JPS63114908A - ガスアトマイズ装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は金属粉末を製造するのに使用されるガスアトマ
イズ装置に関するものである。

（従来の技術） 高合金あるいは超合金の粉末をガスアトマイズ法によっ
て製造する場合、傾動自在な溶解炉で溶湯を所定の成分
や温度に調整した後底部にノズルを有する坩堝を収納し
たタンディツシュに出湯して溶湯流を生成し、これに高
速の流体を吹きつけて微粉砕し粒子を生成している。こ
の時、タンディツシュ内の坩堝ならびにノズルが十分に
予熱されていない場合にはアトマイズの途中で溶湯が固
化して粉末製造が不可能となる。

しかして、溶解の雰囲気が真空あるいは不活性ガスであ
る場合にはガスアトマイズ装置内ではタンディツシュを
バーナーの火炎で加熱できない為、従来は下記の方式が
採られていた。

■　タンディツシュをアトマイズ位置とこれより離間し
た位置の相互位置間で移動自在に設けて溶解室外でタン
ディツシュをバーナー加熱し、しかる後二重のシール弁
を介して溶解室内のアトマイズ位置に据付ける方法（特
開昭５８−８４９０７号公報）。

■　タンディツシュのノズル周囲にヒーターを設けてノ
ズルを溶湯の湯温以上に加熱する方法（特開昭６０−５
９００３号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した二つの方法はいずれも従来のアトマイズ途中で
溶湯が固化するという欠点を若干は解決できるものでは
あるが未だ十分な効果が得られないのが実情である。

すなわち、■の方法は予熱後出湯までの間に温度が低下
するという欠点があり、加えて設備が増大するという問
題もある。つまり、この方法ではタンディツシュとノズ
ルの芯合せを迅速かつ確実に行う必要がある為、高精度
な台車設備が必要であり、しかもタンディツシュが溶解
室内を出入りする為、大型のシール弁が必要となるから
である。

かかる構成を備えたとしても、なお予熱したタンディツ
シュを台車に積載して溶解室内の所定位置に設置するま
でには相当の時間経過を余儀なくされるので、この間に
温度が低下することは避けられないのである。

次に、■の方法は溶湯に接触する坩堝の内側面並びにス
トッパーの温度が十分に上昇しない為、出湯した際のサ
ーマルショックで耐火物が剥離して異物混入の原因とな
る。加えて、予熱不足の為、溶湯が固化するという問題
も発生する。

すなわち、不活性雰囲気下においてタンディツシュに出
湯した高融点の溶湯をアトマイズ作業中にタンディツシ
ュ内で融点以上に保持できる技術は従来は存在しなかっ
たのである。

本発明はかかる問題を解決できるガスアトマイズ装置を
提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るガスアトマイズ装置は、不活性雰囲気下で
溶解装置によって溶湯を生成し、これをタンディツシュ
装置に注湯してその底部の小孔からアトマイズタンクへ
と流出させ、これを粉砕冷却して微細粒子を製造するガ
スアトマイズ装置において、タンディツシュ内に収納さ
れた坩堝と所要時にタンディツシュ内のノズルの閉塞を
行うべくこの坩堝内に挿入自在なストッパーを同時に予
熱する電気ヒーターを昇降自在に吊下げて成ることを要
旨とするものである。また、本発明に係るガスアトマイ
ズ装置は、前記坩堝の外周に電熱ヒーターを設けたこと
を要旨とするものである。更に本発明に係るガスアトマ
イズ装置は、前記ノズルの外周に電熱ヒーターを設けた
ことを要旨とするものである。

（作　　用） 本発明は上記した如く構成したものである為、坩堝の内
壁面及びストッパーを十分に予熱できると共に電気ヒー
ターを吊下げることにより装置の組立時に発生する寸法
誤差を吸収できる。また、本発明によれば坩堝外周の電
熱ヒーターによって坩堝の内外壁の温度差を小さくでき
、坩堝の予熱が有効に行える。更に、本発明によればノ
ズルの外周の電熱ヒーターによってノズルの予熱が有効
に行える。

（実　施　例） 以下本発明を添付図面に示す一実施例に基づいて説明す
る。

図面において、１は溶解室、２はこの溶解室の下部に連
なるノズル室であり、これらはアトマイ　−ズタンク３
と例えばフランジ接合されて気密構造と成され、真空排
気装置４によってガスアトマイズ装置全体を所定の真空
度まで排気できるようになっている。

５は前記溶解室１内に傾動自在に設置された高周波誘導
溶解炉であり、合金の溶湯を生成するものである。また
、６は前記溶解炉５で溶解精錬された溶湯が注湯される
タンディツシュであり、その内部には断熱材７を介して
坩堝８が収納されており、この坩堝８の底部にはノズル
９が設置されている。なお、１０は所要時に前記ノズル
９を閉塞するストッパーである。

１）はアトマイズノズルであり、ガス供給装置（図示省
略）から配管１２を通って不活性ガスが供給されるよう
に成されている。なお、１３はシ−ル弁であり、アトマ
イズタンク３の内圧が大気圧より高くなった場合に開操
作されるものである。

上記した構成は現在一般的に使用されているガスアトマ
イズ装置と同様であるが、本発明では更に次の要素を付
加している。

すなわち、１４は前記坩堝８の内周壁並びにストッパー
１０を予熱するための電気ヒーターであり、昇降装置１
５によって昇降自在な如く吊下げられ、予熱時には坩堝
８内に降下せしめられ、また製造時には上方へ退避でき
るように成されている。

１６は前記坩堝８の外周に巻装された電熱ヒーターであ
り、坩堝８を保温して前記電気ヒーター１４によって坩
堝８が有効に昇温できるようにするためのものである。

１７は前記ノズル９の外周に巻装された電熱ヒーターで
あり、ノズル９を有効に加熱するためのものである。す
なわち、ノズル９は坩堝８の底部の厚い耐火物層の中に
設置されており、かつ溶湯の流入部はストッパー１０が
圧着されているために前記電気ヒーター１４だけでは十
分な加熱が行えない。従って電熱ヒーター１７を巻装し
て十分な加熱が行えるようにするのである。加えて、こ
の電熱ヒーター１７によればノズル９だけを加熱できる
ため、タンディツシュ６底部に近接して設置されている
アトマイザの熱変形を最小限に抑制できる。

次に本発明装置を用いて金属粉末を製造する場合の作業
順序について述べる。

先ず、真空排気装置４によってアトマイズ装置全体を所
定の真空度まで排気し、その後溶解炉５によって合金の
溶湯を生成する。同時にタンディツシュ６内の坩堝８内
部に昇降装ｆｆ１５に吊下げられた電気ヒーター１４を
挿入すると共に、両電熱ヒーターエ６．１７に通電する
。

しかして、溶湯並びに坩堝８の壁部が所定温度に達する
と、電気ヒーター１４を坩堝８から抜き出して上方へ退
避させる。しかる後溶解炉５を傾転させて溶湯をタンデ
ィツシュ６に注湯する。この時同時にアトマイズノズル
１）へ不活性ガスを供給し、アトマイズタンク３の内圧
が大気圧より高くなった後にシール弁工３を開操作する
のである。

次にタンディツシュ６内の溶湯の動揺がなくなって軽質
な異物が浮上した後、アトマイズノズル１）へ供給する
ガス圧力を所定値に保ち、ストッパー１０を上昇させて
溶湯流をアトマイズノズル１）に供給する。すると溶湯
流は高圧で噴出される不活性ガスによって粉砕、冷却さ
れてアトマイズタンク３の底部に落下するのである。な
お、アトマイズに使用された不活性ガスはシール弁１３
からアトマイズタンク３外へ放出される。

次に実験結果について述べる。

下記表は、高合金あるいは超合金の溶湯をタンディツシ
ュへ注湯後、ノズルから流出が可能であったか否かを実
験した結果を示すものである。

上記表より明らかなように、タンディツシュ（坩堝）の
加熱を行わない場合にはサーマルショックによる耐火物
の損傷並びに溶湯の温度低下のため、ノズルからの溶湯
流出は大体不可能であった。

これに対して、低融点金属（ＳＵＳ３１６）の場合には
坩堝内に挿入した電気ヒーターのみの加熱で出湯した溶
湯の略全量がノズルから流出可能であった。また、高融
点金属（ＮＣＦＩＢ）の場合には坩堝内に挿入した電気
ヒーターに加えて坩堝外周の電熱ヒーターあるいは更に
ノズル外周の電熱ヒーターをも使用することにより溶湯
の略全量がノズルから流出可能であった。

また、第３図は前記ヒーターの作動状況と坩堝内壁温度
の経時変化の一例を示した図であり、図中実線は電気ヒ
ーターのみ、−点鎖線は電気ヒーターと坩堝外周の電熱
ヒーターを使用したもの、破線は前記両ヒーターに加え
て更にノズル外周の電熱ヒーターを使用したものである
。

同図より本発明の効果が良好であることが判る。

なお、実験に使用した坩堝はマグネシア類で寸法は外径
φ２３５×内径φ２００×高さＨ３７０鶴のものであり
、この底部に孔径φ５龍のノズルを設け、直径φ４０＋
ｎのアルミナ製ストッパーを圧着したものである。また
、電気ヒーターはＵ型の炭化珪素製で６７ＶＸ４０Ａの
ものを３本使用し、坩堝並びにノズルには直径φ１鶴の
カンタル線を巻装し、夫々１００Ｖｘ５Ａ　（坩堝）及
び２５Ｖｘ４Ａ　（ノズル）で通電した。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、不活性雰囲気下で溶解装
置によって溶湯を生成し、これをタンディツシュ装置に
注湯してその底部の小孔からアトマイズタンクへと流出
させ、これを粉砕冷却して微細粒子を製造するガスアト
マイズ装置において、タンディツシュ内に収納された坩
堝と所要時にタンディツシュ内のノズルの閉塞を行うべ
くこの坩堝内に挿入自在なストッパーを同時に予熱する
電気ヒーターを昇降自在に吊下げて成る構成、及び必要
に応じて前記坩堝の外周に電熱ヒーターを設けたこと及
び／又は前記ノズルの外周に電熱ヒーターを設けた構成
である為、坩堝の内壁面及びストッパーを十分に予熱で
きると共に電気ヒーターを吊下げることにより装置の組
立時に発生する寸法誤差を吸収できる。また、本発明に
よれば坩堝外周の電熱ヒーターによって坩堝の内外壁の
温度差を小さくでき、坩堝の予熱が有効に行える。更に
、本発明によればノズルの外周の電熱ヒーターによって
ノズルの予熱が有効に行える。従って本発明によればア
トマイズの途中で溶湯が固化することがないと共に、出
湯時のサーマルショックが軽減できて耐火物の損傷・剥
離に起因する異物混入が抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体を示す概略説明図、第２図は
その要部拡大図、第３図は実験結果を示す図である。 １は溶解室、３はアトマイズタンク、５は溶解炉、６は
タンディツシュ、８は坩堝、９はノズル、１０はストッ
パー、１４は電気ヒーター、１５は昇降装置、１６．１
７は電熱ヒーター。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）不活性雰囲気下で溶解装置によって溶湯を生成し
   、これをタンディッシュ装置に注湯してその底部の小孔
   からアトマイズタンクへと流出させ、これを粉砕冷却し
   て微細粒子を製造するガスアトマイズ装置において、タ
   ンディッシュ内に収納された坩堝と所要時にタンディッ
   シュ内のノズルの閉塞を行うべくこの坩堝内に挿入自在
   なストッパーを同時に予熱する電気ヒーターを昇降自在
   に吊下げて成ることを特徴とするガスアトマイズ装置。
2. （２）前記坩堝の外周に電熱ヒーターを設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスアトマイズ装
   置。
3. （３）前記ノズルの外周に電熱ヒーターを設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第２項のいずれ
   かの項記載のガスアトマイズ装置。