JPS58214331A - 亜鉛粒の製造方法 - 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】 本発明は、亜鉛溶湯を水中に流入して分断させて亜鉛粒
を製造する方、法に関する。

金属粒の製蚕方法としては、アトマイズ法、線材切断法
、繭湯滴下法、直接鋳造法等多くの方法があるが、設備
、生産性、粒度均一性、粒径あるいは粒形状その他それ
ぞれに特質、特徴があって決定的な方法あるいは万能の
方法というものはなく、それぞれの素材あるいは製品の
用途などに応じて使い分けられているが、それとても必
ずしも満足され得ているわけでもない。

これらの方法のうち、特に冷却能が大きく、かつ手軽に
利用できるという点から水中で金属造粒を行なう方法が
早くから知られている。

こうした水中造粒法は多くは溶湯滴下の形で行なわれ、
溶融金属をノズルまたは多孔板から水中に滴下させ、そ
の落下中に表面張力で球状となし冷却凝固させて金属固
体粒としている。この方法では、溶湯を液滴とするには
ノズル開口部を回転板等で急速に開閉するような要領で
溶湯を断続的に流下させる手段がとられている。また、
比較的高温の溶湯を細流として流下させ、水中で回転板
、ドラム、棒組等の溶湯分断工具によって該溶湯を分断
分散せしめて粒となし凝固せしめる手段も行なわれてい
る。

本発明の方法は比較的単純な装置でもって均一な亜鉛小
粒を効率的に製造するための方法であり、底部に内径が
０．１〜ｉ、ｏｓｉｔの開口部を有する溶湯容器をその
ノズル開口部先端が水面上０〜３　ｍｍまたは水面下θ
〜５朋になるよう保持し、水の温度を１０６〜４５℃、
亜鉛溶湯温度ｔ５８０’〜７００℃に制御し、溶湯容器
ノズル開口部の溶湯に０．４〜０．８　ｋｇ／ｃｒ／１
の圧力が加わるように加圧して亜鉛溶湯を流下させ、水
面下で亜鉛流が自動的に分断凝固されることを特徴とす
る亜鉛粒の製造方法である。

一般に金属溶湯を細流で多量の水中に流下させると流下
途中で空冷されて粘性を増し、かつ水による急冷効果で
そのま＼線状に凝固する。このとき、たとえば金属溶湯
の温度や水の温度を変えると得られる金属の形状にさま
ざまな変化を生じてくる。本発明者等は、このような水
中紡糸あるいは造粒に関与すると思われるいろいろな要
因を操作し、亜鉛溶湯を水中に細流状で流下させた場合
ある限られた条件下で、溶湯流が外力によることなく自
動的に分断され、球状粒となって凝固することを見出し
たものである。すなわち、特定条件下においては、亜鉛
溶湯が粘性の小さい段階で水中に投入されると、水の表
面張力による抵抗と亜鉛溶湯との接触による水の沸騰作
用によって生じろ水の攪拌とによって自動的に亜鉛溶湯
細流の分　。

断分散が行なわれる。しかして分散した溶湯片は適度の
水の抵抗に支えられながら、亜鉛溶湯自体の表面張力に
よシ球状化し水中を降下し、さらに水によって冷却され
凝固し、球状固体粒となるのである。

従つて、要因を特定条件範囲内に固定しておくことによ
シ、亜鉛粒は溶湯の流下に応じて自動的に製造されるこ
とになり、均一亜鉛粒を極めて効率的に生産し得るもの
である。

本発明において、溶湯流を分断する基本的な要因は溶湯
の温度、溶湯の圧力およびノズル開口端の水面からの高
さとも考えられ、分断された溶湯片が球状化するには溶
湯の温度と水の温度に依存するところが大きいと考えら
れ、溶湯粒の凝固にはいうまでもなく水の冷却能、した
がって水の温度に依存しており、また粒径は溶湯流の径
したがってノズル開口部径と溶湯圧力に関係している。

しかし、それぞれの基本的な要因によって生じる現象も
、他の要因の影響によシ変化を見せる場合が多く、結局
幾つかの要因の好適な組み合せによって本発明は成り立
つものである。

溶湯温度が高いと粘性が小さく水との衝突で溶湯が分断
されやすくなるが、反面表面張力が低いため粒が不規則
な平板状のものとなりやすい。溶湯温度が低いと粘性が
大きいため分断されにくくなり、分断されても球になり
きれぬま＼凝固し粒が細長くなり、糸状あるいは節のあ
る糸状のものをつくシやすい。亜鉛球状粒をつくる場合
、亜鉛溶湯の温度は５８０°〜７００℃が適当であり５
５０℃以下では前記糸状粒がでてくる。

ノズル高さ、すなわちノズル開口端から水面までの距離
は、ノズルを出たあとの溶湯の空冷と溶湯が水面に達し
た際の衝撃度を規制する。

ノズルの高さが大きいと溶湯は落下途中で表面張力によ
って球状化しようとするが、一方粘性を増すので粒径は
大きくなシやすく、水面への衝突で小円板状または凹部
をもった球体に変形しやすい。この場合、溶湯温度が低
いと表面張力による球状化作用以上に粘性が大きくなる
ため粒は不完全な細長い粒が生成されやすい。

ノズルの高さを小さく、はとんど０あるいはさらにマイ
ナスすなわちノズルを浸漬状態とする場合は、溶湯は細
い連続流体のま＼水中に吹き込まれる形となるから落下
の衝撃は弱く、流下する金属流は水中で水の表面張力に
基づく抵抗により流下速度が減速されることと相俟って
溶湯と接触した水が沸騰しその水蒸気が溶湯付近を上昇
し、あるいは溶湯を包み、水を攪拌せしめるから、この
溶湯の粘性が十分に小さければ実質的に溶湯流に振動と
同等の作用が与えられ、特に外力を加えることなく自動
的に溶湯が分断されるものと期待される。事実、球状粒
を得るため、本発明条件ではノズル開口部高さとして一
５〜３闘が必要であシ、ノズルが水面下となる場合には
比較的小粒が得られる仁とが知見されたのである。

なお、ノズルの高さがマイナス５１１１を超えて深く水
中に浸かる状態では、生成物は粒状にならず糸状となる
。これはノズル先端の熱放出が大で、低い温度の従って
粘性の大きい溶湯流が押し出されるためと考えられる。

ノズル開口部の溶湯に加わる圧力は、容器内溶湯のヘッ
ド圧に溶湯表面にかかる圧力を加えた圧力である。従っ
て十分の溶湯ヘッドをとり、その溶湯の加熱ないし保温
を配慮すれば容器溶湯の表面を特に加圧しなくてもよい
。ノズルの口径は小さく、ノズル先端部における溶湯の
熱損失や開口部での酸化によるノズルの閉塞を防ぎ、一
様な溶湯流出を図るには、ノズル先端の加熱あるいは保
温による開口部における溶湯、一定温度の保持とともに
との溶湯圧力の保持もまた必要条件である。。

この溶湯圧力と開口部口径によって溶湯の噴出速度がき
まシ、溶湯の流出量がきまる。従って、これらは生産量
を律する要因でもある。

ノズル開口部の口径は、製造される粒の径をきめるもの
でもあるが、ノズルを出た液流あるいは液滴の径はノズ
ル内径よりも大きい。液流の径、したがって製造される
粒の径はノズル材料の材質と溶湯との濡れ性も関係して
いるが、一般にノズル口径が小さいほど口径に対する粒
径の比は太きくなる。

本方法においては、たとえばノズル口径が０．４〜０．
５　ｍｍの場合おおむね０．８〜１．５朋径の粒が得ら
れる。ただし、ノズル内での溶湯の凝固やノズル先端へ
のパリ付着によｐ　Ｑ、　ｌ　ｕｒｎ以下の小口径では
粒の製造は困難である。また、口径が大となれば溶湯流
下に対する抵抗がなくなり、溶湯温度や水温とのバラン
ス制御が困難となり粒ができにくくなる。本方法ではシ
９ヅト用亜鉛粒の製造を基準とし、口径１．０闘を上限
とする。ただし口径１．０闘以上では本発明の原理に則
った粒の製造が不可能と断定しているものではない。

一定口径で、溶湯に加わる圧力が高すぎる場合は線状の
ものができるが、圧力が基準よりも高めの場合は通常生
成粒は比較的大きな凹みをもち、半球状を呈するものが
多い。逆に圧力が低めの場合は球状にはなるが、粒径は
大で、かつ小さい凹みを有するものが多くなる。前者の
場合は水との衝突の際の水の抵抗による変形と思われ、
後者の場合はノズルからの噴出速度が小さく温度降下に
よる溶湯の粘性増加が影響しているものと思われる０ 適切な開口部溶湯圧力は０．４〜０．８　ｋｉｃｆｆｌ
であり、ノズル口径は０．１〜１．０朋である。水温に
ついては１０°〜４５℃が適温である。

前記したように水面直上または直下から水中に流入され
た溶湯流は、水の表面張力と水面付近における沸謄、水
蒸気攪拌によって分断され、生成した粒状溶湯は水中全
降下中に自身の表面張力により球状化し、水冷されて凝
固し固体粒となる。

すなわち、水はその表面張力と大きい冷却能によって金
属造粒に大きい影響を与える。水温が高いと粒の多くは
球状にはなるが、粒径は大きい。また細長い粒ができる
こともある。これは水温が高いと水の表面張力や粘度が
小さく、従って水の溶湯に対する抵抗が少ないため、溶
湯流の分断作用が比較的に弱いためと思われ、粒の変形
は溶湯温度の変化によるものと思われる。逆に水温が低
い場合には、冷却能が太きいため粒状の溶湯は球状化す
る余裕がなく、凝固するのでその固体粒はいびつで尾を
有するものが多い。

本発明を実施するだめの製造装置を軒図に示す断面図に
よって説明する。なお、図ではノズルは１個しか示され
ていないが、本発明は多数のノズルによっても実施が可
能である。

該製造装置は、溶湯容器１を内蔵した溶湯加圧供給部と
造粒プール部からなる。

溶湯容器１は溶湯２の保温容器でもあり、市販のルツボ
でもよいが、純亜鉛溶湯の場合鉄ルツボの使用では、亜
鉛の溶食作用が大きいから適切なライニング処理を必要
とする。溶湯容器１祉その上縁と炉蓋３との間にバッキ
ングを施して密接され、上縁からのエアー洩れが防がれ
るように接合される。ノズル４もまた溶湯２に溶食され
ないものを選ぶ必要がある。ノズル４の容器底部への嵌
め込みＫは先端が突出した形に、シール材で強固な接着
を施すが、好ましくは更にその外周に断熱材被覆を施す
。溶湯容器１は外周から電熱等ヒーター５によって保温
されるよう炉体６におさめ、溶湯２は通常外部から間欠
的に補給されるように容器１の上部にエアー供給管７と
溶湯注入口８を有する炉蓋３を設ける。エアー供給管７
は適当な空圧制御装置（図示せず）に連絡されるように
する。溶湯注入口８は溶湯加圧作業の際には閉じられる
が、こうした閉塞時には熱電対等を嵌め込み溶湯温度の
測定用に利用される。

溶湯容器１を合体した炉体６の下部に断熱板材等を隔て
て造粒プール９を連接する。この連接・取り外しは容易
なるようにし、粒の取り出し等に支障のないよう装置の
保持方法を工夫しておく。

この造粒プール９は水１０の容器であって水温の制御に
支障がなければ特に材質は問わない。−面をガラス面と
すれば内部を観察できて都合がよい。

水面は前記溶湯容器１から突出しているノズル４の先端
と規定の間隔になるようにし、その水１０の供給・制御
はプール側面の上部に上部排水管１１を、底部近くに下
部排水管１２および給水管１３を設けて行なう。１４は
生成された亜鉛粒である。

以上のような装置において、内径０．４．０．８および
１．（ｉｎの３種類の精製管によって底部にノズルを構
成した１０番黒鉛ルツボを溶湯容器として用い、その池
内容積５０１の造粒プールを用い、亜鉛溶湯温度６００
℃、水温５℃、ノズル開口部先端の水面からの高さ１．
５−１開ロ部溶湯圧カ０．５ｋｇ／ｃｒ／ｌという一定
条件下で造粒したところ、全量真球状の亜鉛粒が得られ
た。

各ノズル使用時の生成粒の分布率（％）をみたが、その
篩別結果は第１表のとおりであった。

また得られた亜鉛粒の硬さはビッカース硬さで３５〜４
０ではＶ均一であった。

すなわち本発明の方法によれば、適当な径のノズルを選
ぶことにより、少くとも０．５〜２．５闘径範囲内では
希望する粒径の球状亜鉛粒を歩留りよく回収することが
できる。ショツト粒としても好適な硬さのものが得られ
るが、さらに必要ならば、亜鉛への少量の鉛添加で同一
造粒条件の下で、硬度を向上せしめた亜鉛粒を製造する
ことも可能である。たとえば、別の実施例では、０．２
％鉛−亜鉛による亜鉛粒としてビッカース硬度４５〜５
０のものが得られている。

以上のように本発明は、溶湯容器から水中に流下する溶
湯流が人為的に外力を作用せしめられることもなく、か
つ装置に分断具を設けることなく、水中で自動的に分断
され分散され、かつ球状で凝固が行なわれるよう、溶湯
と水のそれぞれの特性を考慮し、条件を整えた方法であ
って、生産性よくはソ均一な球状亜鉛粒を連続的に製造
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の方法を実施するための装置例の立断面図で
ある。 １・・・・・・溶湯容器　　２・・・・・・溶湯　　３
・・・・・・炉蓋　　４・・・・・ノズル５・・・・・
・ヒーター　　６・・・・・・炉体　　７・・・・・・
エアー供給管８・・・・・・溶湯注入口　　９・・・・
・・造粒プール　　１０・・・・・・水１１・・・・・
・上部排水管　　１２・・・・・・下部排水管　　１３
・・・・・・給水管１４・・・・・・亜鉛粒 特許出願人　東邦亜鉛株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 底部に内径が０．１〜１．７０闘のノズルを有する溶湯
   容器をノズル開口部先端が水面上Ｏ〜３闘または　−水
   面下θ〜５ｎになるように保持し、水温を１０〜４５℃
   および亜鉛溶湯温度を５８０〜７００°Ｃとし、さらに
   ノズル開口部の溶湯に０．４〜０．８ｋｇ／ｃＩｌｔの
   圧力を加えて、亜鉛溶湯を流下させ、水面下で亜鉛流を
   分断凝固せしめることを特徴とする亜鉛粒の製造方法。