JPS59118805A - 不活性ガス連続金属噴霧装置 - 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】 本発明は、不活性ガスによる金属噴霧を連続的に実施し
得る装置に係り、特に粉末冶金に適した高品質の金属粉
末を安全に、連続的に製造し、その生産性を大幅に向上
せしめた連続金属噴霧装置に関するものである。

従来から、不活性ガスを用いた金属噴霧手法では、一般
に、所定の金属溶湯を、霧吹きの原理にて、不活性ガス
にて霧化するようにしている。より具体的には、先ず、
噴霧装置内に配置されたルツボ内に金属材料を装入し、
これを減圧下に若しくは不活性ガス下で溶解せしめた後
、該ルツボからかかる溶融金属を流下せしめ、これに不
活性ガスを吹きイ；」けることにより、それを微粒子状
に噴霧化しておシそしてかかる噴霧が完了した後、該装
置内に浮遊している金属粉末の鎮静を待ち、更にその鎮
静が完了した後に、形成された金属粉末を、装置下部の
取出口をあけて、取り出すようにしているのである。

しかしながら、このような従来の金属噴霧装置を用いる
バッチ操業にあっては、１回の噴霧に供すレる金属溶湯
量が限られておシ、現実に３〜６時間に１回の割合で金
属噴霧が実施されているに過ぎないのである。また、こ
のようなバッチ操業手法で金属粉末の生産量を増大せし
めるには、金属溶湯を形成するためのルツボの容量を増
大せしめる必要があるが、それには装置上の問題があり
また経済的にも好ましくなく、それ放生産性の大幅な向
上や製造コストの低減に有効な対策となるものではなか
ったのである。

一方、かかる従来のバッチ手法に代えて、連続的に金属
溶湯を噴霧化せしめる連続法を採用すれば、その生産性
は大幅に向上せしめられると考えられるが、金属溶湯の
噴霧が不活性ガスのみで実施される必要があるところか
ら、噴霧装置は密閉された構造を採用しなければならず
、それ故このような密閉された噴霧装置が要求されるこ
とによって、そのような金属噴霧手法の連続化には、装
置」二、解決されなければなら々い数多くの問題点があ
ったのである。

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであって、
その主たる目的とするところは、不活性ガスによる金属
噴霧手法を連続的に実施し得る装置を提供することにあ
り、また他の目的は、清浄な且つ高品質な金属粉末を、
生産性よく且つ低コストで、連続的に製造し得る装置を
提供することにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明にあって
は、［ａ）所定の金属溶湯の噴霧を行なうための密閉さ
れた噴霧タンクと、（１〕）該噴霧タンク内を上下に仕
切シ、上部に溶湯室、下部に噴霧室を形成する仕切シ手
段と、（Ｃ）該噴霧タンク内の溶湯室に配置された、溶
湯加熱手段を備え且つ下部に溶湯流下ノズルを有する溶
湯収容ルツボと、（ｄ）該噴霧タンクの外部に設けられ
、該噴霧タンク内の溶湯室に配置されたルツボに所定量
の金属溶湯を供給する溶湯供給手段と、（ｅ）該ルツボ
の溶湯流下ノズルの閉塞及び開口を行なうストッパ手段
と、（ｆ）前記仕切り手段に設けられ、該ルツボの溶湯
流下ノス諏しの下端開口部の周囲から高速の不活性ガス
気流を噴出せしめて、該溶湯流下ノズルを通じて流下せ
しめられる金属溶湯を、前記噴霧室内に微細粒子状に噴
霧化する、外部の不活性ガス供給源に接続されたガス噴
出ノズルと、（ｇ）前記噴霧タンク下部の噴霧室に接続
され、該噴霧室内で形成された金属粉末を不活性ガスと
共に導いて、該金属粉末と不活性ガスとを分離せしめる
粉末回収手段と、（＋１）該粉末回収手段で分離された
不活性ガスに対して、除塵、冷却などの操作を施し、そ
してそれを加圧した後、前記ガス噴出ノヌ諏しと不活性
ガス供給源との間の不活性ガス供給流路に供給せしめる
不活性ガス回収手段とを含むように、金属よシ連続して
噴霧化される一方、噴霧タンク内の噴霧室で生成した金
属粉末は、不活性ガスと共に取り出されて分離され、そ
して不活性ガスは、再度不活性ガス回収手段を通じてガ
ス噴出ノズルに導かれて金属溶湯の噴霧化に再利用され
ることと々るため、目的とする金属粉末が、連続操作に
て生産性を大幅に向上しつつ、効果的に製造され得るこ
とと々す、しかも清浄な、且つ高品質々金属粉末を、有
利に製造することが可能となったのである。

また、噴霧タンク内を上下に仕切る仕切シ手段に、前記
ガス噴出ノズルの下方に位置して、該ノズルの噴出空間
を前記噴霧室から離隔せしめ、上方の溶湯室と該噴霧室
とを実質的に気密にシールするシール手段を設けるよう
にすれば、噴霧の停止された後、と方の溶湯室に大気が
侵入した場合にあっても、該シール手段によって噴霧室
が効果的に不活性ガス雰囲気下に保持され、それ放談噴
霧室内の金属粉末が大気の影響を受けて発火等の現象を
惹起するようなことが全くなくなるため、その安全性も
一段と向とされ得ることとなるのである。

更に、かかる本発明の装置において、粉末回収手段を複
数設け、噴霧室からの金属粉末及び不活性ガスの流れが
、切換手段による切換えによってそれぞれの粉末回収手
段に択一的に導かれるようにすることによシ、また金属
粉末の回収はよシ効果的と々シ、金属粉末の連続的な製
造に大きく寄与せしめ得るのであシ、また溶湯供給手段
から溶湯室内の溶湯収容ルツボへの金属溶湯の供給が、
該ルツボの湯面情報に基づいて作動する場面制御手段に
よって制御され、該ルツボ内に常に所定量の金属溶湯が
収容されているようにすることによシ、連続的な金属噴
霧操作は、更に完全に且づ安全に行なわれ、そして形成
される金属粉末の品質をよシー足止せしめ得るのである
。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の一実施例を示し、詳細に説明することとする。

図において、１０は、密閉された噴霧タンクであり、該
噴霧タンク１０内は仕切シ板１２によって」二下に仕切
られておシ、上部に溶湯室１４が、１だ下部に噴霧室１
６が形成されている。そしてかかる噴霧室１６の位置す
る噴霧タンク１０の外側には、冷却ジャケット１８が設
けられており、該冷却ジャケラ）１８内に冷却水若しく
は空気が流通せしめられることによって、かかる噴霧タ
ンク】０の下部、換言すれば噴霧室１６が冷却せしめら
れるようになっている。

寸だ、噴霧タンク１０の北部に位置する溶湯室１４内に
は、所定の金属溶湯を収容するだめのルツボ２０が配置
されており、該ルツボ２ｏの外周に設けられたコイ／Ｌ
’２２に外部電源２３から電力が供給されることによっ
て、該ルツボ２０内に収容された金属溶湯２４が所定の
温度に加熱されるようにたっている。また、かかるｌレ
ツボ２０の底部には、下方に延びる溶湯流下ノズ／ｌ／
２６が設けられ、該ノズＪｖ２６を通じて、溶湯２４が
下方に流下せしめられ得るようになっている。

そして、かかるルツボ２０への溶湯２４の供給のために
、噴霧タンク１０の外部には、溶解炉若しくはタンディ
ツシュ２８が設けられておシ、該クンディツシュ２８内
の金属溶湯２４が送湯管３０を通じてルツボ２０に供給
されるのである。この溶湯２４の供給は、シリンダ３４
によって作動せしめられるスライディングノズル３２の
開閉によって行なわれるが、かかるシリンダ３４は、ル
ツボ２０内の溶湯２４の湯面を検出する湯面センサ３６
からのａ面情報に基づいて作動する溶湯供給制御装置３
８によって制御されるように々っているのである。

なお、ルツボ２０内の溶湯２４の湯温を検出するために
、温度計４０が設けられ、かかる温度計４０からの温度
情報も前記溶湯供給制御操置３８に入力されるようにな
っておシ、この溶湯供給制御操作３８の制御下において
、外部電源２３からのコイ／Ｉ／２２への電源の供給も
制御されるようになっているのである。そして、これに
よってルツボ２０内の溶湯２４の温度が所定の温度に維
持されることとなるのである。

また、ルツボ２０の底部に設けられた溶湯流下ノズル２
６の閉塞及び開口を行なうストッパーロッド４２が、シ
リンダ４４によって作動せしめられ、該ノズ１ｖ２６を
通じての溶湯の流下が制御され得るようになっている。

一方、仕切シ板１２には、上記ルツボ２０の底部の溶湯
流下ノズル２６の周囲を取シ巻くようにして、ガス噴出
ノズ／ｌ／４６が設けられておシ、該溶湯流下ノズル２
６の下端開口部の周囲から高速の不活性ガス気流を噴出
せしめ得るようになっている。なお、このガス噴出ノズ
）ｖ４６には、不活性ガス供給管４８を介して外部の不
活性ガス貯蔵タンク５０に接続されている。

そして、かかるガス噴出ノズル４６の下方に位置して、
該ノズ／Ｉ／４６の噴出空間をその下方に位置する噴霧
室１６から離隔せしめ、」一方の溶湯室１４と該噴霧室
１６とを実′ａ的に気密にシールするスライディングノ
ズル５２が設けられている。

このスライディングノズル５２は外部に設けられたシリ
ンダ５４によって作動せしめられて、金属力、シール時
にはシリンダ５４によってスライディングノズルし５２
が図において左方に移動せしめられて、噴霧空間が閉鎖
されるようになっている。

また、噴霧タンク１０の底部、換言すれば、噴霧室の下
端に接続された粉末回収路５６Ｊ：には、３方弁５８が
設けられ、該３方弁５８の切換えによって、択一的に二
つの粉末回収装置６０．７０の何れかに該噴霧室１６内
で生成した金属粉末と不活性ガスが導かれるようになっ
ている。かかる粉末回収装置６０．７０のそれぞれは、
第１のサイクロン６２．７２と第２のサイクロン６４，
７４を直列に連結した構造を有し、それぞれのサイクロ
ンの下部には、該サイクロン内で落下する金属粉末を回
収、分離するための第１の回収チャンバ６６．７Ｇ及び
第２の回収チャンバ６８．７８がそれぞれ設けられてい
る。なお、３方弁５８の切換制御は、それぞれの回収チ
ャンバ６６．６８７Ｇ、７８内の回収粉末量を検出して
制御を行なう粉末回収制御装置８０によって行なわれる
ようＫなっている。

さらに、それぞれの粉末回収装置６０．７０における下
流側の第２のサイクロン６４．７４から不活性ガスを導
く不活性ガス回収路８２は、不活性ガス回収装置８４に
接続されておシ、そして該不活性ガス回収装＠８４に導
かれる不活性ガス量が、溶湯室１４及び噴霧室１６の圧
力を検出して所定の値に保持すべく作動する内圧制御装
置８５によって制御されるようになっている。々お、該
不活性ガス回収装置８４は、除塵装置８６、冷却装置８
８、不活性ガス貯蔵装置（タンク）９０、そして加圧ポ
ンプ９２が直列に接続された構成を有し、不活性ガス回
収路８２を通じて導かれる不活性ガスが除塵され、冷却
され、そして貯蔵された後、加圧ポンプ９２によって加
圧せしめられて返送路９４を通じてガス噴出ノズ／ｌ／
４６と不活性ガス貯蔵タンク５０をつなぐ不活性ガス供
給管４８に導かれ、以てガス噴出ノズル４６を通じて、
再び金属溶湯２４の噴霧に再利用せしめられるのである
。

従って、かかる構成の不活性ガス連続金属噴霧装置を用
いて、所定の金属溶湯の噴霧操作を行なうに際しては、
先ず、噴霧タンクＩＯ内の溶湯室１４及び噴霧室１６を
それぞれ図示し々い真空ポンプによって、１０−４〜Ｉ
Ｔｏ　ｒ　ｒ程度に脱気した後、不活性ガスを溶湯室１
４及び噴霧室内に導入するのである。なお、このとき噴
霧室１６は、ゲージ圧０．１〜２気圧に保持されるよう
にし、また溶湯室１４はこれよシやや高いゲージ圧に保
持されるようにされる。

次いで、溶解炉またはクンディツシュ２８内に所定の金
属溶湯２４を保持せしめた後、シリンダ３４に連結され
たスライディングノズル３２を開き、送湯管３０を通じ
て金Ｒ溶湯２４を溶湯室１４内のルツボ２０に送湯する
。なお、ルツボ２゜内の湯面レベルは、湯面センサ３６
によって検出され、その情報に基づいて溶湯供給制御装
置３８によシスライディングノズル３２が制御されるこ
とによって、一定レベルに維持されると共に、更にかか
るルツボ２０内の溶湯２４の温度が、コイル２２による
加熱によって所定温度に保持されることによシ、溶湯流
下ノズル２６を通じての溶湯２４の流下量が一定に保持
され、以て均一な金属溶湯２４の噴霧が実施されること
となり、以て生成する金属粉末の粒度分布が効果的に制
御され得て、その品質を著しく高め得るのである。

金属溶湯２４の噴霧化は、ストッパロッド４２をシリン
ダ４４によって北方に引き上げ、そしてルツボ２０内の
金属溶湯２４を該ルツボ下部に設けられた溶湯流下ノヌ
諏し２６を通じて流下せしめると同時に、スライプイン
グツズ／ｌ１５２をシリンダ５４によって開口せしめる
一方、ガス噴出ノズル４６・から高速の不活性ガス気流
を噴出せしめることによって、行なわれることとなる。

このδ°１１速の不活性ガス気流の噴出によって溶湯流
下ノズル２６から流下する金属溶湯２４は下方の噴霧室
１６内に微細粒子状に噴霧化され、そして該噴霧室１６
内で落下する間に冷却されることによって同化（凝固）
することとなるが、該噴霧室１６の外周はまた冷却ジャ
ケラ）１８によって冷却されているため、かかる溶湯粒
子の固化が更に効果的に行なわれるのである。

次いで、かかる噴霧室１６内で生成した金属粉末は、そ
の下部から粉末回収路５６を通じて連続的に取シ出され
、粉末回収装置６０或は７０へ導かれるのである。この
粉末回収装置（６０）においては、回収チャンバ（６６
，６８）内の回収粉末量を検出して、該回収チャンバ内
が満量となれ室１６からの金属粉末及び不活性ガスの流
れが導かれるようになっておシ、これによって連続的な
金属粉末の回収が効率的に行なわれ得るのである。

なお、各粉末回収装置６０．７０のそれぞれの回収チャ
ンバ６６．６８，７６．７８に集められた金属粉末は、
それぞれのサイクロンとの間に設けられた電磁バルブを
締め、そして各回収チャンバを接続部よシ外すことによ
って、取多出されることとなる。そして、その後に新し
い空の脱気した回収チャンバがそこに接続され、再び金
属粉末の回収が続けられるのである。

一方、噴霧に使用された不活性ガスは、各粉未回収装ｆ
ｉ６０．７０の第２のサイクロン６４或は７４から不活
性ガス回収路８２を通じて不活性ガス回収装置８４に導
かれ、そしてそこで除塵（８６）、冷却（８８）された
後、一時タンク（９ｏ）に貯蔵された後、加圧されて（
９２）再び噴霧に使用されることとなる。勿論、このよ
うに不活性ガス回収装置８４で回収された不活性ガスの
純度が低下した場合には、新しい不活性ガスが不活性ガ
ス貯蔵タンク５ｏからガス噴出ノズ／Ｌ／４Ｇに供給さ
れることとなる。

コ（７）ように、かかる構造の噴霧装置にあっては所定
の金属溶湯２４が噴霧タンク１０内にて連続的に噴霧さ
れ、そして形成された金属粉末が連続的に該噴霧タンク
１０．換言すれは噴霧室１６がら取シ出されて、不活性
ガスと分離され、取り出されることと々るため、金属粉
末を連続的に、且つ安全に製造することができることと
なり、しかもその生産性を大幅に向上せしめることが可
能となったのであシ、加えてかかる噴霧に使用された不
活性ガスは、再びガス噴出ノズルに供給されて金属溶湯
２４の噴霧に使用されるために、その経済性が高められ
、金属粉末の製造コストを著しく低減せしめることが可
能となったのである。

しかも、かかる金属溶湯２４の噴霧に不活性ガスが用い
られるため、生成する金属粉末は、極めて清浄であり、
且つ高品質のものとなるのでありまた不活性ガス回収装
置によって噴霧された不活性ガスの再利用を図ることに
より、かかる清浄な金属粉末のより一層の低コスト化が
図られ得ることとなったのである。

また、１例の装置にあっては、ガス噴出ノズル４６下方
の噴霧空間がスライディングノズル５２によって遮１゛
１ヲされ、噴霧室１６が密閉され得る構造が採用されて
いることにより、外気が該噴霧室１６内に侵入すること
が効果的に阻ＩＦされ得、これによって該噴霧室１６内
に存在する金属粉末が大気中の酸素等によって発火した
シ、酸化される等の問題も生じることがなくなったので
ある。

更に、旧例の構造では、ルツボ２０内の湯量が制御され
、またその湯温も制御されることにより形成される金属
粉末の粒度分布の効果的な制御が可能と々す、以てその
品質を著しく高め得ることと々ったのである。

なお、本発明は、と例の構造の装置のみに限定されるも
のでは決してなく、本発明の主旨を逸脱しない限シにお
いて、種々なる変更、修正等を加えることが可能である
。

例えば、金属の噴霧に使用される不活ガスとしては、ア
ルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプトン等があるが、
その他アルミニウム溶湯に対しては窒素ガスも使用する
ことが可能である。また、ルツボ２０を加熱するだめの
手段としては、高周波加熱の如き誘導加熱手法や抵抗加
熱手法等、公知の加熱手法が適宜に採用され得るもので
ある。

更に、上側にあっては、溶湯流下ノズルとして、ルツボ
底部から所定長さで垂下してガス噴出ノズル内に嵌入す
る構造のものを採用したがこれに代えて単にルツボ下部
に孔を設けて金属溶湯が流下せしめられるようにしたも
のであっても細管差支えないのである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の不活性ガス連続金属噴霧装置の一実施
例を示す系統図である。 ｌＯ：噴霧タンク　　　　１２：仕切り板１４：溶湯室
　　　　　１６：噴霧室 １８：冷却ジャケット　　２０　：　／ｌ’ツボ２２：
コイル　　　　　２３：外部電源２４　：溶湯　　　　
　　　　　２６　：　ノス諏し２８：溶解炉／タンディ
ツシュ　　３０：送湯管３２．５２：スライディングノ
ヌ諏し ３４ニジリンダ　　　　３６：湯面センサ３８：溶湯供
給制御装置　４０：温度計４２：ストッパロッド　　４
４，５４：シリンタ゛４６：ガス噴出ノズ／ｌ／　　　
４ｇ：供給管５０：タンク　　　　　　　５６：粉末回
収路５８：三方弁　　　　　６０．７０：粉末回収装置
６２．６４，７２，７４：サイクロン ６６．６８，７６．７８：回収チャンノく８０：粉末回
収制御装置 ８２：不活性ガス回収路 ８４：不活性ガス回収装置 ８５：内圧制御装置　　　８６：除塵装置８８：冷却装
置　　　　　９０：貯蔵装置９２：加圧ポンプ　　　　
９４：返送路出頭人　　住友怪金属工業株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の金属溶湯の噴霧を行々うための密閉された
   噴霧タンクと、 該噴霧タンク内を上下に仕切シ、上部に溶湯室、下部に
   噴霧室を形成する仕切シ手段と、該噴霧タンク内の溶湯
   室に配置された、溶湯加熱手段を備え且つ下部に溶湯流
   下ノズルを有する溶湯収容ルツボと、 該噴霧タンクの外部に設けられ、該噴霧タンク内の溶湯
   室に配置されたルツボに所定量の金属溶湯を供給する溶
   湯供給手段と、 該ルツボの溶湯流下ノズルの閉塞及び開口を行なうスト
   ッパ手段と。 前記仕切り手段に設けられ、該ルツボの溶湯流下ノズル
   の下端開口部の周囲から高速の不活性ガス気流を噴出せ
   しめて、該溶湯流下ノズルを通じて流下せしめられる金
   属溶湯を、前記噴霧室内に微細粒子状に噴霧化する、外
   部の不活性ガス供給源に接続されたガス噴出ノス′ルと
   、前記噴霧タンク下部の噴霧室に接続され、該噴霧室内
   で形成された金属粉末を不活性ガスと共に導いて、該金
   属粉末と不活性ガスとを分離せしめる粉未回収手段と、 該粉未回収手段で分離された不活性ガスに対して、除塵
   、冷却などの操作を施し、そしてそれを加圧した後、前
   記ガス噴出ノズルと不活性ガス供給源との間の不活性ガ
   ス供給流路に供給せしめる不活性ガス回収手段とを、 含むことを特徴とする不活性ガス連続金属噴霧装置。
2. （２）前記仕切シ手段が、前記ガス噴出ノズルの下方に
   位置して、該ノズルの噴出空間を前記噴霧室から離隔せ
   しめ、上方の溶湯室と該噴霧室とを実質的に気密にシー
   ルするシール手段を有する特許請求の範囲第１項記載の
   装置。
3. （３）前記噴霧タンクが、前記噴霧室に対応する下部部
   分において冷却手段を有している特許請求の範囲第１項
   記載の装置。
4. （４）前記粉末回収手段が複数、設けられ、前記噴霧室
   からの金属粉末及び不活性ガスの流れが、切換手段によ
   る切換えによってそれぞれの粉末回収手段に択一的に導
   かれるようにした特許請求の範囲第１項記載の装置。
5. （５）前記溶湯供給手段による前記溶湯室内の溶湯収容
   ルツボへの金属溶湯の供給が、該ルツボの湯面情報に基
   づいて作動する湯面制御手段によって制御され、該ルツ
   ボ内に常に所定量の金属溶湯が収容されているようにし
   た特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の装
   置。