JPH0776362B2

JPH0776362B2 - 金属粒の製造装置

Info

Publication number: JPH0776362B2
Application number: JP62054203A
Authority: JP
Inventors: 彰片井; 一征池田; 政克阿部
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS63223108A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、溶湯を水中に滴下して金属粒を製造する際に
溶湯の高さや温度に応じて滴下速度を調整し粒径や形状
の一定な金属粒を製造する方法に関する。

［従来技術と問題点］従来、金属粒を製造する一般的な方法として、機械的粉
砕法、液体噴霧法、滴下法、気化凝縮法、転造法、電解
法などが夫々目的に応じて利用されている。上記方法の
中で、滴下法は金属の溶湯を容器の小孔（ノズル）から
水中に滴下させて粒状化する方法であり、操作としては
極めて簡単であるが、生成粒子は溶湯温度、溶湯から水
面までの落下距離、ノズル孔径、水温などにより微妙な
影響を受け、所望の粒径や形状の金属粒を得るには見掛
け程容易ではない。

このような事情から従来、上記条件の設定に関して種々
検討されており、例えば、冷却水の温度を上下二層に区
分し、上層の温度を60℃以上、下層の温度を60℃以下に
設定することにより滴下粒の水中での衝突による凝集を
防止する方法（特開昭52−88254）、或は、セラミック
ス製ノズルを用い、特定の湯温、深さ、ノズル径、水温
において滴下する方法（特公昭60−14052）等が知られ
ている。

然しながら従来の方法や装置では滴下速度を調整するこ
とができない。この為、溶湯の滴下を継続する間の湯
温、湯の深さ等が変化して生成される金属粒の形状や粒
径が不均一になる問題を有している。更に滴下粒が水面
に達する間に表面が酸化し、金属光沢を失う問題があ
る。

［問題解決に係る知見］本発明の製造装置は、金属溶湯の滴下速度を調節できる
ようにし、更に加熱バーナによって溶湯温度を保持する
と同時にノズルの滴下口から冷却水面までの範囲を加熱
バーナの排ガスによって非酸化性雰囲気に保持すること
により金属光沢に富む良質な金属粒を製造できるように
したものである。

［発明の構成］本発明によれば、以下の構成からなる金属粒の製造装置
が提供される。

（１）金属溶湯を溜める容器と、該容器の下方に設置さ
れた冷却水槽と、該容器の底部に装着された滴下ノズル
と、該滴下ノズルの溶湯流入口に向かって突出長さが調
節自在に設けられた滴下速度調節手段と、溶湯の加熱バ
ーナを備えた金属粒の製造装置において、加熱バーナの
排ガスが滴下ノズルの滴下口周辺に導かれて該周辺を非
酸化性雰囲気に保つように加熱バーナを設けたことを特
徴とする金属粒の製造装置。

（２）上記容器の中央に貫通孔を形成し、該貫通孔に向
かって加熱バーナを設置し、該貫通孔の周囲に複数の滴
下ノズルを設ける一方、冷却槽上端を容器底部付近に突
出させると共にその側壁に冷却水の溢流用スリットを設
けて冷却水面上に排ガスを滞留させた上記（１）の製造
装置。

本発明に係る製造装置の一例を図に示す。

本装置は溶湯溜め容器10と冷却水槽11とを具える。該容
器10は金属の溶湯12を貯留するため耐火製の材料から造
られており、その底部中央に溶湯12を滴下するためのノ
ズル13が設けられている。該容器10およびノズル13の具
体的な材質としては溶湯10の付着やノズル13の目詰まり
を生じないように溶湯10との濡れ性の悪い材質が好まし
く、例えばセラミックや加工性の良いカーボンが用いら
れる。容器10は、図示するように筒状とし、その中央に
ノズル13を設ける構造でもよく、また容器中央に筒状の
内壁10aを設けて貫通孔を形成し、その周囲に複数個の
ノズル13を配設した構造でも良い。

ノズル13の上方には調節棒14が配設されており、該調節
棒14の下端14aがノズル13の溶湯側流入口13aに面してい
る。調節棒14はノズル13に向って往復動するようにバネ
15によってフレーム16に弾発支持されている。該調節棒
14の上方には該調節棒14の突出長さを調節するための調
節ネジ17が設けられており、該調節ネジ17はフレーム16
に螺合され、その下端17aが上記調節棒14の上端14bに圧
接している。該調節ネジ17を下方に突出させることによ
り調節棒14がバネ15の弾発力に抗して押下げられ、調節
棒下端14aとノズル流入口13aとの間隙を狭め流量を減少
させる。一方、調節ネジ17を緩めることによりバネ15の
弾発力により調節棒14が上方に押戻されて上記間隙が広
げられ、流量が増加する。

ノズル13の流入口13aと調節棒下端14aとに相対抗するテ
ーパーを設けるのが好ましい。図示される例では調節棒
下端14aが先細りに形成され、これに対応してノズル流
入口13aが漏斗状に形成されている。ノズル内側の流路
形状については、図示すように内側に段差を設け、内径
ｌ、ｍ、ｎを次第に小さく（ｌ＞ｍ＞ｎ）形成すると良
い、最終的なノズル径ｎは滴下口13bの部分の流路長さ
αよりも小さい方が好ましい。ノズル径ｌ、ｍ、ｎが同
一であると溶湯がノズル13に流入し難く、ノズル内径を
段階的に縮小することにより溶湯の流入が円滑になる。
段差の数や肉厚は適宜定めることができる。

該ノズル径ｎが小さい場合、例えば3mm以下のときには
該滴下口13bの周縁に円錐状のテーパ13cを設けると良
い。該テーパを形成することにより滴下口13bからの溶
湯の切れが良くなる。

最終的なノズル径ｎの大きさに対応して次の粒径ｒの金
属粒が形成される。（単位mm）ノズル滴下口13bから冷却水面までの距離ｈは目標とす
る金属粒の粒径ｒの1.5〜2.5倍程度が好ましい。例え
ば、ｎ＝２、ｒ＝４〜６のとき、ｈ＝６〜15mmとするの
が良い。ｈ≧15では金属粒が偏平になり、ｈ≦６では溶
湯の冷却によりノズル滴下口が目詰まりを生じる。

ノズル13の溶湯溜り容器内部への突出長さａと該容器外
部への突出長さｂは夫々適宜定められる。尚、ノズル13
の容器底部への取付け手段は格別制限されないが溶湯に
対して濡れ性の悪い材質のものを用いれば、ネジ止めに
より固定しても螺合部分に溶湯が浸透せず濡れを生じな
い。従ってノズルの交換が容易になる利点がある。

冷却水槽11には冷却水20が貯留され、該冷却水20の水面
を一定の高さに保持するため、該水槽11の上端外周には
溢流樋21が設けられている。他方水槽20の下部には冷却
水供給口22および金属粒の回収口23が設けられている。
滴下される金属粒を容易に回収するため該水槽20の底部
を回収口23に向って傾斜されている。回収口23には金属
粒を引上げるバケット24を付設すると良い。勿論、上記
バケット以外に他の適当な手段を用いることができる。

更に、溶湯温度を保持すると共にノズル滴下口周辺を非
酸化性雰囲気に保持するために上記容器に加熱手段（バ
ーナ）が設けられる。図示する実施例では該容器10の中
央に貫通孔を形成し、この部分に該加熱手段としてバー
ナー25を設けている。この場合、バーナー25により溶湯
12を加熱すると同時に排ガスをノズル周辺に導き、ノズ
ル滴下口を保温し、かつ該滴下口から冷却水面までの間
を非酸化性雰囲気に保持する。尚、冷却層11の上端11a
を容器10の底部付近まで突出させて排ガスが冷却水面上
に滞留し易いようにし、かつ所定位置に冷却水の溢流用
スリット26を形成して冷却水面を所定の高さに保持させ
るようにすると良い。

金属粒の製造時において、上記容器10に亜鉛等の所定の
金属湯12が貯留され、ノズル13を通じて溶湯12が冷却水
槽11の水中に滴下される。該滴下時に調節棒14により溶
湯の滴下速度が制御される。例えば、溶湯の湯温が高
く、かつ湯面も高いときには溶湯の粘性が低く、ノズル
13への流入圧も大きいので、調節ネジ17により調節棒14
を下方に僅かに突出させて調節棒下端14aとノズル流入
口13aとの間隙を狭め、溶湯の滴下速度を遅くする。他
方、湯面および湯温が低い場合には溶湯のノズル口13へ
の流入を容易にするため、調節棒14を僅かに引上げて上
記間隙を広くする。

尚、滴下速度を遅くすると金属粒の径が大きくなり、滴
下速度を速くすると金属粒の径は小さくなる。

溶湯の滴下速度は該湯温により影響されるのでバーナー
25により容器10を加熱し、湯温を一定に保持する。同時
にバーナ25の排ガスをノズル13の周辺に導き、ノズル口
13bから冷却水面までの間を非酸化性雰囲気に保ち、滴
下する金属粒の表面酸化を防止する。これによりノズル
滴下口に酸化物が付着するのを防止することができる。

具体的な例として亜鉛の粒を製造する場合には、亜鉛の
湯温を430〜600℃に保持し、冷却水温を０〜80℃、ノズ
ル最終径ｎを0.3〜4mmとし、調節棒により滴下速度を調
整して、滴下量をノズル１本当り、５〜15Kg/時間、好
ましくは13Kg/時間に調整し、粒径3.00〜6.00mmの亜鉛
粒を製造することができる。

［実施例］カーボン製容器の底面に孔径2mmφ（最終ノズル径）の
ノズル10本が該底面から下方に5mm突出されており、更
に該ノズル上方にカーボン製調節棒を有し、容器中央の
貫通孔にバーナーを具えた容器を用い、該容器に予めル
ツボで溶融した亜鉛純度99.99％以上の最純亜鉛を貯留
し、湯の深さを10〜150mmに保ち、バーナーの加熱によ
り湯温を435〜460℃に保持し、上記ノズルを通じて亜鉛
溶湯を水中に滴下した。ノズル下端と冷却水面間の距離
は8mmである。同時にバーナーの熱によりノズル先端を
保温し、かつ上記間隙にバーナーの排気を導き、該間隙
を非酸化性雰囲気に保った。溶湯の滴下速度を遅くする
と粒径の大きなものの粒度分布が増加するので、所望の
粒度分布となるように調節棒で滴下速度を調節した。

上記操作により得た100Kgの粒状亜鉛の粒度分布は次の
通りであり、4.00〜5.66mmの粒状亜鉛を99.5％の収率で
得ることができた。

また得られた亜鉛粒は大部分が球状であり、不定形な粒
は殆ど見られなかった。

尚、溶湯の流出時において滴下速度は一定であり、ノズ
ルの閉塞は認められなかった。

［発明の効果］本発明の方法および装置によれば、調節棒により溶湯の
滴下速度が一定に保持されるので粒径、形状の均一な金
属粒が得られる。

溶湯を加熱すると同時にノズル口から水面までの間が非
酸化性雰囲気に保たれるので金属粒の表面酸化が防止さ
れ光沢のある金属粒が得られる。

ノズルの材質にカーボンを用いることにより加工性の良
いノズルが得られ、任意の孔径のノズルを用いることが
できるので従来より細粒の金属粒を製造することができ
る。尚、カーボン性ノズルをSiC化すれば、強度が大き
く長期間の使用に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の係る装置の一例を示す概略断面図、第
２図はその容器部分の断面図、第３図は容器部分の他の
例を示す部分断面図、第４図はノズル部分の断面図であ
る。図面中、10……容器、11……水槽、12……溶湯、13……
ノズル、14……調節棒、15……バネ、16……フレーム、
17……調節ネジ、25……バーナー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−9232（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−142805（ＪＰ，Ａ) 特公昭36−13720（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属溶湯を溜める容器と、該容器の下方に
設置された冷却水槽と、該容器の底部に装着された滴下
ノズルと、該滴下ノズルの溶湯流入口に向かって突出長
さが調節自在に設けられた滴下速度調節手段と、溶湯の
加熱バーナを備えた金属粒の製造装置において、加熱バ
ーナの排ガスが滴下ノズルの滴下口周辺に導かれて該周
辺を非酸化性雰囲気に保つように加熱バーナを設けたこ
とを特徴とする金属粒の製造装置。
【請求項２】上記容器の中央に貫通孔を形成し、該貫通
孔に向かって加熱バーナを設けると共に該貫通孔の周囲
に複数の滴下ノズルを設け、一方、冷却槽上端を容器底
部付近に突出させ、その側壁に冷却水の溢流用スリット
を設けて冷却水面上に排ガスを滞留させる特許請求の範
囲第１項の製造装置。