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JPH0774363B2 - Low oxygen metal powder production equipment - Google Patents
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JPH0774363B2 - Low oxygen metal powder production equipment - Google Patents

Low oxygen metal powder production equipment

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Publication number
JPH0774363B2
JPH0774363B2 JP63314497A JP31449788A JPH0774363B2 JP H0774363 B2 JPH0774363 B2 JP H0774363B2 JP 63314497 A JP63314497 A JP 63314497A JP 31449788 A JP31449788 A JP 31449788A JP H0774363 B2 JPH0774363 B2 JP H0774363B2
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JP
Japan
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gas
water
molten metal
chamber
powder
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晋也 岡本
義和 関
克彦 前原
忠久 梅原
義広 花崎
栄治 戸田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は各種金属粉末の製造手段として知られる「水ア
トマイズ法」による低酸素の金属粉末製造に関する改善
された手段の提供に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the provision of an improved means for producing low-oxygen metal powder by the “water atomization method” known as a means for producing various metal powders.

(従来の技術) 金属粉末は、従来の粉末治金分野だけでなく、最近は射
出成形分野にも用途が拡大され、これがため要求される
特性はより低酸素化、より微粉化等、高級化が指向され
ている。この金属粉末の量産レベルでの製造手段として
は、既知のように大別して「水アトマイズ法」と「ガス
アトマイズ法」との両者があるが、前者は後者に比し、
その噴霧媒のコストも安く、また微粉化に不可欠な高圧
化がやり易いので、現在の処、主流を占めている。
(Prior Art) Metal powder has been widely used not only in the field of conventional powder metallurgy but also in the field of injection molding, and the properties required for it are lower in oxygen, finer, and higher in quality. Is oriented. As a known means for producing the metal powder at a mass production level, there are roughly two types, namely, a "water atomizing method" and a "gas atomizing method" as known, but the former is compared with the latter,
The cost of the spray medium is low, and the high pressure, which is indispensable for pulverization, is easy to perform, so it is currently the mainstream.

しかし「水アトマイズ法」ではこれを大気中で実施する
と、溶湯酸化が生じるので、生成粉末の酸素量が高くな
るという問題がある。この問題を解決するために、タン
ディッシュから流下する金属溶湯に対し、不活性ガス等
の非酸化性雰囲気気体の包囲下において、水ジェットの
噴射により該溶湯の粉化を行う手段が既に提示されてい
ることも既知である。例えば特公昭52−49874号公報、
あるいは特公昭55−31161号公報に開示されるように、
タンディッシュより流下する金属溶湯が、水ジェットと
衝突する溶湯粉化位置を囲んで、不活性ガス等の非酸化
性ガス雰囲気を吹込み、置換することにより、生成粉末
の酸化を防止するようにしたものがあり、また大気内に
おいて行う場合でも、溶湯粉化位置に流入する大気中の
酸素を、都市ガス燃焼によるフレームカーテンにより減
少させ、同様の効果を得るようにしたものも存在する。
However, in the "water atomizing method", when this is carried out in the atmosphere, there is a problem that the amount of oxygen in the produced powder becomes high because the molten metal is oxidized. In order to solve this problem, a means for pulverizing the molten metal by jetting a water jet has been already proposed for the molten metal flowing down from the tundish under the surrounding atmosphere of a non-oxidizing atmosphere gas such as an inert gas. It is also known that For example, Japanese Patent Publication No. 52-49874,
Alternatively, as disclosed in JP-B-55-31161,
The molten metal flowing down from the tundish surrounds the molten metal powdering position where it collides with the water jet, and blows and replaces a non-oxidizing gas atmosphere such as an inert gas to prevent the generated powder from oxidizing. In addition, even when performed in the atmosphere, there is a method in which oxygen in the atmosphere flowing into the molten metal powdering position is reduced by a flame curtain by city gas combustion to obtain the same effect.

(発明が解決しようとする課題) 上記した従来の「水アトマイズ法」は、粉末治金用とし
て一般に用いられている処の、平均径が数10μmの金属
粉末を製造する方法としては、いずれもそれなりにある
程度の効果が認められるのであり、例えば上記したフレ
ームカーテン法を用いるものでは、溶湯粉化位置での雰
囲気酸素量は0.5%以下に達し、その結果、鉄系粉末の
酸素量は0.4%程度にまで減少し、また特公昭52−49784
号公報、特公昭55−31161号公報に開示された手段によ
るものも、それなりに酸素量の減少が認められる。一
方、最近は金属粉末の用途が拡大し、より粒度が細か
く、例えば平均径が数μm程度の金属粉末が要求される
ようになっており、これに対応して水ジェットの圧力を
1000kgf/cm2近くにまで高める超高圧水アトマイズ手段
も開発され、実用化されようとしていることも既知であ
る。この超高圧水アトマイズ手段では、高速の水ジェッ
トを用いるため、エジェクタ効果により、雰囲気気体の
ためのガスチャンバ内に大量の雰囲気気体が吸込まれる
ようになる。この結果、特公昭52−49784号公報に開示
されたものでは、タンディッシュにおける溶湯流出口が
冷却されて溶湯流の閉塞トラブルを生じ、また特公昭55
−31161号公報に開示されたものでは、大量の雰囲気気
体が溶湯流に向って吹付けられる結果となり、溶湯流に
乱れが生じ、安定操業が不可能となるのである。更に都
市ガス等を燃焼させて、大気雰囲気中の酸素を減少させ
るフレームカーテン方式のものでは、大量の流入気体量
に見合うだけの都市ガス量が必要となって不経済である
し、フレームカーテンの吹き消えや、生ガスのチャンバ
内流入等の危険性が増大するのである。いずれの方法に
せよ、超高圧水アトマイズに、従来の低酸素化技術を利
用するためには、大量の不活性ガスや都市ガス、更には
これを供給するための設備が必要であり、多額のコスト
増大が招来する。またこの超高圧水ジェットの吸入に見
合うだけの不活性ガスや低酸素空気が供給できなかった
場合(例えば気体の流れる部分の一部の断面積が小さい
場合)には、水ジェットノズルの上部(ガスチャンバ
側)が大気圧よりも低い状態となり、これに対し生成粉
末や水を収容する下部のアトマイズチャンバから、生成
粉末や水が噴き上がってくる現象が生じ、操業停止、中
断となる。即ち、現在知られている従来の低酸素化粉末
の製造技術では、超高圧水アトマイズの安定かつ経済的
な操業は困難である。また粉末の平均径が小さくなるに
つれ、粉末の比表面積(表面積/体積)は逆に増加する
ので、粉末は酸化され易くなる。要するに、微粉末を製
造するための超高圧水アトマイズ手段においてこそ、よ
り進んだ低酸化技術の確立が必要とされているが、現在
の処、これに対する解答はなされていないのである。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional “water atomizing method” described above is a method generally used for powder metallurgy, which is a method for producing a metal powder having an average diameter of several tens of μm. The effect to some extent is recognized as it is, for example, in the one using the frame curtain method described above, the atmospheric oxygen amount at the molten metal powdering position reaches 0.5% or less, and as a result, the oxygen amount of the iron-based powder is 0.4%. It decreased to a certain extent
With the means disclosed in JP-B No. 55-31161 and JP-B No. 55-31161, the decrease in oxygen content is recognized to some extent. On the other hand, recently, the use of metal powder has expanded, and finer particle size, for example, a metal powder having an average diameter of about several μm has been required.
It is also known that ultra-high pressure water atomizing means for increasing the pressure to nearly 1000 kgf / cm 2 has been developed and is about to be put into practical use. Since this ultrahigh-pressure water atomizing means uses a high-speed water jet, the ejector effect causes a large amount of atmospheric gas to be sucked into the gas chamber for atmospheric gas. As a result, in the one disclosed in JP-B-52-49784, the melt outlet in the tundish is cooled to cause clogging trouble of the melt flow.
In the one disclosed in Japanese Patent No. 31161, a large amount of atmospheric gas is blown toward the molten metal flow, resulting in turbulence in the molten metal flow, making stable operation impossible. Further, in the frame curtain system that burns city gas or the like to reduce oxygen in the atmosphere, it is uneconomical because the amount of city gas that corresponds to the large amount of inflow gas is required, which is uneconomical. The risk of blowout and inflow of raw gas into the chamber increases. Whichever method is used, in order to use the conventional oxygen reduction technology for the ultrahigh pressure water atomization, a large amount of inert gas or city gas, as well as equipment for supplying this, is required, and a large amount of money is required. Increased costs will be incurred. In addition, when it is not possible to supply the inert gas or low oxygen air commensurate with the suction of this super high pressure water jet (for example, when the cross-sectional area of a part where the gas flows is small), the upper part of the water jet nozzle ( The gas chamber side) becomes lower than the atmospheric pressure, and in contrast, the generated powder and water are blown up from the lower atomizing chamber that stores the generated powder and water, resulting in the suspension and suspension of operation. That is, it is difficult to stably and economically operate the ultra-high pressure water atomizer with the conventional production technology of the conventional oxygen-lowering powder. Further, as the average diameter of the powder decreases, the specific surface area (surface area / volume) of the powder increases conversely, so that the powder is easily oxidized. In short, in the ultra-high pressure water atomizing means for producing fine powder, it is necessary to establish a more advanced low oxidation technology, but at present, no solution to this has been made.

(課題を解決するための手段) 本発明は上記した従来の低酸素化技術における超高圧水
アトマイズ手段に対する問題点を解決するため、雰囲気
気体のためのガスチャンバ内への、水ジェット噴射によ
る雰囲気気体の吸込量を可及的減少させるとともに、ガ
スチャンバが減圧状態になっても、大気圧下のアトマイ
ズチャンバからの生成粉末や水の噴き上げを生じないよ
うにしたもので、具体的には、金属溶湯の流下用タンデ
ィッシュ1と、該タンディッシュ1の下面に密着状に設
けられて非酸化性雰囲気気体の供給量を調整可能でかつ
減圧手段を備えたガスチャンバ11と、該ガスチャンバ11
の下部または内部に連通状に設けられている高圧水ジェ
ットノズル3と、生成微粉末および水の導入されるアト
マイズチャンバ5と、前記ノズル3とアトマイズチャン
バ5とを連絡する筒状の流路4と、を備えている低酸素
の金属粉末製造装置において、 前記筒状の流路4は、上向拡開状とされている上端開口
20とこの上端開口20に続いて前記アトマイズチャンバ5
内の生成粉末および水の吹き上げ防止のため断面積を絞
った直筒部21および該直筒部21に続いて下向拡開状に形
成されている下端開口22を備え、 前記上端開口20は前記水ジェットノズル3の噴射方向と
平行なテーパー面19に形成され、 前記タンディッシュ1から流下する溶湯の粉化点aは前
記上端開口20と直筒部21との境界部に位置付けられてい
ることにある。
(Means for Solving the Problem) In order to solve the problems of the above-described ultra-high pressure water atomizing means in the conventional oxygen reduction technology, the present invention provides an atmosphere by jetting water into a gas chamber for atmosphere gas. While reducing the amount of gas suctioned as much as possible, even if the gas chamber is in a depressurized state, it is designed so that the generation of powder or water from the atomizing chamber under atmospheric pressure does not occur. A tundish 1 for flowing a molten metal, a gas chamber 11 which is closely attached to the lower surface of the tundish 1 and which is capable of adjusting the supply amount of a non-oxidizing atmosphere gas and has a decompression means, and the gas chamber 11
High pressure water jet nozzle 3 which is provided in communication with the lower part or inside thereof, an atomizing chamber 5 into which the generated fine powder and water are introduced, and a cylindrical flow path 4 which connects the nozzle 3 and the atomizing chamber 5. In the apparatus for producing low oxygen metal powder, the tubular flow path 4 has an upper end opening that is expanded upward.
20 and the atomizing chamber 5 following the upper opening 20
In order to prevent blowing up of the generated powder and water in the inside, a straight cylindrical portion 21 having a narrowed cross-sectional area and a lower end opening 22 formed in a downward expanding manner following the straight cylindrical portion 21 are provided, and the upper end opening 20 is the water. The powdering point a of the molten metal, which is formed on the tapered surface 19 parallel to the jetting direction of the jet nozzle 3 and flows down from the tundish 1, is located at the boundary between the upper end opening 20 and the straight tube portion 21. .

(作 用) 本発明の上記した技術的手段によれば、第1図におい
て、タンディッシュ1の流出口16から流下する金属溶湯
17に対し、ガス流入バルブ15、オリフィス12を介してガ
スチャンバ11内に連続供給されるN2ガス等の、非酸化性
雰囲気気体の包囲下において、水ジェットノズル3にお
ける水ジェット18,18の噴射により粉末化し、生成され
た粉末と水とを、水ジェットノズル3と下方の大気圧状
態下のアトマイズチャンバ5間に連通状に設けた筒状流
路4を介して導入、収容するに当り、該流路4を水ジェ
ット18,18の噴射方向と平行なテーパ面19,19をもつとと
もに、溶湯粉化位置aを囲む上端開口20、該開口20に続
いてその断面積を絞って通常抵抗を大とした直筒部21、
該直筒部21に続く下端開口22から成る断面積、形状のも
のとしてあるので、従来のストレートな4角筒状の流路
によるものと相違し、流路4の上部と下部との圧力差が
大きい場合でも、相互の影響を受けることなく粉末化作
業が得られるのであり、特にその断面積を絞り、通過抵
抗を大とした直筒部21の存在により、上部側においては
ガスチャンバ11内のガスが水ジェット噴射により吸出さ
れてアトマイズチャンバ5側に向かう吸込量を可及的減
少させると同時に、ガスチャンバ11内のゲージ圧が−75
0mmHg程度に達しても、大気圧状態下のアトマイズチャ
ンバ5内から上方へ、生成粉末や水が噴き上がることが
なく、安定した操業の継続が可能となるのである。更に
これによりガラスチャンバ11内を減圧状態にして操業で
きるため、ガスチャンバ11内へ流入する雰囲気気体の質
量流量の減少による使用量の低減、ガスチャンバ11内が
空気の場合でも、雰囲気中の酸素分圧が減圧分だけ減少
するための酸化量の減少などの効果があり、また雰囲気
気体の使用量減少により、雰囲気流れが金属溶湯流れを
乱すことなく、溶湯が粉化位置aまで正しく落下し、安
定操業ができるという効果も得られる。またガスチャン
バ11内の減圧により、同チャンバ上部に密着しているタ
ンディッシュ1内の溶湯を吸出す力も生じ、単位時間当
りの溶湯流出量の増加によって生産性が向上し、また溶
湯がタンディッシュ1の流出口16を閉塞する等のおそれ
もなくなるのであり、超高圧水ジェットによる低酸素化
粉末の生産が円滑に得られるのである。
(Operation) According to the above technical means of the present invention, the molten metal flowing down from the outlet 16 of the tundish 1 in FIG.
In contrast, the water jet nozzles 18 and 18 of the water jet nozzle 3 are surrounded by a non-oxidizing atmosphere gas such as N 2 gas continuously supplied into the gas chamber 11 through the gas inflow valve 15 and the orifice 12. When the powder and water generated by spraying are introduced and contained through a tubular flow path 4 that is provided in communication between the water jet nozzle 3 and the atomizing chamber 5 under the atmospheric pressure, the powder and water are introduced. , The upper end opening 20 surrounding the flow path 4 having tapered surfaces 19 and 19 parallel to the jetting direction of the water jets 18 and enclosing the molten metal powdering position a Straight tube part 21 with large resistance,
Since the cross-sectional area and the shape of the lower end opening 22 following the straight cylindrical portion 21 are formed, the pressure difference between the upper portion and the lower portion of the flow passage 4 is different from that of the conventional straight square tubular flow passage. Even if it is large, the powdering work can be obtained without being affected by each other. Especially, due to the presence of the straight tube portion 21 having a reduced cross-sectional area and a large passage resistance, the gas inside the gas chamber 11 is Is sucked out by the water jet injection to reduce the suction amount toward the atomizing chamber 5 side as much as possible, and at the same time, the gauge pressure in the gas chamber 11 becomes -75.
Even when the pressure reaches about 0 mmHg, the generated powder and water do not squirt upward from the inside of the atomizing chamber 5 under the atmospheric pressure condition, and the stable operation can be continued. Further, since the glass chamber 11 can be operated in a decompressed state by this, the use amount is reduced by reducing the mass flow rate of the atmospheric gas flowing into the gas chamber 11, and even when the gas chamber 11 is air, oxygen in the atmosphere is reduced. This has the effect of reducing the amount of oxidation as the partial pressure is reduced by the amount of reduced pressure. Also, due to the reduction in the amount of atmospheric gas used, the molten metal will fall correctly to the powdering position a without disturbing the molten metal flow. Also, the effect of stable operation can be obtained. In addition, the reduced pressure in the gas chamber 11 also causes a force to suck out the molten metal in the tundish 1 that is in close contact with the upper part of the chamber, increasing the molten metal outflow rate per unit time and improving the productivity. Since there is no possibility of blocking the outlet 16 of No. 1 and the like, the production of low-oxygenated powder by the ultra-high pressure water jet can be obtained smoothly.

(実施例) 本発明装置の実施例を第1図乃至第6図に亘って説示す
る。
(Embodiment) An embodiment of the device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図において、本発明装置は、その底面に溶湯流出口
16を設けた既知のタンディッシュ1の下面に例えばN2
ス等の非酸化性雰囲気気体が連続的に吹きまれるガスチ
ャンバ11が、その開口部、あるいは他の部品との接触部
にOリング等の気密シール部材13を介し、密着状にかつ
外気侵入を防ぎ、チャンバ内を減圧状態に保持できるよ
うに設けられる。該チャンバ11は流入気体の均一な分散
を図るため、充分に大きな容積のものとされ、またガス
流入口の径や個数も、この点を考慮して決定され、実施
例では大気雰囲気での流入気体量0.6m3/secに対し、チ
ャンバ11の容積は0.4m3程度とされ、ガス流入口14は例
えばSGP80A管による流入口14を円周上、4ケ所に配設さ
れるとともにガス流入バルブ15を設け、該バルブ15の開
度をオリフィス12による流量測定値を確認しながら調整
し、操業に当ってはガスチャンバ11内のゲージ圧力を0m
mHg未満、−750mmHg以上の減圧状態として操業するので
ある。前記したガスチャンバ11の内部あるいは下部に、
超高圧水ジェット(1000kgf/cm2程度)のための水ジェ
ットノズル3(本実施例では、V型断面の水ジェットを
発生するもの)が配設され、水ジェットノズル3と生成
微粉末および水の導入、収容されるアトマイズチャンバ
5との間に、本発明の筒状流路4が連通状に設けられ
る。該筒状流路4は従来のこの種流路における問題点を
解決するために、水ジェット噴射時において生じるガス
チャンバ11内の吸引ガス量を可及的減少させるととも
に、ガスチャンバ11内が減圧状態になっても、大気圧状
態下におけるアトマイズチャンバ5側からの、生成され
た粉末および水の噴き上げを生じないようにしたもの
で、従来のストレートの4角形筒状流路に代えて、その
断面積を絞って通過抵抗を増大させることにより、吸引
ガス量を減少させるとともに、生成粉末および水の噴き
上げを効果的に抑止するようにしたものである。本発明
の実施おいては、各種形状、断面積の筒状流路のモデル
を作製し、ガスチャンバを付けないオープン状態でと水
ジェットの噴射テスト、アトマイズテスト、更にはガス
チャンバを取付けたクローズ状態での水ジェット噴射テ
ストを反復比較した結果、第1図および第2、3図に例
示した実施例による筒状流路4が最適であることを確認
した。即ち、水ジェットノズル3における水ジェット1
8,18の噴射方向と平行なテーパ面19,19をもち、かつ溶
湯粉化位置aを囲む上端開口20、該開口20に続いてその
断面積を絞った直筒部21、該直筒部21の下端に開拡状に
設ける下端開口22による断面積、形状のものである。こ
の理由は明確ではないが、先ずこの筒状流路4において
はその上端開口20に水ジェット18,18と平行するテーパ
面19,19をもつことによって剥離渦が生じにくい点にお
いて、第4、5図に例示するように水ジェット噴射方向
と平行でないテーパ面19a,19aとしたものでは、いずれ
も剥離渦を生じるものに比べて優れ、このため水ジェッ
ト中心点における下向きの吸引圧力分布は、第6図に示
すように(同図において▲印は本発明の流路4であり、
他のA〜Fはいずれも他のモデルを示している)、下方
に向かうにつれて漸増するパターンとなり、これは、流
路内の流れが、スムーズに下向きにのみ動いていること
を示している。他のモデル流路では水ジェットとテーパ
面との間に剥離渦が生じ、圧力分布は流路上面で吸引圧
力が最大になるパターン、つまり下から押し上がる流れ
も、発生している形となるので、生成粉末や水が噴き上
がるものと考えられる。尚実施例のものでは平面から見
た水ジェットの噴射方向に対して直角方向はストレート
な面とされており、直角方向をもテーパーにした流路モ
デルに比し、アトマイズ時に飛散する溶湯滴が付着しに
くいこともひとつの利点である。上記のようにして決定
された断面積、形状の流路4内で粉化作業が行なわれる
ことによって、水ジェット時におけるガスチャンバ11内
のガスが大気圧下のアトマイズチャンバ5側に吸出され
る量を可及的減少でき、また大きな減圧状態が生じて
も、アトマイズチャンバ5側からの生成粉末や水の噴き
上げを効果的に阻止し、かつこれによって減圧操業が安
定して得られるのである。
In FIG. 1, the apparatus of the present invention has a molten metal outlet on its bottom surface.
A gas chamber 11 in which a non-oxidizing atmosphere gas such as N 2 gas is continuously blown on the lower surface of a known tundish 1 provided with 16 has an O-ring at its opening or a contact portion with other parts. It is provided so as to be in close contact with the outside and prevent outside air from entering through the airtight seal member 13 such as the above and to maintain the inside of the chamber in a reduced pressure state. The chamber 11 has a sufficiently large volume in order to uniformly disperse the inflowing gas, and the diameter and the number of gas inflow ports are also determined in consideration of this point. The volume of the chamber 11 is about 0.4 m 3 for a gas amount of 0.6 m 3 / sec, and the gas inlet 14 is provided at four locations on the circumference of the inlet 14 formed by, for example, an SGP80A pipe, and the gas inlet valve is provided. 15, the opening of the valve 15 is adjusted while checking the flow rate measurement value by the orifice 12, and the gauge pressure in the gas chamber 11 is set to 0 m during operation.
It is operated under reduced pressure below mHg and above -750 mmHg. Inside or below the gas chamber 11 described above,
A water jet nozzle 3 (for generating a water jet having a V-shaped cross section in this embodiment) for an ultra-high pressure water jet (about 1000 kgf / cm 2 ) is provided, and the water jet nozzle 3 and the generated fine powder and water are provided. The cylindrical flow path 4 of the present invention is provided so as to communicate with the atomizing chamber 5 for introducing and accommodating the. In order to solve the problems in the conventional flow passage of this kind, the tubular flow passage 4 reduces the amount of suction gas generated in the gas chamber 11 at the time of water jet injection as much as possible and reduces the pressure inside the gas chamber 11. Even if it becomes a state, the generated powder and water are prevented from being spouted from the atomizing chamber 5 side under the atmospheric pressure state. Instead of the conventional straight rectangular tubular flow path, By narrowing the cross-sectional area and increasing the passage resistance, the amount of sucked gas is reduced and the spraying of the generated powder and water is effectively suppressed. In the practice of the present invention, models of tubular flow passages of various shapes and cross-sectional areas were prepared, and in an open state without a gas chamber, a water jet injection test, an atomization test, and a closed state with a gas chamber attached. As a result of repeatedly comparing the water jet injection tests in the state, it was confirmed that the tubular flow path 4 according to the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2 and 3 was optimal. That is, the water jet 1 in the water jet nozzle 3
An upper end opening 20 having tapered surfaces 19 and 19 parallel to the injection direction of 8 and 18 and surrounding the molten metal powdering position a, a straight cylindrical portion 21 having a narrowed cross-sectional area following the opening 20, and a straight cylindrical portion 21. It has a cross-sectional area and shape by a lower end opening 22 provided in an expanded shape at the lower end. Although the reason for this is not clear, first, in the tubular flow path 4, since the upper end opening 20 has tapered surfaces 19 and 19 parallel to the water jets 18 and 18, separation vortices are less likely to occur. As shown in FIG. 5, the taper surfaces 19a and 19a that are not parallel to the water jet injection direction are superior to those that generate separation vortices. Therefore, the downward suction pressure distribution at the water jet center point is As shown in FIG. 6, (in FIG. 6, the symbol ▲ is the flow path 4 of the present invention,
All other A to F show other models), and the pattern gradually increases as it goes downward, which indicates that the flow in the flow channel smoothly moves only downward. In other model channels, separation vortices are generated between the water jet and the tapered surface, and the pressure distribution is such that a pattern that maximizes suction pressure on the channel upper surface, that is, a flow that pushes up from below is also generated. Therefore, it is considered that the generated powder and water will blow up. Incidentally, in the example, the direction perpendicular to the jet direction of the water jet viewed from the plane is a straight surface, and compared with the flow path model in which the perpendicular direction is also tapered, the molten metal droplets scattered during atomization are One of the advantages is that it is difficult to adhere. By performing the pulverization work in the flow path 4 having the cross-sectional area and the shape determined as described above, the gas in the gas chamber 11 during the water jet is sucked out to the atomizing chamber 5 side under the atmospheric pressure. The amount can be reduced as much as possible, and even if a large depressurized state occurs, it is possible to effectively prevent the generated powder or water from being spouted from the atomizing chamber 5 side, and thereby to stably obtain the depressurized operation.

また第1図に示した実施例では、筒状流路4はアトマイ
ズチャンバ5に直接に接続されていないが、これは直接
に接続することは勿論可能である。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the tubular flow path 4 is not directly connected to the atomizing chamber 5, but it is of course possible to directly connect this.

さいごに、下表は本発明によるアトマイズ操業の結果を
示した実験データ表であって、同表中の旧法とは、第1
図に例示した装置からガスチャンバ11とその付属構造
(符号12〜15等)を取り去って構成した装置によるもの
で、本法は本発明によるもので、大気圧の空気雰囲気下
での実験データである。
Lastly, the following table is an experimental data table showing the results of atomizing operation according to the present invention, and the old method in the table is the first
The apparatus is constructed by removing the gas chamber 11 and its attached structure (reference numerals 12 to 15, etc.) from the apparatus illustrated in the figure, and this method is based on the present invention. is there.

次に本発明実施の作用を説明すると、1000kgf/cm2近い
水圧によって行なう超高圧水アトマイズのための、新し
い低酸素化技術として開発したものであり、特に粉化作
業の行われる筒状流路4において、従来と相違し、その
上端開口20において水ジェット18,18と平行なテーパ面1
9,19をもち、かつ断面積形状で見る時、上部より縮小→
一定→拡大という特異な形状の筒状流路4を用いること
により、流路上下の圧力差が著大であっても、相互の影
響を受けることなくアトマイズ作業が行われるのであ
り、また高圧水ジェット噴射により、ガスチャンバ11内
のガス(雰囲気気体)がアトマイズチャンバ5側へ吸出
され、ガスチャンバ11内のゲージ圧が−750mmHgに達し
ても、大気圧状態下のアトマイズチャンバ5側からの生
成粉末や水の噴き上げが生じないので安定したアトマイ
ズ作業の継続が容易に可能であるし、ガスチャンバ内を
減圧にして操業できるため、ガスチャンバ11へ流入する
不活性ガスの質量流量が減少し、使用量が低減されるの
みならず、ガスチャンバ11内が空気の場合であっても、
雰囲気中の酸素分圧が減圧分だけ減少するので、粉末の
酸化量は減少する。またガスの質量流量も減少するので
その運動量も減少し、溶湯の落下流れを乱すことなく、
溶湯が粉化位置まで正しく流下し、安定してアトマイズ
操業を可能とし、またチャンバ減圧のため、同チャンバ
に密着しているタンディッシュ内の溶湯を吸出する力が
生じ、単位時間当りの溶湯流出量の増大、生産性の向上
が得られるのみならず、溶湯がタンディッシュ出口で閉
塞する等の不都合も生じないのであり、従来の低酸素化
技術では対処できない超高圧水ジェットアトマイズに即
応できるのである。また、先に示した表からも判るよう
に、本発明は低圧でのアトマイズにおいてもその効果を
発揮できる。即ち水圧60kgf/cm2でのアトマイズでは、
旧法と本法では酸素量が0.90%から0.10%にまで減少し
ている。先に従来技術において説示したフレームカーテ
ン法では、60μm前後の粉末酸素量は0.4%が限度であ
ったものに比し、著しく向上する。また高圧の700kgf/c
m2での低酸素効果は、1.20%のものが0.21%にまで減少
していることも明らかである。先にも述べたように、こ
のような高圧においては、従来技術の適用は不可能であ
る。
Next, the operation of the present invention will be described. It was developed as a new oxygen-reducing technology for ultra-high pressure water atomization performed by a water pressure close to 1000 kgf / cm 2 , and in particular, a cylindrical flow path where pulverization work is performed. 4, the taper surface 1 parallel to the water jets 18 and 18 at the upper end opening 20 is different from the conventional one.
When viewed in cross-sectional shape with 9,19, shrink from the top →
By using the tubular flow path 4 having a unique shape of constant → expansion, even if the pressure difference between the upper and lower flow paths is significant, the atomizing work can be performed without mutual influence, and the high pressure water By the jet injection, the gas (atmosphere gas) in the gas chamber 11 is sucked out to the atomizing chamber 5 side, and even if the gauge pressure in the gas chamber 11 reaches −750 mmHg, it is generated from the atomizing chamber 5 side under atmospheric pressure. It is possible to easily continue stable atomizing work since powder and water are not blown up, and since the gas chamber can be operated with reduced pressure, the mass flow rate of the inert gas flowing into the gas chamber 11 is reduced, Not only is the usage reduced, but even if the gas chamber 11 is air,
Since the oxygen partial pressure in the atmosphere is reduced by the reduced pressure, the amount of powder oxidation is reduced. In addition, since the mass flow rate of gas also decreases, its momentum also decreases, without disturbing the falling flow of molten metal
The molten metal flows down correctly to the pulverization position, which enables stable atomizing operation.Because the chamber is decompressed, a force to suck out the molten metal in the tundish closely attached to the chamber is generated, and the molten metal flows out per unit time. Not only does it increase the amount and improve the productivity, but it also does not cause inconvenience such as clogging of the molten metal at the tundish outlet, and it can immediately respond to ultra-high pressure water jet atomization that conventional hypoxia technology cannot deal with. is there. Further, as can be seen from the table shown above, the present invention can exert its effect even in atomizing at low pressure. That is, in atomizing at a water pressure of 60 kgf / cm 2 ,
In the old method and this method, the oxygen content is reduced from 0.90% to 0.10%. In the frame curtain method described above in the prior art, the amount of powder oxygen around 60 μm is remarkably improved as compared with the limit of 0.4%. High pressure 700kgf / c
It is also clear that the hypoxic effect on m 2 is reduced from 1.20% to 0.21%. As described above, the application of the conventional technique is impossible at such a high pressure.

溶湯流出速度に注目すると、ガスチャンバ11内の減圧効
果により、各々1.8倍、2.2倍、3.2倍となっている。こ
れはそれだけ時間当りの生産量が増加していることを示
しており、従来であればこのように溶湯流出量が増加す
ると、溶湯の流れが少しでも乱れた際には操業が不安定
になりがちであったが、本発明では溶湯の流れを乱すガ
スの質量流量が減少するので、きわめて安定した操業が
可能となるのである。またNo.3の実施例は溶湯径を2.5m
mとしたものである。溶湯径を小さくすると、これに比
例して粒度が小さくなるということは既知であり、より
微粉を得るために溶湯径をより小さくすることは従来か
ら行われてきた。しかしながら、本例のように2.5mmの
径の場合、自然流出速度は50g/secと遅く、全量流出す
る以前に溶湯の温度低下が生じ、タンディッシュ出口で
凝固するという問題が生じる。これに対し本発明装置を
用いれば、生産性は3.2倍となるので、タンディッシュ
内の溶湯を凝固することなく全量流出させることができ
たものである。
Focusing on the molten metal outflow rate, it is 1.8 times, 2.2 times, and 3.2 times, respectively, due to the pressure reduction effect in the gas chamber 11. This indicates that the production volume per hour has increased, and in the past, if the molten metal flow rate increased in this way, the operation became unstable when the flow of the molten metal was disturbed even a little. However, in the present invention, the mass flow rate of the gas that disturbs the flow of the molten metal is reduced, so that extremely stable operation is possible. The No. 3 example has a molten metal diameter of 2.5 m.
It is assumed to be m. It is known that when the diameter of the molten metal is reduced, the particle size becomes proportionally smaller, and it has been conventionally performed to reduce the diameter of the molten metal in order to obtain finer powder. However, in the case of the diameter of 2.5 mm as in this example, the spontaneous outflow rate is as slow as 50 g / sec, and the temperature of the molten metal lowers before the total amount flows out, causing the problem of solidification at the tundish outlet. On the other hand, when the apparatus of the present invention was used, the productivity was 3.2 times, and therefore the entire amount of the molten metal in the tundish could be discharged without solidifying.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、ノズルとアトマイズチャ
ンバとを連結する筒状の流路は、その上端開口が上向拡
開状でノズルの噴射方向と平行なテーパー面に形成され
ていることから、溶湯の落下(流下)流れを乱すことが
なく、溶湯が粉化位置まで正しく流化し、安定してアト
マイズ操業を可能とする。
As described above, according to the present invention, the tubular flow path that connects the nozzle and the atomizing chamber has a taper surface whose upper end opening is in an upward expanding shape and is parallel to the injection direction of the nozzle. Since the molten metal is formed, it does not disturb the falling (flowing) flow of the molten metal, and the molten metal is properly flowed to the powdering position, which enables stable atomizing operation.

また、タンディッシュから流下する溶湯の粉化点は上端
開口とこれより断面積を絞った直筒部との境界部に位置
付けされているので第6図に示す吸引圧力分布からも理
解できるように吸引力が大きいために溶湯滴及び水の吹
き上げ抑制効果は大きくなる。
Further, since the pulverization point of the molten metal that flows down from the tundish is located at the boundary between the upper end opening and the straight tube portion whose cross-sectional area is narrower than this, suction pressure can be understood from the suction pressure distribution shown in FIG. Since the force is large, the effect of suppressing the blow-up of molten metal and water is large.

更に、筒状の流路の出口部における混合流の圧力損失を
すくなくするための下方拡開状の下端開口とされている
のでアトマイズチャンバへの吸引力を大きくし、水の吹
き上げを抑制できる。
Further, since the lower end opening is formed in a downward expanding shape to reduce the pressure loss of the mixed flow at the outlet of the tubular flow path, the suction force to the atomizing chamber can be increased and the blowing up of water can be suppressed.

従って本発明によると高圧水ジェットアトマイズによ
り、低酸素の金属粉末を、高い生産性でかつトラブルな
く安定して製造することを可能とした点において、その
効果は多大である。
Therefore, according to the present invention, the effect is great in that low-oxygen metal powder can be produced with high productivity and stably without trouble by high-pressure water jet atomization.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明装置の実施例図、第2図は同筒状流路の
平面図、第3図は同要部断面図、第4図は比較用筒状流
路1例の平面図、第5図は同要部断面図、第6図は700k
gf/cm2での吸引圧力分布グラフ図。 1……タンディッシュ、3……水ジェットノズル、4…
…筒状流路、5……アトマイズチャンバ、11……ガスチ
ャンバ、12……オリフィス、13……気密シール部材、14
……ガス流入口、15……ガス流入バルブ、18……水ジェ
ット、19……テーパ面、20……上端開口、21……直筒
部、22……下端開口。
FIG. 1 is an embodiment view of the device of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the tubular flow passage, FIG. 3 is a sectional view of the same main portion, and FIG. , Fig. 5 is a sectional view of the main part, and Fig. 6 is 700k.
Graph of suction pressure distribution graph in gf / cm 2 . 1 ... Tundish, 3 ... Water jet nozzle, 4 ...
… Cylindrical channel, 5 …… Atomize chamber, 11 …… Gas chamber, 12 …… Orifice, 13 …… Airtight seal member, 14
…… Gas inlet, 15 …… Gas inlet valve, 18 …… Water jet, 19 …… Tapered surface, 20 …… Top opening, 21 …… Straight tube part, 22 …… Bottom opening.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 栄治 兵庫県明石市日富美町13―8 (56)参考文献 特開 昭50−54563(JP,A) 特開 昭49−131941(JP,A) 実開 昭55−80333(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Eiji Toda Eiji Toda 13-8, Hitomi Town, Akashi City, Hyogo Prefecture (56) References JP-A-50-54563 (JP, A) JP-A-49-131941 (JP, A) ) Actual development Sho 55-80333 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属溶湯の流下用タンディッシュ(1)
と、該タンディッシュ(1)の下面に密着状に設けられ
て非酸化性雰囲気気体の供給量を調整可能でかつ減圧手
段を備えたガスチャンバ(11)と、該ガスチャンバ(1
1)の下部または内部に連通状に設けられている高圧水
ジェットノズル(3)と、生成微粉末および水の導入さ
れるアトマイズチャンバ(5)と、前記ノイズ(3)と
アトマイズチャンバ(5)とを連絡する筒状の流路
(4)と、 を備えている低酸素の金属粉末製造装置において、 前記筒状の流路(4)は、上向拡開状とされている上端
開口(20)とこの上端開口(20)に続いて前記アトマイ
ズチャンバ(5)内の生成粉末および水の吹き上げ防止
のため断面積を絞った直筒部(21)および該直筒部(2
1)に続いて下向拡開状に形成されている下端開口(2
2)を備え、 前記上端開口(20)は前記水ジェットノズル(3)の噴
射方向と平行なテーパー面(19)に形成され、 前記タンディッシュ(1)から流下する溶湯の粉化点
(a)は前記上端開口(20)と直筒部(21)との境界部
に位置付けられていることを特徴とする低酸素の金属粉
末製造装置。
1. A tundish for flowing a molten metal (1)
A gas chamber (11) that is provided in close contact with the lower surface of the tundish (1) and that is capable of adjusting the supply amount of non-oxidizing atmosphere gas and that is equipped with a pressure reducing means;
A high pressure water jet nozzle (3) provided in communication with the lower part or inside of 1), an atomizing chamber (5) into which the generated fine powder and water are introduced, the noise (3) and an atomizing chamber (5) In a low-oxygen metal powder production apparatus comprising: a tubular flow path (4) communicating with the above, the tubular flow path (4) has an upper end opening ( 20) and the upper end opening (20), followed by a straight tube portion (21) having a narrowed cross-sectional area to prevent blow-up of the produced powder and water in the atomizing chamber (5), and the straight tube portion (2).
1) followed by a bottom opening (2
2), the upper end opening (20) is formed on a taper surface (19) parallel to the jet direction of the water jet nozzle (3), and the melting point (a) of the molten metal flowing down from the tundish (1) is ) Is positioned at the boundary between the upper end opening (20) and the straight tube portion (21), and the low oxygen metal powder production apparatus is characterized.
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