JPH04311508A - 金属粉末の製造方法および製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細でかつ粒度調整さ
れた金属粉末を連続して製造するのに利用される金属粉
末の製造方法および製造装置ならびに前記金属粉末の製
造方法に適する誘導加熱炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属粉末を製造するに際しては、通常の
場合、注湯ノズルを底部に有する溶融金属容器内に溶融
金属を収容し、ストッパ等を開くことによって前記溶融
金属を注湯ノズルから流下させ、この注湯流に対して高
圧の水やガスを吹きつけるアトマイジングを行うことに
よって金属粉末を得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、注湯ノ
ズルの孔径は一般に４〜８ｍｍと極めて細いものとなっ
ているため、溶融金属が凝固して注湯ノズルを閉塞した
り、長時間の注湯を行ううちに溶融金属中の介在物が注
湯ノズルに堆積して閉塞したりする不具合が生ずること
があるという問題点があった。

【０００４】そこで、このような注湯ノズルの閉塞を防
止するために、溶融金属の温度を高めのものとしたり、
溶融金属を加圧したりすることも考えられたが、注湯ノ
ズルの閉塞を有効に防止する手段にはなりがたいという
問題点があった。

【０００５】そのため、注湯ノズルの閉塞を防止しつつ
多数回の噴霧処理を連続して行うことが困難であるとい
う問題点があり、これらの問題点を解決することが課題
となっていた。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記した従来の課題を解決す
るためになされたものであって、金属粉末を製造する際
の注湯ノズルの閉塞を防止すると共に、多数回の噴霧処
理を連続して行うことが可能である金属粉末の製造方法
および製造装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる金属粉末
の製造方法は、注湯ノズルを底部に有する溶融金属容器
の前記注湯ノズルより溶融金属を注湯し、溶融金属の注
湯流に対してアトマイジングを行うことにより金属粉末
を製造するに際し、導電性を有する材料もしくは前記材
料の複合材料により作製した注湯ノズルを誘導加熱して
溶融金属の注湯ノズルへの凝固閉塞を防止すると共に溶
融金属容器の内部を気密性のものとして前記溶融金属の
上部空間の圧力を調整することで注湯ノズルからの注湯
速度を制御する構成としたことを特徴としており、実施
態様においては、誘導加熱の際の磁場を注湯ノズルとの
間に設けた水冷銅製の磁気集中体を介して前記注湯ノズ
ルに伝達する構成としたことを特徴としている。

【０００８】また、本発明に係わる金属粉末の製造装置
は、導電性を有する材料もしくは前記材料の複合材料に
より作製した注湯ノズルを底部に有すると共に内部を気
密性のものとした溶融金属容器と、前記注湯ノズルを誘
導加熱して溶融金属の注湯ノズルへの凝固閉塞を防止す
る誘導加熱コイルと、前記溶融金属容器内における溶融
金属の上部空間の圧力を調整して注湯速度を制御する圧
力調整手段に接続する連通口と、前記注湯ノズルからの
注湯流に対してマトマイジングを行う噴霧手段をそなえ
た構成としたことを特徴としており、実施態様において
は、注湯ノズルと誘導加熱コイルとの間に、前記誘導加
熱コイルの磁場を注湯ノズルに伝達する水冷銅製の磁気
集中体をそなえた構成とし、また、溶融金属容器は、溶
融金属が接する耐火物の外側を分割水冷方式の金属製シ
ェルで囲み、前記金属製シェルの外側を樹脂層により囲
んで内部を気密性のものとし、溶融金属の誘導加熱と圧
力制御を可能としたものである構成としたことを特徴と
している。

【０００９】さらに、本発明に係わる金属粉末の製造方
法の実施に使用される溶融金属容器兼用の誘導溶解炉は
、溶融金属が接する耐火物の外側を分割水冷方式の金属
製シェルで囲むと共に、前記金属製シェルの外側を樹脂
層により囲んで内部を気密性のものとし、前記樹脂層の
外側に誘導加熱コイルを設けていると共に溶融金属の上
部空間を圧力制御手段に接続する連通口を設けた構成と
したことを特徴としている。

【００１０】本発明に係わる金属粉末の製造方法および
製造方法において、注湯ノズルを底部に有すると共に内
部を気密性のものとした溶融金属容器としては、加熱手
段を有しないものを使用することも可能であるが、その
ほか、上記構成の溶解用ないしは精練用の誘導加熱炉を
使用することも可能である。

【００１１】また、前記溶融金属容器を気密性のものと
するために金属製シェルの外側を取り囲む樹脂としては
、例えば、耐熱性のあるポリ４フッ化エチレン（テフロ
ン）などが用いられる。

【００１２】さらに、前記溶融金属容器の底部に有する
注湯ノズルとしては、誘導加熱による発熱が可能である
ものが用いられ、導電性を有する材料もしくはその複合
材料からなるものが用いられる。

【００１３】具体的には注湯ノズルの材料としては、導
電性のセラミックスであるボロンジルコニウム（ＺｒＢ
２　）を用いることが可能であり、また、溶融金属がＺ
ｒＢ２　と反応するおそれがある場合には、反応しない
被覆、例えばボロンナイトライド（ＢＮ）の被覆を施し
たものを用いることもできる。そのほか、注湯ノズルを
耐熱金属よりなるものとしてそのノズル壁面にＢＮ等の
被覆を施したものとしてもよい。

【００１４】さらにまた、注湯ノズルと誘導加熱手段と
の間に、誘導加熱の際の磁場を注湯ノズルに伝達する水
冷銅製の磁気集中体をそなえるようにして、注湯ノズル
の誘導加熱を効率よく行えるようにすることも望ましい
。

【００１５】さらにまた、注湯ノズルより流下した注湯
流に対してアトマイジングを行うに際しては、高圧の水
が用いられるほか、ＡｒやＮ２　などの不活性ガスも用
いられる。

【００１６】

【発明の作用】本発明に係わる金属粉末の製造方法およ
び製造装置では、注湯ノズルを導電性の材料もしくはそ
の複合材料からなるものとして、前記注湯ノズルを誘導
加熱しながら溶融金属を注湯すると共に、溶融金属容器
を気密性のものとして溶融金属の上部空間の圧力を調整
することで注湯ノズルからの注湯速度を制御するように
しているので、溶融金属の注湯ノズルへの凝固閉塞や溶
融金属中の介在物の注湯ノズル壁面への堆積が防止され
るようになると共に、多数回噴霧処理における溶融金属
の出湯開始および停止が著しく容易に行われるようにな
り、かつまた金属粉末の粒度調整も容易に行いうるよう
になる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明に係わる金属粉末の製造方法お
よび製造装置の実施例を示すものであって、溶融金属容
器１は、溶融金属２が接する耐火物３の外側を分割水冷
方式の金属製シェル４で取り囲むと共に、前記金属製シ
ェル４の外側を樹脂層（この実施例ではテフロン層）５
により囲んで内部を気密性のものとし、前記樹脂層５の
外側に誘導加熱コイル６を設けていると共に溶融金属２
の上部空間７を圧力制御手段に接続する連通口８を設け
た構成をなしている。

【００１８】これらのうち、水冷分割方式の金属製シェ
ル４は、内部に冷却水通路４ａを有していて、冷却水流
入管４ｂより流入した冷却水が冷却水通路４ａを通った
のち冷却水流出管４ｃより流出する構造となっている。

【００１９】また、金属製シェル４の外側を囲んで内部
を気密性のものとしている樹脂層５の外側に設けた誘導
加熱コイル６は、内部に冷却水通路６ａを有し、高周波
電源接続兼用の冷却水流入管６ｂより流入した冷却水が
冷却水通路６ａを通ったのち高周波電源接続兼用の冷却
水流出管６ｃより流出させる構造となっている。

【００２０】さらにまた、圧力制御手段に接続する連通
口８は、溶融金属容器本体１ａに被せた蓋１ｂの中央部
分に設けてあり、この連通口８に接続させた配管９を介
して図示しない圧力制御手段に連通するものとなってい
る。

【００２１】この場合に用いられる圧力制御手段として
は、通常用いられているものを採用することができ、真
空ポンプや加圧ポンプおよび減圧弁や加圧弁などから構
成されたものを使用することが可能であって、溶融金属
２の上部空間７の圧力を調整することができるようにし
ている。

【００２２】一方、溶融金属容器１の底部中央には中間
リング１１を設けて開口１２を形成し、この開口１２に
は、導電性を有する材料もしくはその複合材料からなる
注湯ノズル１３が連通させてあり、この実施例ではボロ
ンジルコニウム（ＺｒＢ２　）よりなる注湯ノズル１３
を用いている。

【００２３】この注湯ノズル１３の外側には、ボロンナ
イトライド（ＢＮ）により形成した絶縁層１４が設けて
あり、この絶縁層１４の外側には水冷銅製の磁気集中体
１５が設けてあって、前記絶縁層１４によって注湯ノズ
ル１３と磁気集中体１５との間を絶縁するようにしてあ
る。

【００２４】この水冷銅製の磁気集中体１５は、水冷水
通路１５ａを有する複数の水冷銅製セグメントを円周方
向に複数個（この実施例では８分割）配列して円環状と
したものであって、冷却水流入管１５ｂより流入した冷
却水が冷却水通路１５ａを通ったのち冷却水流出管１５
ｃより流出する構造となっている。

【００２５】さらに、水冷銅製の磁気集中体１５の外側
には誘導加熱コイル１６が設けてあり、前記磁気集中体
１５を介して誘導加熱コイル１６の磁場を注湯ノズル１
３に伝達することによって、注湯ノズル１３を誘導加熱
することができるようになっていると同時に、高温のＺ
ｒＢ２　よりなる注湯ノズル１３の保持および誘導加熱
コイル１６の保護が良好に行えるようになっている。

【００２６】そして、誘導加熱コイル１６には冷却水通
路１６ａを有し、高周波電源接続兼用の冷却水流入管１
６ｂより流入した冷却水が冷却水通路１６ａを通ったの
ち高周波電源接続兼用の冷却水流出管１６ｃより流出す
る構造となっている。

【００２７】さらにまた、溶融金属容器１の金属製シェ
ル４を載置した噴霧容器１８の内向きフランジ部１８ａ
には噴霧ノズル１９が設けてあり、注湯ノズル１３を流
下した溶融金属２の注湯流２ａに向けてガスを噴出する
ことができる向きにノズル孔１９ａが設けてある。

【００２８】そこで、このような構造を有する金属粉末
の製造装置を用いて金属粉末を製造するに際しては、溶
融金属２として高速度鋼成分のものを用い、溶融金属容
器１の金属製シェル４および誘導加熱コイル６ならびに
磁気集中体１５および誘導加熱コイル１６の各々冷却水
通路４ａ，６ａ，１５ａ，１６ａに冷却水を流すと共に
、誘導加熱コイル６，１６に高周波電源を接続して、誘
導加熱コイル６によって溶融金属２を誘導加熱すると共
に、誘導加熱コイル１６の磁場を磁気集中体１５を介し
て注湯ノズル１３に伝達することにより、この注湯ノズ
ル１３を発熱させた。

【００２９】この注湯ノズル１３の発熱によって、注湯
ノズル１３の部分で凝固していた金属が溶解し、溶融金
属２が注湯ノズル１３より注湯流２ａとなって流下する
のに合わせて噴霧ノズル１９のノズル孔１９ａより不活
性ガスを噴出させ、この不活性ガスを注湯流２ａに衝突
させることによって、噴霧容器１８内で高速度鋼よりな
る金属粉末２０を得た。

【００３０】そして、この実施例では高速度鋼のガス噴
霧を連続して２時間実施したが、ノズル閉塞は全く発生
しなかった。

【００３１】ガス噴霧の終了後における注湯の停止は、
溶融金属容器１の空間７内における圧力を低下すること
により行った。この注湯停止によって注湯ノズル１３内
には凝固した金属が残ることとなるが、この凝固した金
属が次回の金属粉末の製造における溶融金属２のストッ
パーの役割をはたす。

【００３２】次の金属粉末の製造に際しては、溶融金属
容器１内に素材金属もしくは溶融金属２を装入して溶解
ないしは精練を必要に応じて行い、次いで誘導加熱コイ
ル１６に通電することにより注湯ノズル１３を発熱させ
、注湯ノズル１３の中にある凝固金属を溶かし出すこと
で溶融金属２の注湯流２ａを流下させることができるこ
ととなるので、注湯ノズル１３の多数回使用が可能であ
った。

【００３３】図２は本発明に係わる金属粉末の製造方法
および製造装置の他の実施例を示すものであって、金属
の種類によっては注湯ノズル１３を構成するＺｒＢ２　
と反応を生ずることもあるので、注湯ノズル１３の内側
にＢＮのシェル２１を被せた場合を示している。

【００３４】このような構造とすれば、注湯ノズル１３
の材質の選択は導電性と耐熱性を考慮して行えばよく、
金属との反応性については考慮しなくても済むこととな
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係わる金属粉末の製造方法およ
び製造装置によれば、導電性を有する材料もしくはその
複合材料からなる注湯ノズルをそなえた溶融金属容器を
用いて、前記注湯ノズルを誘導加熱しながら溶融金属の
注湯を行うようにしているので、注湯ノズルでの溶融金
属の凝固や溶融金属中に含まれている介在物の堆積によ
るノズル閉塞が防止されるようになり、また、溶融金属
容器の内部を気密性のものとして溶融金属の上部空間の
圧力を調整して注湯ノズルからの注湯速度を制御するよ
うにしているので、溶融金属の注湯開始および注湯停止
の制御が良好に行えるようになると共に金属粉末の粒度
調整が良好に行えることとなり、注湯ノズルの多数回使
用による効率の良い金属粉末の製造が可能になるという
著しく優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる金属粉末の製造方法および製造
装置の一実施例を示す縦断面説明図である。

【図２】本発明に係わる金属粉末の製造方法および製造
装置の他の実施例を示す注湯ノズル部分の縦断面積図で
ある。

【符号の説明】

１　　溶融金属容器 ２　　溶融金属 ２ａ　　注湯流 ３　　耐火物 ４　　金属製シェル ５　　樹脂層 ６　　誘導加熱コイル ７　　溶融金属の上部空間 ８　　圧力調整手段に接続する連通口 １３　　注湯ノズル １５　　水冷銅製の磁気集中体 １６　　誘導加熱コイル １９　　噴霧ノズル ２０　　金属粉末

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　注湯ノズルを底部に有する溶融金属容
   器の前記注湯ノズルより溶融金属を注湯し、溶融金属の
   注湯流に対してアトマイジングを行うことにより金属粉
   末を製造するに際し、導電性を有する材料もしくは前記
   材料の複合材料により作製した注湯ノズルを誘導加熱し
   て溶融金属の注湯ノズルへの凝固閉塞を防止すると共に
   溶融金属容器の内部を気密性のものとして前記溶融金属
   の上部空間の圧力を調整することで注湯ノズルからの注
   湯速度を制御することを特徴とする金属粉末の製造方法
   。
2. 【請求項２】　　誘導加熱の際の磁場を注湯ノズルとの
   間に設けた水冷銅製の磁気集中体を介して前記注湯ノズ
   ルに伝達する請求項１に記載の金属粉末の製造方法。
3. 【請求項３】　　導電性を有する材料もしくは前記材料
   の複合材料により作製した注湯ノズルを底部に有すると
   共に内部を気密性のものとした溶融金属容器と、前記注
   湯ノズルを誘導加熱して溶融金属の注湯ノズルへの凝固
   閉塞を防止する誘導加熱コイルと、前記溶融金属容器内
   における溶融金属の上部空間の圧力を調整して注湯速度
   を制御する圧力調整手段に接続する連通口と、前記注湯
   ノズルからの注湯流に対してマトマイジングを行う噴霧
   手段をそなえたことを特徴とする金属粉末の製造装置。
4. 【請求項４】　　注湯ノズルと誘導加熱コイルとの間に
   、前記誘導加熱コイルの磁場を注湯ノズルに伝達する水
   冷銅製の磁気集中体をそなえた請求項３に記載の金属粉
   末の製造装置。
5. 【請求項５】　　溶融金属容器は、溶融金属が接する耐
   火物の外側を分割水冷方式の金属製シェルで囲み、前記
   金属製シェルの外側を樹脂層により囲んで内部を気密性
   のものとし、溶融金属の誘導加熱と圧力制御を可能とし
   たものである請求項４に記載の金属粉末の製造装置。
6. 【請求項６】　　溶融金属が接する耐火物の外側を分割
   水冷方式の金属製シェルで囲むと共に、前記金属製シェ
   ルの外側を樹脂層により囲んで内部を気密性のものとし
   、前記樹脂層の外側に誘導加熱コイルを設けていると共
   に溶融金属の上部空間を圧力制御手段に接続する連通口
   を設けたことを特徴とする誘導加熱炉。