JPS62182236A - 粒子分散金属の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、酸化物、窒化物、炭化物、炭素等の非金属粒
子や金属粒子が金属中に均一に分散した金属の製造方法
に関するものである。

（従来の技術） 従来、酸化物、窒化物、炭化物、炭素等の非金属粒子や
Ｗ、Ｔｉ等の金属粒子を金属中に分散させ、金属の耐摩
耗性、硬度、強度等の特性を改善する試みは数多くなさ
れている。これらの試みの代表的な方法としては、溶融
金属中に分散粒子粉末を添加し攪拌する方法や、特開昭
５８−１７９５４２号公報に開示されているように冷却
体に向けて金属溶湯を流して凝固させると同時に未凝固
部分にプラズマアークにより加熱した分散粒子粉末を供
給する方法や、金属粉末と分散粒子粉末を混合した後焼
結する方法や、分散粒子粉末を含むガスを流出させるた
めのノズルを溶鋼流中に浸漬し溶鋼流の内部から分散粒
子粉末を含むガスを流出させるスプレィ鋳造法がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、溶融金属中に分散粒子粉末を添加し攪拌する方
法では、金属と分散粒子粉末との比重差が大きい場合分
散粒子粉末の浮上あるいは沈下が生じて、分散粒子粉末
が均一に分散しない。また、その比重差が小さい場合で
も分散粒子粉末の凝集が生じる等の問題がある。

また、特開昭５８−１７９５４２号公報に記載されてい
る方法では、鋳造速度が０．１ｋｇ／ｍｉｎ程度であり
、生産性が非常に低いという問題がある。

また、金属粉末と分散粒子粉末を焼結する方法では、金
属粉末と分散粒子粉末との間に大きな比重差がある場合
、これらの粉末を均一に混合するために長時間を要し生
産性が低い。さらに、粉末を混合するために使用するボ
ールミルから不純物が混入するという問題がある。

つぎに、特開昭５４−３３８２９号公報に記載されてい
るスプレィ鋳造法では、ノズルを溶鋼中に浸漬させる必
要があるために溶鋼や粉末によるノズル閉塞を考慮に入
れてガス量と粉末供給量を決定しなければならず、液滴
冷却の制御のために残される自由度が小さくなる。さら
に、溶鋼流出口が円形であるために流出速度を大きくす
ることができないので、生産性に劣る。

本発明の目的は、分散粒子粉末が凝集したり、粗大化す
ることなく、金属中に均一に分散した粒子分散金属を生
産性よく製造する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、落下してくるフィルム状の溶湯流に、溶湯流
の幅以上の長さを有するスリットノズルから、分散粒子
粉末、即ち酸化物、窒化物、炭化物等の非金属粉末やＷ
、Ｔｉ等の金属粉末を含むガスを吹き付けることを特徴
とする粒子分散金属の製造方法である。

第１ａ図および第１ｂ図には本発明法を実施するための
装置を示すが、タンディツシュあるいは取部１のノズル
の直下に適当な間隔を設けた一対の回転するロール５，
５を設けである。このロール５゜５の直下には粉末を含
むガスを噴出させるスリットノズル４が配置されており
、スリットノズル４は粉末を供給する粉末供給ホッパー
１０と配管で結ばれている。前記のロールとして金属製
ロールを使用した場合、ロールを冷却してもロールに凝
固殻が付着し、時間の経過とともにロール間隙が狭くな
り、ロール同士が接触してしまう。このため、ロールの
材質は、断熱性に優れてロール上に凝固殻が生成しない
、８Ｎ、　ＭｇＯ等が好ましい。

上記の装置においては、フィルム状の溶湯流を形成する
ためにロールを使用したが、第３ａ図に示すようにタン
ディツシュまたは取鍋にスリットノズル２を設けること
により溶湯をフィルム状にしてもよい。

この装置において、タンディツシュあるいは取鍋１中の
溶湯６は、ノズルから回転する一対のロール５間に落下
する。さらに、ロール５の間隙からフィルム状の溶湯流
３となって落下する。一方、分散粒子粉末は粉末供給ホ
ッパー１０の直下の配管中でガスと混合されて、スリッ
トノズル４よりフィルム状の溶湯流に向はガスとともに
吹き付けられ、溶湯を液滴化し、媒体上あるいは鋳型中
に堆積させる。このフィルム状の溶湯流を液滴化する際
にガスと伴に分散粒子粉末を吹き付けるので、粉末の運
動エネルギーが溶湯流を噴霧化するうえで有効に作用す
る。この作用を示すのが第２図であり、この図からも判
るようにガスのみで噴霧化する場合に比較して少ないガ
ス量で噴霧化できることが判る。また、粉末の顕然か、
溶湯流を冷却するうえで効果的に作用する。

（作　用） 本発明法では、分散粒子粉末、即ち酸化物、窒化物等の
非金属粉末あるいは金属粉末を溶融金属流中あるいは液
滴中に浸入させる必要はなく、液滴と粉末が独立にある
いは液滴表面に粉末が付着した状態で媒体上あるいは鋳
型に堆積し、媒体上あるいは鋳型中に形成されている液
相に分散粒子粉末が均一に分散する。したがって、金属
中に酸化物、窒化物等の粒子を均一に分散させることが
できる。

また、溶湯流をフィルム状にするためのロールを長くす
ることにより、鋳込速度を格段に速くすることが可能と
なり、ガスとともに分散粒子粉末を吹き付けるので少な
いガス量で溶湯を噴霧化できる。

（比較例１） 溶融金属として、Ｃを２．６重量％、Ｎ１を１，４重量
％、Ｃｒを１６重量％、ＭＯを１．０重量％含有する高
Ｃｒ鋳鉄を第１ａ図および第１ｂ図に示す装置を用いて
、分散粒子粉末を含まないアルゴンガスを１５ＯＮｍ３
／、１ｉｎの流量でフィルム状の溶鋼に吹き付けた。媒
体として回転するダクタイル鋳銑のロール芯村上に液滴
を堆積させた。この時の条件を第１表に示す。

（比較例２） 溶融金属として比較例１と同じ組成の高Ｃｒ鋳鉄を用い
、直径１３ｍｍの円柱状溶湯流にＣｒＣ扮末を含むアル
ゴンガスを吹き（＝Ｊけて、比較例１と同様に回転する
ダクタイル鋳銑のロール芯材上に液滴を堆積させた。こ
の際のガス量は、第１表に示すように１５Ｎｍ３／ｍｉ
ｎであり、鋳込速度は１４０ｋｇ／ｍｉｎであった。

（実施例Ｉ） 溶融金属として比較例１および比較例２と同じ組成の高
Ｃｒ鋳鉄を用い、第１ａ図および第１ｂ図に示す装置で
フィルム状の溶鋼流とした。ガス量は第１表に示すよう
に３９Ｎｍ３７ｍｉｎのアルゴンガスを紅粉末とともに
吹きつけ、媒体として回転するダクタイル鋳鉄のロール
芯村上に液滴を堆積させた。

この時の条件は第１表に示す通りであり、ガスと伴に粉
末を吹き付けているために比較例の２のガス量ですむ。

この条件で製造したロール表面の一部を電子顕′Ｒｉ鏡
で観察した結果、粒子が極めて均一に分散していること
が確認できた。また、１すＣ粒子の面積率を測定した結
果、約２０％であった。

なお、この条件で製造したロールの耐摩耗性は比較例２
と同等であるが、比較例１と比較すると約２倍向上して
いる。

（実施例２） 溶融金属としてＣが０．０８重量％、Ｓｌが０．３重潰
％、Ｍｎが１．４重量％の溶鋼を用い、第１ａ図および
第１ｂ図に示す装置でフィルム状の溶鋼流とした。

ガス潰は第１表に示すように１０１００Ｎ／ｍｉｎのア
ルゴンガスをへ１□０３微粒子とともに吹き付け、媒体
として厚板を用いて、噴霧中厚板を左右に移動させて液
滴を堆積させた。なお、この時の条件を第１表に示す。

この条件で製造した厚板の一部を電子顕微鏡で観察した
結果、Ａｌ２Ｏ３粒子は極めて均一に分散していること
が認められた。

この厚板に入熱量が２４０ＫＪ／ｃｍの溶接熱サイクル
を付与し、２＋７１１７１Ｖノツチシヤルピー試験を行
った結果、１０ｋｇｆ−ｍの吸収エネルギーを示す試験
温度は一４０℃となり、従来のＡ１□０３無添加鋼の＋
１０℃に比べて大きく低温側に移行しており、Ａｌ２Ｏ
３を分散させることにより、大人熱特性が大幅に改善さ
れた。

また、実施例１および２とも鋳込速度は１０００ｋｇ／
ｍｉｎであり、円柱状溶鋼流にガスを吹き付けた比較例
２に比べて約７倍となる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、金属中に分散粒子
粉末を均一に分散させることができ、生産性もよい。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明法を実施するための装置の正面図で
あり、第１ｂ図はその側面図である、第２図は、フィル
ム状の溶鋼流を液滴化するのに要するガス量と粉末の量
との関係を示す図である、 第３ａ図はスリットノズルを使用した場合の正面図を、
第３ｂ図はその側面図を示す図である。 １・・・タンディツシュまたは取鍋 ２・・・スリットノズル　　３・・・フィルム状の溶湯
流５・・・ロール　　　　　　６・・・溶湯７・・・鋳
型　　　　　　　８・・・液滴９・・・円柱状溶湯流　
　　１０・・・粉末供給ホッパー第１図 ａ　　　　　　　ｂ 第３図 ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、フィルム状に落下する溶湯流にガスを吹き付け溶湯
   を噴霧化する際に該溶湯流の幅と同等以上の長さをもつ
   スリットノズルから分散粒子粉末を含むガスを吹き付け
   ることを特徴とする粒子分散金属の製造方法。