JPH0459363B2 - - Google Patents
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- JPH0459363B2 JPH0459363B2 JP61025280A JP2528086A JPH0459363B2 JP H0459363 B2 JPH0459363 B2 JP H0459363B2 JP 61025280 A JP61025280 A JP 61025280A JP 2528086 A JP2528086 A JP 2528086A JP H0459363 B2 JPH0459363 B2 JP H0459363B2
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- suction
- nozzle
- flow rate
- atomizing nozzle
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明はアトマイズ法によつて金属粉末を製造
する方法および装置に関する。特に該製造過程に
おいてスプレーコーン内の逆流圧により発生する
ブロツキングを防止する方法および装置に関す
る。
(従来の技術)
金属粉末の製造法の1つにアトマイズ法があ
る。この方法は噴射された噴霧媒により溶融金属
を粉末化する方法である。即ち、アトマイズノズ
ルから噴霧媒をスプレージエツトとして噴射し、
該ノズル内に溶湯を注入して粉末化する。
(発明が解決しようとする問題点)
ところがこの金属粉末製造においてはブロツキ
ングが発生しやすい。
ブロツキングとはアトマイズノズル内に注入し
た溶湯が、アトマイズされずにアトマイズノズル
内で凝固しノズル内の空間を閉塞する現象であ
る。
ブロツキングが発生するとアトマイズ作業が中
断される。その程度が激しい時はアトマイズノズ
ルの上に溶湯がかぶさるため、はなはだしい時に
はアトマイズノズルが再度使用できなくなる場合
もある。このようにブロツキングは、操業の障害
となり、生産工程を乱すのでアトマイズによる金
属粉末製造における大きな問題である。
ブロツキングの原因は大別して3つある。アト
マイズノズル内に落下する溶湯のねじれ、ばらけ
などの乱れがその1つである。またアトマイズノ
ズルのスプレージエツトの焦点の乱れも問題とな
る。そして最も重要なのがアトマイズノズルの噴
霧条件である。すなわち噴霧媒の圧力P、流量
Q、スプレーコーンの頂角βが大きい程ブロツキ
ングを生ずる険が大きくなる。
これらの噴霧条件を決めるパラメータの値を大
にすることにより製造される粉末の品質は向上す
る。即ち、粉末の平均粒度は小さくなり、粒子の
見掛密度も低下する。つまり、粉末品質を向上さ
せるように、噴霧条件を設定するとブロツキング
を起こしやすくなるのである。
このような問題を解決するための手段として、
例えば、特開昭54−114467号公報は、アトマイズ
ノズルの下方に吸込管を取り付け、該ノズルへの
吸引気流量を増大することを提案している。
しかし、このような吸込管の設置のみでは吸引
量を自由に制御することは不可能であり、またそ
の吸引力の増大にも限界がある。したがつて、選
択できる噴霧条件の範囲もかなり限られている。
よつて本発明の目的は、広汎な範囲の噴霧条件
を自由に選択でき、しかもブロツキングを発生す
ることのないアトマイズによる金属粉末の製造方
法および装置を提供することである。
(問題点を解決するための手段および作用)
本発明者は、この目的を達成するため、実際の
アトマイズの状況を観察するとともに、実際の噴
霧条件に設定して噴霧媒を噴出しながらアトマイ
ズノズル内部について流体力学的な測定を行い、
ブロツキングに至る過程およびその原因を究明し
た。
以下の説明は水や油などの液体の噴霧媒を使用
するアトマイズの場合について行う。しかし、ガ
スアトマイズなど、他のタイプのアトマイズノズ
ルの場合にも同様に適用することが可能であるこ
とは言うまでもない。
ブロツキングの初期には、アトマイズノズル内
部にアトマイズされなかつた溶湯が凝固して小片
となり付着したり脱落したりを繰り返す現象が見
られる。その後小片は成長してノズル内の空間を
閉塞し、最後に焼付きが生じて最終的にブロツキ
ングに至る。この現象はアトマイズノズル内に注
入された溶湯がスプレージエツトによつてはね上
げられて生ずるのである。
この原因を究明するため、実際の噴霧条件に設
定して噴霧媒を噴出した状態で逆流圧プローブに
よりアトマイズノズル内の逆流圧Prを測定した。
この結果、スプレーコーンの頂点近傍に気流が逆
流する領域が認められた。
ここで、スプレーコーンというのはアトマイズ
ノズルのスリツトから噴出されるスプレージエツ
トの上部表面を形成する逆円錐面を指す。また逆
流圧プローブはピトー管と同類の管状の圧力測定
用計器であり、アトマイズノズルの上方の空間の
圧力を基準とし、そのプローブの先端の下方に開
いた細孔における圧力を上記基準圧力との差圧と
して測定する。そのプローブの測定部(先端)の
所で上方から下方に気流があれば基準圧力に対し
負圧を示し(正流圧)、逆に下方から上方に気流
があれば正圧を示す(逆流圧)。
以上述べた実際のブロツキングの状況と流体力
学的測定結果から、ブロツキングは、スプレージ
エツトが衝突するスプレーコーンの頂点近傍に発
生する下方から上方に向く気流(逆流領域)の力
により溶湯の一部から跳ね揚げられアトマイズノ
ズル内径部に付着、凝固することを発端としてい
ることがわかつた。
この逆流領域はおよそ200Kg/cm2という高圧の
噴霧媒が衝突することにより生じたものである。
したがつて、噴射される噴霧媒の圧力P、流量
Q、スプレーコーン頂角βが大きい程衝突力が大
きく逆流の強さも大となりブロツキングが発生し
やすくなるのである。
したがつて逆流領域を抑制することによりブロ
ツキングを防止することができることが分かる。
さらに実験、研究を重ねた結果、この逆流域の発
生と、アトマイズノズルの上方から該ノズル内に
吸引される気流の流量Qgの減少の間に密接な関
連があることが判明した。そこで本発明者は、吸
引流量Qgを確保することによつて逆流領域を抑
制することができることに想到した。
この点をさらに詳しく説明する。一連の実験に
おいて噴霧媒の圧力、流量を一定の条件にしてス
プレーコーンの頂角βを大きくしていくと吸引流
量Qgがしだいに減少することがわかつた。この
ためβを大きくすると逆流領域が益々強くなつて
ブロツキングが起こり易くなるのである。したが
つて、たとえβを大きくする時でも、吸引流量Q
gを確保することができれば逆流領域の抑制が可
能となりブロツキングを発生させずにアトマイズ
することが可能となる。
したがつて、ブロツキングを防止するために
は、アトマイズに先立つてあらかじめ実際のアト
マイズと等しい噴霧条件でアトマイズノズルを運
転し、吸引気流量を変化させながら逆流圧プロー
ブによつて逆流圧を測定することにより、逆流領
域がなくなる吸引流量Qgを決定し、しかる後に
決定された吸引流量を確保しながらアトマイズを
行えば良い。
ここでアトマイズノズル内径部およびスプレー
コーン内部で逆流圧Prが0または負(Pr≦0)
となる時、逆流域は無くなつたものと判断され
る。
また種々の噴霧条件下において吸引流量を変化
させ各々の場合についてあらかじめ逆流圧の測定
を行い、適当な経験式を作つて逆流領域の無くな
る条件を定めそれに準拠して操業を行つても良
い。
ところで、吸引流量を自由に制御し、所定量を
確保するためには、次の手段を用いれば良い。
アトマイズノズルの下方に吸引ノズルを設置
し、さらに吸引ノズルの下方に吸引管を取付け
る。そしてそれら相互の間の気密が保たれるよう
にして外側からの気体の侵入を防止する。また吸
引効果を一層高めるために、吸引管の下端の内断
面の全面がアトマイズノズルおよび吸引ノズルか
ら噴出されるスプレージエツトによつて満たされ
るようにすることが好ましい。この場合には該条
件を満たすように吸引ノズルおよび吸引管の寸法
等を定めれば良い。
このように構成することにより吸引ノズルと吸
引管が一体となつて1種のエジエクターとして作
用し強い吸引力が得られるのである。吸引力の源
泉は吸引ノズルおよびアトマイズノズルから噴霧
されるジエツト(噴流)にある。したがつて、そ
のジエツトの流体が液体であつても気体であつて
も吸引効果が得られることに変わりない。またそ
の圧力、流量についてはそれぞれの場合に応じて
選択されるものであり、特別な制限はない。
よつて、本発明にかかる方法の特徴は、アトマ
イズノズルから噴霧媒をスプレージエツトとして
噴射して該ノズル内の空間に該ジエツト上面から
なるスプレーコーンを形成し、該スプレーコーン
該スプレージエツト上面が形成するスプレーコー
ン上方より溶融金属を注入して金属粉末を製造す
る方法において、
a 金属粉末製造時の噴霧条件下において前記ス
プレーコーン内部の正流圧を維持するために必
要な、前記アトマイズノズル内の空間への吸引
気流量を溶融金属の注入開始前に決定する工程
と、
b 前記アトマイズノズルより前記噴霧条件によ
り噴霧媒を噴射してスプレージエツトを形成す
るとともに、該アトマイズノズル下方に吸引ノ
ズルを配置し、さらにその下方に吸引管を配置
し、該吸引ノズルから前記吸引管内部の下方に
向かつて噴射された流体により発生する負圧に
より前記アトマイズノズル内の空間の気流を吸
引し、前記工程a)で決定された吸引気流量以
上の気流の該アトマイズノズル内の空間への吸
引を確保する工程と、
c 前記工程b)の吸引気流量を維持しながら、
スプレーコーンに溶融金属を注入して金属粉末
を製造する工程と、
を備えることである。
また、本発明にかかる装置の特徴は、アトマイ
ズノズルから噴霧媒をスプレージエツトとして噴
射して該ノズル内の空間に該ジエツト上面より成
るスプレーコーンを形成し、該スプレーコーン上
方より溶融金属を注入して金属粉末を製造する装
置において、アトマイズノズルの下方に配設さ
れ、流体を下方に向かつて噴射する吸引ノズル
と、該吸引ノズルの下方に配設された吸引管とを
備え、前記アトマイズノズル、吸引ノズルおよび
吸引管を相互に気密に保持し、これにより生じた
負圧により前記アトマイズノズル内の空間の気流
を吸引することである。
(実施例)
次に添付図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。
第1図は円環状アトマイズノズルを使用する油
アトマイズ装置に本発明を実施した場合の略式縦
断面図であり、第2図はその主要部分の詳細を拡
大して示す部分縦断面図である。
タンデイツシユ1内に供給された溶湯2は、金
属粉製造時において、ストツパ3により開閉され
るタンデイツシユノズル4から溶湯注入流5とな
つて流下するものである。
一方、タンデイツシユ1の下方には、アトマイ
ズノズル6、吸引ノズル7、吸引管8が相互に気
密を保持して配設され、アトマイズノズル室9と
アトマイズ槽10の間に挿入された支持部材9a
により支持される。アトマイズノズル室9とアト
マイズ槽10は連通管11により連通されてい
る。
金属粉製造時開始前にまず不活性ガス供給配管
14から不活性ガスを導入してアトマイズ装置内
の空気をおい出して不活性ガスで置換した後、ア
トマイズノズル6および吸引ノズル7にそれぞれ
配管12,13から噴霧媒(油)および吸引用流
体(油)を供給してそれぞれれスリツト16およ
び19から下方に向けてスプレージエツト17,
18および吸引ジエツト20として噴出させる。
アトマイズノズル室9とアトマイズ槽10とは連
通管11で連通している。よつて、ノズル6,7
の運転が始まるとアトマイズノズル室9内のガス
はノズル6に吸引されて吸引流量21が生じ(第
2図参照)、ノズル6,7および吸引管8内の強
力なエジエクター作用(これはジエツト17,1
8の外周面、ジエツト20の上面、およびノズル
6,7の内周面により画成される空間に生じる負
圧による吸引力の作用による所が大きい)で吸引
され、吸引管8の出口から噴霧媒に伴われてアト
マイズ槽10内に放出される。一方連通管11に
は、アトマイズ槽10からノズル室9への流れが
生ずる。
次にタンデイツシユ1内に所定のヘツドに達す
るまで溶湯2の供給を受け、しばらく静置した後
ストツパー3を上げてタンデイツシユの4を通し
てアトマイズノズル6の中心に注入する。
注入流5はスプレージエツト17によつて粉化
されて微粒となり、熱を奪われ凝固して粉末とな
り、ジエツト18と共に吸引管8から放出されて
アトマイズ槽10の底に沈殿する。このジエツト
17の上面を形成する逆円錐がスプレーコーン1
7aであり、符号A(第2図)はその頂点をまた
符号βはその頂角を示す。
本発明にあつては、吸引ノズル7からの吸引ジ
エツト20は粉化には直接的な作用はせず、もつ
ぱら吸引気流21の流量を増加させる作用をす
る。
次に、第3図および次の第1表を参照しながら
上述の実施例装置を使用する本発明に係る方法の
第1の実施例について説明する。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method and apparatus for producing metal powder by an atomization method. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for preventing blocking caused by backflow pressure within a spray cone during the manufacturing process. (Prior Art) One of the methods for producing metal powder is an atomization method. This method is a method in which molten metal is pulverized by an injected atomizing medium. That is, the atomizing medium is injected as a spray jet from an atomizing nozzle,
Molten metal is injected into the nozzle and pulverized. (Problems to be Solved by the Invention) However, in the production of metal powder, blocking tends to occur. Blocking is a phenomenon in which the molten metal injected into the atomizing nozzle solidifies within the atomizing nozzle without being atomized, thereby blocking the space within the nozzle. When blocking occurs, atomization work is interrupted. When this is severe, the atomizing nozzle is covered with molten metal, so in severe cases the atomizing nozzle may become unusable. As described above, blocking is a major problem in the production of metal powder by atomization because it obstructs operations and disrupts the production process. There are three main causes of blocking. One of these is disturbances such as twisting and scattering of the molten metal falling into the atomizing nozzle. Disturbance of the focus of the spray jet of the atomizing nozzle also poses a problem. The most important thing is the spray conditions of the atomizing nozzle. That is, the greater the pressure P of the spray medium, the flow rate Q, and the apex angle β of the spray cone, the greater the risk of causing blocking. The quality of the powder produced is improved by increasing the values of the parameters that determine these spray conditions. That is, the average particle size of the powder becomes smaller and the apparent density of the particles also decreases. In other words, if the spray conditions are set to improve powder quality, blocking is likely to occur. As a means to solve such problems,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 114467/1983 proposes attaching a suction pipe below an atomizing nozzle to increase the flow rate of suction air to the nozzle. However, it is impossible to freely control the amount of suction only by installing such a suction pipe, and there is also a limit to the increase in the suction force. Therefore, the range of spray conditions that can be selected is also quite limited. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing metal powder by atomization, which allows a wide range of atomization conditions to be freely selected and which does not cause blocking. (Means and effects for solving the problem) In order to achieve this objective, the present inventor observed the actual atomization situation, set the actual atomization conditions, and set the atomization nozzle while spouting the atomization medium. Perform hydrodynamic measurements on the inside,
We investigated the process leading to blocking and its causes. The following description will be made regarding atomization using a liquid spray medium such as water or oil. However, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to other types of atomizing nozzles such as gas atomizing nozzles. In the early stages of blocking, a phenomenon can be observed in which the molten metal that has not been atomized solidifies inside the atomizing nozzle, becomes small pieces, and repeatedly adheres to and falls off. The particles then grow and block the space within the nozzle, eventually leading to seizure and finally blocking. This phenomenon occurs when the molten metal injected into the atomizing nozzle is splashed up by the spray jet. In order to investigate the cause of this, the backflow pressure Pr in the atomizing nozzle was measured using a backflow pressure probe while the spray medium was being ejected under actual spraying conditions.
As a result, an area where the airflow was flowing backwards was observed near the top of the spray cone. Here, the term "spray cone" refers to an inverted conical surface forming the upper surface of the spray jet ejected from the slit of the atomizing nozzle. A backflow pressure probe is a tubular pressure measurement instrument similar to a pitot tube, and the pressure in the space above the atomizing nozzle is used as a reference, and the pressure in the pore opened below the tip of the probe is compared to the above reference pressure. Measured as differential pressure. If there is airflow from above to below at the measurement part (tip) of the probe, it will indicate negative pressure (positive flow pressure) compared to the reference pressure, and conversely, if there is airflow from below to above, it will indicate positive pressure (backflow pressure). ). Based on the actual blocking situation and hydrodynamic measurement results described above, blocking is caused by the force of the airflow (backflow region) from below upwards that is generated near the top of the spray cone where the spray jet collides with a part of the molten metal. It was found that the origin of the problem was that the particles were splashed up from the water, adhered to the inner diameter of the atomizing nozzle, and solidified. This backflow region was caused by the collision of the spray medium at a high pressure of approximately 200 kg/cm 2 .
Therefore, the greater the pressure P, flow rate Q, and spray cone apex angle β of the injected spray medium, the greater the collision force, the greater the strength of the backflow, and the more likely blocking will occur. Therefore, it can be seen that blocking can be prevented by suppressing the backflow region.
As a result of further experiments and research, it was found that there is a close relationship between the occurrence of this backflow region and a decrease in the flow rate Qg of the airflow drawn into the atomizing nozzle from above. Therefore, the inventor of the present invention came up with the idea that the backflow region can be suppressed by ensuring the suction flow rate Qg. This point will be explained in more detail. In a series of experiments, it was found that as the apex angle β of the spray cone was increased while the pressure and flow rate of the spray medium were kept constant, the suction flow rate Qg gradually decreased. Therefore, as β becomes larger, the backflow region becomes stronger and blocking becomes more likely to occur. Therefore, even when β is increased, the suction flow rate Q
If g can be ensured, the backflow region can be suppressed, and atomization can be performed without causing blocking. Therefore, in order to prevent blocking, prior to atomization, it is necessary to operate the atomization nozzle under spray conditions equal to those of actual atomization, and measure the backflow pressure with a backflow pressure probe while changing the suction air flow rate. Accordingly, the suction flow rate Qg that eliminates the backflow region may be determined, and then atomization may be performed while ensuring the determined suction flow rate. Here, the backflow pressure Pr is 0 or negative (Pr≦0) inside the atomizing nozzle inner diameter and spray cone.
When , it is judged that the backflow area has disappeared. Alternatively, the suction flow rate may be varied under various spraying conditions, the backflow pressure may be measured in advance for each case, and a suitable empirical formula may be created to determine the conditions for eliminating the backflow region and the operation may be conducted in accordance with this formula. By the way, in order to freely control the suction flow rate and ensure a predetermined amount, the following means may be used. A suction nozzle is installed below the atomizing nozzle, and a suction pipe is further attached below the suction nozzle. And airtightness between them is maintained to prevent gas from entering from the outside. In order to further enhance the suction effect, it is preferable that the entire inner cross section of the lower end of the suction tube be filled with the spray jet ejected from the atomizing nozzle and the suction nozzle. In this case, the dimensions of the suction nozzle and the suction tube may be determined so as to satisfy the conditions. With this configuration, the suction nozzle and the suction tube work together as one type of ejector, and a strong suction force can be obtained. The source of the suction power is the jet sprayed from the suction nozzle and the atomizing nozzle. Therefore, whether the jet fluid is liquid or gas, the suction effect can still be obtained. Further, the pressure and flow rate are selected depending on each case, and there are no particular restrictions. Therefore, the feature of the method according to the present invention is that a spray medium is injected as a spray jet from an atomizing nozzle to form a spray cone consisting of the upper surface of the jet in the space within the nozzle, and the spray cone is formed from the upper surface of the spray cone. In a method of producing metal powder by injecting molten metal from above a spray cone formed by: a. the atomizing nozzle necessary for maintaining positive flow pressure inside the spray cone under spray conditions during production of the metal powder; a step of determining the flow rate of suction air into the internal space before starting injection of the molten metal; b. injecting the atomizing medium from the atomizing nozzle according to the atomizing conditions to form a spray jet, and sucking it below the atomizing nozzle; arranging a nozzle, further arranging a suction pipe below the nozzle, suctioning the airflow in the space within the atomizing nozzle by a negative pressure generated by a fluid injected from the suction nozzle downwardly inside the suction pipe; a step of ensuring suction of an air flow equal to or higher than the suction air flow rate determined in step a) into the space within the atomizing nozzle; c. while maintaining the suction air flow rate of step b);
and a step of producing metal powder by injecting molten metal into a spray cone. Further, the device according to the present invention is characterized in that the atomizing medium is injected as a spray jet from an atomizing nozzle to form a spray cone consisting of the upper surface of the jet in the space inside the nozzle, and molten metal is injected from above the spray cone. An apparatus for producing metal powder, comprising: a suction nozzle disposed below an atomizing nozzle for injecting fluid downward; and a suction pipe disposed below the suction nozzle, the atomizing nozzle , the suction nozzle and the suction tube are held airtight with each other, and the airflow in the space within the atomizing nozzle is suctioned by the negative pressure generated thereby. (Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of the present invention implemented in an oil atomizing device using an annular atomizing nozzle, and FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view showing enlarged details of the main parts thereof. Molten metal 2 supplied into the tundish 1 flows down as a molten metal injection stream 5 from a tundish nozzle 4 that is opened and closed by a stopper 3 during metal powder production. On the other hand, below the tundish 1, an atomizing nozzle 6, a suction nozzle 7, and a suction pipe 8 are arranged in a manner that maintains airtightness with each other, and a support member 9a inserted between the atomizing nozzle chamber 9 and the atomizing tank 10 is provided.
Supported by The atomizing nozzle chamber 9 and the atomizing tank 10 are communicated with each other through a communicating pipe 11. Before the start of metal powder production, inert gas is first introduced from the inert gas supply piping 14 to exhaust the air inside the atomization device and replace it with inert gas. The spray medium (oil) and the suction fluid (oil) are supplied from the slits 16 and 19 downwardly from the spray jets 17, 13, respectively.
18 and a suction jet 20.
The atomizing nozzle chamber 9 and the atomizing tank 10 communicate with each other through a communication pipe 11. Therefore, nozzles 6 and 7
When the operation starts, the gas in the atomizing nozzle chamber 9 is sucked into the nozzle 6 to generate a suction flow rate 21 (see Fig. 2), and a strong ejector action in the nozzles 6, 7 and the suction pipe 8 (this is caused by the jet 17 ,1
8), the upper surface of the jet 20, and the inner circumferential surfaces of the nozzles 6 and 7. It is released into the atomization tank 10 along with the medium. On the other hand, a flow from the atomization tank 10 to the nozzle chamber 9 is generated in the communication pipe 11 . Next, the molten metal 2 is supplied into the tundish 1 until it reaches a predetermined head, and after being allowed to stand still for a while, the stopper 3 is raised and the molten metal is injected into the center of the atomizing nozzle 6 through the tundish 4. The injected stream 5 is pulverized into fine particles by the spray jet 17, which is then removed from heat and solidified into powder, which is discharged from the suction pipe 8 together with the jet 18 and settles at the bottom of the atomization tank 10. The inverted cone forming the upper surface of this jet 17 is the spray cone 1.
7a, the symbol A (FIG. 2) indicates its apex, and the symbol β indicates its apex angle. In the present invention, the suction jet 20 from the suction nozzle 7 does not have a direct effect on pulverization, but only serves to increase the flow rate of the suction airflow 21. Next, a first embodiment of the method according to the present invention using the above-described embodiment apparatus will be described with reference to FIG. 3 and Table 1 below.
【表】
第3図は、アトマイズノズル6の中心軸上の距
離Zと、該距離Zにて計測された逆流圧Pr(Kg/
cm2)の関係を示すグラフである。既に述べたよう
に逆流圧Prは、下方から上方に向かう圧力を正
として逆流圧プローブにより実測された値であ
る。
本発明の方法の第1の態様によるアトマイズノ
ズル6および吸引ノズル7の駆動は以下のよに行
う。
まず吸引ノズル7を停止したままアトマイズノ
ズル6をほぼ実際の金属粉製造時の噴霧条件で駆
動する。すなわち、その油圧Pおよび油量Qを実
際の製造時の値に設定し、またスプレーコーン頂
角βを実際の製造において望ましい値よりやや
(例えば4゜程度)大きな値に設定する(この理由
は以下説明から明らかとなる)。第3図のグラフ
aはアトマイズノズル6の油圧Pを170Kg/cm2、
油量Qを109m3/H、スプレーコーン角度βを
48.0゜と設定した場合の逆流圧Prの測定値を示す。
その後、吸引ノズル7の油圧Psを50、70、100
Kg/cm2と上昇させて逆流圧Prを実測する。(グラ
フb,c,d参照。各グラフの点Aはスプレーコ
ーン17aの頂点Aの位置を示す。なお、グラフ
eは参考例である。)
第3図に示されているように、吸引ノズル7を
作動させないグラフaの場合、スプレーコーン1
7aの頂点Aの上方、約18mmの点より下方におい
て逆流圧(Pr≧0)となつている。グラフb、
cの場合もやはりA点近傍ではスプレーコーン1
7aの内部領域において逆流圧が発生している。
ところがグラフdの場合にはA点およびそれより
上方のスプレーコーン17a内部のすべての点に
おいて正流圧(上方から下方へ向かう流圧)とな
り、ブロツキングが発生しないとアトマイズに適
した状態となつている(なおグラフeもスプレー
コーン17aの内部がすべて正流圧となるアトマ
イズに適した状態を示している)。
このように吸引ノズル7の油圧Psをグラフa
の状態からdの状態に変化させると、スプレージ
エツト17が下方吸引されてスプレーコーン頂角
βは48.0度から44.0度に減少する。一方、アトマ
イズノズル6内への吸引気流量Qgは、この間、
aの670m3/Hからdの1250m3/Hに増加してい
るのが観測された(第1表参照)。したがつて、
実際の金属粉末製造は、アトマイズノズル6の噴
霧条件を第1表のdで与える場合、金属粉末量Q
gをほぼ1250m3/H以上に維持しておけば良い。
よつて、dの噴霧条件で所定吸引気流量1250
m3/Hを維持しながら、ストツパ3を上げてタン
デイツシユノズル4を開き、溶湯2の注入を開始
する。その後も所定の吸引気流量を維持しながら
アトマイズを行えばブロツキングの発生は防止さ
れる。なお参考のため同一の噴霧条件(P=170
Kg/cm2、Q=109m3/H、β=44.0゜)で本発明に
係る装置による吸引を全く行わずアトマイズを行
つた所、ブロツキングの発生がみられた。
次に、ブロツキングの指数としての経験的パラ
メータBlを用いる本発明の方法の第2の実施例
について説明する。スプレーコーン17a内の逆
流圧領域をなくすのに必要な吸引気流量Qgの値
は各装置および噴霧条件に依存する。したがつ
て、上述の第1の実施例方法においては、噴霧条
件を設定するごとに逆流圧を測定して必要な吸引
気流量を決定しなければならない。しかし予め噴
霧条件および吸引気流量を種々の値に変化させて
測定を行つておくパラメータBlを用いる第2の
実施方法では、個々の場合に測定を行う必要がな
い。これは、以下に説明するとおりである。
第1表に示したような実測を、噴霧条件および
吸引量を様々の値に変化させて行い、次式で与え
られるパラメータをブロツキングの指数として経
験に作つた。
Bl=Qg/〔Q√(1−cosβ/2)〕
ここにQgは吸引気流量、P、Q、βは噴霧媒
の油圧、油量、スプレーコーン頂角である。(な
お、第1表には、a〜eの場合のBlの値が例示
されている。)
さらに、上述の種々の実測の結果、第1,2図
に示した装置例においては、該パラメータについ
て、
Bl≧15000
が成り立つ時は、スプレーコーン17a内部に逆
流圧は生じない(即ち、スプレーコーン内領域で
すべて正流圧となる)ことが判明した。
したがつて、アトマイズにおける噴霧条件P、
Q、βが与えられた場合には、吸引気流量Qgを
Qg≧15000〔Q√(1−cosβ/2)〕
を満たすように維持して実際のアトマイズを行え
ば良い。
次に第2表は噴霧条件および吸引気流量を様々
に変化させた場合のBlの値およびブロツキング
発生の有無を示したものである。[Table] Figure 3 shows the distance Z on the central axis of the atomizing nozzle 6 and the backflow pressure Pr (Kg/Kg/
cm 2 ). As already mentioned, the backflow pressure Pr is a value actually measured by a backflow pressure probe, with the pressure directed from the bottom to the top being positive. The atomizing nozzle 6 and the suction nozzle 7 according to the first aspect of the method of the present invention are driven as follows. First, while the suction nozzle 7 is stopped, the atomizing nozzle 6 is driven under almost the spraying conditions used in actual production of metal powder. That is, the oil pressure P and oil amount Q are set to the values during actual manufacturing, and the spray cone apex angle β is set to a value slightly larger (for example, about 4 degrees) than the desired value in actual manufacturing (the reason for this is (This will become clear from the explanation below). Graph a in Figure 3 shows the oil pressure P of the atomizing nozzle 6 as 170Kg/cm 2 .
Oil amount Q is 109m 3 /H, spray cone angle β is
Shows the measured value of backflow pressure Pr when set to 48.0°. After that, increase the oil pressure Ps of suction nozzle 7 to 50, 70, 100.
Increase the pressure to Kg/cm 2 and measure the backflow pressure Pr. (See graphs b, c, and d. Point A in each graph indicates the position of vertex A of spray cone 17a. Graph e is a reference example.) As shown in FIG. In the case of graph a where 7 is not activated, spray cone 1
There is a backflow pressure (Pr≧0) below the point approximately 18 mm above the apex A of 7a. graph b,
In the case of c, the spray cone 1 is also near point A.
A backflow pressure is generated in the internal region of 7a.
However, in the case of graph d, there is a positive flow pressure (flow pressure directed from above to below) at point A and all points inside the spray cone 17a above it, and if no blocking occurs, the state is suitable for atomization. (The graph e also shows a state suitable for atomization in which the inside of the spray cone 17a is entirely at positive flow pressure.) In this way, the oil pressure Ps of the suction nozzle 7 is expressed as a graph a.
When changing from the state to the state d, the spray jet 17 is sucked downward and the spray cone apex angle β decreases from 48.0 degrees to 44.0 degrees. On the other hand, during this period, the suction air flow rate Qg into the atomizing nozzle 6 is
An increase was observed from 670 m 3 /H in a to 1250 m 3 /H in d (see Table 1). Therefore,
In actual metal powder production, when the spray conditions of the atomizing nozzle 6 are given as d in Table 1, the amount of metal powder Q
It is sufficient to maintain g at approximately 1250 m 3 /H or more. Therefore, under the spray condition d, the predetermined suction air flow rate is 1250
While maintaining m 3 /H, the stopper 3 is raised to open the tundish nozzle 4 and the injection of the molten metal 2 is started. If atomization is continued after that while maintaining a predetermined suction air flow rate, blocking can be prevented from occurring. For reference, the same spraying conditions (P = 170
When atomization was performed without any suction using the device according to the present invention at a temperature of Kg/cm 2 , Q = 109 m 3 /H, β = 44.0°, blocking occurred. Next, a second embodiment of the method of the invention will be described using the empirical parameter Bl as an index of blocking. The value of the suction air flow rate Qg required to eliminate the backflow pressure region within the spray cone 17a depends on each device and spray conditions. Therefore, in the method of the first embodiment described above, each time the spray conditions are set, the backflow pressure must be measured to determine the required suction air flow rate. However, in the second implementation method using the parameter Bl, in which measurements are performed while changing the spray conditions and the suction air flow rate to various values in advance, it is not necessary to perform measurements in each case. This is as explained below. Actual measurements as shown in Table 1 were carried out by varying the spray conditions and suction amount to various values, and the parameters given by the following equation were created based on experience as the blocking index. Bl=Qg/[Q√(1-cosβ/2)] Here, Qg is the suction air flow rate, and P, Q, and β are the oil pressure of the spray medium, the oil amount, and the spray cone apex angle. (Table 1 shows examples of the values of Bl in cases a to e.) Furthermore, as a result of the various actual measurements described above, in the device examples shown in FIGS. 1 and 2, the parameter It has been found that when Bl≧15000 holds true, no backflow pressure is generated inside the spray cone 17a (that is, the entire area within the spray cone becomes positive flow pressure). Therefore, the spray conditions P in atomization,
When Q and β are given, actual atomization can be performed while maintaining the suction air flow rate Qg to satisfy Qg≧15000 [Q√(1−cosβ/2)]. Next, Table 2 shows the values of Bl and the presence or absence of blocking when the spray conditions and suction air flow rate were varied.
【表】
なお、逆流圧領域を無くすのに必要なパラメー
タBlの値は具体的装置により異なるものである
が、各装置について予め実測によりこの値を決定
しておけば上述の場合と同様に、ブロツキングの
解消に必要な吸引気流量を求めることができる。
(発明の効果)
本発明の方法においては、広汎な範囲で選択さ
れた各噴霧条件においてブロツキング解消に必要
な吸引気流量が維持される。また本発明にかかる
装置はこの吸引気流量を維持する具体的手段を与
える。
したがつて、通常の場合にはブロツキングを発
生しやすい、高品質の金属粉末を製造するための
噴霧条件においても、逆流圧によるブロツキング
発生を完全に無くすことが可能である。実際、す
でに、従来において限界とされたスプレーコーン
頂角37゜を45゜にまで増大させることができた。[Table] Note that the value of the parameter Bl required to eliminate the backflow pressure region differs depending on the specific device, but if this value is determined in advance by actual measurements for each device, it can be used in the same way as in the above case. The amount of suction air required to eliminate blocking can be determined. (Effects of the Invention) In the method of the present invention, the suction air flow rate necessary for eliminating blocking is maintained under each spraying condition selected over a wide range. The device according to the invention also provides a specific means for maintaining this suction air flow rate. Therefore, it is possible to completely eliminate the occurrence of blocking due to backflow pressure even under spray conditions for producing high-quality metal powder, which would normally cause blocking. In fact, we have already been able to increase the spray cone apex angle from 37°, which was considered to be the limit in the past, to 45°.
第1図は、本発明の実施例装置を備えるアトマ
イズ装置の略式縦断面図;第2図は、第1図の装
置の一部を拡大して示す部分縦断面図;および第
3図は、本発明の方法における逆流圧の測定結果
を示すグラフである。
1……タンデイツシユ、2……溶湯、3……ス
トツパ、4……タンデイツシユノズル、5……注
入流、6……アトマイズノズル、7……吸引ノズ
ル、8……吸引管、9……アトマイズノズル室、
9a……支持部材、10……アトマイズ槽、11
……連通管、12,13,14……配管、16…
…スリツト、17……スプレージエツト、17a
……スプレーコーン、18……スプレージエツ
ト、19……スリツト、20……吸引ジエツト。
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of an atomization device including an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view showing a part of the device shown in FIG. 1 on an enlarged scale; and FIG. It is a graph showing the measurement results of backflow pressure in the method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Tundate dish, 2... Molten metal, 3... Stopper, 4... Tundate nozzle, 5... Injection flow, 6... Atomize nozzle, 7... Suction nozzle, 8... Suction pipe, 9... atomize nozzle chamber,
9a...Supporting member, 10...Atomization tank, 11
...Communication pipe, 12, 13, 14...Piping, 16...
...Slit, 17...Spray jet, 17a
... Spray cone, 18 ... Spray jet, 19 ... Slit, 20 ... Suction jet.
Claims (1)
レージエツトを形成し、該スプレージエツト上面
が形成するスプレーコーン上方より溶融金属を注
入して金属粉末を製造する方法において、 a 金属粉末製造時の噴霧条件下において前記ス
プレーコーン内部の正流圧を維持するために必
要な、前記アトマイズノズル内への吸引気流量
を溶融金属の注入開始前に決定する工程と、 b 前記アトマイズノズルより前記噴霧条件によ
り噴霧媒を噴射してスプレージエツトを形成す
るとともに、該アトマイズノズル下方に吸引ノ
ズルを配置し、さらにその下方に吸引管を配置
し、該吸引ノズルから前記吸引管内部の下方に
向かつて噴射された流体により発生する負圧に
より前記アトマイズノズル内の空間の気流を吸
引し、前記工程a)で決定された吸引気流量以
上の気流量を該アトマイズノズル内の吸引する
工程と、 c 前記工程b)の吸引気流量を維持しながらス
プレーコーンに溶融金属を注入して金属粉末を
製造する工程と、 を備えることを特徴とする金属粉末の製造方法。 2 前記工程a)における吸引気流量の決定は、
アトマイズノズルから実際の製造時の噴霧条件で
噴霧媒を噴射しつつ前記吸引気流量を変化させな
がら前記スプレーコーン内部の流圧を実測するこ
とにより実験的に行われることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の金属粉末の製造方法。 3 前記噴霧条件は噴霧媒の噴射圧力、流量、ス
プレーコーン頂角であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項または第2項のいづれかに記載の
金属粉末の製造方法。 4 前記工程a)における吸引気流量の決定は、
前記噴霧条件および吸引気流量を予め変化せしめ
ることと、各噴霧条件および吸引気流量における
スプレーコーン内部の流圧を測定することと、該
測定値に基づき各噴霧条件下においてスプレーコ
ーン内部を正流圧に維持するのに必要な前記吸引
気流量を与える経験式を求めることと、該経験式
に実際の製造時の噴霧条件を代入して前記吸引気
流量を決定することと、により行われることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のい
づれかに記載の金属粉末の製造方法。 5 アトマイズノズルから噴霧媒を噴射してスプ
レージエツトを形成し、該スプレージエツト上面
が形成するスプレーコーン上方より溶融金属を注
入して金属粉末を製造する装置において、アトマ
イズノズルの下方に配設され、流体を下方に向か
つて噴射する吸引ノズルと、該吸引ノズルの下方
に配設された吸引管とを備え、前記アトマイズノ
ズル、吸引ノズルおよび吸引管を相互に気密に保
持することを特徴とする金属粉末の製造装置。 6 前記アトマイズノズルから噴出された噴霧媒
および前記吸引ノズルから噴出された流体が、前
記吸引管下部の全内部断面を満たすことを特徴と
する特許請求の範囲第5項記載の金属粉末の製造
装置。[Scope of Claims] 1. A method for producing metal powder by injecting a spray medium from an atomizing nozzle to form a spray jet, and injecting molten metal from above a spray cone formed by the upper surface of the spray jet, comprising: a a step of determining, before starting injection of molten metal, a flow rate of suction air into the atomizing nozzle necessary to maintain a positive flow pressure inside the spray cone under spray conditions during metal powder production; b. A spray medium is injected from the nozzle under the above-mentioned spray conditions to form a spray jet, and a suction nozzle is disposed below the atomizing nozzle, and a suction tube is further disposed below the atomization nozzle, and the inside of the suction tube is drawn from the suction nozzle. A step of suctioning the airflow in the space within the atomizing nozzle using the negative pressure generated by the fluid injected downward, and suctioning an air flow rate greater than the suction air flow rate determined in step a) into the atomization nozzle. A method for producing metal powder, comprising: c) producing metal powder by injecting molten metal into a spray cone while maintaining the suction air flow rate in step b). 2. Determination of the suction air flow rate in step a) is as follows:
The method is experimentally performed by actually measuring the flow pressure inside the spray cone while changing the suction air flow rate while injecting the spray medium from the atomizing nozzle under the spray conditions used during actual manufacturing. A method for producing metal powder according to scope 1. 3. The method for producing metal powder according to claim 1 or 2, wherein the spray conditions include the spray pressure, flow rate, and apex angle of the spray cone of the spray medium. 4. Determination of the suction air flow rate in step a) is as follows:
changing the spray conditions and suction air flow rate in advance, measuring the flow pressure inside the spray cone under each spray condition and suction air flow rate, and adjusting the forward flow inside the spray cone under each spray condition based on the measured values. Determining the suction air flow rate by determining an empirical formula that gives the suction air flow rate necessary to maintain the pressure, and substituting the spraying conditions during actual manufacturing into the empirical formula. A method for producing metal powder according to any one of claims 1 to 3, characterized in that: 5 In an apparatus for producing metal powder by injecting a spray medium from an atomizing nozzle to form a spray jet and injecting molten metal from above the spray cone formed by the upper surface of the spray jet, disposed below the atomizing nozzle. The atomizing nozzle, the suction nozzle, and the suction tube are held airtight with each other, and the atomizing nozzle, the suction nozzle, and the suction tube are held airtight with each other. Metal powder manufacturing equipment. 6. The metal powder manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the atomizing medium ejected from the atomizing nozzle and the fluid ejected from the suction nozzle fill the entire internal cross section of the lower part of the suction tube. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2528086A JPS62182211A (en) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | Method and apparatus for producing metallic powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2528086A JPS62182211A (en) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | Method and apparatus for producing metallic powder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62182211A JPS62182211A (en) | 1987-08-10 |
| JPH0459363B2 true JPH0459363B2 (en) | 1992-09-22 |
Family
ID=12161609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2528086A Granted JPS62182211A (en) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | Method and apparatus for producing metallic powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62182211A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4355516A1 (en) * | 2021-06-17 | 2024-04-24 | ArcelorMittal | Quick change nozzle system for an atomizer |
| WO2025047010A1 (en) * | 2023-09-01 | 2025-03-06 | 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ | Gas atomization device and gas atomization method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS551325A (en) * | 1978-06-13 | 1980-01-08 | Kanebo Ltd | Yarn entangling apparatus |
-
1986
- 1986-02-07 JP JP2528086A patent/JPS62182211A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62182211A (en) | 1987-08-10 |
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