JPS6330364B2 - - Google Patents
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- JPS6330364B2 JPS6330364B2 JP54011813A JP1181379A JPS6330364B2 JP S6330364 B2 JPS6330364 B2 JP S6330364B2 JP 54011813 A JP54011813 A JP 54011813A JP 1181379 A JP1181379 A JP 1181379A JP S6330364 B2 JPS6330364 B2 JP S6330364B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、リング・スリツト・ノズルを用いて
高圧水により噴霧処理された圧縮性が高く充填密
度が低い圧縮成形用鉄粉を製造する方法と該方法
を実施する装置に関する。
高圧水により噴霧処理された圧縮性が高く充填密
度が低い圧縮成形用鉄粉を製造する方法と該方法
を実施する装置に関する。
圧縮成形に用いられる公知の鉄粉は、下記の２
つに分類される。
つに分類される。
(a) 軽い粉末（充填密度、約2.5ｇ／cm3）
圧縮性は普通、たとえば、6t／cm2＝6.8ｇ／
cm3 (b) 重い粉末（充填密度、3.0ｇ／cm3以上） 圧縮性が高い、たとえば、6t／cm2＝7.1ｇ／
cm3 上記(a)項に属する粉末は、鉄鉱石を直接還元す
ることによりあるいは炭素含有量の高い鉄の溶湯
を空気で噴霧処理することにより製造される。
cm3 (b) 重い粉末（充填密度、3.0ｇ／cm3以上） 圧縮性が高い、たとえば、6t／cm2＝7.1ｇ／
cm3 上記(a)項に属する粉末は、鉄鉱石を直接還元す
ることによりあるいは炭素含有量の高い鉄の溶湯
を空気で噴霧処理することにより製造される。
直接還元の場合、スポンジ状の粉末粒子が得ら
れ、一方、空気により噴霧処理し、しかるのち焼
鈍処理を行なう場合、多かれ少なかれ中空球状の
粉末粒子が得られる。
れ、一方、空気により噴霧処理し、しかるのち焼
鈍処理を行なう場合、多かれ少なかれ中空球状の
粉末粒子が得られる。
上記(b)項に属する粉末は、炭素含有量が低い鋼
の溶湯を水で噴霧することにより製造される。こ
の粉末粒子は緻密であり、その外形は多かれ少な
かれ飛沫状である。
の溶湯を水で噴霧することにより製造される。こ
の粉末粒子は緻密であり、その外形は多かれ少な
かれ飛沫状である。
粉末から圧縮成形された成形体の圧縮性は平均
的なものではあるが、生強度が高いことが軽い粉
末の種類の特徴である。これに対し(b)項に属する
重い粉末は圧縮性が高いにもかかわらず、この種
の粉末から作られた成形体の生強度は、とくに低
い密度範囲（6.5ｇ／cm3以下）では満足すべきも
のではない。
的なものではあるが、生強度が高いことが軽い粉
末の種類の特徴である。これに対し(b)項に属する
重い粉末は圧縮性が高いにもかかわらず、この種
の粉末から作られた成形体の生強度は、とくに低
い密度範囲（6.5ｇ／cm3以下）では満足すべきも
のではない。
しかして、本発明の目的は、両タイプの粉末に
みられる特徴、すなわち、圧縮性が高いことと充
填密度が低いことの特徴を併せ備えた鉄粉を製造
する方法を、提供することである。
みられる特徴、すなわち、圧縮性が高いことと充
填密度が低いことの特徴を併せ備えた鉄粉を製造
する方法を、提供することである。
上記の目的は、本発明によれば、特許請求の範
囲の第１項の特徴項に記載の方法より達成された
のである。
囲の第１項の特徴項に記載の方法より達成された
のである。
流量が毎時５から30トンの公知のノズル構造の
場合、上記のハーフ・アングルにおいては、方法
技術的に困難な問題に直面するおそれがあつた。
ウオーター・コーンによつて鋼の溶湯の全部また
は一部が逆の方向にはね返るので、操業の安全性
に欠けることのほか、所要の細かさの粒度分布を
確保することができない。
場合、上記のハーフ・アングルにおいては、方法
技術的に困難な問題に直面するおそれがあつた。
ウオーター・コーンによつて鋼の溶湯の全部また
は一部が逆の方向にはね返るので、操業の安全性
に欠けることのほか、所要の細かさの粒度分布を
確保することができない。
吸引作用を高めることにより所定の細かさを維
持しながら単位時間当りノズルを通過する所定量
の鋼の溶湯を安全確実に噴霧処理することができ
る。
持しながら単位時間当りノズルを通過する所定量
の鋼の溶湯を安全確実に噴霧処理することができ
る。
特許請求の範囲の第１項に記載の方法を実施す
るため、特許請求の範囲の第５項に記載されてい
る装置を使用することができる。
るため、特許請求の範囲の第５項に記載されてい
る装置を使用することができる。
本発明装置は、添付図面に概念的に図示されて
いる通りである。
いる通りである。
本発明装置においては、リング・スリツト・ノ
ズル３のノズル穴２の中に入つた溶湯流は、符号
１で表示されている。管路４を通つて高圧水が供
給される。高圧水を噴出させるリング・スリツト
は符号５で表示されている。高圧水は、符号６で
表示されているようにほぼ円錐状にリング・スリ
ツト５より少くとも80バールの水圧で噴出され
る。溶湯流１とウオーター・コーン６との間のハ
ーフ・アングルは、角度αを用いて表示されてい
る。ノズル３の下に吸込管７が取り付けられてお
り、添付の概念図より明らかなように、該吸込管
７の長さは変更可能である。ダスト状になつた粉
末１０は、吸込管７を通つて冷却媒体９の中に落
下する。
ズル３のノズル穴２の中に入つた溶湯流は、符号
１で表示されている。管路４を通つて高圧水が供
給される。高圧水を噴出させるリング・スリツト
は符号５で表示されている。高圧水は、符号６で
表示されているようにほぼ円錐状にリング・スリ
ツト５より少くとも80バールの水圧で噴出され
る。溶湯流１とウオーター・コーン６との間のハ
ーフ・アングルは、角度αを用いて表示されてい
る。ノズル３の下に吸込管７が取り付けられてお
り、添付の概念図より明らかなように、該吸込管
７の長さは変更可能である。ダスト状になつた粉
末１０は、吸込管７を通つて冷却媒体９の中に落
下する。
ノズル３により吸い込まれる空気の量は、噴出
される水の圧力Ｐに左右され、ほぼ√の値に比
例している。水が噴出される際生じる吸引作用
は、一般に非常に低いので、圧力水の噴出角度が
大きい場合、すなわち、角度αが大きくなると金
属溶湯は一部あるいは全部が逆の方向にはね返つ
て引き込まれ、ノズルがもはや完全には作動しな
くなるおそれがある。ノズル穴２の領域において
は、溶湯流の引き込み（逆噴霧）を避けるため、
上限において0.02バール負圧（絶対圧力で0.98バ
ール）、下限において0.2バール負圧（同0.8バー
ル）とする。0.02バール負圧以下では効果がな
く、0.2バール負圧以上では経済的に無駄であり、
技術的にも不必要である。高圧水のジヤケツトを
取り囲むスペースを小さくすることによりあるい
は吸込管７を取り付けることにより、吸引量、す
なわち、吸い込まれる空気の量を大きくすること
ができるので、ノズル３は所定量の金属溶湯を支
障なく処理することができる。吸込管７を通つて
補足的に生じる吸引は、吸込管７の寸法により左
右される。長さＬを大きくし、直径Ｄを小さくす
ることにより吸引が増大する。ノズル３の直径と
コーン・アングルがあらかじめ設定されていて水
圧が一定の場合、Ｌ／Ｄの大きさとノズル開口に
おける吸引の間にほぼ比例関係が成立する。
される水の圧力Ｐに左右され、ほぼ√の値に比
例している。水が噴出される際生じる吸引作用
は、一般に非常に低いので、圧力水の噴出角度が
大きい場合、すなわち、角度αが大きくなると金
属溶湯は一部あるいは全部が逆の方向にはね返つ
て引き込まれ、ノズルがもはや完全には作動しな
くなるおそれがある。ノズル穴２の領域において
は、溶湯流の引き込み（逆噴霧）を避けるため、
上限において0.02バール負圧（絶対圧力で0.98バ
ール）、下限において0.2バール負圧（同0.8バー
ル）とする。0.02バール負圧以下では効果がな
く、0.2バール負圧以上では経済的に無駄であり、
技術的にも不必要である。高圧水のジヤケツトを
取り囲むスペースを小さくすることによりあるい
は吸込管７を取り付けることにより、吸引量、す
なわち、吸い込まれる空気の量を大きくすること
ができるので、ノズル３は所定量の金属溶湯を支
障なく処理することができる。吸込管７を通つて
補足的に生じる吸引は、吸込管７の寸法により左
右される。長さＬを大きくし、直径Ｄを小さくす
ることにより吸引が増大する。ノズル３の直径と
コーン・アングルがあらかじめ設定されていて水
圧が一定の場合、Ｌ／Ｄの大きさとノズル開口に
おける吸引の間にほぼ比例関係が成立する。
実際的な操業に際しては、各ノズルについて操
業パラメーター（溶湯流の直径、水圧、高圧水コ
ーンと溶湯流の間の角度）があらかじめ設定され
ている場合、適切な吸込管を取り付けるかあるい
は長さＬを変更することにより金属溶湯がはね戻
ることなくノズルが安全確実に作動する臨界的な
吸引状態を確保することができる。この場合、吸
込管の直径Ｄがノズル穴の径ｄの約１ 1/2倍とな
るよう吸引管の直径が選択されているので効果的
である。上記の構成によれば、噴霧処理の間、金
属の噴霧された粒子が吸込管の壁面に固着するこ
とがない。
業パラメーター（溶湯流の直径、水圧、高圧水コ
ーンと溶湯流の間の角度）があらかじめ設定され
ている場合、適切な吸込管を取り付けるかあるい
は長さＬを変更することにより金属溶湯がはね戻
ることなくノズルが安全確実に作動する臨界的な
吸引状態を確保することができる。この場合、吸
込管の直径Ｄがノズル穴の径ｄの約１ 1/2倍とな
るよう吸引管の直径が選択されているので効果的
である。上記の構成によれば、噴霧処理の間、金
属の噴霧された粒子が吸込管の壁面に固着するこ
とがない。
たとえば、1100℃の温度の非炭化性の還元ガス
（たとえば、水素または水素と窒素の混合物）内
で噴霧処理により得られた中間生成物を焼鈍する
と、水の噴霧の結果として粉末の表面に生じた酸
化物皮膜を還元するだけでなく、各一次粒子を十
分に焼結することができる。本発明に係る方法に
より得られる圧縮性が高いことと充填密度が低い
ことと成形品の生強度が高いという特徴の組み合
わせは、還元により酸素含有量が0.15％より少な
く、炭素含有量が0.02％より少ない粉末が作られ
てはじめて確保することができる。
（たとえば、水素または水素と窒素の混合物）内
で噴霧処理により得られた中間生成物を焼鈍する
と、水の噴霧の結果として粉末の表面に生じた酸
化物皮膜を還元するだけでなく、各一次粒子を十
分に焼結することができる。本発明に係る方法に
より得られる圧縮性が高いことと充填密度が低い
ことと成形品の生強度が高いという特徴の組み合
わせは、還元により酸素含有量が0.15％より少な
く、炭素含有量が0.02％より少ない粉末が作られ
てはじめて確保することができる。
次に、本発明方法を一例について説明すると次
の通りである。
の通りである。
下記の組成、すなわち、
炭 素 0.15 ％以下
珪 素 0.05 ％
マンガン 0.15 ％
燐 0.015％以下
硫 黄 0.015％以下
銅 0.04 ％以下
クロム 0.04 ％以下
ニツケル 0.04 ％以下
を有し、温度が1600℃の鋼の溶湯が、18mmの溶湯
流直径でもつてリング・スリツト・ノズル３の中
に導びかれた。この場合、リング・スリツト・ノ
ズル３の開口直径ｄは95mmであつた。85バールの
圧力と260ｍ8／ｈの流量でノズルのリング・スリ
ツト５から高圧水が噴射された。このとき、高圧
水と垂直の溶湯流の間角度αは45゜であつた。直
径Ｄが150mm、長さＬが1000mmの吸込管７をリン
グ・スリツト・ノズル３に取り付けることにより
毎秒約１ｍ8の吸引作用が得られた。この結果、
酸素含有量が約1.2％、充填密度が3.2ｇ／cm3でか
つ次の粒度分布を有する原料粉が得られた。
流直径でもつてリング・スリツト・ノズル３の中
に導びかれた。この場合、リング・スリツト・ノ
ズル３の開口直径ｄは95mmであつた。85バールの
圧力と260ｍ8／ｈの流量でノズルのリング・スリ
ツト５から高圧水が噴射された。このとき、高圧
水と垂直の溶湯流の間角度αは45゜であつた。直
径Ｄが150mm、長さＬが1000mmの吸込管７をリン
グ・スリツト・ノズル３に取り付けることにより
毎秒約１ｍ8の吸引作用が得られた。この結果、
酸素含有量が約1.2％、充填密度が3.2ｇ／cm3でか
つ次の粒度分布を有する原料粉が得られた。
＋200ミクロン 0％
＋160ミクロン 3％
＋100ミクロン 17％
＋60ミクロン 23％
−60ミクロン 57％
次に、原料粉末は1100℃において水素雰囲気内
で１時間還元焼鈍され、しかるのち集塊物が粉砕
処理に付された。このようにして作られた還元粉
の炭素含有量は0.01％、酸素含有量は0.12％であ
つた。充填密度は、還元処理により3.2から2.5
ｇ／cm3に減少した。なお、得られた粉末の粒度分
布は次の通りである。
で１時間還元焼鈍され、しかるのち集塊物が粉砕
処理に付された。このようにして作られた還元粉
の炭素含有量は0.01％、酸素含有量は0.12％であ
つた。充填密度は、還元処理により3.2から2.5
ｇ／cm3に減少した。なお、得られた粉末の粒度分
布は次の通りである。
300ミクロン 0％
＋200ミクロン 5％
＋160ミクロン 20％
＋100ミクロン 30％
＋63ミクロン 25％
−63ミクロン 20％
上記の例より明らかなように、原料粉末は、還
元処理後に得られた圧縮成形用粉末より細かい。
元処理後に得られた圧縮成形用粉末より細かい。
この実施例においては、一次粉末は前記のよう
に約3.2ｇ／cm3の比較的高いかさ密度をもつてい
る。よつてかさ密度の小さい粉末を作るために
は、一次粉末中に含まれている比較的重い微粒子
部分（−60ミクロン57％）を減少させる必要があ
る。
に約3.2ｇ／cm3の比較的高いかさ密度をもつてい
る。よつてかさ密度の小さい粉末を作るために
は、一次粉末中に含まれている比較的重い微粒子
部分（−60ミクロン57％）を減少させる必要があ
る。
一方、最大粒子は上限が300ミクロンであり、
これを超えることは好ましくなく、後の粉砕処理
によつて200〜300ミクロンの粉末粒子を微小化し
て約５％とし、次に述べるように最も好ましい性
質を有する前記範囲の粒子がえられる。
これを超えることは好ましくなく、後の粉砕処理
によつて200〜300ミクロンの粉末粒子を微小化し
て約５％とし、次に述べるように最も好ましい性
質を有する前記範囲の粒子がえられる。
本発明に従がつて製造された粉末は、一般に行
なわれている200−800MN／m2の圧縮圧力を適用
する場合、全密度範囲（たとえば、6.0−7.1ｇ／
cm3）にわたつて非常に大きい生強度を有する成形
体に圧縮成形することができる。
なわれている200−800MN／m2の圧縮圧力を適用
する場合、全密度範囲（たとえば、6.0−7.1ｇ／
cm3）にわたつて非常に大きい生強度を有する成形
体に圧縮成形することができる。
生強度が高い従来公知の圧縮成形用粉末に比べ
ると、所要の成形品密度を得るために必要な比圧
縮圧力は低くてよい。
ると、所要の成形品密度を得るために必要な比圧
縮圧力は低くてよい。
添付図面は、本発明装置の構成を概念的に図解
した縦断面図である。図中、本発明を理解するの
に必要な符号を示すと、１……溶湯流、２……ノ
ズル穴、３……リング・スリツト・ノズル、４…
…管路、５……リング・スリツト、６……ウオー
ター・コーン、７……吸込管、９……冷却媒体、
１０……ダスト状粉末、である。
した縦断面図である。図中、本発明を理解するの
に必要な符号を示すと、１……溶湯流、２……ノ
ズル穴、３……リング・スリツト・ノズル、４…
…管路、５……リング・スリツト、６……ウオー
ター・コーン、７……吸込管、９……冷却媒体、
１０……ダスト状粉末、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ リング・スリツト・ノズルを用いて高圧水に
より噴霧処理された圧縮性が高く充填密度が低い
圧縮成形用鉄粉を製造する方法において、少なく
とも80バールの水圧で水を供給しながらノズル穴
の領域で測定して0.02から0.20バールの吸引作用
（負圧）のもと溶湯流が噴霧処理され、この噴霧
処理の間における溶湯流とウオーター・コーンの
間のハーフ・アングルが40゜と60゜の間にあり、原
料粉末が1000から1200℃の温度で還元雰囲気内で
焼鈍され、引き続き集塊物が原料粉末の粒度分布
に比べ大きい粒度分布に粉砕されることを特徴と
する方法。 ２ ハーフ・アングルが45゜であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 焼鈍温度が1100℃であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 集塊物がおおむね次の粒度分布、すなわち、 ＋300ミクロン 0％ ＋200ミクロン 5％ ＋160ミクロン 20％ ＋100ミクロン 30％ ＋63ミクロン 25％ −63ミクロン 20％ の粒度分布に粉砕されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項より第３項までのいずれか１つに
記載の方法。 ５ 溶湯流１を供給するノズル穴２と、該ノズル
穴２の先端周囲に高圧水を噴出してウオーター・
コーン６を形成するためのリング・スリツト５と
を備えたリング・スリツト・ノズル３を設け、該
リング・スリツト・ノズル３の下に、交換可能な
吸込管７を配設したことを特徴とする圧縮成形用
鉄粉の製造装置。 ６ 吸込管７の長さＬが変更可能であることを特
徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE2806716A DE2806716C3 (de) | 1978-02-14 | 1978-02-14 | Verfahren zum Herstellen von Eisenpulver |
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| JPS6330364B2 true JPS6330364B2 (ja) | 1988-06-17 |
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