JPS5917863Y2 - ガスアトマイズ法による金属粉末製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガスアトマイズにおけるアトマイズガスの回収
システムを組込んだ金属粉末製造装置に関するものであ
る。

ガスアトマイズ法とは、流下している溶融金属にＮ２や
Ａｒ等の不活性ガスを高圧で吹き付けてこれらを霧化し
、更に冷却することによって金属粉末とする方法である
が、酸化皮膜を有しない清浄な粉末を得ることができる
ので、高速度鋼粉末等の合金鋼粉末の製造に広く利用さ
れている。

又上記粉末に対する需要は今後盤々増大する傾向にあリ
、Ａｒ等の高価なアトマイズガスを回収再利用する技術
を確立する必要性は一層大きくなってきている。

この様なアトマイズガス回収技術として、既に幾つかの
方策が出されているが、比較的新しいものとして、特公
昭５４−１３８７３号公報の技術がある。

当該公報で提案されている装置は、耐熱性且つ可撓性の
良好なシリコン系素材を用いて作ったサージタンクに、
アトマイズ終了後のガスをいったん常圧で回収し、次い
でこれを加圧してアキュムレータに送り高圧保存するも
ので、次回のガスアトマイズに際しては、アキュムレー
タより高圧ガスの供給を行なう。

しかしこの様な装置を実際の粉末製造装置に応用してみ
たところ、次の様な問題があることを知った。

即ち当該公報に記載されている如く、製造装置の系内に
空気が混入することは可及的に回避する必要があり、例
えばガスアトマイズチャンバーから製品（金属粉末）を
取り出す時に外気が侵入するのを防止する目的で、しき
り弁を配設している。

ところが、現実の運転条件の下では、タンディツシュノ
ズル部分からの空気混入、製品取出し時の空気混入、或
はガス回収系統に設けられる除塵器（例えばサイクロン
分離機）からの微粉取出し時の空気混入、更にその他の
配管硅や各種バルブ類取付部からの空気混入等を全て完
全に防止するのは到底不可能であるということが判った
。

即ちこの様な製造装置においては、空気の様な不純ガス
が、たとえわずかでも混入することは回避できないとい
う前提を設けることの方が実際的である。

又当該公報に記載された技術のもう一つの問題点は、サ
ージタンクの大きさにある。

即ちサージタンクはアトマイズガスを常圧で貯蔵するも
のであるから、ガス使用量が多いときは相当に大容量の
ものでなければならない。

例えばガスアトマイズ１回当りのガス量が５００〜１０
００ ｍ３で゛あると、サージタンクとして、直径１０
〜１３ｍもの巨大な風船を準備しなければならないこと
になり、実装置としては問題がある。

本考案者等は上記の様な事情に注目し、不可避的に混入
してくる不純ガスを効果的に除去できる機能を有すると
共に、大容量のガスを用いるものであっても全体をコン
パクトにまとめ得る様な装置を提供しようとするもので
ある。

即ち本考案の金属粉末製造装置とは、アトマイズガスを
高圧状態で貯蔵するガスタンクと、溶融金属を霧化して
金属粉末とするガスアトマイザ−を、アトマイズガスの
供給系路と回収系路で結び、ガスアトマイザ−の噴射ノ
ズルに連結される供給系路中には、ガス圧を噴射圧まで
昇圧する遠心式圧縮機と調圧弁を直列に配置し、ガスア
トマイザ−のチャンバーに連結される回収系路中には、
回収ガス中に混入している金属粉末を除去回収する金属
粉未回収装置と、金属粉末の除去された回収ガスをガス
タンク貯蔵圧まで昇圧する軸流式圧縮機を配置すると共
に、ガス供給系路とガス回収系路の少なくともいずれか
、好ましくはガス回収系路中に、混入不純ガスを除去す
るガス浄化装置を配置した点に要旨が存在する。

以下実施例図面に基づいて本考案の構成及び作用効果を
説明する。

但し図面による説明及び実用新案登録請求の範囲に記載
した実施態様は、本考案を限定する為のものではなく、
前・後記の趣旨に沿う設計変更は全て本考案の範囲に含
まれる。

第１図は本考案装置の全体概念を示す系統図で、主要な
装置乃至機器類をガスの流れに沿って（反時計方向に）
説明すると、１はガスアトマイザ−１２は金属粉未回収
装置、３はガス浄化装置、４は軸流式圧縮機、５はガス
タンク、６は遠心式圧縮機、７は調圧弁を示す。

そしてガスアトマイザ−１に設けられる噴射ノズル８と
ガスタンク５を結ぶラインをガス供給系路Ａとし、又ガ
スアトマイザ−１のチャンバー９とガスタンク５を結ぶ
ラインをガス回収系路Ｂとする。

ガスタンク５内には、不活性ガスが高圧（例えば１０気
圧前後）下に貯蔵されているが、ガスアトマイズを行な
う為には、更に高圧（例えば２０〜３０気圧程度）にす
ることが望まれる。

そこでガス供給糸路Ａ中に配設されているストップバル
ブ１０を開放した後、遠心式圧縮機６によって所望圧力
まで高め、更に調圧弁７によって圧力調整を加え、噴射
ノズル８を経由してチャンバー９内へ矢印方向に噴射す
る。

尚圧縮機６として遠心式を用いたのは、瞬間的昇圧を行
なわせる必要があるからで、圧力が徐々に高まる様な圧
縮機を用いたのでは、噴射ノズル８からの噴射圧が変動
し、ガスアトマイズ条件の不均整によって製品の均質性
が損われる。

尚遠心式圧縮機６としては、ラジアル方式のものや遠心
方式のターボ形圧縮機が利用される。

尚噴射ノズル８はノズルボックス１１内に平行に複数個
若しくは環状に収納されており、ガス供給系路Ａは、ボ
ックス１１のまわりで環状管を形成し、該環状管を通っ
て各ノズル８に至ったガスは、チャンバー９内の１点を
目指して噴射される。

他方タンディツシュ１２内には溶融金属Ｍが収納されて
おり、タンディツシュノズル１３を開放すると、１４で
示す様な細流を形成して落下し、この細流１４に対して
上記のガス噴射が行なわれる。

これによって溶融金属は霧化されるが、チャンバー９内
を落下する途中で冷却固化して金属粉末Ｐとなり、チャ
ンバー９の底部に堆積する。

アトマイズ処理が全て完了した時点で切り出し弁１６を
開きコンテナ１５内に移し込む。

一方ガスアトマイズに利用されたガスは、ガス回収系路
Ｂに入るが、この排出ガス中には超微細金属粉末が混入
しているので、サイクロン等の金属粉未回収装置２に導
入される。

ここで混入粉末が分離され、例えばその頂部に配置され
るブロアー（図示せず）で吸収排出されたガスは、次い
でガス浄化装置３に入る。

ガス浄化装置３は、アトマイズガス中に混入した不純ガ
ス（一般的には空気又は空気中の０２やＮ２）を除去し
、アトマイズガスを高品質に維持するもので、反応型の
ものと吸着型のものに大別される。

反応型のものは、０２の様な活性ガスを除去する場合に
利用され、例えばＴｉ、Ｚｒ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｓｉ
、Ｍｇ、ＡＩ等の酸素親和力の強い金属が収納される。

これらの金属は可及的大きい表面積を持つことが望まし
く、粉末状、箔状或は繊維状にして利用される。

又この様な金属を用いる酸化反応は、一般に高温下はど
速やかに進行するので、浄化装置５の周囲に適当な加熱
装置を設け、更に必要であれば、浄化装置３に至る経路
Ｂ中のパイプ周辺に加熱装置を設けることが推奨される
。

このため、浄化装置内での前記金属の焼結を防止する目
的で、適量のセラミックス粉末を混合しておくことが望
ましい。

これに対して混入した窒素、酸素の同時除去を主目的と
する場合は、吸着型が望ましく、このときは吸着型浄化
装置３の周囲を冷却するか、上記パイプ周辺に冷却装置
を設けることが推奨される。

ガス浄化装置３を設ける位置については特段の制限がな
く、場合によってはガス供給糸路Ａ中に設けることもあ
り、この場合には調圧弁７とガスタンク５との間に設け
られる。

こうして回収ガスが浄化されると、タンク５に戻して再
使用に供するが、図示装置では、まず熱交換器１９に通
してから軸流式圧縮機４に導いている。

即ち回収ガスの圧力は、ガスアトマイズによって常圧迄
低下しているので、これを再び貯蔵圧まで圧縮すると相
当の発熱がみられる。

そこで熱交換器１９によって予め冷却しておくことが望
ましく、特にガス浄化装置３として前記の様な反応型装
置を用いると回収ガス温度が高まっているので、熱交換
器１９を用いる意義は特に大きい。

また、浄化装置での不純ガス除去効率を上げるため圧縮
機４とガスタンク５との間に該浄化装置を設けることも
可能であり、この場合には、浄化装置の出口側に適宜冷
却器を設ける。

尚圧縮機４として軸流式を用いたのは大容量のガスを昇
圧するのに適した構造を有するからである。

即ちガスアトマイズによって噴射されたガス圧は常圧ま
で下っているので、容量は急増しており、タンク５に戻
す段階では相当の大容量となっており、これを圧縮処理
する為には軸流式圧縮機が必要である。

金属粉未回収装置２とガス浄化装置３の連結ラインから
分岐している糸路Ｃは、回収された排ガスの一部を、ブ
ロアー１８経由でノズルボックス１１内に吹込むもので
、噴射ノズル８の雰囲気をアトマイズガス雰囲気とする
。

これによってノズルボックス１１内の負圧化が防止され
、チャンバー９内に浮遊している金属粉末の吸引や、装
置外からの空気の流入を予防している。

こうしてガスアトマイズ及びガス回収が完了すると、ス
トップバルブ１０．２０を順次閉鎖すると共に、圧縮機
６，４を順次停止して次回のガスアトマイズに備える。

本考案は上記の如く構成されるので、ガスアトマイズ装
置の稼動中に系内へ侵入する不純ガス等を、系内におい
て除去し、アトマイズガスを常に清浄に維持することが
できる。

従ってアトマイズを繰り返し行なっても、その都度回収
されるガス中には不純ガスがほとんど混入しておらず、
製造される金属粉末の清浄度を極めて高いものにするこ
とができた。

又ガスタンク内での貯蔵圧を噴射圧よりも低めとし、ガ
スアトマイズの開始に際して所望圧まで高め、更に回収
ガスを直ちに上記貯蔵圧まで戻して上記タンクに戻すの
で、設備の大型化が防止でき、敷地面積を小さくおさえ
ることができる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す系統図である。

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）アトマイズガスの供給系路及び回収系路を備えた
   金属粉末製造装置において、アトマイズガスを高圧ガス
   状態で貯蔵するガスタンクと、溶融金属を霧化して金属
   粉末とするガスアトマイザ−を備え、ガスタンクとガス
   アトマイザ−の噴射ノズルを結ぶガス供給系路には、ガ
   ス圧を噴射圧まで昇圧する遠心式圧縮機と調整弁を直列
   に配置し、ガスアトマイザ−のチャンバーとガスタンク
   を結ぶガス回収系路には、回収ガス中に混入している金
   属粉末を除去回収する金属粉末装置と、金属粉末の除去
   された回収ガスをガスタンク貯蔵圧まで昇圧する軸流式
   圧縮機を直列に配置すると共に、ガス供給系路及びガス
   回収系路のいずれか一方には、ガス中に混入している不
   純ガスを除去するガス浄化装置を配置したものであるこ
   とを特徴とするガスアトマイズ法による金属粉末製造装
   置。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項において、ガス浄
   化装置をガス回収系路に設けたものである金属粉末製造
   装置。
3. （３）実用新案登録請求の範囲第２項において、ガス浄
   化装置を、金属粉未回収装置と軸流式圧縮機との間に設
   けたものである金属粉末製造装置。
4. （４）実用新案登録請求の範囲第１〜３項のいずれかに
   おいて、ガス浄化装置が酸素除去装置である金属粉末製
   造装置。
5. （５）実用新案登録請求の範囲第１〜４項のいずれかに
   おいて、アトマイズガスがＡｒである金属粉末製造装置
   。
6. （６）実用新案登録請求の範囲第１〜５項のいずれかに
   おいて、ガス浄化装置が、反応型のものである金属粉末
   製造装置。
7. （７）実用新案登録請求の範囲第１〜５項のいずれかに
   おいて、ガス浄化装置が、吸着型のものである金属粉末
   製造装置。
8. （８）実用新案登録請求の範囲第６項において、ガス浄
   化装置が酸素親和力の強い金属を収納したものである金
   属粉末製造装置。
9. （９）実用新案登録請求の範囲第１〜８項のいずれかに
   おいて、金属粉未回収装置を出た回収ガスの一部を、ガ
   スアトマイザ−の噴射ノズルを収納したノズルボックス
   内に供給する金属粉末製造装置。