JPH01219110A - Production of metal powder - Google Patents
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
この発明は垂直に流下する高温の溶融金属流に高流速の
流体ジェットを衝突させて粉砕・冷却することによって
微粉末を得る方法に係り、流体ジェットおよび溶融金属
の吹き上げを防止し、かつ安定した微粉化効果を得る方
法に関する。The present invention relates to a method of obtaining fine powder by colliding a high-velocity fluid jet with a vertically descending high-temperature molten metal stream to crush and cool it, which prevents the fluid jet and molten metal from blowing up, and provides stable Concerning a method for obtaining a micronization effect.
金属粉末の製造方法としては、周知のとおり溶融金属に
ガス、油あるいは水のジェットを吹付けて粉化させるア
トマイズ法が生産性がよく、適用範囲が広いこと等から
多用されている。
特に最近では、射出成形、溶射等の用途から球形の微粉
末の需要が多く、この球形の微粉末の製造にはガス７ト
マイズ法が適用されている。
このガスアトマイズ法の噴霧装置としては、円環型、ペ
ンシル型、■型等が使用されているが、特にペンシル型
は噴射ジェットの調整がノズルチップの取替のみで可能
であること、噴射の経時的安定性が高いこと等の利点を
有する。
近年、粉末の利用分野では粒子径をざらに微細化するこ
゛とが要求されているが、粉末の微細化をはかるために
噴霧媒の噴射速度や噴射角度を増大すると、ガスジェッ
トの焦点すなわち溶融金属流とガスジェットとの交差点
付近から噴射ガスの一部が吹き上げられる現象が発生し
、溶融金属滴がガス流れによってはね上げられてノズル
おるいはノズル室等に付着堆積し、操業を停止せざるを
得ない状況となる。
これを回避するため、噴霧装置の複数のノズルチップの
噴射角度を変化させて溶融金属流とガスジェットの交差
点を分散させる方法（特開昭６１−９１３０３公報、特
公昭６２−２４４８１公報等）、あるいは溶融金属流の
周囲で噴射ガスを旋回させる方法（特開昭６２−４７４
１２号公報）等が提案されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、従来の前記の方法には次のような欠点があった
。
噴射角度の異なるノズルチップを配置して溶融金属流と
ガスジェットの交差点を分散させる方法では、溶融金属
流とガスジェットの衝突角度が異なることによって、生
成粒子径に大きな差が生ずる結果、粒度分布に大きなバ
ラツキが生じ、目標粒度の粉末収率が低い。
また、旋回ジェットを用いる方法ではガスジェットの溶
融金属流に対する衝突力が弱くなり、溶融金属を粉化さ
せる能力が低下し微粉の収率が低い。
この発明は従来の技術のこのような問題点に鑑みなされ
たものであり、目標粒度の微粉末を高収率で安定して１
ｍし得る方法を提案しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
この発明は溶融金属流の周囲から複数のガスジェットを
噴射して微粉化する場合、ガスジェットと溶融金属流と
の交差点を一点に集中させず分散させればガスの吹き上
げに伴うブロッキングを回避できるが、溶融金属流とガ
スジェットの衝突角度が異なると前記したとおり粒度分
布に大きなバラツキが生じるため、この問題を解決する
手段として、衝突角度を一定として流体ジェット噴射ノ
ズルの配置を改善するとともに、溶融金属流と流体ジェ
ットの交差点の分布範囲を適正化したものである。
すなわち、この発明は垂直に流下する溶融金属流の周囲
に２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶融金属流の中
心軸から同一距離を隔てて同一水平面に対向して配置す
るとともに、各２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶
融金属流と流体ジェットの交差角度一定で、流体ジェッ
ト噴射孔と溶融金属流との水平距離を変化させて設ける
ことにより、溶融金属流と流体ジェットの交差点を溶融
金属流の流下方向に沿って溶融金属流の直径の２〜５倍
の範囲で分布させることを特徴とするものである。As a method for producing metal powder, the atomization method, in which molten metal is pulverized by spraying a jet of gas, oil, or water, is widely used because of its high productivity and wide range of applications. Particularly recently, there has been a great demand for spherical fine powder for applications such as injection molding and thermal spraying, and the gas 7tomization method has been applied to produce this spherical fine powder. As the atomizing device for this gas atomization method, annular type, pencil type, ■ type, etc. are used, but in particular, the pencil type requires that the injection jet can be adjusted only by replacing the nozzle tip, and that the injection time elapses. It has advantages such as high physical stability. In recent years, there has been a demand for finer particle sizes in the field of powder application, but increasing the injection speed and spray angle of the spray medium in order to make the powder finer reduces the focus of the gas jet, that is, the molten metal. A phenomenon occurs in which part of the injected gas is blown up from near the intersection of the gas flow and the gas jet, and molten metal droplets are thrown up by the gas flow and deposit on the nozzle or nozzle chamber, forcing the operation to stop. It becomes a no-win situation. In order to avoid this, there is a method of dispersing the intersection of the molten metal flow and the gas jet by changing the spray angle of a plurality of nozzle tips of the spray device (Japanese Patent Laid-Open No. 61-91303, Japanese Patent Publication No. 62-24481, etc.); Alternatively, a method of swirling the injection gas around the molten metal flow (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-474
12) etc. have been proposed. [Problems to be Solved by the Invention] However, the above conventional method has the following drawbacks. In the method of dispersing the intersection of the molten metal flow and the gas jet by arranging nozzle tips with different injection angles, the difference in the collision angle between the molten metal flow and the gas jet causes a large difference in the diameter of the generated particles, resulting in a change in particle size distribution. There is a large variation in the particle size, and the powder yield of the target particle size is low. In addition, in the method using a swirling jet, the collision force of the gas jet against the molten metal flow is weakened, the ability to pulverize the molten metal is reduced, and the yield of fine powder is low. This invention was made in view of the problems of the conventional technology, and it is possible to stably produce fine powder with a target particle size at a high yield.
The purpose of this paper is to propose a method that can [Means for Solving the Problems] This invention provides that when a plurality of gas jets are injected from around a molten metal flow to pulverize it, if the intersections of the gas jets and the molten metal flow are dispersed instead of being concentrated at one point. Blocking due to gas blow-up can be avoided, but if the collision angle between the molten metal flow and the gas jet differs, as mentioned above, large variations in particle size distribution will occur, so as a means to solve this problem, a fluid jet with a constant collision angle is used. The arrangement of the injection nozzle has been improved and the distribution range of the intersection of the molten metal flow and the fluid jet has been optimized. That is, in this invention, two pairs of fluid jet jet nozzles are arranged around a vertically descending molten metal stream, facing each other on the same horizontal plane at the same distance from the central axis of the molten metal stream. By providing a fluid jet injection nozzle with a constant intersection angle between the molten metal flow and the fluid jet and varying the horizontal distance between the fluid jet injection hole and the molten metal flow, the intersection of the molten metal flow and the fluid jet is The molten metal is distributed along the flow direction in a range of 2 to 5 times the diameter of the molten metal flow.
溶融金属流の周囲に溶融金属流の中心軸から同一距離を
隔てて同一水平面上に２個一対の流体ジェットを対向さ
せて配置させるのは、以下に示す理由による。
第３図（Ａ＞に示すごとく、同一水平面上における溶融
金属流（１）の中心軸との距離が同一であると、垂直に
流下する溶融金属流（１）と、噴射ノズル（２）から噴
出する流体ジェット（３）の交差点付近で溶融金属の粉
化が完了し、かつ生成した溶融滴が溶融金属流の鉛直下
方に落下する。したがって、粒−子径の均一な粉末が得
られ、また粉末回収タンク壁への衝突による異径粉も生
成しない。
しかし、同図（Ｂ）（Ｃ）に示すように、噴射角度が同
一であっても２個一対の噴射ノズル（２）の配置が溶融
金属流に関して非対象であると、生成粒子の粒径が相対
的に大きくなり、かつ回収タンクへの衝突による異形粉
が生成混入して品質を劣化させることになる。
このため、噴射ノズルは溶融金属流の中心を円の中心と
する同心円上に対向させて配置する必要がある。
また、噴射ノズルから噴出するガスジェットの噴射角度
を一定にするのは、噴射角度（溶融金属流とガスジェッ
トの衝突角度）と生成粒子径の関係を考慮したことによ
る。
すなわち、アトマイズ法による粉末の製造においては、
溶融金属流と噴霧媒の衝突角度が生成粒子径に大きな影
響をおよぼす。第４図は第５図に示すようなＶ型噴射を
第１表に示す噴霧条件で行なった場合の生成粒子径と噴
射角度の関係を示す。
第４図より、噴射角度を小さくすると衝突角度が小さく
なり衝突力が弱められることと、ガスの噴射孔と交差点
との距離が長くなって交差点でのガス流速が低下して粉
化しにくいことの相乗影響により粒子径が大きくなる。
したがって、ガスジェットの噴射角度は一定とする必要
がある。
第 １ 表
また、溶融金属流とガスジェットの交差点をある１点に
集中させずに鉛直方向に分布させるのは、既に明らかに
なっているように、ガスの吹き上げ現象を防止するため
である。これは、上方で焦点を結ぶガスジェットによる
鉛直下向きガス流れによって、その下方で焦点を結ぶガ
スジェットの一部が吹き上がるのを抑制する効果による
。
しかしながら、単に鉛直方向に分布させるだけでは、ガ
スの吹き上げ現象は防止できても生成粒子径の微細化お
よび粒度分布の均一化ははかれない。
そこで発明では溶融金属流とガスジェットの交差点の分
布範囲を溶融金属流の流下方向に沿って当該溶融金属流
の直径の２〜５倍の範囲と規定したのである。
すなわち、ガスジェットの吹き上げを防止するためには
交差点の分布範囲を溶融金属流の直径（Ｄ）の２倍以上
とする必要があり、また生成粒子径を小ざくし、かつ粒
度分布を均一化し目標粒度の粉末収率を上げるためには
交差点の分布範囲をＯの５倍以下とする必要がある。
第６図は生成粒子径と交差点の分布の長さの関係を実験
により求めたデータである。なお、衝突角度は１５度で
行なった。第７図（Ａ）はアトマイズノズルの配置状況
を示す平面図であり、Ｂ−Ｂ。
Ｂ’ −８’ 、Ｂ”−Ｂ″断面重ねて描いた図を第７
図（Ｂ）に示す。第７図（Ｂ）中のしは交差点分布範囲
である。
このデータより、Ｌ／Ｄが２〜５の範囲で粉末の平均粒
子径が最も小さく、Ｌ／Ｄが５以上になると平均粒子径
が大きくなることがわかる。
次に、この発明方法を実施するためのアトマイズノズル
としては、第１図（Ａ＞（Ｂ）にその−例を示すごとく
、円環型のノズル室（５）の底面に２本一対のガスジェ
ット噴射ノズル（２）を溶融金属流（１）の中心軸から
同一距離を隔ててそれぞれ相対向して配置するとともに
、その複数組の２本一対の噴射ノズル（２）はすべて溶
融金属流（１）と流体ジェット（３）との衝突角度を一
定として、溶融金属流と流体ジェットの交差する点が溶
融金属流の直径りの２゛〜５倍の範囲に分布するように
取付ける。
また、第２図に示すように、菱形に形成したノズル室（
１５）に２個一対の噴射孔（１２）をそれぞれ相対向し
て設けた構造の７トマイズノズルを用いる等、この発明
の条件を満しておればノズル室の形状に制限はない。
（実 施 例］
第１図に示す噴射ノズルを使用し、Ｃｕ−２０％Ｎ。
溶湯から第２表に示す噴霧条件で粉末を製造した結果を
、噴射角度を変化させて交差点を分散させる方法（従来
法１）と、噴射ガスを旋回させる方法（従来法２）と比
較して第２表に併せて示す。
第２表より、本発明法は平均粒子径並びに粒度分布のい
ずれも従来法に比し優れていることがわかる。
以下余白
第 ２ 表
＊累積篩上１０％径と６０％径の比
（小ざいほど均一径に近い）
［発明の効果］
以上説明したごとく、この発明方法によれば、流体ジェ
ットの吹き上げに伴うブロッキングを回避できるだけで
なく、粒子の微細化並びに粒度分布の均一化がはかられ
、目標粒度の球形微粉末を安定して高収率で製造するこ
とができ、そのもたらす効果は甚大である。The reason why a pair of fluid jets are arranged facing each other on the same horizontal plane at the same distance from the central axis of the molten metal flow around the molten metal flow is as follows. As shown in Fig. 3 (A>), if the distance between the molten metal flow (1) and the central axis on the same horizontal plane is the same, the molten metal flow (1) flowing vertically and the injection nozzle (2) The pulverization of the molten metal is completed near the intersection of the ejected fluid jets (3), and the generated molten droplets fall vertically below the molten metal flow.Therefore, powder with a uniform particle size is obtained. In addition, powder with different diameters due to collision with the powder recovery tank wall is not generated. However, as shown in Figures (B) and (C), even if the injection angle is the same, the arrangement of the two injection nozzles (2) If it is asymmetrical with respect to the molten metal flow, the particle size of the generated particles will be relatively large, and irregularly shaped powder will be generated and mixed in due to collision with the recovery tank, degrading the quality of the injection nozzle. need to be placed facing each other on concentric circles with the center of the molten metal flow as the center of the circle.Also, to keep the injection angle of the gas jet ejected from the injection nozzle constant, the injection angle (molten metal flow and This is due to the consideration of the relationship between the collision angle of the gas jet and the diameter of the particles produced.In other words, in the production of powder by the atomization method,
The collision angle between the molten metal flow and the spray medium has a large effect on the particle size produced. FIG. 4 shows the relationship between the diameter of generated particles and the injection angle when V-shaped injection as shown in FIG. 5 is carried out under the spray conditions shown in Table 1. From Figure 4, it can be seen that when the injection angle is decreased, the collision angle becomes smaller and the collision force is weakened, and the distance between the gas injection hole and the intersection becomes longer, reducing the gas flow velocity at the intersection and making it difficult to powder. The particle size increases due to the synergistic effect. Therefore, the injection angle of the gas jet needs to be constant. Table 1 Furthermore, as has already been made clear, the reason why the intersections of the molten metal flow and the gas jet are distributed in the vertical direction instead of concentrating on one point is to prevent the gas from blowing up. This is due to the effect of suppressing a portion of the gas jet focused below from blowing up due to the vertically downward gas flow caused by the gas jet focused above. However, by simply distributing the particles in the vertical direction, even if the gas blow-up phenomenon can be prevented, it is not possible to make the particle size of the generated particles finer or to make the particle size distribution more uniform. Therefore, in the invention, the distribution range of the intersection of the molten metal flow and the gas jet is defined as a range of 2 to 5 times the diameter of the molten metal flow along the downstream direction of the molten metal flow. That is, in order to prevent the gas jet from blowing up, it is necessary to make the distribution range of the intersection more than twice the diameter (D) of the molten metal flow, and also to make the generated particle size small and the particle size distribution uniform. In order to increase the powder yield of the target particle size, it is necessary to make the distribution range of the intersection point 5 times or less of O. FIG. 6 shows experimentally determined data on the relationship between the diameter of generated particles and the length of the intersection point distribution. Note that the collision angle was 15 degrees. FIG. 7(A) is a plan view showing the arrangement of atomizing nozzles, taken along line B-B. B'-8' and B''-B'' cross-sections are shown in Figure 7.
Shown in Figure (B). The box in FIG. 7(B) is the intersection distribution range. From this data, it can be seen that the average particle size of the powder is the smallest when L/D is in the range of 2 to 5, and when L/D is 5 or more, the average particle size becomes large. Next, as an atomizing nozzle for carrying out the method of this invention, as shown in FIG. The jet injection nozzles (2) are arranged opposite to each other at the same distance from the central axis of the molten metal flow (1), and the plurality of pairs of injection nozzles (2) are all arranged to face each other at the same distance from the central axis of the molten metal flow (1). The collision angle between 1) and the fluid jet (3) is fixed, and the points where the molten metal flow and the fluid jet intersect are distributed in a range of 2 to 5 times the diameter of the molten metal flow. As shown in Figure 2, the nozzle chamber (
There is no restriction on the shape of the nozzle chamber as long as it satisfies the conditions of the present invention, such as using a 7tomized nozzle having two pairs of injection holes (12) facing each other in 15). (Example) Using the injection nozzle shown in Fig. 1, Cu-20%N was produced from the molten metal under the spray conditions shown in Table 2.The method of dispersing the intersection points by changing the injection angle (Conventional method 1) and the method of swirling the injected gas (Conventional method 2) are also compared in Table 2.From Table 2, the method of the present invention has both the average particle diameter and particle size distribution compared to the conventional method. It can be seen that the method is superior to the above.Table 2 in the margin *Ratio of cumulative 10% diameter on sieve to 60% diameter (the smaller the diameter, the closer to uniform diameter) [Effects of the invention] As explained above, the method of this invention According to this method, it is possible to not only avoid blocking caused by the blow-up of a fluid jet, but also to make particles finer and more uniform in particle size distribution, and to produce spherical fine powder with a target particle size in a stable manner at a high yield. Yes, the effects are enormous.
第１図（Ａ＞はこの発明方法を実施するための７トマイ
ズノズルの一例を示す縦断面
図、同図（Ｂ）は同上ノズルの底面図
である。
第２図は同じくアトマイズノズルの変形例を示す斜視図
である。
第３図はアトマイズノズルの噴霧形態例を示す図で、図
（Ａ＞は溶融金属流の中心軸との距離を同一にした２本
一対の噴射ノズルによる噴霧形態、図（Ｂ）（Ｃ）は２
本一対の噴射ノズルの配置が溶融金属に関して非対称の
場合の噴霧形態をそれぞれ示す。
第４図は溶融金属流とガスジェットとの衝突角度と平均
粒子径の関係を示す図である。
第５図は■型噴霧を模式的に示す図である。
第６図はガスジェット交差点の分布と平均粒子径の関係
を示す図である。
第７図（Ａ＞はアトマイズノズルの配置状況を示す平面
図、同図（Ｂ）は図（Ａ＞のＢ−Ｂ線上、Ｂ’−８’線
上、Ｂ′ｌ Ｂ／／線上の断面を重ねて描いた図であ
る。
１・・・溶融金属流 ２・・・噴射ノズル３・
・・流体ジェット ５・・・ノズル室出願人
住友金屈工業株式会社
代理人 弁理士 押田良久、７ｊｉ、＠１１〜．＝：
＋
第１図
（Ａ） （Ｂ）
第２図
第３図
（Ａ） （Ｂ） （Ｃ）第４
図
溶融金属とガスジェットとの衝突角度（ｄｅｇ ）Ｌ／
ＤFig. 1 (A) is a vertical cross-sectional view showing an example of a 7 atomizing nozzle for carrying out the method of the present invention, and Fig. 1 (B) is a bottom view of the same nozzle. Fig. 2 is a modification of the same atomizing nozzle. Fig. 3 is a diagram showing an example of the spray form of the atomizing nozzle; Figures (B) and (C) are 2
The spray forms are shown when the arrangement of the pair of injection nozzles is asymmetrical with respect to the molten metal. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the collision angle of the molten metal flow and the gas jet and the average particle diameter. FIG. 5 is a diagram schematically showing ■-shaped spray. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distribution of gas jet intersections and the average particle diameter. Fig. 7 (A> is a plan view showing the arrangement of the atomizing nozzles, and Fig. 7 (B) is a cross section on the BB line, B'-8' line, and B'l B// line of the figure (A>). These are overlapping diagrams. 1... Molten metal flow 2... Injection nozzle 3.
...Fluid jet 5...Nozzle chamber applicant
Sumitomo Kinku Kogyo Co., Ltd. Agent Patent Attorney Yoshihisa Oshida, 7ji, @11~. =:
+ Figure 1 (A) (B) Figure 2 Figure 3 (A) (B) (C) Figure 4
Figure: Collision angle between molten metal and gas jet (deg) L/
D
Claims (1)
ェットを溶融金属流の流下方向下方で交差・衝突するよ
う噴射して微粉末を製造する方法において、溶融金属流
の周囲に２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶融金属
流の中心軸から同一距離を隔てて同一水平面上に対向し
て配置し、かつ溶融金属流と流体ジェットの交差角度一
定で、流体ジェット噴射ノズルと溶融金属流との水平距
離を変化させて設けることにより、溶融金属流と流体ジ
ェットの交差する点を溶融金属流の流下方向に沿って溶
融金属流の直径の２〜５倍の範囲で分布させることを特
徴とする金属粉末の製造方法。1 In a method of producing fine powder by injecting multiple fluid jets from around a vertically descending molten metal flow so as to intersect and collide with each other in the downward direction of the molten metal flow, a pair of two jets are jetted around the molten metal flow. The fluid jet injection nozzles are arranged facing each other on the same horizontal plane at the same distance from the central axis of the molten metal flow, and the intersection angle between the molten metal flow and the fluid jet is constant. By varying the horizontal distance, the points where the molten metal flow and the fluid jet intersect are distributed in a range of 2 to 5 times the diameter of the molten metal flow along the downstream direction of the molten metal flow. Method for producing metal powder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4543888A JPH01219110A (en) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | Production of metal powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4543888A JPH01219110A (en) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | Production of metal powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219110A true JPH01219110A (en) | 1989-09-01 |
Family
ID=12719323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4543888A Pending JPH01219110A (en) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | Production of metal powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01219110A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7276637B1 (en) * | 2021-12-21 | 2023-05-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Method for producing water-atomized metal powder and apparatus for producing water-atomized metal powder |
| WO2023119896A1 (en) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Production method for water-atomized metal powder, and production device for water-atomized metal powder |
-
1988
- 1988-02-27 JP JP4543888A patent/JPH01219110A/en active Pending
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| JP7276637B1 (en) * | 2021-12-21 | 2023-05-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Method for producing water-atomized metal powder and apparatus for producing water-atomized metal powder |
| WO2023119896A1 (en) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Production method for water-atomized metal powder, and production device for water-atomized metal powder |
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