JPS648041B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶湯流を非酸化性雰囲気中で、差当
り液状の、次いで固体の金属粒子に変えるための
装置を有する第一室、第一室上に装着可能でこの
第一室中へ排出しうる、閉鎖可能の底孔を有する
中間取鍋、ならびに金属溶湯を中間取鍋に装入す
るための溶融装置を有する、金属溶湯から金属粉
末を製造する装置に関する。

中間取鍋が常に粉末製造室上に装着されかつ中
間取鍋に装入するための溶融装置が開放型誘導加
熱炉であるような金属粉末製造装置は先行技術に
属する。しかし、これは空気中の酸素による溶湯
の部分的酸化ならびに溶湯の好ましからぬガス吸
収の危険を伴なう（西ドイツ国特許公告2459131
号明細書）。

西ドイツ国特許公告第1041652号明細書により、
鋳型鋳造ないしはインゴツト鋳造用のゲート装置
を有する真空誘導加熱溶融装置は公知である。鋳
型は底孔も有しないし、金属溶湯を金属粉末製造
装置に運搬するのにも役立たない。型は蓋を有せ
ず、このためゲート室中で金属が少なくとも部分
的に凝固するまで冷却しなければならない。鋳型
は中間取鍋と称することもできない。

西ドイツ国特許公告第1182396号明細書によつ
て同様に、原則的に西ドイツ国特許公告第
1041652号明細書によるものに等しい鋳型鋳物を
製造するための真空装置が公知である。鋳型は溶
湯を後処理装置に運搬するのにも役立たないし、
このために適当な、鋳型内容物を運搬の間大気の
影響に対して保護することのできるシヤツタも有
しない。

西ドイツ国特許公告第2007803号明細書は、殊
にアルミニユウムを霧化するための霧化装置を開
示する。溶融装置は真空室または保護ガス室では
なく、またゲート装置も備えていない。むしろ、
溶融したアルミニユウムは開放トラフを経て場合
により開放の、溶湯を装置に運搬する運搬装置に
装入され、霧化装置中で溶湯は保護ガス下に噴霧
される。

さらに、粉末製造室上に直接にもう１つのガス
密の室が配置され、該室中に中間取鍋および溶融
装置が存在し、従つて溶融装置の範囲内にも粉末
製造室中にも保護雰囲気を維持することのできる
金属粉末製造装置が先行技術に属する（西ドイツ
国特許公開第1558370号および西ドイツ国特許公
開第2308061号明細書）。しかし、このような金属
粉末製造装置は、既に金属粉末製造室が、金属粒
子の落下速度および凝固するまでの滞留時間によ
つて制約された高さ寸法を有することを考慮しな
ければならないので、かなりの全高を有する。一
般に、このような室は円錐形端部を有する塔もし
くはすらりとした円筒の形を有する。さらに、こ
のような装置は、溶融装置の溶融容量が後接され
た金属粉末製造室の容量よりも著しく大きいの
で、作業が不経済である。

最後になお、ダスト状原料を連続的溶融によつ
て液滴に変え、これを例えば回転円板を用いて霧
化する金属粉末製造装置も先行技術に属する（西
ドイツ国特許公開第2528999号明細書）。このよう
な装置は有利に、極めて高い純度要求を有する高
価値の金属用に設けられているが、滴下・溶融法
により制約されて僅かな生産能力を有するにすぎ
ない。

本発明の課題は、特許請求の範囲第１項前提部
の記載による、金属溶湯が絶えず酸化するか／ま
たはガス吸収に対して保護されており、比較的僅
かな全高を有し、かつ溶融装置を付加的になおも
う１つの金属粉末製造室に装入するために使用す
ることのできる金属粉末製造装置を提供すること
である。

設定された課題の解決法は、冒頭に記載された
本発明による金属粉末製造装置において、 (a) 溶融装置が、第一室から空間的に分離されて
いる、非酸化性雰囲気を維持するための第二室
により取囲まれ、 (b) 第二室は中間取鍋が出入するための少なくと
も１つのゲートを備え、 (c) 運搬容器として構成された中間取鍋は、運搬
および粉末製造に役立つ第一室中へ排出する間
非酸化性雰囲気を維持するための蓋を備え、か
つ (d) 溶融装置の第二室は、中間取鍋の装入工程用
の、蓋を取去るための駆動装置を備えているこ
とによつて行なわれる。

本発明の装置によれば、金属粉末製造室と溶融
装置との持続がはずされているので、溶融装置を
他の目的のために、例えば少なくとも１つの別の
金属粉末製造室の装入のためにも使用しうるとい
う利点が得られる。中間取鍋を、１種の鋳込み口
としてだけでなく、非酸化性雰囲気を維持するた
めの装置ないしは蓋と結合せる運搬容器として構
成することによつて、溶湯が長い道程を経て運搬
可能であるにせよ、酸化および／またはガス吸収
に対して保護されていることが可能となる。同時
に装置の全長が著しく短縮されるので、装置を組
立てるための建設費も僅小である。

本発明の装置は、連続的および不連続的溶湯流
を個々の金属粒子に分割するすべての方法と関連
して使用できる。これには、金属溶湯を１つまた
は若干のガス噴流によつて微細な液滴に裂断する
噴霧方法、ならびに超音波噴霧法、溶湯を遠心力
によつて霧化する遠心法等が挙げられる。

本発明の装置は、特に有利に中間取鍋を用いて
作業し、該取鍋は、中間取鍋が金属ジヤケツト、
るつぼを形成するセラミツクライニング、るつぼ
とジヤケツトとの間に配置された第一断熱層を有
し、るつぼと第一断熱層との間に、円周上に分配
された垂直で、上方が開いているが側方が閉じて
いる若干のシヤフトを有するセラミツク中間層が
配置され、このシヤフト中へ上方から絶縁保持装
置を用いて抵抗加熱体が挿入されており、該加熱
体の下方の加熱可能部分はシヤフト壁から距離を
置いて配置されかつ上方の加熱不能部分は絶縁保
持装置により取り囲まれていることを特徴とす
る。

中間取鍋は運搬容器として役立つ。このような
運搬容器は多くは、既に名称が物語るように、溶
湯の製造個所と溶湯の消費個所で溶湯を運搬する
ためだけでなく、容器から溶湯を抽出する時間に
よつて定められる時間にわたつて溶湯を貯蔵する
のにも役立つ。この場合貯蔵の時間は、殊に単位
時間あたりの流出量が溶湯貯蔵分に比べて小さい
ときに、かなりのものとなる。この事情は、殊に
溶湯から金属粉末を製造する場合に生じる。多数
の方法および別法による液状金属からの粉末の製
造は、これに必要な装置と同様先行技術に属す
る。

溶湯の運搬ならびに貯蔵は、全溶湯が消費され
るまで一定の温度経過の維持を前提とする。それ
ぞれの型のあとでの加熱を省略するには溶湯を最
初に過熱することが必要であり、該加熱は運搬容
器の断熱性が劣るほどますます大きくなければな
らない。しかし過熱すると、増加したガス吸収な
らびに外部の影響ないしは容器ライニングの磨滅
の危険が増大する。従つて、一般に、運搬容器を
加熱することが試みられる。

アーク電極による加熱は、容器蓋に構造上著し
く費用がかかることにより制約され、蓋を有する
運搬容器においては実際に実施できない。溶湯の
誘導加熱も同様に困難である。外部誘導コイルは
実際に簡単に取付けかつ使用できるが、容器の非
強磁性ジヤケツトまたはジヤツトト内の少なくと
も場透過性窓を前提とする。内部誘導コイルは、
高いエネルギーロスを伴なう強い冷却によつて解
決しなければならない熱工学的問題、ならびに運
搬容器の内部を真空下に置こうとする場合に絶縁
の問題を生じる。ライニングないしはセラミツク
材中に埋込まれた加熱導線を有する抵抗加熱装置
は、前記目的に問題となる多くのセラミツク材は
1000℃以上の温度で次第に導電性になるので、絶
縁の問題が生じる。

従来使用された全加熱装置ないしは加熱法に
は、十分に大きい蓄熱容量を有しないという欠点
がある。これは、運搬容器が運搬路上で一般に電
気導線に接続することができない限り、不利な作
用をする。真空および／または保護ガス下でのみ
運搬容器中へ装入することのできる金属溶湯の場
合には、運搬容器を、一般にゲートを通つて接近
しうる溶融装置内に存在する装入ステーシヨン中
で電気的に加熱する可能性も完全になくなる。こ
のような場合には加熱のために、運搬容器が排出
されるような時間が考慮されるにすぎない。各サ
イクルの残存時間中は加熱可能性が存在しないの
で、金属溶湯および運搬容器の冷却の危険が存在
する。

これとは異なり本発明は、ライニングされたる
つぼおよびるつぼと容器ジヤケツトとの間に存在
する断熱層は従来の方法で寸法定めされているこ
とから出発する。従つて、セラミツク中間層が付
加的に存在し、中間層中に円周上に分配された多
数の抵抗加熱体が、抵孔素子の加熱される部分と
中間層との間の接触を断念して配置されている。
この方法で、抵抗加熱体の個所に温度ピークが生
じ、中間層も、金属溶湯の温度以上でかつ金属ジ
ヤケツトの温度より著しく高い温度をとる。温度
は中間層から出発しジヤケツトに急峻に低下す
る、これは相応に寸法定めされた断熱層に帰せら
れる効果である。中間層からライニングないしは
るつぼを経て溶湯への温度勾配は、当該建築部材
の良好な熱伝導性のため著しく平たくなる。従つ
て、熱エネルギは加熱体を有する中間層から金属
溶湯に流れ、逆に金属溶湯から中間層に流れる。
この場合、中間層は、それが殊に高い比熱を有す
るセラミツク材料からなるとき、中空円筒状蓄熱
器の機能を有する。単位容積あたりの蓄熱性は、
高い密度を有する材料を使用するとき付加的にな
お高めることができる。支持構造用高温レンガ、
ならびに必要な性質を有する高耐炎断熱レンガは
多数市場で得られる。

側方の閉じたシヤフト中に抵抗加熱体を収納す
ることによつて利用される蓄熱容積を増加させ、
例えばいわゆるニーシユ中での抵抗加熱体の公知
収納とは異なりるつぼへの熱伝導は改良される。
さらに、中間層の円筒状内面は、特定の時間間隔
で行なわれるライニングの更新を容易にする。加
熱体とシヤフト壁との間の各方向の距離によつ
て、絶縁の問題は避けられる。金属溶湯をそれが
消費される間加熱することによつて、その温度を
十分に一定のレベルに保つことができる。これ
は、いわゆるガス噴霧によつて狭い粒度分布スペ
クトルを有する金属粉末の製造に特に重要であ
る。その理由は溶湯の流出量はその粘度に依存
し、この粘度は再び温度レベルに依存するからで
ある。十分に単一な金属粉末を製造する場合に
は、すべての方法パラメータを一定に保つことに
特に強く注意すべきである。

本発明による中間取鍋は殊に、1550〜1650℃の
鋳込み温度が必要となるニツケル基質合金からニ
ツケル粉末の製造のために設けられている。

金属粉末の狭い粒度分布スペクトルに関し、運
搬容器の蓋に圧縮ガス源用のガス接続部を備える
ことがとくに有利である。それで、容器中で装入
高さが増加する場合、溶湯上方のガス圧を適当に
制御することによつて、容器の底ないしは底孔に
おける静水圧の補償に注意することができるの
で、単位時間あたり一定の溶湯量が容器から流出
する。

本発明の装置の別の有利な実施例は特許請求の
範囲各項から明らかである。

次に、本発明装置の１実施例を第１図〜第３図
につき詳述する： 第１図に示された第一室１中には、溶湯流を金
属粒子に変えるための装置２が配置されている。
この装置は圧縮ガス噴霧装置である。室１は上方
円錐部１ａおよび金属粉末がたまる下方円錐部１
ｂを有するすらりとした円筒の形を有する。室１
中で、保護ガスまたは真空ポンプを用い非酸化性
雰囲気がつくられる。第１室は、基準プラツトホ
ーム３から出発して下方へ延びている。

基準プラストホーム３上には物理的に、運搬容
器として構成されかつ室１の上端と真空気密に結
合可能である中間取鍋４が載つている。中間取鍋
４は、マニプレータピン６を持つ蓋５を有する。
室１と中間取鍋４との結合個所に、この取鍋は閉
鎖可能の底孔（第２図）を有し、これにより細い
金属噴流を同軸に室１中へ排出することができ
る。噴霧法および凝固法の詳細は先行技術である
ので、これを詳述するのは省略する。

中間取鍋４は、クレーン台車７およびその上に
配置されたワイヤウインチ８および吊具９により
持上げでき、レール１０上を水平に走行可能であ
る。レール１０は、第一室１から、溶融装置１２
が配置されている第二室１１に通じている。この
溶融装置は誘導加熱される傾注るつぼ１３からな
り、該るつぼはその溶融位置から傾注装置１３ａ
に傾倒することができる。第二室１１中には同様
に、保護ガスおよび／または真空によつて非酸化
性雰囲気をつくることができる。

第二室１１はゲート１４を備えており、これは
両端にゲート弁１５および１６を備えている。ゲ
ート１４の天井１７には、中間取鍋４の装入工程
のため蓋５を持上げるためのマニプレーターの形
の駆動装置１８が存在する。

ゲート弁１５および１６により第二室１１中へ
搬入および搬出するために、中間取鍋４は、レー
ル２０上を室１１中へ走行可能である運搬台車１
９上に載つている。

図示された装置を運転する場合には次のように
実施する：まず、傾注るつぼ１３中で所定量の金
属または合金２１を溶融する。次いで、中間取鍋
４を運搬台車９を用い、相応に予熱した後、ゲー
ト１４中へ進入させ、その後にゲートを排気す
る。それから、蓋５を駆動装置１８（マニプレー
ター）を用いて取去き、ゲート弁１６を開いた後
中間取鍋４は室１１中へ進入する。次いで、傾注
るつぼ１３を位置１３ａにもたらし、中間取鍋４
に溶湯を装入する。鋳込みを容易にするため、注
入トラフ２２が設けられている。

装入工程後、中間取鍋４は再びゲート１４中へ
返送され、該ゲート中で蓋５を被せる。ゲート弁
１６を閉じ、ゲート１４を不活性ガスで充満し、
ゲート弁１５を開いた後に中間取鍋４を再び大気
中へもたらすことができ、ここで吊具９を用いて
クレーン台車７により受取られ、矢印２３の方向
に第一室１に搬入することができる。中間取鍋を
排出した後ないしは金属溶湯を金属粉末に変えた
後、中間取鍋を矢印２４の方向に溶融装置１２に
返送され、ここで工程が繰返される。

第２図には、運搬容器として役立つ、閉鎖可能
の底孔３２を備えている中間取鍋４が図示されて
いる。中間取鍋４は大体において回転対称の横断
面を有する、つまりすべての重要な構造部分の境
界面および接触面は円錐面または円筒面としてな
らびに、仮想垂直軸に対し同心に整列された環状
面として構成されている。直径の両端にある２つ
の支持ピン３４を有する、鉄からなる円筒形ジヤ
ケツト３３中に、ライニングにより製造されてお
りかつ金属溶湯３６を含有するるつぼ３５が配置
されている。るつぼ３５は高価値の酸化アルミニ
ウムまたは酸化マグネシウムからなるレンガから
なりかつ下方に、孔あきレンガ３７中の円錐形切
欠部によつて形成される底孔３２を有する。孔あ
きレンガは、孔あきレンガ３７の先細突出部だけ
が貫通する底板３８上に載つている。

るつぼ３５はまず中間層３９により取り囲まれ
ていて、中間層は同様に個々の耐高温レンガから
構成されかつその垂直な境界面４０および４１は
円筒面である。中間層３９の内部で中央部かつ円
周上に等距離に分配されて、すべての横方向なら
びに下方へ閉じた、ほぼ正方形横断面の若干の垂
直なシヤフト４２が存在する。正確に言えば、シ
ヤフト壁４３は半径方向の面内にあり、シヤフト
壁４４は同心の円筒面（第３図）内にある。

シヤフト４２内には、同数の抵抗加熱体４５が
存在し、該加熱体はヘヤピン形を有しかつその厚
化上端で断熱保持装置４６中に差込まれている。
厚化部によつて、大体において加熱不能の上部が
生じ、抵抗加熱体の残部は白熱に加熱可能であ
る。このような抵抗加熱体はカタログ記載商品で
ある。第２図および第３図から、抵抗加熱体４５
はすべての側でシヤフト壁４３および４４から十
分な距離を有することが認められる。絶縁保持装
置４６を用いて、抵抗加熱体が上方からこの個所
で若干拡張されているシヤフト４２中へ差込まれ
ている。

抵抗加熱体４５の外端は、半径方向の導線４７
および真空ブツシング４８により絶縁されてジヤ
ケツト３３を外方へ貫通している。ここから、接
続線４９が電流供給装置に通じている。ジヤケツ
ト３３は上端に環状フランジ５０を有し、ここか
ら真空ブツシング４８用の円筒状保護カラー５１
が下方へ延びている。

環状フランジ５０上にパツキン５２および被覆
フランジ５３を介して蓋５が載つており、蓋は補
強リブ５５を備え、この中に運搬孔５６が配置さ
れている。蓋５の下方には円筒状のカラー５７お
よびセラミツク材料からなる第二の断熱材５９で
ライニングされている球欠５８が存在する。蓋５
を、図示されてない圧縮ガス源（アルゴン）に通
じるガス接続管６０が貫通している。圧縮ガスを
用い、金属溶湯３６の液面を制御して、溶湯液面
の低下した際に静水圧の減少を補償するような圧
力下に置かれる。ガス接続管６０の分枝中に、中
空のマニプレータピン６により取り囲まれている
過圧弁６１が存在する。

第二の断熱材５９は僅か下方へ中間層３９中へ
突入し、直接にるつぼ３５の環状の上方境界面６
２に突当る。中間層３９は、第一断熱材６４によ
り取り囲まれており、この断熱材は防熱セラミツ
ク材料からなる外側ライニング６５ならびに例え
ばカオリンウールからなり中空円筒に曲げられて
いる防熱繊維板６６からなる。こうして、ジヤケ
ツト３３に対する中間層３９の良好な防熱が達成
される。

ジヤケツト３３はその下縁に支持フランジ６７
を備えており、それにより中間取鍋４が台板上に
支持しうる。支持フランジの内側にはこれに対し
て上方へずらされたパツキンフランジ６８が同心
に配置され、該フランジは円筒状カラー６９の下
縁に真空気密に固定されている。パツキンフラン
ジ６８およびカラー６９は空所７０を仕切り、該
空所は運搬容器が相応するパツキン面、例えば金
属粉末製造装置のパツキンフランジ上に載つたと
きに、導管７１により排気できる。

底孔３２は空所７０中へ、しかも噴霧すべき溶
湯用の口径定めされた出口孔７３および洗浄ガス
用の入口孔７４を備えている略示されたスライダ
７２を経て開口している。スライダ７２の図示さ
れた末端位置で出口孔７３は底孔３２と連結され
ていて、溶湯は正確に計量されて流出することが
できる。１つのスライダ位置において、入口孔７
４は閉じられている。この入口孔は導管７５およ
び弁７６を介して洗浄ガス源７１（アルゴン）と
連結されており、該ガス源は分離可能に中間取鍋
４に固定されかつこれと一緒に運搬されるので、
洗浄ガス流は、スライダ７２が右方へ移動されて
いて閉鎖位置に存在する場合に、入口孔７４を通
つてるつぼ３５中へ維持することができる。この
位置で、入口孔７４は底孔３２と整合しているの
で、底孔から洗浄ガス流によつて若干凝固せる溶
湯を除去することができる。スライダ７２と底孔
３２を有する孔あきレンガ３７との間にはなお、
孔あき板７８が存在し、これがスライダ７２の受
台として役立つ。全スライダ装置は、同様に略示
されたスライダケーシング７９により取り囲まれ
ている。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の１実施例を示すもので、第
１図は完全な金属粉末製造装置の略図、第２図は
溶湯案内装置を有する中間取鍋の垂直断面図、第
３図は第２図の取鍋の1/2高さにおける水平断面
図からの拡大部分図である。 １……第一室、４……中間取鍋、５……蓋、１
１……第二室、１２……溶融装置、１４……ゲー
ト、１８……駆動装置、３３……金属ジヤケツ
ト、３５……るつぼ、３６……溶湯、３９……セ
ラミツク中間層、４２……シヤフト、４３，４４
……シヤフト壁、４５……抵抗加熱体、４６……
絶縁保持装置、６０……ガス接続部、６４……第
一断熱層、６７……支持フランジ、６８……パツ
キンフランジ、７０……空所、７２……スライ
ダ、７３……出口孔、７４……入口孔、７７……
洗浄ガス源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶湯流を、非酸化性雰囲気中で差当り液状
   の、次いで固体の金属粒子に変えるための装置を
   有する第一室、第一室上に装着可能で、この第一
   室中へ排出しうる、閉鎖可能の底孔を有する中間
   取鍋、ならびに金属溶湯を中間取鍋に装入するた
   めの溶融装置を有する、金属溶湯から金属粉末を
   製造する装置において、(a)溶融装置１２が第一室
   １から空間的に分離されている非酸化性雰囲気を
   維持するための第二室１１により取り囲まれ、(b)
   第二室１１は中間取鍋４が出入するための少なく
   とも１つのゲート１４を備え、(c)運搬容器として
   構成された中間取鍋４が粉末製造のために役立つ
   第一室１中へ運搬および排出する間非酸化性雰囲
   気を維持するための蓋５を備え、かつ(d)溶融装置
   １２の第二室１１が中間取鍋４の装入工程のため
   蓋を取除くための駆動装置１８を備えていること
   を特徴とする金属溶湯からの金属粉末製造装置。 ２ 蓋５を取除くための駆動装置１８がゲート１
   ４中に配置されている、特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３ 中間取鍋４が金属ジヤケツト３３、るつぼ３
   ５を形成するセラミツクライニング、るつぼとジ
   ヤケツトとの間に配置された第一断熱層６４を有
   し、るつぼ３５と第一断熱層６４との間に、円周
   上に分配された垂直で、上方が開いているが側方
   が閉じている若干のシヤフト４２を有するセラミ
   ツク中間層３９が配置され、該シヤフト中へ上方
   から絶縁保持装置４６により抵抗加熱体４５が挿
   入され、該加熱体の下方の加熱可能部分はシヤフ
   ト壁４３，４４から距離を置いて配置されかつ上
   方の加熱不能部分は絶縁保持装置４６により取り
   囲まれている、特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ４ 中間取鍋４の中間層３９がるつぼ３５と同じ
   材料からなる、特許請求の範囲第３項記載の装
   置。 ５ 中間取鍋４の蓋５が洗浄ガス源７７用ガス接
   続部６０を備えている、特許請求の範囲第３項記
   載の装置。 ６ 洗浄ガス源７７が中間取鍋４に強固に所属さ
   れている、特許請求の範囲第３項記載の装置。 ７ 中間取鍋にスライダによつて閉鎖可能の底孔
   を有し、スライダ７２が溶湯３６用の出口孔７３
   ならびに洗浄ガス用入口孔７４を備え、この場合
   スライダ７２の一方の末端位置において溶湯用出
   口孔および他方の末端位置において洗浄ガス用入
   口孔がるつぼ３５の内部とそれぞれ連絡してい
   る、特許請求の範囲第３項または第６項記載の装
   置。 ８ 中間取鍋４の金属ジヤケツト３３が下方に外
   側支持フランジ６７ならびに支持フランジに相対
   し上方へずらされた内側パツキンフランジ６８を
   備え、該支持フランジにより中間取鍋４が金属粉
   末製造装置の補充パツキンフランジ上にガス密に
   載置可能である、特許請求の範囲第３項記載の装
   置。 ９ 中間取鍋４のパツキンフランジ６８が底孔３
   ２を取り囲み、パツキンフランジの内側の空所７
   ０が排気可能である、特許請求の範囲第３項また
   は第８項記載の装置。