノズル；熔融チタン系材料
   の該自由落下流を不活性ガスジェットでたゝき、熔融チ
   タン系材料を粒状に微粒化するためのガスノズル装置；
   微粒化チタン系材料を冷却する装置及び冷却微粒化チタ
   ン系材料を集める装置を含有することを特徴とするチタ
   ン系材料を微粒化する装置。
2. （２）熔融チタン系材料の自由落下流を安定化するため
   該タンディッシュ装置に配置されたバッフル装置を含ん
   でいる請求項（１）のチタン系材料を微粒化する装置。
3. （３）微粒化チタン系材料を冷却する装置が、微粒化チ
   タン系材料をうける冷却塔及び１次冷却ガス及び２次冷
   却ガスを冷却塔に導入する装置を含んでいる請求項（１
   ）のチタン系材料を微粒化する装置。
4. （４）１次冷却ガス及び２次冷却ガスを導入する装置が
   該ガスノズル装置と該ガスノズル装置と連絡している混
   合した１次及び２次冷却ガスの源の両者を含んでいる請
   求項（３）のチタン系材料を微粒化する装置。
5. （５）１次冷却ガス及び２次冷却ガスを導入する装置が
   該ガスノズル装置及び該冷却塔に直接導入された２次冷
   却ガス源の両者を含んでいる請求項（３）のチタン系材
   料を微粒化する装置。
6. （６）該タンディッシュの該底部が移動可能なグラファ
   イト板と開口を含み、該タンディッシュの該開口が該板
   に作られている請求項（１）のチタン系材料を微粒化す
   る装置。
7. （７）該開口が一般に環状である請求項（６）のチタン
   系材料を微粒化する装置。
8. （８）該熔融金属ノズル装置が耐熱金属ノズルを含み、
   該ノズルが該環状開口の内径に実質的に等しい内径で円
   筒状立体配置をもつ請求項（７）のチタン系材料を微粒
   化する装置。
9. （９）該耐熱金属ノズルがタンタル、モリブデン、タン
   グステン、レニウム及びそれらの合金よりなる群から選
   ばれた耐熱金属を含む請求項（８）のチタン系材料を微
   粒化する装置。
10. （１０）該タンディッシュ装置が更に頂部及び該頂部の
    内部表面のまわりに配置された移動可能なライナーを含
    む請求項（１）のチタン系材料を微粒化する装置。
11. （１１）該タンディッシュ装置の該頂部がフラストコニ
    カル立体配置をもつ請求項（１０）のチタン系材料を微
    粒化する装置。
12. （１２）該バッフル装置が少くとも２つの交差板を含み
    、該板の外端が該移動可能なライナーの内部表面に接触
    し、該タンディッシュ装置の底部の上にバッフルを保持
    するよう該板がおかれている請求項（２）のチタン系材
    料を微粒化する装置。
13. （１３）該移動可能なライナーが、本質的に、市販純チ
    タンよりなる請求項（１０）のチタン系材料を微粒化す
    る装置。
14. （１４）該交差板が本質的に、市販純チタンよりなる請
    求項（１２）のチタン系材料を微粒化する装置。
15. （１５）該ガスノズル装置が中心開口のまわりの環状リ
    ング上に配置された複数の個別のガスノズルを含んでい
    る請求項（１）のチタン系材料を微粒化する装置。
16. （１６）該ノズルが０及び４５°の開先角度を定義する
    ようにそれぞれ傾けられている請求項（１５）のチタン
    系材料を微粒化する装置。
17. （１７）８から１２のガスノズルが該開口の該リングに
    等しく配置され、該ノズルの夫々が２０°の開先角度を
    定義するよう傾けられている請求項（１５）のチタン系
    材料を微粒化する装置。
18. （１８）制御された雰囲気において、チタン系材料を粒
    状に微粒化する方法であって、該方法が、ルツボにおい
    てチタン系材料をスカル熔融し；熔融チタン系材料を該
    ルツボから加熱タンディッシュに移し；熔融チタン系材
    料を自由落下流になし；熔融チタン系材料の該自由落下
    流を不活性ガスジェットでたゝいて、熔融チタン系材料
    を粒状に微粒化し；微粒化チタン系材料を冷却し；そし
    て冷却された微粒化チタン系材料を集めることを特徴と
    するチタン系材料を微粒化する方法。
19. （１９）更に該加熱タンディッシュにおける熔融チタン
    系材料を安定化するステップを含んでいる請求項（１８
    ）のチタン系材料を微粒化する方法。
20. （２０）熔融チタン系材料を該加熱タンディッシュに移
    すステップが該ルツボから該加熱タンディッシュに熔融
    チタン系材料を流れ口から流すことを含む請求項（１８
    ）のチタン系材料を微粒化する方法。
21. （２１）該加熱タンディッシュが１０００°Ｆより高い
    温度に熱せられている請求項（１８）のチタン系材料を
    微粒化する方法。
22. （２２）該加熱タンディッシュにおける熔融チタン系材
    料を安定化するステップが、該加熱タンディッシュの底
    部の近くにバッフルを配置することを含む請求項（１９
    ）のチタン系材料を微粒化する方法。
23. （２３）熔融チタン系材料を自由落下流にするステップ
    が、該加熱タンディッシュの該底部に配置された耐熱金
    属ノズルを通して熔融チタン系材料を流すことを含む請
    求項（２０）のチタン系材料を微粒化する方法。
24. （２４）熔融チタン系材料の該自由落下流を不活性ガス
    ジェットでたゝくステップが、該自由落下流を複数の不
    活性ガスジェットでたゝくことを含む請求項（１８）の
    チタン系材料を微粒化する方法。
25. （２５）熔融チタン系材料の該自由落下流を不活性ガス
    ジェットでたゝくステップが、該自由落下流を１次冷却
    ガス及び２次冷却ガスを含有する不活性ガスジェットで
    たゝくことを含む請求項（１８）のチタン系材料を微粒
    化する方法。
26. （２６）１次及び２次冷却ガスを含有している不活性ガ
    スジェットが、冷却されたチタン系材料の焼結を妨げる
    に充分な２次冷却ガスを含んでいる請求項（２５）のチ
    タン系材料を微粒化する方法。
27. （２７）１次及び２次冷却ガスを含む該不活性ガスジェ
    ットが少くとも１重量％の２次冷却ガスを含有する請求
    項（２５）のチタン系材料を微粒化する方法。
28. （２８）該１次冷却ガスがアルゴンで、該２次冷却ガス
    がヘリウム及び水素よりなる群から選ばれている請求項
    （２５）のチタン系材料を微粒化する方法。
29. （２９）該１次冷却ガスがアルゴンで、該２次冷却ガス
    がヘリウム及び水素よりなる群から選ばれている請求項
    （２６）のチタン系材料を微粒化する方法。
30. （３０）該１次冷却ガスがアルゴンで、該２次冷却ガス
    がヘリウム及び水素よりなる群から選ばれている請求項
    （２７）のチタン系材料を微粒化する方法。
31. （３１）熔融チタン系材料の該自由落下流が１次冷却ガ
    スの不活性ガスジェットでたゝかれ、微粒化チタン系材
    料を冷却するステップが冷却塔を備えることを含み、微
    粒化チタン系材料が該冷却塔を通り、そして２次冷却ガ
    スを該冷却塔に導入している請求項（３１）のチタン系
    材料を微粒化する方法。
32. （３２）該２次冷却ガスが、冷却され微粒化されたチタ
    ン系材料の焼結を妨げるに十分な量該冷却塔に導入され
    ている請求項（３１）のチタン系材料を微粒化する方法
    。
33. （３３）少くとも１重量％の２次冷却ガスが、該冷却塔
    に導入されている請求項（３１）のチタン系材料を微粒
    化する方法。
34. （３４）該１次冷却ガスがアルゴンで、該２次冷却ガス
    がヘリウム及び水素よりなる群から選ばれている請求項
    （３１）のチタン系材料を微粒化する方法。
35. （３５）該１次冷却ガスがアルゴンで、該２次冷却ガス
    がヘリウム及び水素よりなる群から選ばれている請求項
    （３２）のチタン系材料を微粒化する方法。
36. （３６）該１次冷却ガスがアルゴンで、該２次冷却ガス
    がヘリウム及び水素よりなる群から選ばれている請求項
    （３３）のチタン系材料を微粒化する方法。