JPH02170903A - 金属粉末製造装置 - 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、ガス噴霧法により金属粉末を製造する装置に
関する。　本発明の装置は、とくに特殊鋼や超合金の粉
末の製造にとって有用であり、好ましい態様のものは、
きわめて清浄な金属粉末の製造を可能にする。

［従来の技術１ 炭化物の含有量が高い高速度工具鋼ないし超硬合金から
工具を製造する場合とか、Ｎｉ基やＣ。

基の超合金でジェットエンジンやガスタービンの部品を
製造する場合には、粉末冶金法が好んで利用されている
。　とくに、近年のＨＩＰ技術の進歩と大容量の装置の
普及により、金属粉末から出発して所望の形状と性能を
もった部品を製造することが、いっそう容易になりつつ
ある。

不純物の含有が少ない金属粉末を製造する方法として、
金属溶湯をガスで噴霧する方法が知られている。

ガス噴霧法は、底部に出湯ランナーをそなえた金属溶湯
イ緊持容器と、噴霧チャンバー内にガス噴霧ノズルを有
する溶湯噴霧装置とを使用して実施する。

出湯ランナーとして、溶湯保持容器の底に連結したラン
ナーの下端にスライディングゲートを設け、ランナーの
周囲に誘導加熱コイルをそなえたものを使用することが
提案された。

上記の出湯ランナーにおいて、ランナーの周囲に設けた
誘導コイルからの磁束によってランナー内の金属を誘導
加熱するときに、磁束がスライディングゲートにまで及
んで、ゲートが加熱されることがある。　従って、ゲー
トには、耐熱材料や発熱の少ない材料を選択して用いな
ければならない。　たとえば、ゲートをセラミックス材
料だけで製造すれば、この問題は解消する。　しかし、
確実な動作と耐久力の点からは、ゲートの一部に金属材
料を使用することが望ましい。　ゲートに金属材料を使
用するときは、ゲートによる磁束の消費すなわち電力の
ロスが避けられない。　一方、ゲートにコイルからの磁
束が及ばなくなるように両者の距離を遠くすると、ラン
ナー内で金属溶湯が凝固するおそれがある。

製品金属粉末の品質に関していえば、より高温でより高
圧のＨＩＰが実施できるようになると、溶製材と実質１
変らないカサ密度をもった製品が得られるが、その一方
で、原料とする金属粉末に対する要求は、ますますきび
しくなる。　結晶組織が微細であって、炭化物などの強
化材粒子の析出分布が微細かつ均一であるという粉末の
長所を十分に生かすためには、金属粉末は表面の酸化物
が極少であることと、耐火物やスラグの細片のような外
来不純物が皆無であることを要求される。

従来のガス噴霧技術により製造した金属粉末は、このよ
うな要求を十分にみたすものとはいえない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明のひとつの目的は、ガス噴霧法による金属粉末製
造装置において、出湯ランナーのスライディングゲート
が磁束の影響を受けず、同時に磁束のロスも低減した出
湯ランナーをそなえた装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、上記したような金属粉末の品質に
対する高い要求水準をみたし、ガス噴霧法により、きわ
めて情理な金属粉末を製造できる装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段１ 本発明の金属粉末の製造装置は、第１図に示すように、
有底円筒状の溶湯保持容器（１）、その底部に設けた出
湯ランナー（２）この出湯ランナーの下方に接続して設
けた、噴霧チャンバー（４１）内にガス噴霧ノズル（４
２）を有する溶湯噴霧手段（４）とから構成され、溶湯
保持容器（１）を取り巻く大径の第一誘導加熱コイル（
５）に加えて出湯ランナー（２）を取り巻く小径の第二
誘導加熱コイル（６）をそなえ、出湯ランナー（２）の
ノズル部分をセラミックス製のスライディングゲート（
２２）で構成し、第二の加熱コイル（６）とスライディ
ングゲート（２２）との間に、電導性かつ非磁性の材料
で形成した環状の磁気遮蔽板（７）を介在させ、この磁
気遮蔽板に冷却手段を付加したことを特徴とする特 ガス噴霧ノズル（４２）は当然に不活性ガス源に接続さ
れ、また噴霧チャンバーには製品粉末の搬送手段を設け
るが、いずれも図示してない。

本発明の金属粉末製造装置の好ましい態様のものは、第
７図に示すように、溶湯保持容器（１）密に接合する蓋
体（３）とからなるものを使用し、蓋体に真空発生手段
（図示してない）を接続した構成を有する。　この溶湯
保持容器を使用することにより、空気とくに酸素による
汚染の少ない、きわめて清浄な金属粉末が製造できる。

磁気遮蔽板（７）は、導電性かつ非磁性の材料たとえば
銅（あるいはアルミニウムや非磁性ステンレスでもよい
）で、第３図または第５図に示すように、環状に形成し
てあって、出湯ランナーの下端をとり囲むように配置し
である。　遮蔽板はその中に生じる誘導電流により加熱
されるから、冷却手段を用いることが必要でおる。　　
　（、Ａ〕第２図および第３図に示した磁気遮蔽板の１
雫よ、中空に形成してあって、その中に、第３図に矢印
で承りように冷却媒体を通して冷却する。　冷却あって
、下方からファン（図示してない）により空気を吹きつ
けて冷却することが好ましい。

セラミックス製のスライディングゲート（２２）は、油
圧シリンダーを２個設けて、それらのブツシュロッドの
同調した進退によって、つまりどの方向にしても押すだ
けの力で動かして開閉てきるようにすることができる。

第７図の溶湯容器を用いる場合、スライディングゲート
をブツシュロッドで押すだけで動かすならば、それらの
間は接続してあく必要はないから、２本の対向するブツ
シュロッドをともに後退させることにより、出湯ランナ
ーを容器本体とともに、それらの加熱用コイル（５およ
び６）内から引き出すことができる。　つまり、容器本
体と益体とを可１般型として、固定してあくことが好ま
しい伯の構成部分、すなわち第一および第二の加熱コイ
ル（５および６）、油圧シリンダーおよび噴霧手段（４
）と分離して取り扱うようにすることができる。　出湯
ランナー（２）の先端と噴霧チャンバー（４１）との接
続は、フレキシブル接手（４３）と適宜のシール（図示
してない）を用いることにより、気密にできる。

［作　用］ この金属粉末製造装置の操業は、つぎのように行なう。

　まずスライディングゲート（２２）を閉の状態にして
おいて、容器本体（１）に金属溶湯を入れる。　溶湯は
、別の装置で溶解したものを受湯してもよいし、容器に
原料を入れて第一の加熱コイル（５）により溶解して用
意してもよい。

金属溶湯を真空下に置く好ましい態様においては、次に
、第一の加熱コイルに高周波電流を通電して溶湯の温度
を維持しつつ、容器本体（１）に益体（３）を気密にか
ぶせて、図示してない真空発生手段により溶湯（８）上
部の空間を真空にする。　これにより、酸素による汚染
を防ぐとともに、若干の脱ガスを行なうことができる。

　このとき必要でおれば、精錬剤の投入による補足的な
精錬や、合金成分の調整をすることも可能である。

大気下または真空下に所望の溶湯が用意できたら、出湯
ランナー（２）のランナ一部分（２１）中で凝固してい
た金属を、第二の加熱コイル（６）に通電して加熱する
ことにより溶解し、スライディングゲート（２２）を開
く。　ランナ一部（２１）を通りノズル（２２）から噴
霧チャンバー（４１）内に流下する溶湯を、ガス噴霧ノ
ズル（４２）から不活性ガス、代表的には窒素またはア
ルゴンを吹き出して噴霧し、金属粉末（９）をつくる。

　ガス噴霧そのものは、既知の技術に従って実施すれば
よい。

出湯のとき、第二の加熱コイル（６）からの（４１束に
よって、ランナ一部（２１）内の金属溶湯は加熱されて
いるが、第６図に示すように、磁気遮蔽板（７）は、こ
の磁束φかスライディングゲート（２２）におよぶこと
を阻止し、その結果、スライディングゲートの温度上昇
と、そこにおける磁束のロスが防止される。　それは、
第二の加熱コイル（６）からの磁束が磁気遮蔽板（７）
を通過しようとすると、磁気遮蔽板に渦電流が生じるこ
とによって、その磁束の通過が妨げられ、この作用によ
り、スライディングゲート（２２）に磁束が波及するこ
とが阻止されるからである。　結果として、スライディ
ングゲートのケーシング（２３）のような金属製の部材
に誘導電流が流れることがなく、それらの部材に発熱は
生じないし、磁束のロスもない。

出湯の進行につれ溶湯（８）のヘッドが下ったら、それ
につれて上部空間の圧力を増大させる（真空下の操業に
おいては、減圧の度合を、たとえば圧力２００Ｔｏｒｒ
から４００Ｔｏｒｒへと減らす）ことにより、ノズルか
らの出湯量を一定に保つことができ、これは−様な品質
の金属粉末を得る上で好ましい。

（実施例］ 第７図に示した構成の、真空下に金属溶湯を保持するタ
イプの金属粉末製造装置を建設した。

これを使用して、５ＫＨ５１鋼の粉末を、窒素ガス噴霧
により製造した。

酸素含有量は２ｏｐｐｍであって、大気下の操業では最
良の製品でもａｏｐｐｍ以上の含有量であったのにくら
べると、明らかな改善がみられた。

［発明の効果］ 本発明の金属粉末製造装置においては、スライディング
ゲートを開くに当って、出湯ランナー内の金属を誘導加
熱して、流動性が高い状態で出湯させることができる。

　第二の加熱コイルとスライディングゲートとの間に介
在させた磁気遮蔽板により、スライディングゲートは磁
束の影響を受けない。　従ってスライディングゲートの
設計に当ってその構造や材料の選択に磁束を考慮する必
要がない。

スライディングゲートに磁束が及ばないから、そこで磁
束のロスが生じることなく、しかも磁気遮蔽板は非磁性
材料製であって、それ自体による磁束のロスも少ないか
ら、本発明の装置では従来の装置にくらべて磁束のロス
が著しく低減し、省エネルギーの要請にこたえることが
できる。

冷却媒体により磁気遮蔽板を冷却することにより、磁気
遮蔽板を小型に形成することができる。

つまり、第二の加熱コイルとスライディングゲートとの
間で磁気遮蔽板が占有する容積を小さくでき、出湯ラン
ナーの下部において磁気遮蔽板のために誘導加熱ができ
ない部分が実質上なく、ランナー内で金属溶湯が凝固す
る心配はない。

出湯に当って容器を傾動させる必要はなく、短時間のコ
イル通電による誘導加熱と瞬間的なゲート開閉で出湯で
き、任意のところで停止できるから、操業は簡素化され
ていて、自動化可能である。

出湯は容器底部から行なうから、スラブが製品に混入す
るおそれはない。

本発明の金属粉末製造装置の好ましい態様のものを使用
すれば、ガス噴霧法による金属粉末の製造に当って、溶
湯が真空下または不活性ガス雰囲気下に保たれ、また所
望により若干の脱ガスその他の精錬も可能であるから、
清浄な溶湯を用意し、それを非汚染状態に保ちつつ出湯
することができる。

容器本体・を可搬式にし、種々の鋼種に応じて専用のも
のを用意すれば、残湯による汚染の問題はないし、メン
テナンスも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の金属粉末製造装置の全体の構成を示
す縦断面図である。 第２図および第３図は、本発明の装置に使用する磁気遮
蔽板の一例についてその構造を示すものであって、第２
図は縦断面図、第３図は平面図である。 第４図および第５図は、磁気遮蔽板の別の例を示すもの
であって、第４図は縦断面図、第５図は底面図である。 第６図は、磁束が遮蔽される状態を示す説明図である。 第７図は、本発明の金属粉末製造装置の好ましい態様に
おける、浴温容器と出湯ランナーの部分を中心に示した
、第１図の上半分に対応する拡大縦断面図である。 １・・・容器本体　　　　　　２・・・出湯ランナー３
・・・容器蓋体　　　　　　４・・・噴霧手段５・・・
大径の誘導加熱コイル（第一の加熱コイル）６・・・小
径の誘導加熱コイル（第二の加熱コイル）７・・・磁気
遮蔽板 ８・・・金属溶湯　　　　　　９・・・金属粉末特許出
願人　　　大同特殊鋼株式会社 代理人　　弁理士　　須　賀　総　夫 第６図 １８７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有底円筒状の溶湯保持容器、その底部に設けた出
   湯ランナー、およびこの出湯ランナーの下方に接続して
   設けた、噴霧チャンバー内にガス噴霧ノズルを有する溶
   湯噴霧手段から構成される金属粉末製造装置において、
   溶湯保持容器を取り巻く大径の第一誘導加熱コイルに加
   えて出湯ランナーを取り巻く小径の第二誘導加熱コイル
   をそなえ、出湯ランナーのノズル部分をセラミックス製
   のスライディングゲートで構成し、第二の加熱コイルと
   スライディングゲートとの間に、導電性かつ非磁性の材
   料で形成した環状の磁気遮蔽板を介在させ、この磁気遮
   蔽板に冷却手段を付加したことを特徴とする金属粉末製
   造装置。
2. （２）溶湯保持容器が、非電導性でガス不透過性の材料
   で製作したシェルに耐火物を内張りした容器本体と、こ
   れに気密に接合する蓋体とからなり、蓋体に真空発生手
   段を接続した請求項１の製造装置。
3. （３）磁気遮蔽板が中空体であって、その内部に冷却水
   を流通させて冷却する請求項１の製造装置。