JP2016108650A - ガスアトマイズ装置および金属粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素含有量の低い各種金属粉末を、操業中の溶湯保持容器の底部の孔やガスノズルの閉塞を抑制して、連続的にかつ効率よく製造することが可能なガスアトマイズ装置と、金属粉末の製造方法の提供。【解決手段】金属溶湯を流下させるための孔２を底部に有する溶湯保持容器３と、金属原料を溶解して、溶湯保持容器３に金属溶湯を供給するための原料溶解炉６とを有し、原料溶解炉６を内部に納める第一のチャンバー１０と、溶湯保持容器３を内部に納める第二のチャンバー１１とを有し、かつ、これら第一のチャンバー１０と第二のチャンバー１１との間には開閉可能な気密扉１２が設けられており、第一のチャンバー１０及び第二のチャンバー１１のそれぞれは、チャンバーの内部のガスを排出するためのガス排出口８と、チャンバーの内部にガスを導入するためのガス導入口９とを有する、ガスアトマイズ装置１を用いる金属粉末の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、各種金属粉末の製造に用いられるガスアトマイズ装置および金属粉末の製造方法に関するものである。

各種金属粉末を製造するための一手法として、ガスアトマイズ法がある。ガスアトマイズ法とは、金属溶湯を保持した溶湯保持容器の底部にある小さな孔から、この金属溶湯を細流状に流下して、この流下した金属溶湯に高速ガスを吹付けて、金属溶湯が霧状に飛散した金属溶滴を凝固させることで、金属粉末を得る手法である。

そして、金属粉末の製造に用いられるガスアトマイズ装置の構造は、一般的に、金属溶湯を保持して、この保持した金属溶湯を流下するための孔を底部に有した溶湯保持容器と、この溶湯保持容器の下方に位置して、溶湯保持容器の底部の孔より流下された金属溶湯に高速ガスを吹き付けて、この流下された金属溶湯を霧状の金属溶滴に飛散させるためのガスノズルと、このガスノズルの下方に位置して、上記の霧状に飛散した金属溶滴を凝固させるための溶滴凝固空間とを含んだものである（特許文献１）。このとき、上記の溶湯保持容器とは別に、さらに、金属原料を溶解して、溶湯保持容器に金属溶湯を供給するための原料溶解炉を有しているものがある（特許文献２）。そして、金属粉末は、その用途に応じて、酸素含有量が低いことが望まれており、金属原料の溶解には、真空溶解が適用されている。

特開２０００−２７３５０５号公報 特開平３−１５０３０５号公報

通常、ガスアトマイズ装置で製造される金属粉末は、その一つのアトマイズ装置において、金属原料の溶解から金属粉末の回収までの一連の工程でなる「一回の操業」で製造される。そして、同じ成分組成や粒度分布の金属粉末に加えて、様々な成分組成や粒度分布の金属粉末を、従来の一つのガスアトマイズ装置で製造する場合、上記した一回の操業の終了を待つこととなる。つまり、操業の終了後に、同じかまたは別の成分組成の金属原料を準備して、これを原料溶解炉に装入したり、または、別の粒度分布に対応した孔を底部に有した溶湯保持容器を設置し直したりしてから、次の、溶解から始まる操業を開始することとなる。また、操業中に、溶湯保持容器の底部の孔や、ガスノズルが金属溶湯等によって閉塞してしまうと、これら不良個所の修理や交換作業が必要となる。これらの点において、従来のガスアトマイズ装置には、酸素含有量の低い各種金属粉末を連続的にかつ効率よく製造する上で、改善の余地があった。

本発明の目的は、酸素含有量の低い各種金属粉末を、操業中の溶湯保持容器の底部の孔やガスノズルの閉塞を抑制しつつ、連続的にかつ効率よく製造することが可能なガスアトマイズ装置を提供することである。そして、このガスアトマイズ装置を使用して達成が可能な金属粉末の製造方法を提供することである。

本発明は、保持する金属溶湯を流下させるための孔を底部に有する溶湯保持容器と、その孔より流下する金属溶湯に高速ガスを吹き付けて、この流下する金属溶湯を霧状の金属溶滴に飛散させるためのガスノズルと、その金属溶滴を凝固させるための溶滴凝固空間と、を含む金属粉末を製造するためのガスアトマイズ装置において、
金属溶湯用の金属原料を溶解して、上記の溶湯保持容器に金属溶湯を供給するための原料溶解炉を有し、
その原料溶解炉を内部に納める第一のチャンバーと、上記の溶湯保持容器を内部に納める第二のチャンバーとを有し、かつ、これら第一のチャンバーと第二のチャンバーとの間には開閉可能な気密扉が設けられており、
これら第一のチャンバーおよび第二のチャンバーのそれぞれは、チャンバーの内部のガスを排出するためのガス排出口と、チャンバーの内部にガスを導入するためのガス導入口と、を有するガスアトマイズ装置である。

好ましくは、上記の溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、第二のチャンバーと第三のチャンバーとは気密壁で隔てられており、この気密壁には、上記の溶湯保持容器が底部に有している孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、
上記の第二のチャンバーと第三のチャンバーとは圧力調整弁を介して繋がっているガスアトマイズ装置である。

また、好ましくは、上記の溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、第二のチャンバーと第三のチャンバーとは気密壁で隔てられており、この気密壁には、上記の溶湯保持容器が底部に有している孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、
上記のガスノズルは溶湯保持容器の下部に付属しており、この溶湯保持容器とガスノズルとが一体で上記の気密壁に着脱可能であるガスアトマイズ装置である。

また、好ましくは、上記の溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、第二のチャンバーと第三のチャンバーとは気密壁で隔てられており、この気密壁には、上記の溶湯保持容器が底部に有している孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、
上記の第二のチャンバーと第三のチャンバーとは圧力調整弁を介して繋がっており、
上記のガスノズルは溶湯保持容器の下部に付属しており、この溶湯保持容器とガスノズルとが一体で上記の気密壁に着脱可能であるガスアトマイズ装置である。

また、好ましくは、上記の第二のチャンバーの内部に、さらに、原料溶解炉から溶湯保持容器に供給しない金属溶湯を入れるための溶湯除去容器を有するガスアトマイズ装置である。このとき、上記の溶湯除去容器は、金属溶湯が供給される溶湯保持容器の位置に移動可能であることが、より好ましい。

そして、本発明は、金属溶湯を保持する溶湯保持容器の底部に設けられた孔から金属溶湯を流下させ、この流下された金属溶湯に高速ガスを吹付けて、金属溶湯を霧状に飛散させて金属溶滴とし、その金属溶滴を凝固させる金属粉末の製造方法において、
減圧雰囲気中または真空中の原料溶解炉で金属原料を溶解して金属溶湯を得る溶解工程と、この原料溶解炉にて溶解された金属溶湯から初めに注ぎ出される金属溶湯を除去する溶湯除去工程と、その溶湯除去工程の後、原料溶解炉の金属溶湯を上記の溶湯保持容器に供給する溶湯供給工程と、を有する金属粉末の製造方法である。
この溶湯除去工程において、初めに注ぎ出される金属溶湯を溶湯除去容器に入れる工程を有することが好ましい。

本発明によれば、例えば酸素含有量の低い各種金属粉末をガスアトマイズ装置を用いて製造する場合等において、その操業中の溶湯保持容器底部の孔やガスノズルの閉塞を抑制しつつ、連続的にかつ効率よく製造することができる。

本発明のガスアトマイズ装置の一例について、その断面構造を示す概略図である。 本発明のガスアトマイズ装置の一例について、それが有する溶湯保持容器の断面構造を示す概略図である。 図１のガスアトマイズ装置について、それが溶湯除去容器を有するときの一例の断面構造を示す概略図である。 従来のガスアトマイズ装置の一例について、その断面構造を示す概略図である。

本発明の特徴は、従来のガスアトマイズ装置の構造を改良したことで、成分組成や粒度分布が同じ金属粉末に加えて、成分組成や粒度分布が異なる金属粉末を製造するときにも、進行中の操業の終了を待たなくても、次の操業の準備に取り掛かかることができる点にある。また、操業中に、溶湯保持容器底部の孔やガスノズルの閉塞を抑制できる点にある。そして、溶湯保持容器底部の孔やガスノズルが閉塞したときでも、この閉塞を容易に解消して、操業を早期に再開できる点にある。以下に、本発明の各構成要件について説明する。

（１）本発明のガスアトマイズ装置は、保持する金属溶湯を流下させるための孔を底部に有する溶湯保持容器と、その孔より流下する金属溶湯に高速ガスを吹き付けて、この流下する金属溶湯を霧状の金属溶滴に飛散させるためのガスノズルと、その金属溶滴を凝固させるための溶滴凝固空間と、を含む構造のものである。
上記の構造において、本発明のガスアトマイズ装置は、従来のガスアトマイズ装置と共通する。図１は、本発明のガスアトマイズ装置の一例について、その断面構造を示す概略図である。また、図４は、従来のガスアトマイズ装置の一例について、その断面構造を示す概略図である。図１、４において、それぞれのガスアトマイズ装置１は、金属溶湯を保持して、この保持した金属溶湯を流下させるための孔２を底部に有した溶湯保持容器３を有する。そして、この溶湯保持容器３の下方に位置して、上記の孔２より流下する金属溶湯に高速ガスを吹き付けて、この流下する金属溶湯を霧状の金属溶滴に飛散させるためのガスノズル４と、このガスノズル４の下方に位置して、上記の霧状に飛散させられた金属溶滴を凝固させるための溶滴凝固空間５とを備えている。

（２）本発明のガスアトマイズ装置は、金属溶湯用の金属原料を溶解して、この溶解で得た金属溶湯を、上記の溶湯保持容器に供給するための原料溶解炉を有しているものである。
従来のガスアトマイズ装置の場合、溶湯保持容器３自身が、高周波誘導装置を備える等して、金属原料の溶解炉を兼ねたものがある。また、図４のように、溶湯保持容器３とは別に、原料溶解炉６を独立して有したものもある（図中の溶湯保持容器３および原料溶解炉６において、「丸印の列」は、それらの周囲を取り巻く高周波誘導装置のコイルを示す）。そして、本発明のガスアトマイズ装置においても、図４と同様、原料溶解炉６が独立した構造を採用している。この原料溶解炉６が独立した構造とすることで、溶湯保持容器３は「タンディッシュ」の役割を担うことができる。この場合、原料溶解炉で溶解した金属溶湯を、上記のタンディッシュに移して、一旦保持することで、金属溶湯中の介在物の浮上分離に有利である。これは、操業中における、溶湯保持容器底部の孔やガスノズルの閉塞の抑制に効果的である。

（３）本発明のガスアトマイズ装置は、上記した原料溶解炉を内部に納める第一のチャンバーと、上記した溶湯保持容器を内部に納める第二のチャンバーとを有し、かつ、これら第一のチャンバーと第二のチャンバーとの間に開閉可能な気密扉が設けられているものである。
本発明のガスアトマイズ装置において、金属原料を溶解するための原料溶解炉が、溶湯保持容器（つまり、タンディッシュ）とは別に、独立して設置されていることは、上述の通りである。そして、本発明の特徴は、この原料溶解炉と溶湯保持容器とが、「同一のチャンバー内」に納められているのではなくて、図１の通り、それぞれの雰囲気を独立して調整できる「別々のチャンバー内」に納められている点にある。そして、本発明の特徴の詳細について、以下に記載の通りである。

（４）本発明のガスアトマイズ装置は、上記した第一のチャンバーおよび第二のチャンバーのそれぞれが、チャンバーの内部のガスを排出するためのガス排出口と、チャンバーの内部にガスを導入するためのガス導入口と、を有しているものである。
図４の従来のアトマイズ装置を用いて酸素含有量の低い金属粉末を製造する場合、操業の開始において、まず、原料溶解炉６が納められたチャンバー７の内部は、図示しない減圧ポンプ等のガス排出手段によって、チャンバー７が有しているガス排出口８を通じて、減圧雰囲気または真空に排気される。そして、金属原料を原料溶解炉６で溶解して得られた金属溶湯は、この原料溶解炉６から、同じチャンバー７内にある溶湯保持容器３に供給される。

そして、この溶湯保持容器３に供給された金属溶湯を、溶湯保持容器３の底部にある孔２から流下して、アトマイズ処理するときに、今度は、チャンバー７の内部は、図示しない加圧ポンプ等のガス導入手段によって、チャンバー７が有しているガス導入口９を通じて、専らアルゴンガス等の雰囲気ガスで満たされる。そして、アルゴンガス等で満たされたチャンバー７内のガス雰囲気は、事実上、一連の操業が終了するまで維持される。従って、この間、原料溶解炉６は、この操業の開始から終了まで、閉ざされたチャンバー７内に位置していなくてはならないので、次の操業で、新たな金属原料を溶解すべく、原料溶解炉６に金属原料を装入するには、この操業の終了を待たなくてはならない。

これに対して、図１に示す本発明のアトマイズ装置を用いて酸素含有量の低い金属粉末を製造する場合、操業の開始において、まず、原料溶解炉６が納められている第一のチャンバー１０の内部を、図示しないガス排出手段によって、第一のチャンバー１０が有しているガス排出口８を通じて、減圧雰囲気または真空に排気しなくてはならないことは、図４と同じである。しかし、金属原料の溶解中において、この原料溶解炉６が納められている第一のチャンバー１０と、溶湯保持容器３が納められている第二のチャンバー１１との間には、開閉可能な気密扉１２が設けられており、かつ、この気密扉１２は閉じられている。そして、金属原料の溶解が終了した後に、第一のチャンバー１０の内部は、図示しないガス導入手段によって、第一のチャンバー１０が有しているガス導入口９を通じて、アルゴンガス等の雰囲気ガスで満たされる。また、第二のチャンバー１１の内部も、図示しないガス導入手段によって、第二のチャンバー１１が有しているガス導入口９を通じて、アルゴンガス等の雰囲気ガスで同様に満たされる。そして、第一のチャンバーと第二のチャンバーの両方の内部が上記の雰囲気ガスで満たされてから、上記の気密扉１２が開けられて、原料溶解炉６が第二のチャンバー１１内に移動する。そして、原料溶解炉６中の金属溶湯が、第二のチャンバー１１内にある溶湯保持容器３に供給される。

そして、金属溶湯が溶湯保持容器３に供給された後には、原料溶解炉６が第一のチャンバー１０の内部に戻ってから、第一のチャンバー１０と第二のチャンバー１１との間にある気密扉１２が閉じられる。そして、第二のチャンバー１１では、溶湯保持容器３に供給された金属溶湯を、溶湯保持容器３の底部にある孔２から溶滴凝固空間５に向けて流下するアトマイズ処理が実施される。このとき、第二のチャンバー１１の内部は、アルゴンガス等の雰囲気ガスで満たされている。あるいは、図示しないガス排出手段やガス導入手段を使用して、第二のチャンバーが有しているガス排出口８やガス導入口９を通じて、アトマイズ処理に最適なガス雰囲気に再調整してもよい。このとき、加圧アトマイズを実施する場合、大気圧や溶滴凝固空間５（アトマイズチャンバー）内の圧力等に対して、加圧することもできる。

そして、本発明の特徴は、金属溶湯が溶湯保持容器３に供給されてから以降の操業間において、原料溶解炉６が、アトマイズ処理の行われている第二のチャンバー１１および溶滴凝固空間５と切り離された第一のチャンバー１０内に、独立して位置できる点にある。この構成よって、第一のチャンバー１０は、操業の終了を待たなくても、外気解放することができる。そして、第二のチャンバー１１と第三のチャンバー１４とで操業が行われている間に、第一のチャンバー１０内にある原料溶解炉６の清掃や交換等の作業が可能であり、かつ、次の操業で溶解を予定する新たな金属原料も装入でき、さらには、この新たな金属原料の溶解もでき、次の操業の準備をしておくことができる。加えて、第一のチャンバー１０の室内広さは、気密扉１２によって、原料溶解炉６を納められるだけの必要最小限に狭くすることができるので、操業の開始で、第一のチャンバー１０の内部を減圧雰囲気または真空に排気するときに、その排気効率もよい。さらに、本発明のガスアトマイズ装置では、このような第一のチャンバー１０を、複数有してもよい。従って、本発明によれば、酸素含有量の低い各種金属粉末を、連続的にかつ効率よく製造することができる。

（５）好ましくは、本発明のガスアトマイズ装置は、溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、この第三のチャンバーと第二のチャンバーとは気密壁で隔てられているものである。そして、この気密壁には、溶湯保持容器が底部に有している孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、上記の第二のチャンバーと第三のチャンバーとが圧力調整弁を介して繋がっているものである。
通常、ガスアトマイズ装置は、その操業中のアトマイズ処理によって霧状に飛散した金属溶滴を凝固させるための溶滴凝固空間を、アトマイズチャンバーの内部として有している。そして、本発明のガスアトマイズ装置の場合、このアトマイズチャンバーは、上記の第一および第二のチャンバーと区別するために、第三のチャンバーと称している。
また、図４の従来のガスアトマイズ装置の場合、第二のチャンバーに相当するチャンバー７と、第三のチャンバーに相当する溶滴凝固空間５とは、壁で隔てられている。この壁には、溶湯保持容器３が底部に有する孔２に対応した位置に貫通孔１３が設けられている。そして、この壁で隔てられたチャンバー７と溶滴凝固空間５とは、操業中において、流下中の金属溶湯の逆流や乱流を防止すべく、両方の空間内の圧力を等しくするために、その端部で繋がっている。

これに対して、本発明のガスアトマイズ装置の場合、図１に示すように、第二のチャンバー１１と第三のチャンバー１４とは、気密壁１５で隔てられている。この気密壁１５には、溶湯保持容器３の底部の孔２に対応した位置に貫通孔１３が設けられている。そして、この気密壁１５によって、第二のチャンバー１１と第三のチャンバー１４は、両チャンバーの端部にまで亘って“気密に”隔てられており、図４のように、繋がっていない。これによって、操業中の第二のチャンバー内の圧力を、第三のチャンバー内の圧力と独立して、自在に調整することができる。そして、第三のチャンバー１４もまた、その内部を減圧雰囲気または真空にするための、図示しないガス排出手段に通じるガス排出口８と、チャンバーの内部を加圧雰囲気等にするための、図示しないガス導入手段に通じるガス導入口９とを有していてもよい。
なお、通常、第三のチャンバー１４は、その底部に、金属粉末を回収するための回収容器１６を有している。そして、通常、ガスアトマイズ装置は、凝固後の金属粉末を回収するためのサイクロン分級機を有している。図１のガスアトマイズ装置の場合、例えば、その第三のチャンバー１４の側部には、図１に示さないサイクロン分級機に通じる配管が繋がっている。

本発明のガスアトマイズ装置の場合、その第二のチャンバーは、上述のガス排出口およびガス導入口を有していることで、操業中の第二のチャンバー内の圧力を自在に調節することができる。そして、一般的に、溶滴凝固空間を構成する操業中の第三のチャンバー内は、アルゴンガス等の雰囲気ガスで満たされている。このような操業状態において、各チャンバー内の圧力に変動が生じて、例えば、第二のチャンバー内の圧力が、第三のチャンバー内の圧力に比して、著しく低くなると、流下中の金属溶湯に逆流や乱流が生じ得て、溶湯保持容器底部の孔やガスノズルが金属溶湯で閉塞する場合が考えられる。

そこで、本発明のガスアトマイズ装置は、好ましくは、その第二のチャンバーと第三のチャンバーとが、圧力調整弁を介して繋がった構造とする。この構造は、操業中における、溶湯保持容器底部の孔やガスノズルの閉塞の抑制に効果的である。そして、この構造の一様態として、例えば、図１に示すように、第二のチャンバー１１と第三のチャンバー１４の両方のチャンバーから、外部にそれぞれ管を引き出して、これらの管を圧力調整弁１７を介して繋ぐことが、簡便である。この構造によって、例えば、操業の開始時には上記の圧力調整弁１７を閉じておいて、操業中に第二のチャンバー内と第三のチャンバー内との圧力差が顕著になったとき等に、この圧力調整弁１７を開き、または、その開閉度を調整することで、上記の圧力差を調整することができ、操業の中止を予防することができる。あるいは、第二のチャンバー内と第三のチャンバー内とで圧力を等しくする場合、例えば、操業の開始時から圧力調整弁１７を開けておくこともできる。
そして、このような圧力調整弁は、原料溶解炉が納められた第一のチャンバーと、第二のチャンバーとの間にも、設けてよい。

（６）好ましくは、本発明のガスアトマイズ装置は、上述した第二のチャンバーと第三のチャンバーとが気密壁で隔てられており、この気密壁には、溶湯保持容器の底部の孔に対応した位置に貫通孔が設けられているものである。そして、上記の金属溶湯に高速ガスを吹き付けるガスノズルは溶湯保持容器の下部に付属しており、溶湯保持容器とガスノズルとが一体で、上記の気密壁に着脱可能となっているものである。
図１において、第二のチャンバー１１と第三のチャンバー１４とは、気密壁１５で隔てられている。そして、この気密壁１５は、溶湯保持容器３が底部に有する孔２に対応した位置に貫通孔１３が設けられている。このような本発明のガスアトマイズ装置の一例について、図２は、その溶湯保持容器３の断面構造を示す概略図であり、本発明の好ましい一様態である。図２の溶湯保持容器３は、その底部に上記の孔２を有している。そして、図４の従来のガスアトマイズ装置の場合、流下された金属溶湯に高速ガスを吹き付けるためのガスノズル４が、チャンバー７と溶滴凝固空間５とを隔てている壁に装着されている構造であるのに対して、本発明の好ましいガスアトマイズ装置では、図２の溶湯保持容器３の通り、ガスノズル４が、気密壁１５ではなくて、溶湯保持容器３の下部に付属している。この構造によって、上記の孔２を有する溶湯保持容器３は、ガスノズル４と一体で、気密壁１５から着脱可能である。

金属溶湯を流下するための孔２を有する溶湯保持容器３を、ガスノズル４と一体で着脱できる構造であれば、操業中に孔２やガスノズル４が閉塞したときに、溶湯保持容器３を気密壁１５から離脱させるだけで、操業の中断を最小限に止めるのに効果的である。例えば、第二のチャンバー１１内等に、同じくガスノズル４と一体の、予備の溶湯保持容器３を準備しておけば、直ちに、この予備の溶湯保持容器３を気密壁１５に設置することができる。このとき、孔２やガスノズル４が閉塞した溶湯保持容器３の中に残った金属溶湯は、これに替えて設置した予備の溶湯保持容器３に移してもよい。あるいは、後述する溶湯除去容器１８に移してもよい。また、この新たに設置した予備の溶湯保持容器３に供給する金属溶湯は、第一のチャンバー１０内にある原料溶解炉６から供給してもよい。これによって、最小限の操業中断を経て、操業を再開することができ、操業を連続的にかつ効率的に行うことができる。
また、操業終了後には、ガスノズル４がチャンバー７と溶滴凝固空間５とを隔てている壁に装着されている従来の図４の構造だと、装置全体に及ぶ大掛かりな修理、交換作業が必要であるところ、溶湯保持容器３をガスノズル４ごと着脱できる本発明の好ましい構造であれば、閉塞した孔２やガスノズル４の修理・交換作業が容易である。そして、閉塞した孔２やガスノズル４の修理・交換作業中に、次の操業に備えて、第一のチャンバー１０内の原料溶解炉６で、金属原料を溶解しておくことも可能である。

（７）好ましくは、本発明のガスアトマイズ装置は、上述した第二のチャンバーの内部に、さらに、原料溶解炉から溶湯保持容器に供給しない金属溶湯を入れるための溶湯除去容器を有しているものである。
本発明のガスアトマイズ装置で金属粉末を製造する場合、まず、第一のチャンバーの内部に納められた原料溶解炉で金属原料を溶解することとなる。このとき、酸素含有量の低い金属粉末を製造するために、金属原料の溶解を減圧雰囲気中または真空中で行うと、脱ガス反応によって、金属溶湯の飛沫（スプラッシュ）が発生する。そして、このスプラッシュの発生が顕著だと、それが湯面上方の炉壁等に付着して、堆積する。

通常、原料溶解炉の金属溶湯の注ぎ口は、そのるつぼの上縁部に樋（スパウト）が設けられたものである（図１参照）。そして、金属原料の溶解が終了して、原料溶解炉中の金属溶湯を溶湯保持容器に供給するときは、原料溶解炉を傾倒して、上記のスパウトから金属溶湯を注ぎ出す。このとき、上記したスプラッシュの堆積が顕著であると、このスプラッシュが、初めに注ぎ出される金属溶湯中に脱落する。その結果、次工程で、溶湯保持容器の底部の孔から金属溶湯を流下したときに、金属溶湯中のスプラッシュが孔に詰まって、孔が閉塞する懸念がある。

そこで、原料溶解炉中の金属溶湯を溶湯保持容器に供給するときに、その初めに注ぎ出される金属溶湯を除去することで、金属溶湯中に多くのスプラッシュが混入していたとしても、その金属溶湯が溶湯保持容器に供給されることを回避できる。そして、この金属溶湯が除去された残りの金属溶湯を、溶湯保持容器に供給することで、次工程における、上記の溶湯保持容器底部の孔の閉塞を抑制できる。
金属溶湯の除去量は、原料溶解炉の炉中にある金属溶湯量の０．５質量％以上とすることが好ましい。そして、その上限については、１０．０質量％も除去すれば十分である。

また、原料溶解炉で溶解が終了したときには、原料溶解炉中の金属溶湯を溶湯保持容器に供給する前に、一旦保持することで、金属溶湯中の介在物等を浮上分離させるのに有利である。そして、原料溶解炉から初めに注ぎ出された金属溶湯は、金属溶湯の表面に浮上した上記の介在物等と一緒に流れて、その後に注ぎ出される金属溶湯（つまり、溶湯保持容器に供給される金属溶湯）の清浄度を高める効果を有する。そして、原料溶解炉のスパウトの表面に付着物があるとき、原料溶解炉から初めに注ぎ出された金属溶湯は、上記のスパウト表面を、付着物とともに、洗い流して、その後に注ぎ出される金属溶湯の清浄度を高める効果を有する。これらの効果によって、介在物等に起因する金属粉末中の欠陥を低減できる。
さらに、初めに注ぎ出された金属溶湯は、スパウトを温めて、その後に注ぎ出される金属溶湯の流れを円滑にする効果も有する。

以上の効果を達成するにおいて、本発明のガスアトマイズ装置は、第二のチャンバーの内部に、さらに、原料溶解炉から溶湯保持容器に供給しない金属溶湯を入れるための「溶湯除去容器」を有していることが好ましい。つまり、初めに注ぎ出される金属溶湯を除去するときに、その除去される金属溶湯を入れる溶湯除去容器を、溶湯保持容器と別に、準備しておくことが好ましい。そして、原料溶解炉から溶湯保持容器に金属溶湯を供給するときに、原料溶解炉は、溶湯保持容器が納められている第二のチャンバー内に移動することが効率的であることを考えれば、上記の溶湯除去容器は、第二のチャンバーの内部にあることが好ましい。
図３は、図１のガスアトマイズ装置について、それが溶湯除去容器１８を有するときの断面構造を示す概略図であり、本発明の好ましい一様態である。

なお、この構成において、溶湯保持容器が気密壁に着脱可能である場合、上記の溶湯除去容器は、金属溶湯が供給される溶湯保持容器の位置に移動可能であることが、より好ましい。これによって、原料溶解炉中の金属溶湯を溶湯保持容器に供給するときに、その初めにおいては、溶湯保持容器を気密壁から離脱させて、溶湯除去容器を設置すれば、原料溶解炉の移動軌道を変更しなくても、原料溶解炉から初めに注ぎ出される金属溶湯を溶湯除去容器に入れて除去することができる。そして、初めに注ぎ出される金属溶湯の除去が終わった後には、溶湯除去容器を離脱させて、溶湯保持容器を気密壁上の元の位置に戻せばよい。

１ ガスアトマイズ装置
２ 孔
３ 溶湯保持容器
４ ガスノズル
５ 溶滴凝固空間
６ 原料溶解炉
７ チャンバー
８ ガス排出口
９ ガス導入口
１０ 第一のチャンバー
１１ 第二のチャンバー
１２ 気密扉
１３ 貫通孔
１４ 第三のチャンバー
１５ 気密壁
１６ 回収容器
１７ 圧力調整弁
１８ 溶湯除去容器

Claims (8)

1. 保持する金属溶湯を流下させるための孔を底部に有する溶湯保持容器と、前記孔より流下する金属溶湯に高速ガスを吹き付けて、前記流下する金属溶湯を霧状の金属溶滴に飛散させるためのガスノズルと、前記金属溶滴を凝固させるための溶滴凝固空間と、を含む金属粉末を製造するためのガスアトマイズ装置において、
   前記金属溶湯用の金属原料を溶解して、前記溶湯保持容器に前記金属溶湯を供給するための原料溶解炉を有し、
   前記原料溶解炉を内部に納める第一のチャンバーと、前記溶湯保持容器を内部に納める第二のチャンバーとを有し、かつ、前記第一のチャンバーと前記第二のチャンバーとの間には開閉可能な気密扉が設けられており、
   前記第一のチャンバーおよび前記第二のチャンバーのそれぞれは、該チャンバーの内部のガスを排出するためのガス排出口と、該チャンバーの内部にガスを導入するためのガス導入口と、を有することを特徴とするガスアトマイズ装置。
2. 前記溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、前記第二のチャンバーと前記第三のチャンバーとは気密壁で隔てられており、前記気密壁には、前記溶湯保持容器が底部に有している前記孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、
   前記第二のチャンバーと前記第三のチャンバーとは圧力調整弁を介して繋がっていることを特徴とする請求項１に記載のガスアトマイズ装置。
3. 前記溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、前記第二のチャンバーと前記第三のチャンバーとは気密壁で隔てられており、前記気密壁には、前記溶湯保持容器が底部に有している前記孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、
   前記ガスノズルは前記溶湯保持容器の下部に付属しており、前記溶湯保持容器と前記ガスノズルとが一体で前記気密壁に着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載のガスアトマイズ装置。
4. 前記溶滴凝固空間が第三のチャンバーの内部で構成され、前記第二のチャンバーと前記第三のチャンバーとは気密壁で隔てられており、前記気密壁には、前記溶湯保持容器が底部に有している前記孔に対応した位置に貫通孔が設けられており、
   前記第二のチャンバーと前記第三のチャンバーとは圧力調整弁を介して繋がっており、
   前記ガスノズルは前記溶湯保持容器の下部に付属しており、前記溶湯保持容器と前記ガスノズルとが一体で前記気密壁に着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載のガスアトマイズ装置。
5. 前記第二のチャンバーの内部に、さらに、前記原料溶解炉から前記溶湯保持容器に供給しない金属溶湯を入れるための溶湯除去容器を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のガスアトマイズ装置。
6. 前記溶湯除去容器は、金属溶湯が供給される前記溶湯保持容器の位置に移動可能であることを特徴とする請求項５に記載のガスアトマイズ装置。
7. 金属溶湯を保持する溶湯保持容器の底部に設けられた孔から前記金属溶湯を流下させ、前記流下された金属溶湯に高速ガスを吹付けて、該金属溶湯を霧状に飛散させて金属溶滴とし、前記金属溶滴を凝固させる金属粉末の製造方法において、
   減圧雰囲気中または真空中の原料溶解炉で金属原料を溶解して前記金属溶湯を得る溶解工程と、
   前記原料溶解炉にて溶解された金属溶湯から初めに注ぎ出される金属溶湯を除去する溶湯除去工程と、
   前記溶湯除去工程の後、前記原料溶解炉の金属溶湯を前記溶湯保持容器に供給する溶湯供給工程と、を有することを特徴とする金属粉末の製造方法。
8. 前記溶湯除去工程において、前記初めに注ぎ出される金属溶湯を溶湯除去容器に入れる工程を有することを特徴とする請求項７に記載の金属粉末の製造方法。