JPH0545026U - 金属粉末製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円周方向での供給ガスの速度分布を均一にし
て水膜の合焦点に溶湯流を正確に指向させるようにす
る。 【構成】 タンディッシュ１と噴霧ノズル２との間に配
置したガス供給装置を、外周にガス流入口１２を有しか
つ上面に多数のガス流出口１３を有する風箱１１とこの
風箱１１から流出した不活性ガスを溶湯流６に向けて案
内する整流器１５とから形成し、前記ガス流出口１３
は、風箱１１の円周方向に一様に分布させるようにす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、水噴霧法により金属粉末を製造するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

水噴霧法は、高圧（50〜1000kg／cm² ）の水を環状の噴霧ノズルから噴射して 一点に合焦する水膜を形成し、この水膜の合焦点にタンディッシュから溶湯を落 下させて粉末とするものである。この水噴霧法において、水膜の上側の気体は噴 射水の流れに沿って該水膜の合焦点に吸い込まれ、したがって水膜の上側に負圧 が発生するようになる。この場合、前記気体が大気であると、大気中の酸素によ って溶湯が酸化されて粉末の品位が低下することとなり、また水膜の下側の雰囲 気中の酸素によっても酸化されるため、従来一般には、前記タンディッシュと噴 霧ノズルとの間に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを供給するガス供給装 置を配置し、噴霧雰囲気を不活性ガス雰囲気にする対策を採っている。

【０００３】 ところで、上記ガス供給装置から供給したガス（不活性ガス）に乱流が発生す ると、溶湯流が乱されて水膜の合焦点に溶湯が指向せず、得られる粉末の粒度が 粗くなったり、その物理特性がバラツクようになり、その上、溶湯が噴霧ノズル の内壁に付着堆積し、ノズル口の変形により水膜が不安的となって粉末品質が悪 化し、場合によってはノズル内壁空間が溶湯により完全に塞がれて重大なトラブ ルを引き起こす原因にもなる。

【０００４】 そこで、例えば特開昭58−49603 号公報には、ガスを層流状態で供給するよう にした製造装置が開示されている。図３は、この公報に記載されたものと同様の 製造装置を示したもので、同図中、１は溶湯Ｍを収容するタンディッシュを、２ は高圧水を噴射する噴射ノズルを、３は不活性ガスを供給するガス供給装置をそ れぞれ表している。ガス供給装置３は、外周にガス流入口４ａを有する風箱４と この風箱４の内周側に配置され複数層に仕切られた管路５ａを有する環状の整流 器５とから成っている。かゝる製造装置においては、整流器５の層状の管路５ａ からガスが流出することにより、タンディッシュ１の下部に設けた注湯口１ａか ら流下する溶湯流６の周りにガスの層流が形成され、溶湯流６の乱れは可及的に 抑制されて、噴霧ノズル２のノズル口２ａから噴射した水により形成される水膜 ７の合焦点Ｐに溶湯流６が指向し易くなる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図示した従来の製造装置によれば、上記風箱４に対して整流器 ５が水平向きに開口し、しかも風箱４のガス流入口４ａは円周方向の２〜４箇所 に設けられているだけであるため、該ガス流入口４ａに対向する整流器５の管路 ５ａにガスが優先的に流入し易くなり、図４に矢印の長さを変えて示すように、 整流器５の円周方向でガスの速度分布が均一とならず、水膜７の合焦点Ｐに溶湯 流６を正確に指向させることが困難で、上記溶湯流の乱れに起因する種々の問題 を確実に解消できない、という問題があった。

【０００６】 本考案は、上記従来の問題を解決することを課題としてなされたもので、その 目的とするところは、円周方向での供給ガスの速度分布を均一にして水膜の合焦 点に溶湯流を正確に指向させることができる金属粉末製造装置を提供することに ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記目的を達成するため、タンディッシュの下方に、一点に合焦す る水膜を形成する環状の噴霧ノズルを配置し、前記タンディッシュと前記噴霧ノ ズルとの間に該タンディッシュから落下する溶湯流へ向けて不活性ガスを供給す るガス供給装置を配置し、前記溶湯流を前記水膜の合焦点に指向させて粉末とす る金属粉末製造装置において、前記ガス供給装置を、外周にガス流入口を有しか つ上面に多数のガス流出口を有する環状の風箱と前記ガス流出口から吐出された ガスを前記溶湯流に向けて導く整流器とから形成し、前記ガス流出口は前記風箱 の円周方向に一様に分布させたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

上記のように構成した金属粉末製造装置においては、ガス流入口から水平方向 で風箱内に導入されたガスは風箱内で９０度方向変換してガス流出口へ向かうの で、風箱内の円周方向でガス圧が均一となり、しかもガス流出口を風箱の円周方 向に一様に多数分布させたので、整流器からのガスの流速は円周方向で均一とな り、水膜の合焦点に溶湯流を正確に指向させることができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面にもとづいて説明する。

【００１０】 図１および図２は、本考案にかゝる金属粉末製造装置を示したものである。な お、前出図３に示した部分と同一部分には同一符号を付し、こゝではその説明を 省略する。また図２において、その右上半分は図１のＡ−Ａ断面を、その右下半 分は図１のＢ−Ｂ断面をそれぞれ示している。図１および図２において、10は、 タンディッシュ１と噴霧ノズル２との間に配置されタンディッシュ１から流下す る溶湯流６に向けて不活性ガスを供給するガス供給装置であり、環状の風箱11と この風箱11を囲む整流器15とから概略構成されている。風箱11には、その外周の １８０度離間する位置に２つのガス流入口12が設けられると共に、その上面に多 数のガス流出口13が設けられている。ガス流出口13は、風箱11の円周方向と半径 方向とに一定のピッチで開けられている。なお、ガス流出口13の総開口面積Ｓは 噴霧ノズル２のリング内径の面積をＳ₀ として、Ｓ＝0.05〜 0.20 Ｓ₀ の大きさ に設定するのが望ましく、また各ガス流出口13の口径は１〜５mmの大きさに設定 するのが望ましい。

【００１１】 一方、整流器15は前記風箱11を収納する環状箱形のハウジング16を備えている 。ハウジング16には、その上壁16ａにタンディッシュ１が載置固定されると共に 、その下壁16ｂに噴霧ノズル２が固定されており、タンディッシュ１、ハウジン グ16および噴霧ノズル２の三者は同心に合わされている。またハウジング16の内 周は開放されており、ハウジング16内の前記開放された内周側の部分にはろうと 状の第１の整流板17とハウジング16内を円周方向に仕切る複数の第２の整流板18 とが配置されている。第１の整流板17は、その外周端が風箱11の上側内周縁に、 その内周端がハウジング16の内周縁にそれぞれ支持されている。タンディッシュ １は、その注湯口１ａの周りの部分の下面１ｂが前記第１の整流板17とほヾ同一 傾斜角度の截頭円錐形とされ、またハウジング16は、その上壁16ａの内径がその 下壁16ｂの内径より大きく設定されており、これによりタンデイッシュ１の下面 １ｂと第１の整流板17とは相互に対向する状態となっている。なお、図１中、20 は噴霧ノズル２に高圧水を供給すうるための水圧源である。

【００１２】 上記のように構成した金属粉末製造装置により金属粉末を製造するには、予め 水圧源20から噴霧ノズル２に高圧水を供給して、そのノズル口２ａから噴射され る水により該ノズルの軸心上の一点（焦点）Ｐに合焦する水膜７を形成すると共 に、ガス供給装置10の風箱11に不活性ガスを供給し、その整流器15から中心（軸 心）に向けてガスを流出させる。この状態のもと、タンデイッシュ１に取鍋等か ら溶湯Ｍを注湯すると、溶湯Ｍはタンデイッシュ１の注湯口１ａから流下し、こ の溶湯流６は水膜７の合焦点Ｐに落下し、この合焦点Ｐを通過する間に粉化され る。この時、ガス供給装置10の整流器15から流出したガスは、前記溶湯流６に沿 って下方へ流動し、溶湯流６と共に水膜７の合焦点Ｐに吸い込まれる。すなわち 、溶湯Ｍは不活性ガス中を流下し、これによって溶湯の酸化が防止される。

【００１３】 しかして、ガス流入口12から水平方向で風箱11内に導入されたガスは、風箱11 内で９０度方向変換して上側のガス流出口13へ向かい、さらに開口面積Ｓを0.05 〜0.02Ｓ₀ としていることで、風箱内圧を高く保つことが可能となり、風箱11内 の円周方向でガス圧が均一となり、ガス流出口13から整流器15のハウジング16内 に均一な流速のガスが流出する。このガスは、整流器15の第１、第２の整流板17 、18およびタンデイッシュ１の下面１ｂに案内されて溶湯流６に向かうが、前記 したようにハウジング16内に流出するガスの流速が円周方向で均一となっている ことから、溶湯流６に向かうガスの速度分布は円周方向で均一となる。したがっ て溶湯流６はガス流によって乱されることなく、正確に水膜７の合焦点Ｐに指向 し、この結果、粒度が細かくかつ物理特性が安定する金属粉末が得られるように なり、その上、溶湯流６が噴霧ノズル１の内壁に付着堆積してノズル口１ａを変 形させあるいは塞ぐこともなくなる。さらに、前記風箱11は、いわゆる拡張型の 消音器として機能し、ガスの吸気音が抑制されるようになる。

【００１４】 こゝで、上記実施例における風箱11のガス流出口13の総開口面積Ｓを種々に変 化させ、噴霧ノズル２からの水噴霧条件として圧力10ＭＰa ，流速１ｍ³ ／min を選択すると共に、ガス供給装置10からのガス供給条件として窒素ガス、流量７ ｍ³ ／min を選択し、純鉄粉（本考案材１、２）と低合金鋼紛（本考案材３）と を製造して、これらについて粉末特性を調査した。なお比較のため、前出図３に 示した従来の装置により前記と同様の水噴霧条件およびガス供給条件で製造した 純鉄粉（比較材）についても粉末特性を調査した。調査結果を表に一括して示す 。なお、サンプル数ｎは溶解のチャージを１単位として、本考案材１〜３につい ては２０チャージ分、従来材については５０チャージ分とした。表中Ｘバーは平 均値を、σ_n-1 は標準偏差をそれぞれ表している。

【００１５】

【表】

【００１６】 表に示す結果より、本考案材１〜３は何れも比較材に比してみかけ密度が小さ くかつ粒度も細かくなっている。

【００１７】

【考案の効果】

以上、詳細に説明したように、本考案にかゝる金属粉末製造装置によれば、供 給ガスの供給速度が円周方向で均一となり、水膜の合焦点に溶湯流を正確に指向 させることができて、細かな粉末を安定して製造できる効果がある。また、溶湯 流が供給ガスによって乱されることがないので、噴霧ノズルのノズル口が溶着金 属によって変形しあるいは塞がれることもなくなり、得られる粉末の品質がより 一層安定するばかりか、製造の安定性を確立できる効果がある。さらに、ガス供 給装置の風箱が消音器として機能し、作業環境が改善される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかゝる金属粉末製造装置の断面図であ
る。

【図２】本金属粉末製造装置を構成するガス供給装置を
示したもので、図１のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を併せて
示す平面図である。

【図３】従来の金属粉末製造装置の断面図である。

【図４】従来の金属粉末製造装置を構成するガス供給装
置のガス流れの状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ フンムノズル ６ 溶湯流 ７ 水膜 10 ガス供給装置 11 風箱 12 ガス流入口 13 ガス流出口 15 整流器 17 整流板 18 整流板 Ｐ 合焦点

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュの下方に、一点に合焦す
   る水膜を形成する環状の噴霧ノズルを配置し、前記タン
   ディッシュと前記噴霧ノズルとの間に該タンディッシュ
   から落下する溶湯流へ向けて不活性ガスを供給するガス
   供給装置を配置し、前記溶湯流を前記水膜の合焦点に指
   向させて粉末とする金属粉末製造装置において、前記ガ
   ス供給装置を、外周にガス流入口を有しかつ上面に多数
   のガス流出口を有する環状の風箱と前記ガス流出口から
   吐出されたガスを前記溶湯流に向けて導く整流器とから
   形成し、前記ガス流出口は前記風箱の円周方向に一様に
   分布させたことを特徴とする金属粉末製造装置。