JPH0380841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、寸法・形状の整つた肉盛溶接用球
状Co基合金粒の製造方法に関するものである。 近年、製材用帯鋸等の刃先に、切れ味の向上や
寿命延命化のため、例えば超硬チツプ（WC−Co
焼結合金から成るもの）をろう付けしたり、或い
は表面硬化Co基合金〔例えばステライトNo.１（Co
−30重量％Cr−12重量％Ｗ−2.5重量％Ｃ）〕を酸
素−アセチレンガスによつて手盛溶接（以下、
「ガス盛り溶接」と称する）し、盛金硬化するこ
とが一般的になつてきた。 一方、ガソリンエンジンやデイーゼルエンジン
の排気バルブや吸気バルブの軸端は、バルブの開
閉のたびにロツカーアームで叩かれることから特
に耐摩耗性を必要とし、そのため、通常は前記ス
テライトNo.１などのCo基合金を肉盛溶接してな
る盛金硬化がなされているが、近年では、小型エ
ンジン用のバルブのような細くてガス盛り溶接の
困難な軸にまで、小量の表面硬化Co基合金を定
量せず供給して盛金硬化作業を行うことが要求さ
れるようになつている。 ところで、最近になつて、製材用の帯鋸の刃先
に表面硬化Co基合金を自動的に肉盛する自動溶
接装置が開発され、肉盛・研削仕上げ作業の自動
化、省力化が図られるようになつてきた。 また、エンジンバルブの軸端の肉盛溶接も自動
溶接装置が開発されつつある。 そして、これら各作業の自動化にあつては、肉
盛Co基合金を、粒状や球状のころがりやすい形
状とし、これをごろがしながら連続的な定量添加
を行う方式が最も好ましいものとして採用されつ
つある。 従つて、表面硬化Co基合金の自動化盛金装置
に於ける供給形態は、棒から粒へと変化するよう
になつている。 このようなことから、Co基合金の供給の自動
化推進にあたつては、所望寸法でバラツキの無い
球状粒の製造が必須となるが、このような球状粒
の製造方法として、従来、溶湯から球状粒を直接
製造する種々の手段が提案され、実際に採用され
てもいる。しかしながら、溶湯から球状のCo基
合金粒を製造することは極めて困難なことであ
り、未だ次の様な各種の問題を解決できずにいた
のである。 即ち、Co基合金粒を溶湯から直接的に製造す
る手段としては、その代表的なものとして、多数
の小孔を有する受皿（タンデツシユ）にCo基合
金の溶湯を注ぎ、その小孔より滴下する溶湯を水
中又は粘度の低い油中に落下させて、その中で凝
固せしめる方法をあげることができる。 ところが、この方法によつてCo基合金粒を製
造する場合には、液滴が涙滴状になつたり大きさ
が不揃いになつたりする上、液滴が水中又は油中
に落下したときに形が崩れたり細かく分散したり
するために、所定の大きさの球状のCo基合金粒
の収率が余り良くなく、更にCo基合金は、高融
点で非常に延性が少ないので、急冷による熱歪の
ために割れるという問題点もあつた。 本発明者等は、上述のような観点から、高融点
で、しかも加工性の乏しいCo基合金の球状粒を
寸法・形状の整つた状態で収率良く製造する方法
を見出すべく、特に、溶湯からCo基合金粒を直
接的に得る方法の高能率性に着目して、それに使
用する耐火物容器とノズルの構造、加熱溶解・滴
下手段、並びに凝固・冷却手段等に関する各種の
研究を重ねた結果、以下(a)〜(c)に示される知見を
得るに至つたのである。即ち、 (a) 溶融Co基合金を収容する耐火物製容器の底
部に、特定内径の垂直孔を有する管状の小孔径
ノズルを取り付け、このノズルを介して前記溶
融Co基合金を加圧下で滴下させると、該溶融
Co基合金の液滴は涙滴状とならずにほぼ球状
の小液滴となつて落下すること、 (b) ノズルを冷却材に近付けたとしても落下する
溶融Co基合金の小液滴が冷却材に接した際に
或る程度形崩れを起すのは避けられないが、冷
却材として通常使用される水の中へ前記小液滴
を直接落下させた場合には該小液滴が急速冷却
して崩れたままで凝固するのに対して、溶融
Co基合金の小液滴を特定粘度の油中に落下さ
せてこの中で冷却すると、油中では小液滴の冷
却速度が遅いので、小液滴の丸くなろうとする
力（表面張力）によつて多少の形の崩れは修正
されて所望形状の球形に凝固するようになるこ
と、 (c) 更に、冷却材として特定粘度の油を使用する
だけでなく、該油の下に水層を設けた２層形態
の冷却液を冷却材として使用すると、この中に
落下する溶融Co基合金の小液滴は、まず油層
において球状の凝固殻を形成し、次いで水層に
達して完全に凝固せしめられるので、冷却槽の
深さを浅くすることができる上、引け巣が減少
してCo基合金粒中への水又は油の侵入も極力
抑制でき、更に、油中に落下して凝固を始めた
Co基合金粒を、水層を経由させて回収するこ
とによりCo基合金粒に付着して冷却槽外に持
ち出される油の量が少なくなり、かつ洗浄処理
が容易になること。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、 耐火物製容器内の所定の成分組成に調製された
Co基合金溶湯を、該耐火物製容器底部に設けた、
内径：0.3〜３mmφの垂直孔を有する小孔径ノズ
ルから小液滴状に滴下し、この小孔径ノズルから
のCo基合金の小液滴を、上層が粘度：ISO（国際
粘度規格）・VG10〜680の油で下層が水である２
層形態の冷却液中に落下させ、該冷却液中を通過
させて凝固・冷却せしめることにより、整つた寸
法・形状の肉盛溶接用Co基合金粒を収率良く、
高能率で製造し得るようにした点に特徴を有する
ものである。 なお、この発明の方法において使用する耐火物
製容器とは、溶融Co基合金を単に収容・保温す
るのみのタンデツシユ形式のもの、或いは外側に
保温用のカーボン加熱体を備え、かつ高周波誘導
加熱によつて収容原料を溶解することが可能なル
ツボ炉形式のものなど、要するに溶融Co基合金
を保持し、底部のノズルを介して容器外へ供給し
得るものならばいずれをも意味するものである。 また、前記耐火物製容器底部に設ける小孔径ノ
ズルの垂直孔の内径を0.3〜３mmφと限定したの
は、該垂直孔の内径が0.3mmφ未満では、加圧下
でも溶湯の表面張力のために実用に供する程度の
ノズルからの流下がなされず、一方3.0mmφを越
えると、特に加圧下では溶湯がノズルから連続的
に流出して球状とならず、油層中へ落下しても連
珠状或いは涙液状となつて一定形状の球状粒とな
らないからである。そして、より安定して所望の
球状粒を得るためには、ノズルの垂直孔の内径を
0.5〜2.0mmφ程度に調整するのが好ましく、また
作業性や保守管理の面からは、前記ノズルを取換
え自在の焼成ノズルとすることが推奨される。な
お、ノズル孔が垂直に設けられていないと球状の
小液滴を得難くなることは前述した通りである。 更に、冷却材として使用する油の粘度をISO・
VG10〜680と限定したのは、油の粘度がISO・
VG10未満では粘性不足のために小液滴が油層を
通過する速度が速く、形の崩れた小液滴が球状に
整形されて凝固殻を形成するのに必要な油層厚が
大きくなり、冷却槽を深くする必要が生じ、一
方、ISO・VG680を越える粘度になると、今度は
粘性過多のために小液滴を球状に整形できなくな
るばかりか、粒による油の水層への持ち込みが多
くなつて好ましくないとの理由からである。もち
ろん、球状粒が油層に留まるような流動性の無い
油は使えない。 出来れば、冷却油は、ISO・VG10〜680の粘度
のものが、より好ましくはISO・VG32〜460
（SAE10W〜SAE140に相当）の粘度を有するも
のが推奨される。 冷却材として使用される油の粘度が上述した範
囲の値であれば所望の球状に小液滴を凝固させる
ことができるが、作業性等を考慮すれば引火点：
150℃以上（出来れば、200℃以上）の潤滑油（自
動車用、船舶用、工業用、一般用を問わない）を
使用するのが好ましい。これは、溶湯を保持する
耐火物製容器が冷却液たる油の面と近いので、油
の引火の危険を防止するためである。 もつとも、引火点がこれよりも低い油の場合に
は（もちろん、安全を期して、引火点：150℃以
上の油の場合でも良い）、油層の表面を不活性ガ
ス又は炭酸ガス雰囲気で覆つて作業を行うことに
より油の引火を防止することができる。 また、油層の厚さは、小液滴が該層を通過する
間にその表面に球状の殻を形成し得る程度の厚さ
で良く、もちろん、油層中で小液滴が完全に凝固
してもかまわない。 そして、耐火物製容器及びノズルの材質として
は、アルミナ、マグネシア及びジアルコニア等、
一般に溶融金属の取扱い材料として知られている
ものであればいずれをも使用可能である。 第１図は、この発明の方法を実施する際に使用
する耐火物製容器の１例を示す概略縦断面図であ
る。 第１図で示される耐火物製容器は、底部に、ア
ルミナ製で、かつ垂直孔１を有する小孔径ノズル
２を備え、また開口部が、不活性ガス（還元性ガ
スでもよい）の漏れ止め用耐火物ウール９を介し
て、不活性ガス（還元性ガスでもよい）の注入口
１０を有する蓋１１で密閉されたアルミナルツボ
３からなるものであり、該ルツボ３はその外側を
カーボン製の加熱体４で囲まれ、しかも高周波誘
導加熱コイル５の中に位置せしめられている。な
お、符号６で示されるものは、カーボン製加熱体
４及び高周波誘導加熱コイル５の保持と、輻射熱
の断熱を行うためのアルミナ耐火物である。 さて、Co基合金粒の製造に際しては、予め目
的の成分組成に溶製された原料合金７をルツボ３
内に装入し、高周波誘導コイル５で加熱溶融さ
せ、これを不活性ガスによつて加圧して、小孔径
ノズル２の下端より小液滴８として冷却液中に落
下させるのである。 次に、この発明の方法を、実施例により具体的
に説明する。 まず、重量％で、Ｃ：2.51％、Cr：30.04％、
Ｗ：12.01％、Si：1.02％を含有し、残りがCoと
不可避不純物からなる組成をもつた市販の肉盛溶
接用Co基合金の、直径：4.8mmφの丸棒と15mm×
10mmの角材とを用意し、この丸棒と角材の１Kgづ
つを第２図に示される装置（各部の符号は第１図
の装置と同じ）を用いて溶解し、第１表に示され
る条件、すなわち小孔径ノズル２の内径およびア
ルミナルツボ３の上方空間部の注入口１０からの
Arガスの導入による圧力を変化させた条件で本
発明法１〜４および比較法１、２をそれぞれ実施
し、滴下状態を観察すると共に、製造されたCo
基合金粒から無作為に抽出した100個の平均重量
を測定し、さらに主要重量範囲に占めるCo基合
金粒の割合を測定した。これらの結果を第１表に
示した。

【表】 なお、第２図に示される装置において、アルミ
ナ耐火物６の下部には、加熱体の輻射熱による冷
却油１２の温度上昇を防止するための断熱用水冷
盤１３が設けられ、この断熱用水冷盤１３には冷
却油１２の引火を防ぐための不活性ガスを導入す
る不活性ガス注入口１４が設けられており、さら
に断熱用水冷盤１３に続いて、冷却筒１５と球状
受容器１６とが配置されており、冷却筒１５内に
は冷却油（ISO・VG.32）１２と冷却水１７とが
２層状態に収容されている。また、符号１８で示
されるものは冷却油１２の温度上昇を抑えるため
の水冷蛇管であり、符号１９で示されるものは球
状Co基合金粒である。 第１表に示される結果から明らかなように、本
発明法１〜４によれば、重量分布が非常に良好
で、かつほぼ球状のCo基合金粒を製造すること
ができるのに対して、ノズルの垂直孔の内径が
0.1mmφの比較法１では溶湯が流出せず、一方同
4.0mmφの比較法２では溶湯が連続的に流出して
しまつて、製品粒の形状が連珠状や涙滴状にな
り、加えて潤滑油の温度上昇による粘度の低下と
引火の危険を伴うことから実用的でないことがわ
かつた。 このことからも、小孔径ノズルの垂直孔の内径
を0.3〜3.0mmφにする必要のあることが確認され
た。 上述のように、この発明の方法によれば、所望
の大きさの球状Co基合金粒を比較的簡単・容易
に、かつ収率良く量産することができ、製材用帯
鋸の刃先への自動肉盛用シヨツト、エンジンバル
ブ軸端への自動肉盛用シヨツト等、汎用球状Co
基合金粒の高能率生産が可能となるなど、工業上
有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法で使用する溶湯滴下装置（耐
火物製容器）の１例を示す概略縦断面図、第２図
は本発明方法の実施例において使用した球状粒製
造装置の概略縦断面図である。 １……垂直孔、２……小孔径ノズル、３……ル
ツボ、４……カーボン製加熱体、５……高周波誘
導加熱コイル、６……アルミナ耐火物、７……原
料合金、８……液滴、９……耐火物ウール、１０
……不活性ガス注入口、１１……蓋、１２……冷
却油、１３……断熱用水冷盤、１４……不活性ガ
ス注入口、１５……冷却筒、１６……球状粒受容
器、１７……冷却水、１８……水冷蛇管、１９…
…球状Co基合金。

【特許請求の範囲】

１ 高炉炉内に装入された複数種類の装入物中の
高さ方向の異なる位置に少なくとも２個の圧力検
出体を挿入し、前記圧力検出体によつて検出され
た炉内圧力の差をもとめ、前記炉内圧力の差の大
きさにより層を成す装入物の種類を判別すること
を特徴とする層を成す炉内装入物の種類の検出方
法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火物製容器内のCo基合金溶湯を、該耐火
   物製容器底部に設けた、内径：0.3〜３mmφの垂
   直孔を有する小孔径ノズルから、加圧下で小液滴
   状に滴下し、 この小孔径ノズルからのCo基合金の小液滴を、
   上層が粘度：ISO（国際粘度規格）・VG10〜680の
   油で、下層が水である２層形態の冷却液中に落下
   させ、該冷却液中を通過させて凝固・冷却するこ
   とを特徴とする寸法・形状の整つた肉盛溶接用球
   状Co基合金粒の製造法。