JPH0364406A - 金属溶湯ノズル - 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、アトマイズ法によって金属粉末を製造するに
当たり、溶融金属の落下流を形成する為に用いられる金
属溶湯ノズルに関し、詳細には均な粒径からなる微細金
属粉末を製造するため、且つ薄膜筒状の溶融金属流を定
常的に安定して形成できる金属ｍ　ｔ％ノズルに関する
ものである。

［従来の技術］ 金属粉末を製造する方法の１つとしてアトマイズ法が実
用化されている。第５図はアトマイズ法の一例を示す説
明図である。図示しないタンデイツシュ内に貯留された
溶融金属を柱状に流下させて溶融金属流１を形成し、該
溶融金属流１を取り囲む様に配設されたアトマイズ用ノ
ズル２から気体や液体等のアトマイズ媒体３を前記溶融
金属流１へ向けて噴射し、上記溶融金属流１を粉砕する
と共に冷却し、微細化された金属粉末ＩＡを製造する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで金属粉末の利用分野は急速に拡大しつつあり、
製造される金属粉末は均一な粒径に揃えられたものであ
ると共に、より小さい粒径に微細化されたものとするこ
とが望まれている。

上記の様な均一小粒径の金属粉末を得るためには、溶融
金属とアトマイズ媒体の接触ｇ３会を増加させれば良い
のではないかとの観点から、アトマイズ媒体の噴射量や
噴射速度を高めることか試みられている。しかしながら
、アトマイズ用ノズル２や加圧ポンプ等においては機構
的な限界があり、前記目的を達成するまてには至ってい
ない。

そこて溶融金属流１とアトマイズ媒体の接触機会を増や
すための別の手段として、溶融金属流１の直径を細径化
することが考えられ、金属溶湯ノズルを小径化すること
が試みられている。しかしながら前記金属溶湯ノズル径
を小さくすると、溶融金属中の不純物や溶融金属の僅か
な凝固によって、ノズルの目詰りを引き起こし、連続操
業の実施が妨げられるたけてなく接触機会が必ずしも増
加するものではない為、粒径のばらつきが大きいという
問題があった。

そこで更に別の手段か開発されなければならず、本発明
者等は溶融金属流の形態制御という観点から研究を行な
った。第６図（八）は断面が中実円形の溶融金属流１ａ
を示す説明図、第６図（Ｂ）は断面が中空筒状の溶融金
属流１ｂを示す説明図である。今単位時間当たりに同量
の溶融金属を流下させる場合を考えると、第６図ＣＢ）
の如く溶融金属流１ｂを中空筒状に形成したものでは筒
状流の壁厚が、中実円柱状の溶融金属流１ａの直径（太
さ）より薄くなり、更に筒状体の外周径を中実体の外径
より大きくすることがてき、アトマイズ媒体３との接触
機会は増えることになる。従って第６図（Ｂ）に示す様
な溶融金属流１ｂを形成して製造した金属粉末はより微
細化でき、ざらに粒径のばらつきも少なくなって均一な
ものとなることが期待される。

ところて上記の様に中空筒状の溶融金属流１ｂを形成す
るためには、まず第１に金属？８湯ノズルを第７図（Ａ
）、（Ｂ）　　（断面図）に示す様な構造とすることが
考えられる。しかしながら第７図（八）（Ｂ）　に示す
様にノズル溶湯流路８内にコア６ａ６ｂを配設する構造
ては、ノズル溶湯流路８の内壁面とコア６ａ、６ｂ外周
面の間に形成される間隙Ｇは極めて狭くしておかなけれ
ばならず、中実円柱状の溶融金属流１ａを細径化すると
きと同様に目詰りを起こす可能性か非常に高い。なお第
７図（Ｃ）の様に単にノズル下流側８ｂを上流側８ａよ
り広げたものを検討したか、ノズル出口４より流出され
る溶融金属は破線に示す様に円柱状１ａとなってしまい
、中空筒状の溶融金属流１１〕を形成することはできな
かった。

そこで木発明者は、中空筒状の溶融金属流を、ノズル閉
塞を生じることなく連続して形成することのてきる金属
溶湯ノズルを提供する目的で研究を重ね、本発明を完成
した。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明は、金属溶湯ノズルの溶湯
流路断面積を下流側が上流側より大きく１２る様に形成
すると共に、該溶湯流路は下流側出口に向かって屈曲又
は湾曲されてなることを要旨とするものである。

［作用及び実施例コ 第１図（Ａ）は本発明に係る金属溶湯ノズルＮの代表的
な実施例を示す断面説明図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ
）に示すノズルの内部形状を示す説明図である。タンデ
イツシュの底壁５に形成される金属溶湯ノズルＮは、溶
湯流路内を上流側８ａと下流側８ｂに分け、下流側８ｂ
の内径Ｄ２は上流側８ａの内径Ｄｌより大きく形成し、
上流側８８カ）ら下流側８ｂへの移行部分は、第１図（
ｂ）に示す様なテーバ部８ｃによって形成する。また上
流側８ａと下流側８ｂはその軸芯を相互に屈曲しており
、国側においては上流側８ａの軸芯ＣＬ、と下流側８ｂ
の軸芯ＣＬ、は角度αで屈曲形成される。該角度αは０
度より大きく、９０度未満の範囲内とし、好ましくは１
０〜８０度とする。なお金属溶湯ノズルＮの上流側８ａ
と下流側８ｂは第２図に示す如くなだらかに湾曲して形
成され、その内径を上流側から下流側へ向かって漸次拡
大する様に形成されたものてあっても良い。尚上流側軸
芯ＣＬ、は斜め下方に向けて形成することがもつとも有
効であり、下流側軸芯ＣＬ２は第１２図の様に鉛直下向
けに形成する形成する場合の他、ＣＬ、とＣＬ２を屈曲
させるという条件の下で斜め左下方に向ける場合も本発
明に含まれる。

尚第１．２図において下流側軸芯ＣＬ２を若干右下向き
に屈曲させた場合も、後述の機構によって中空流か形成
される限り本発明より排除されるものてはない。

上記の様な金属溶湯ノズルＮを使って溶融金属流を形成
させると、該ノズルＮ内の屈曲又は湾曲内側における溶
融金属はその粘性によって矢印Ｆ＋　に示す様にノズル
内壁面（図の右側内壁）と密着する様に流れ、一方屈曲
又は湾曲の外側における溶融金属は上流側８ａによる流
れ慣性力によって矢印Ｆ２に示す如く下流側８ｂの内壁
面（図の左側内壁）に沿う様に流れる。この様にノズル
Ｎの下流側を流れる金属溶湯流は図面上左右に分割され
ることとなり、更に図面の表側と裏側方向にも分割され
ることとなり、結果的には下流側出口４における溶融金
属流は中央部に中空部分を形成した中空筒状流１ｂとな
って放出される。

この様な金属溶湯ノズルＮにおいては、下流側出口４に
広い開口面積を確保しておくことができるので、ノズル
詰り等の不具合を引き起こす恐れは全くなくなった。

上記実施例においては、タンデイツシュの底壁５に金属
溶浸ノズルＮを一体的に形成したものについて説明した
か、その他上記構造の金属溶湯ノズルを別部材として形
成し、これをタンデイツシュ底壁５の下方に配設したも
のであっても良い。

（実験例） 金属溶湯ノズルＮの形状及び寸法（単位はｍｍ）か第３
図（概略図）に示す様に形成された実験モデルを使用し
、流下される１５５０℃の溶融Ｎｉに対し、第５図に示
すアトマイズ用ノズル２を使用して３００　Ｉｌ／ｍｉ
ｎで７００気圧の水を噴射し、アトマイズＮｉ粉を製造
する実験を行なった。尚比較例１．２として直径３ｍｍ
及び５ｍｍのストレート状の金属溶湯ノズルを用いて同
条件でアトマイズ粉の製造を行ない、各々についてアト
マイズ法の粒径分布を調へた。第４図はこの結果を示す
グラフであり、比較例１．２においてもノズル径を小さ
くすることによってアトマイズ粉の平均粒径は細粒化さ
れることか分かったが、いずれの場合にも噴ａＪ水のエ
ネルギーは溶融金属に苅して均等に作用されず、粒径分
布はどうしても広い範囲となっていた。また目詰りを生
じる恐れかあるため（特に合金においてこの傾向は顕著
となる）、温度制御や不純物制御について万全の管理体
制を敷くことが要求された。

一方本発明実施例においては噴射水のエネルギーが溶融
金属流に対して均一に作用される様になり、微細なアト
マイズ粉が製造でき、しかも接触機会の増大は確実なも
のとなり、粒度分布のばらつきを狭い範囲のものとする
ことがてきる様になった。また金属溶湯ノズルの下流側
出口を広く形成しているので、金属凝固等によるノズル
詰りを一切引き起こすことはなく、安定してアトマイズ
粉の連続製造ができた。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、不純物等によ
ってノズルが閉塞されてしまう恐れがなく、しかも薄膜
に形成された中空筒状の溶融金属流を連続的に形成でき
る様になり、粒径の均一な微細金属粉を効率的に製造で
きる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明金属溶湯ノズルの代表的な実施例
を示す断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の一部斜視
説明図、第２図は本発明の他の金属溶湯ノズルの実施例
を示す断面図、第３図は実験に用いたノズルモデルの寸
法及び形状を示す概略説明図、第４図は実験結果を示す
グラフ、第５図はアトマイズ法の一例を示す説明図、第
６図（八）は従来の溶融金属流を示す説明図、第６図（
Ｂ）は他の溶融金属流の一例を示す説明図、第７図（Ａ
）〜（Ｃ）は金属溶湯ノズルの従来例を示す断面図であ
る。 １・・・溶融金属　　　　２・・・アトマイズ用ノズル
３・・・アトマイズ媒体　４・・・ノズル下流側出口５
・・・タンデイツシュ底壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アトマイズ法実施用の金属溶湯ノズルであって、
   該金属溶湯ノズルの溶湯流路断面積は下流側を上流側よ
   り大きく形成すると共に、該溶湯流路は下流側出口に向
   かつて屈曲又は湾曲されてなることを特徴とする金属溶
   湯ノズル。