JP7131245B2 - Metal powder manufacturing apparatus and metal powder manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、金属粉末製造装置と金属粉末の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal powder production apparatus and a metal powder production method.
たとえば特許文献1に示すように、いわゆるガスアトマイズ法を用いて金属粉末を製造する金属粉末製造装置とその装置を用いた製造方法が知られている。従来の装置は、溶融金属を吐出する溶融金属供給容器と、この溶融金属供給容器の下方に設置される筒体と、溶融金属供給部から吐出された溶融金属を冷却する冷却液の流れを、筒体の内面に形成する冷却液導出部と、を有する。
For example, as shown in
冷却液導出部は、冷却用筒体の内面の接線方向に向けて冷却液を噴射し、冷却液を冷却容器の内面に旋回させながら流下させることにより、冷却液層を形成している。冷却液層を用いることで、溶滴を急冷し、高機能性の金属粉末を製造することができることが期待されている。 The cooling liquid outlet sprays the cooling liquid in a tangential direction to the inner surface of the cooling cylinder, and causes the cooling liquid to swirl and flow down to the inner surface of the cooling container, thereby forming a cooling liquid layer. By using a cooling liquid layer, it is expected that droplets can be quenched and highly functional metal powder can be produced.
しかしながら、従来の装置では、冷却用筒体の内面に形成される旋回流の冷却液層に向けて溶融金属の溶滴を供給して急冷する構成であるために、溶滴が冷却液層に接触するまでの飛行時間が長いという課題を有している。また、冷却液層が筒体の内面に形成されると、冷却された金属粒子が筒体の内面に接触するおそれもある。高品質な金属粉末を得るためには、溶滴が冷却液層に接触するまでの飛行時間が短く、しかも冷却された金属粉末が筒体の内面などに接触しないことが好ましい。 However, in the conventional apparatus, droplets of molten metal are rapidly cooled by supplying them toward the cooling liquid layer of the swirling flow formed on the inner surface of the cooling cylinder. It has a problem that the flight time until contact is long. Further, when the cooling liquid layer is formed on the inner surface of the cylindrical body, the cooled metal particles may come into contact with the inner surface of the cylindrical body. In order to obtain high-quality metal powder, it is preferable that the flight time for the droplets to contact the coolant layer is short, and that the cooled metal powder does not contact the inner surface of the cylindrical body.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、高品質な金属粉末を製造することができる金属粉末製造装置と、それを用いる金属粉末の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to provide a metal powder manufacturing apparatus capable of manufacturing high-quality metal powder, and a metal powder manufacturing method using the same.
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末製造装置は、
溶融金属を吐出する溶融金属供給部と、
前記溶融金属供給部の下方に設置される筒体と、
前記溶融金属供給部から吐出された前記溶融金属を冷却する冷却液の流れを、前記筒体の内部に形成する冷却液導出部と、を有する金属粉末製造装置であって、
前記冷却液導出部が、前記筒体の軸芯方向の上部に具備してあり、内部に、外側空間部と、内側空間部と、これらの外側空間部と内側空間部とを連絡する通路部と、を有し、
前記冷却液導出部は、前記内側空間の内周面形状を規定する枠体を持ち、
前記外側空間部には、ノズルが連結してあり、
前記通路部は、前記外側空間部の上下幅よりも狭い上下幅を持ち、前記ノズルからの前記冷却液を前記外側空間部から前記内側空間部に向けて通過させるように構成してあり、
前記通路部から前記内側空間部に吐出された前記冷却液が、前記枠体の流路内周面に沿って前記筒体の内周面に向けて流れ、前記筒体の内周面で反射し、前記内側空間部の冷却液吐出部から前記筒体の中心部に向けて逆円錐状に流れるように、前記枠体の流路内周面には流路偏向面が形成してあることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention includes:
a molten metal supply unit for discharging molten metal;
a cylindrical body installed below the molten metal supply unit;
A metal powder production apparatus comprising: a cooling liquid outlet section for forming a flow of cooling liquid for cooling the molten metal discharged from the molten metal supply section inside the cylindrical body,
The cooling liquid lead-out portion is provided at the upper portion in the axial direction of the cylindrical body, and includes an outer space portion, an inner space portion, and a passage portion connecting the outer space portion and the inner space portion. and
The cooling liquid lead-out part has a frame that defines the shape of the inner peripheral surface of the inner space,
A nozzle is connected to the outer space,
The passage portion has a vertical width narrower than the vertical width of the outer space portion, and is configured to pass the cooling liquid from the nozzle from the outer space portion toward the inner space portion,
The cooling liquid discharged from the passage portion into the inner space portion flows toward the inner peripheral surface of the cylindrical body along the flow path inner peripheral surface of the frame body, and is reflected by the inner peripheral surface of the cylindrical body. and a flow path deflection surface is formed on the flow path inner peripheral surface of the frame so that the cooling liquid flows in an inverted conical shape from the cooling liquid discharge portion of the inner space toward the center of the cylinder. characterized by
好ましくは、前記通路部は、前記外側空間部の前記軸芯方向の上部に具備してある。 Preferably, the passage portion is provided above the outer space portion in the axial direction.
好ましくは、前記通路部の上下幅(W1)が、前記外側空間部の上下幅(W2)より狭く、1/3以下である。 Preferably, the vertical width (W1) of the passage is narrower than the vertical width (W2) of the outer space, and is ⅓ or less.
好ましくは、前記通路部の上下幅(W1)が、前記冷却液吐出部の径方向幅(D1)よりも狭く、1/3以下である。 Preferably, the vertical width (W1) of the passage portion is narrower than the radial width (D1) of the coolant discharge portion, and is ⅓ or less.
好ましくは、前記冷却液吐出部の径方向幅(D1)が前記内側空間部の主要部の径方向幅(D2)よりも狭く、2/3以下である。 Preferably, the radial width (D1) of the coolant discharge portion is narrower than the radial width (D2) of the main portion of the inner space, and is two-thirds or less.
好ましくは、前記内側空間部の径方向幅は、前記内側空間部の主要部から前記冷却液吐出部に向けて徐々に狭くなるように、前記枠体の流路内周面には、前記流路偏向面として、凹状の第1曲率面が形成してある。 Preferably, the inner peripheral surface of the flow path of the frame is provided with the flow path so that the radial width of the inner space gradually narrows from the main portion of the inner space toward the cooling liquid discharge portion. A concave first curvature surface is formed as a road deflection surface.
好ましくは、前記内側空間部の径方向幅は、前記内側空間部の主要部から前記通路部に向けて徐々に狭くなるように、前記枠体の基端側流路内周面には、凹状の第2曲率面が形成してある。 Preferably, the inner peripheral surface of the base end channel of the frame body has a concave shape so that the radial width of the inner space portion gradually narrows from the main portion of the inner space portion toward the passage portion. A second surface of curvature of is formed.
好ましくは、前記溶融金属供給部と前記筒体との間には、前記溶融金属供給部から吐出された溶融金属にガスを吹き付けて前記溶融金属を多数の溶滴にするガス吹付部材が配置してあり、
前記ガス吹付部材で溶滴にされた前記溶融金属が前記筒体の内部に入り込むように構成してある。
Preferably, a gas blowing member for blowing gas onto the molten metal discharged from the molten metal supply portion to make the molten metal into a large number of droplets is arranged between the molten metal supply portion and the cylindrical body. there is
It is configured such that the molten metal formed into droplets by the gas blowing member enters the interior of the cylindrical body.
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末の製造方法は、
溶融金属供給部の下方に設置される筒体の内面に冷却液の流れを形成する工程と、
前記溶融金属供給部から溶融金属を前記冷却液の流れに向けて吐出する工程と、を有する金属粉末の製造方法であって、
上記のいずれかに記載の金属粉末製造装置を用いて、
前記外側空間部の前記冷却液を、前記外側空間部の幅よりも狭い上下幅の通路部を通過させ、
前記通路部を通過した前記冷却液を、前記内側空間を規定する前記枠体の流路内周面に沿って流し、前記筒体の内周面で反射させ、前記筒体の中心部に向けて逆円錐状に流すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the method for producing metal powder according to the present invention comprises:
A step of forming a flow of cooling liquid on the inner surface of a cylindrical body installed below the molten metal supply section;
and discharging the molten metal from the molten metal supply unit toward the flow of the cooling liquid, wherein
Using the metal powder production apparatus according to any one of the above,
causing the cooling liquid in the outer space to pass through a passage having a vertical width narrower than the width of the outer space;
The cooling liquid that has passed through the passage portion flows along the inner peripheral surface of the flow path of the frame that defines the inner space, is reflected by the inner peripheral surface of the cylinder, and is directed toward the center of the cylinder. It is characterized by flowing in an inverted cone shape.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
第1実施形態
図1Aに示すように、本発明の一実施形態に係る金属粉末製造装置10は、溶融金属21をアトマイズ法(ガスアトマイズ法)により粉末化して、多数の金属粒子で構成された金属粉末を得るための装置である。この装置10は、溶融金属供給部20と、金属供給部20の鉛直方向の下方に配置してある冷却部30とを有する。図面において、鉛直方向は、Z軸に沿う方向である。
First Embodiment As shown in FIG. 1A, a metal
溶融金属供給部20は、溶融金属21を収容する耐熱性容器22を有する。耐熱性容器22の外周には、加熱用コイル24が配置してあり、容器22の内部に収容してある溶融金属21を加熱して溶融状態に維持するようになっている。容器22の底部には、吐出口23が形成してあり、そこから、冷却部30を構成する筒体32の内面33に向けて、溶融金属21が滴下溶融金属21aとして吐出されるようになっている。
The molten
容器22の外底壁の外側部には、吐出口23を囲むように、ガス噴射ノズル26が配置してある。ガス噴射ノズル26には、ガス噴射口27が具備してある。ガス噴射口27からは、吐出口23から吐出された滴下溶融金属21aに向けて高圧ガスが噴射される。高圧ガスは、吐出口23から吐出された溶融金属の周囲全周から斜め下方向に向けて噴射され、滴下溶融金属21aは、多数の溶滴となり、ガスの流れに沿って筒体32の内面に向けて運ばれる。
A
溶融金属21は、いかなる元素を含んでいてもよく、たとえば、Ti、Fe、Si、B、Cr、P、Cu、Nb、Zrの少なくともいずれかを含んでいるものも用いることができる。これらの元素は活性が高く、これらの元素を含む溶融金属21は、短時間の空気との接触により、容易に酸化して酸化膜を形成してしまい、微細化することが困難とされている。金属粉末製造装置10は、上述したようにガス噴射ノズル26のガス噴射口27から噴射するガスとして不活性ガスを用いることで、酸化しやすい溶融金属21であっても容易に粉末化することができる。
The
ガス噴射口27から噴射されるガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス、あるいはアンモニア分解ガス等の還元性ガスが好ましいが、溶融金属21が酸化しにくい金属であれば空気であってもよい。 The gas injected from the gas injection port 27 is preferably an inert gas such as nitrogen gas, argon gas or helium gas, or a reducing gas such as ammonia decomposition gas. It may be air.
本実施形態では、筒体32の軸心Oは、鉛直線Zに対して所定角度θ1で傾斜してある。所定角度θ1としては、特に限定されないが、好ましくは、0~45度である。このような角度範囲とすることで、吐出口23からの滴下溶融金属21aを、筒体32の内部で逆円錐状に形成してある冷却液流れ50に向けて吐出させ易くなる。
In this embodiment, the axial center O of the
逆円錐状の冷却液流れ50に吐出された滴下溶融金属51は、冷却液流れ50に衝突し、さらに分断され微細化されるとともに冷却固化され、固体状の金属粉末となる。筒体32の軸心Oに沿って下方には、排出部34が設けられ、冷却液流れ50に含まれる金属粉末を冷却液と共に、外部に排出可能になっている。冷却液と共に排出された金属粉末は、外部の貯留槽などで、冷却液と分離されて取り出される。なお、冷却液としては、特に限定されないが、冷却水が用いられる。
The dripping molten metal 51 discharged into the cooling
本実施形態では、筒体32の軸芯O方向の上部には、冷却液を筒体32の内部に導入するための冷却液導入部(冷却液導出部)36が具備してある。なお、冷却液導入部36は、筒体32の上部から筒体32の内部に向けて冷却液を吐出するという観点からは、冷却液導出部とも定義できる。
In this embodiment, a coolant introduction portion (coolant lead-out portion) 36 for introducing coolant into the
図1Bにも示すように、冷却液導入部36は、少なくとも枠体38を有し、冷却液導入部36の内部に、筒体32の径方向の外側に位置する外側部(外側空間部)44と、筒体32の径方向の内側に位置する内側部(内側空間部)46とを有する。外側部44と内側部46とは、仕切部40で仕切られ、仕切部40の軸芯O方向の上部に形成してある通路部42で、外側部44と内側部46とは、連絡しており、冷却液が流通可能になっている。なお、図1Aに示すように、外側部44では、仕切部40は、軸芯Oに対してθ2の角度で傾斜している。角度θ2は、0~90度の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、0~45度である。内側部46では、仕切部46の壁面は、筒体32の内面33と面一であることが好ましいが、必ずしも面一である必要は無く、多少傾斜していても段差が形成されていても良い。
As also shown in FIG. 1B , the
外側部44には、単一または複数のノズル37が接続してあり、ノズル37から冷却液が外側部44に入り込むようになっている。また、内側部46の軸芯O方向の下方には、冷却液吐出部52が形成してあり、そこから内側部46内の冷却液が筒体32の内部に吐出(導出)されるようになっている。
The
本実施形態では、冷却液導入部36の枠体38は、筒体32の軸芯O方向の上部に配置され、筒体32の内径より小さな外径を有する円筒形状を持つ。図1Bに示すように、枠体38の外周面が、内側部46内の冷却液の流れを案内する流路内周面38bとなる。枠体38の軸芯O方向の上部は、軸芯Oに略垂直な平面を持つリング状の上板部39の内周端に連結しており、上板部39の外周端は、筒状の側板部44aの上端に連結している。側板部44aの内径は、筒体32の外径よりも大きいことが好ましい。上板部39の外周端の近傍には、単一または複数のノズル37が接続してある。
In this embodiment, the
側板部44aの軸芯O方向の下端は、軸芯Oに略垂直な内面を持つリング状の底板部44bの外周端に連結してある。底板部44bの内周端は、筒体32の上端部に連結してある。筒体32の上端には、仕切部40が取り付けてあり、仕切部40が、外側部44の空間と内側部46の空間とを仕切っている。なお、筒体32の上端自体が仕切部40を構成していてもよい。仕切部40と底板部44bと側板部44aと上板部39で囲まれる空間が外側部44を規定している。
The lower end of the
また、仕切部40と上板部39と枠体38と筒体32とで囲まれる空間が内側部46を規定しており、枠体38は、内側部46の内周面形状を規定するようになっている。また、上板部39は、内側部46の天井面形状を規定するようになっている。また、上板部39は、内側部46から通路部42を跨いで外側部44にまで伸びて、外側部44の天井面形状も規定するようになっている。
A space surrounded by the
これらの外側部44と内側部46との間は、仕切部40の軸芯O方向の上部に設けられた通路部42により連通している。通路部42は、冷却液導入部36の上板部39と仕切部40の上端との間の隙間であり、その軸芯O方向の上下幅W1(図1A参照)は、外側部44の軸芯O方向の上下幅W2よりも狭い。W1/W2は、好ましくは1/3以下、さらに好ましくは1/4以下である。このような範囲とすることにより、後述する筒体32の内面33での冷却液の反射により逆円錐状の流れ50が形成されやすくなる。
The
本実施形態では、冷却液導入部36の外側部36には、ノズル37が接続してある。ノズルを、冷却液導入部36の外側部44に接続することで、ノズル37から冷却液導入部36の内部にある外側部44の内部に冷却液が入り込む。外側部44の内部に入り込んだ冷却液は、通路部42を通り、内側部46の内部に入り込む。
In this embodiment, a
枠体38は、筒体32の内面33よりも小さな内径を有する。図1Bに示すように、枠体38の下端38aには、枠体38の流路内周面38bから半径方向の外側に突出している外方凸部38a1が形成してある。外方凸部38a1の先端と筒体32の内面33との間のリング状の隙間が冷却液吐出部52となる。外方凸部38a1の流路側上面には、流路偏向面62が形成してある。流路偏向面62は、凹状の第1曲率面を構成し、流路偏向面62と筒体32の内面33との間に形成してある内側部46の径方向幅は、内側部46の主要部から冷却液吐出部52に向けて徐々に狭くなるようになっている。流路偏向面62の最小内径は、枠体38の流路内周面38bの主要部における最小内径と略一致する。
The
本実施形態では、前述したように、冷却液吐出部52は、枠体38の下端38aにおける外方凸部38a1と筒体32の内面33との間の隙間に形成され、その径方向幅D1は、内側部46の主要部における径方向幅D2よりも狭くなっている。D1/D2は、好ましくは2/3以下であり、さらに好ましくは1/2以下であり、好ましくは1/10以上である。冷却液吐出部の径方向幅D1は、通路部の上下幅W1(図1A参照)よりも広く、W1/D1は、好ましくは1/3以下であり、さらに好ましくは1/4以下であり、好ましくは1/20以上である。
In the present embodiment, as described above, the
冷却液吐出部52の内径が流路偏向面62の最大外径に一致し、冷却液吐出部52の外径が筒体32の内径に略一致する。なお、冷却液吐出部52の内径は、流路偏向面62の最大内径ではなく、図3に示すように、枠体38の下端38aの外径側底面に形成してある凸状の曲率面の最小内径でもよい。また、冷却液吐出部52の外径は、図1Bに示すように、筒体32の内面33にも一致させてもよいが、図3に示すように、筒体32の延長部内周面である仕切部40の内周面に形成してある凹状の第3曲率面66の最小内径に一致させても良い。なお、筒体32の内面33の内径は、特に限定されないが、好ましくは50~500mmである。
The inner diameter of the
図1Bに示すように、本実施形態では、枠体38の上端と上板部39の内周端との角部の内面(内側部46の流路内周面38bの側)には、凹状の第2曲率面64が形成してある。凹状の第2曲率面64は、内側空間部46の径方向幅が、軸芯Oに沿って内側空間部46の主要部から通路部42に向けて徐々に狭くなるように、枠体38の基端側流路内周面38bから上板部39の内面に向けて形成してある。
As shown in FIG. 1B, in the present embodiment, the inner surface of the corner between the upper end of the
凹状の第2曲率面64の第2曲率半径R2は、凹状の第1曲率面となる流路偏向面62の曲率半径R1と同じでも異なっていてもよいが、図1Aに示す通路部42の上下幅W1よりも大きいことが好ましい。通路部42と第2曲率面64とは、軸芯Oに沿って同じ高さ位置にあり、外側部46から通路部42を通して内側部46の内部に流入する冷却液は、第2曲率面64の一部または全面に最初に衝突することが好ましい。
The second curvature radius R2 of the concave
本実施形態では、ノズル37から外側部44に一次貯留され、そこから通路部42を通り、内側部46の内部に入り込む冷却液は、第2曲率面64の一部または全面に最初に衝突し、そこから枠体38の流路内周面38bに沿って軸芯Oの下方に向かう流れとなる。内側部46の内部を流路内周面38bに沿って軸芯Oの下方に下る冷却液は、次に、枠体38の流路偏向面62に沿って流れて筒体32の内面33に衝突して反射する。その結果、冷却液は、冷却液吐出部52から筒体32の内部に、図1Aに示すように、逆円錐状に吐出され、冷却液流れ50を形成する。
In this embodiment, the cooling liquid that is primarily stored in the
なお、冷却液吐出部52から流出する冷却液流れ50は、冷却液吐出部52から軸芯Oに向けて直進する逆円錐流れであるが、渦巻き状の逆円錐流れであってもよい。図1Bに示すように、軸芯Oに対する冷却液流れ50の逆円錐流れ方向Fの角度θ4は、流路偏向面62の最大外径部分における凹状の第1曲率面の曲率半径R1と接線角度θ3などに応じて決定され、好ましくは20~80度である。なお、接線角度θ3は、軸芯Oとの角度であり、軸芯Oに対する冷却液流れ50の逆円錐流れ方向Fの角度θ4と略同じであるが異なっていても良い。
Note that the
図1Aに示すように、枠体38の軸方向長さL1は、通路部42の軸芯O方向の幅W1を覆う程度の長さであればよく、図1Bに示すように、枠体38の下端38aにある外方凸部38a1が、筒体32の内面33に向き合う程度の長さであることが好ましい。ただし、図3に示すように、冷却部230の枠体38の軸方向長さは、枠体38の下端38aが、仕切部40の下方位置に届く程度の長さでもよく、通路部42の軸芯O方向の幅W1を覆う程度の長さであればよい。ただし、流路偏向面62は、通路部42には、向き合わない軸方向位置となるように、枠体38は、十分に軸方向に長いことが好ましい。
As shown in FIG. 1A, the axial length L1 of the
本実施形態では、図1Bに示すように、ノズル37から外側部44に入り込んだ冷却液は、外側部44で一次貯留され、そこから通路42を通過することで、流速が速まり、内側部46に入り込む。内側部46では、通路42を通過した冷却液は、枠体38の流路内周面38bに形成してある第2曲率面64に衝突し、その流れの向きが変えられ、軸芯Oに沿って下向きの流れに変えられる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the cooling liquid that has entered the
内側部46の内部を軸芯Oに沿って下方に下る冷却液は、次に、流路偏向面62に沿って案内されて流れ、流路断面が狭められることから流速が増す。そして、冷却液は、流速が増大した状態で、筒体32の内面に衝突して反射し、冷却液吐出部52から筒体32の内部に、図1Aに示すように、逆円錐状に吐出され、冷却液流れ50を形成する。このようにして形成された逆円錐状の冷却液流れ50の上側液面に、図1Aに示す滴下溶融金属21aの溶滴が入射し、滴下溶融金属21aの溶滴は、冷却液流れ50の内部で冷却液と共に流れて冷却される。
The cooling liquid flowing downward along the axis O inside the
本実施形態に係る金属粉末製造装置10および金属粉末の製造方法では、筒体32の上開口部に、滴下溶融金属21aの溶滴の入り口が形成され、その筒体32の上部開口部に逆円錐状の冷却水流れ50が形成される。筒体32の上部開口部に逆円錐状の冷却水流れ50が形成され、筒体32の排出部34から冷却液が排出されることで、筒体32の上部開口部には、筒体32の内部への吸引圧が得られる。たとえば筒体32の外部との差圧が30kPa以上の吸引圧が得られる。
In the metal
そのため、滴下溶融金属21aの溶滴は、筒体32の上部開口部から筒体32の内部に自己整合的に吸い込まれ(多少位置ずれしても自動的に吸い込まれ)、逆円錐状の冷却水流れ50の中に取り込まれる。そのため、溶融金属供給部20の吐出口23から冷却水流れ50に至るまでの滴下溶融金属21aの溶滴の飛行時間が短縮される。飛行時間が短縮されると、滴下溶融金属21aの溶滴が酸化されにくく、金属粉末の微細化が促進されると共に金属粉末の品質が向上する。また、急冷効果が促進され、金属粉末の非晶質化が向上する。
Therefore, the droplets of the dripping
また本実施形態では、筒体32の内面33に沿う冷却液の流れではなく、逆円錐状の冷却液の流れに滴下溶融金属21aの溶滴を取り込むようにしてあることから、筒体32の内部で、冷却された金属粒子の滞留時間を短くすることができると共に、筒体32の内面33へのダメージも少ない。また、冷却された金属粒子自体に対するダメージも少ない。
In addition, in this embodiment, the droplets of the dripping
さらに本実施形態では、筒体32の内面33には何ら加工することなく、また、何も取り付ける必要もなく、筒体32の上部に、冷却液導出部36を取り付けるのみで、逆円錐状の冷却液流れ50を形成することができる。また、筒体32の上部開口の内径も十分に大きく取ることができる。
Furthermore, in this embodiment, the
第2実施形態
図2に示すように、本発明の第2実施形態に係る金属粉末製造装置110と金属粉末の製造方法は、以下に示す以外は、第1実施形態と同様であり、共通する部材には共通する部材名称と符号を付し、共通する部分の説明は一部省略する。
Second Embodiment As shown in FIG. 2, a metal
本実施形態では、金属粉末製造装置110は、冷却部130において、ノズル37を上板部39ではなく、側板部44aに取り付けてあり、ノズル37の軸方向位置が、通路部42よりも軸芯Oに沿って下側に位置してある。また、仕切部40を底板部44bと一体化してある。本実施形態でも、筒体32の内部に、図2に示すように、第1実施形態と同様な逆円錐状の冷却液流れ50を形成することができる。
In the present embodiment, the metal
第3実施形態
図3に示すように、本発明の第3実施形態に係る金属粉末製造装置210と金属粉末の製造方法は、以下に示す以外は、第1実施形態または第2実施形態と同様であり、共通する部材には共通する部材名称と符号を付し、共通する部分の説明は一部省略する。
Third Embodiment As shown in FIG. 3, a metal
本実施形態の冷却部230では、枠体38の下端38aに形成してある外方凸部38a1の最大外径部分が、筒体32の内周面33の一部として定義される仕切部40の内周面と向き合っている。また、仕切部40の内周面には、凹状の第3曲率面66が形成してある。
In the
本実施形態では、図3に示すように、ノズル37から外側部44に入り込んだ冷却液は、外側部44で一次貯留され、そこから通路42を通過することで、流速が速まり、内側部46に入り込む。内側部46では、通路42を通過した冷却液は、枠体38の流路内周面38bに形成してある第2曲率面64に衝突し、その流れの向きが変えられ、軸芯Oに沿って下向きの流れに変えられる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the cooling liquid that has entered the
内側部46の内部を軸芯Oに沿って下方に下る冷却液は、次に、流路偏向面62に沿って案内されて流れ、流路断面が狭められることから流速が増す。そして、冷却液は、流速が増大した状態で、筒体32の内面の延長領域である仕切部42の内周面に衝突して凹状の第3曲率面66と枠体38の下端38aの凸状曲率面との間を流れて、冷却液吐出部52から筒体32の内部に、図1Aに示すように、逆円錐状に吐出され、冷却液流れ50を形成する。
The cooling liquid flowing downward along the axis O inside the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
たとえば上述した実施形態では、ノズル37は、上板部39または側板部44aに連結してあるが、底板部44bに連結してもよい。
For example, in the embodiment described above, the
また、ノズル37の取付向きを調節することで、逆円錐状の冷却液流れ50に渦巻き流れを加えることも可能である。
Also, by adjusting the mounting direction of the
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 The present invention will be described below based on more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1
図1Aおよび図1Bに示す金属粉末製造装置10を用いて、Fe-Si-B(実験番号6)、Fe-Si-Nb-B-Cu(実験番号7)、Fe-Si-B-P-Cu(実験番号8)、Fe-Nb-B(実験番号9)、Fe-Zr-B(実験番号10)から成る金属粉末を製造した。図1Aおよび図1Bに示す装置10において、筒体32の内面の内径は、300mm、W1/W2は1/4、D1/D2は1/2、角度θ1は20度、角度θ2は0度、角度θ3は50度で、角度θ4は50度であった。
Example 1
Using the metal
各実験において溶解温度1500℃、噴射ガス圧5MPa、使用ガス種アルコ゛ンと一定とし、ノズル37からの水流条件はポンプ圧7.5kPaであった。実施例においては平均粒径が約24μmの金属粉末を製造することができた。平均粒径は、乾式粒度分布測定装置(HELLOS)を用いて測定し求めた。また実験番号6~10で作製した金属粉末の結晶分析を、粉末X線回折法により評価した。金属粉末の磁気特性についてはHcメータにて保磁力(Oe)を測定することで行った。結果を表1に示す。また、冷却液流れ50は逆円錐状であることが確認され、吸引圧力は、40kPaであった。
In each experiment, the dissolution temperature was constant at 1500° C., the injection gas pressure was 5 MPa, the type of gas used was argon, and the water flow conditions from the
参考例1
枠体38の下端38aに流路偏向面62を持つ外方凸部を具備させず、D1=D2(実施例1と同じD1寸法)とした以外は、実施例と同じ金属粉末製造装置を用いて、実施例1と同じようにして、金属粉末(実験番号1~5)を製造し、同様な評価を行った。結果を表1に示す。冷却液流れ50は、筒体32の内周面に沿う流れとなった。
Reference example 1
The same metal powder production apparatus as in Example 1 was used, except that the
評価
表1の実施例と参考例を比べると、粒子径が小さくなり、磁気特性が向上している。これは実施例では、参考例に比較して、冷却液流れが、逆円錐流れとなり、滴下溶融金属21aの溶滴の飛行距離が短縮されたことに起因すると考えられる。
Comparing the example and the reference example in Evaluation Table 1, the particle size is smaller and the magnetic properties are improved. It is considered that this is because in the example, the cooling liquid flow becomes an inverse conical flow compared to the reference example, and the flight distance of the droplets of the dripping
10,110,210… 金属粉末製造装置
20… 溶融金属供給部
21… 溶融金属
22… 容器
23… 吐出口
24… 加熱用コイル
26… ガス噴射ノズル
27… ガス噴射口
30,130,230… 冷却部
32… 筒体
33… 内面(内周面)
34… 排出部
36… 冷却液導入部(冷却液導出部)
37… ノズル
38… 枠体
38a… 下端
38a1… 外方凸部
38b… 流路内周面
39… 上板部
40… 仕切部
42… 通路部
44… 外側部(外側空間部)
44a… 側板部
44b… 底板部
46… 内側部(内側空間部)
50… 冷却液流れ
52… 冷却液吐出部
62… 流路偏向面(第1曲率面)
64… 第2曲率面
66… 第3曲率面
DESCRIPTION OF
34...
37...
44a...
50...
64...
Claims (10)
前記溶融金属供給部の下方に設置される筒体と、
前記溶融金属供給部から吐出された前記溶融金属を冷却する冷却液の流れを、前記筒体の内部に形成する冷却液導出部と、を有する金属粉末製造装置であって、
前記冷却液導出部が、前記筒体の軸芯方向の上部に具備してあり、内部に、外側空間部と、内側空間部と、これらの外側空間部と内側空間部とを連絡する通路部と、を有し、
前記冷却液導出部は、前記内側空間部の内周面形状を規定する枠体と、前記枠体の上端に繋がる上板部と、を持ち、
前記外側空間部には、ノズルが連結してあり、
前記通路部は、前記外側空間部の上下幅よりも狭い上下幅を持ち、前記ノズルからの前記冷却液を前記外側空間部から前記内側空間部に向けて通過させるように構成してあり、
前記枠体の下端には、前記枠体の流路内周面から前記冷却液を半径方向の外側に向かわせる第1曲率面が形成してあり、
前記枠体の上端と前記上板部の内周端との角部の内面には、凹状の第2曲率面が形成してあり、
前記通路部から前記内側空間部に吐出された前記冷却液が、前記第2曲率面に衝突し、前記枠体の流路内周面および前記第1曲率面に沿って前記筒体の内周面に向けて流れ、前記筒体の内周面で反射し、前記内側空間部の冷却液吐出部から前記筒体の中心部に向けて逆円錐状に流れるように、前記枠体の流路内周面には前記第1曲率面を構成する流路偏向面が形成してあることを特徴とする金属粉末製造装置。 a molten metal supply unit for discharging molten metal;
a cylindrical body installed below the molten metal supply unit;
A metal powder production apparatus comprising: a cooling liquid outlet section for forming a flow of cooling liquid for cooling the molten metal discharged from the molten metal supply section inside the cylindrical body,
The cooling liquid lead-out portion is provided at the upper portion in the axial direction of the cylindrical body, and includes an outer space portion, an inner space portion, and a passage portion connecting the outer space portion and the inner space portion. and
The cooling liquid lead-out part has a frame that defines the shape of the inner peripheral surface of the inner space , and an upper plate that is connected to the upper end of the frame ,
A nozzle is connected to the outer space,
The passage portion has a vertical width narrower than the vertical width of the outer space portion, and is configured to pass the cooling liquid from the nozzle from the outer space portion toward the inner space portion,
A first curved surface is formed at the lower end of the frame for directing the cooling liquid radially outward from the flow path inner peripheral surface of the frame,
A concave second curvature surface is formed on the inner surface of the corner between the upper end of the frame and the inner peripheral end of the upper plate,
The cooling liquid discharged from the passage portion into the inner space portion collides with the second curved surface, and flows along the flow path inner peripheral surface of the frame and the first curved surface, and flows along the inner peripheral surface of the cylindrical body. The flow path of the frame body flows toward the surface, reflects on the inner peripheral surface of the cylinder body, and flows in an inverted conical shape from the coolant discharge part of the inner space toward the center part of the cylinder body. A metal powder production apparatus, wherein a channel deflection surface forming the first curvature surface is formed on an inner peripheral surface.
前記溶融金属供給部の下方に設置される筒体と、 a cylindrical body installed below the molten metal supply unit;
前記溶融金属供給部から吐出された前記溶融金属を冷却する冷却液の流れを、前記筒体の内部に形成する冷却液導出部と、を有する金属粉末製造装置であって、 A metal powder production apparatus comprising: a cooling liquid outlet section for forming a flow of cooling liquid for cooling the molten metal discharged from the molten metal supply section inside the cylindrical body,
前記冷却液導出部が、前記筒体の軸芯方向の上部に具備してあり、内部に、外側空間部と、内側空間部と、これらの外側空間部と内側空間部とを連絡する通路部と、を有し、 The cooling liquid lead-out portion is provided at the upper portion in the axial direction of the cylindrical body, and includes an outer space portion, an inner space portion, and a passage portion connecting the outer space portion and the inner space portion. and
前記冷却液導出部は、前記内側空間部の内周面形状を規定する枠体を持ち、 The cooling liquid outlet has a frame that defines the shape of the inner peripheral surface of the inner space,
前記外側空間部には、ノズルが連結してあり、 A nozzle is connected to the outer space,
前記通路部は、前記外側空間部の上下幅よりも狭い上下幅を持ち、前記ノズルからの前記冷却液を前記外側空間部から前記内側空間部に向けて通過させるように構成してあり、 The passage portion has a vertical width narrower than the vertical width of the outer space portion, and is configured to pass the cooling liquid from the nozzle from the outer space portion toward the inner space portion,
前記枠体の下端には、前記枠体の流路内周面から前記冷却液を半径方向の外側に向かわせる第1曲率面が形成してあり、 A first curved surface is formed at the lower end of the frame for directing the cooling liquid radially outward from the flow path inner peripheral surface of the frame,
前記通路部から前記内側空間部に吐出された前記冷却液が、前記枠体の流路内周面および前記第1曲率面に沿って前記筒体の内周面に向けて流れ、前記筒体の内周面で反射し、前記内側空間部の冷却液吐出部から前記筒体の中心部に向けて逆円錐状に流れるように、前記枠体の流路内周面には前記第1曲率面を構成する流路偏向面が形成してあることを特徴とする金属粉末製造装置。 The cooling liquid discharged from the passage portion into the inner space portion flows toward the inner peripheral surface of the tubular body along the flow path inner peripheral surface of the frame body and the first curvature surface, The flow path inner peripheral surface of the frame has the first curvature so that it is reflected on the inner peripheral surface of the frame and flows in an inverted conical shape from the coolant discharge portion of the inner space toward the center of the cylindrical body. 1. A metal powder manufacturing apparatus characterized in that a flow path deflection surface forming a surface is formed.
前記ガス吹付部材で液滴にされた前記溶融金属が前記筒体の内部に入り込むように構成してある請求項1~7のいずれかに記載の金属粉末製造装置。 A gas blowing member is arranged between the molten metal supply unit and the cylindrical body to blow a gas onto the molten metal discharged from the molten metal supply unit to form a large number of droplets of the molten metal,
8. The apparatus for producing metal powder according to claim 1, wherein said molten metal formed into droplets by said gas blowing member enters into said cylindrical body.
前記溶融金属供給部から溶融金属を前記冷却液の流れに向けて吐出する工程と、を有する金属粉末の製造方法であって、
請求項1~9のいずれかに記載の金属粉末製造装置を用いて、
前記外側空間部の前記冷却液を、前記外側空間部の幅よりも狭い上下幅の通路部を通過させ、
前記通路部を通過した前記冷却液を、前記内側空間部を規定する前記枠体の流路内周面に沿って流し、前記筒体の内周面で反射させ、前記筒体の中心部に向けて逆円錐状に流すことを特徴とする金属粉末の製造方法。 A step of forming a flow of cooling liquid on the inner surface of a cylindrical body installed below the molten metal supply section;
and discharging the molten metal from the molten metal supply unit toward the flow of the cooling liquid, wherein
Using the metal powder production apparatus according to any one of claims 1 to 9,
causing the cooling liquid in the outer space to pass through a passage having a vertical width narrower than the width of the outer space;
The cooling liquid that has passed through the passage portion flows along the inner peripheral surface of the flow path of the frame that defines the inner space, is reflected by the inner peripheral surface of the cylinder, and reaches the center of the cylinder. A method for producing metal powder, characterized in that the powder is poured in an inverted conical shape.
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