JPH01100211A - 溶解した物質から粉末を製造する方法および装置 - 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】 産業上の利用分野： 本発明は溶解装置、霧化装置および溶解室へ取付けた、
霧化装置に配置した霧化塔を有する装置によって、溶湯
を流れる媒体によって粒子に噴霧し、岐子をその落下運
動の間に冷却する、溶解した物質から粉末を製造する方
法に関する。

従来の技術： 粉末たとえば金属粉末を溶湯から噴霧して製造すること
は公知である（西独公開特許公報第３０３４６７７号参
照）。この場合溶湯ジェットはガスまたは水もしくは油
のような液体によって溶湯ジェットに対する霧化媒体の
高い相対速度において微細な滴に分割され、続く冷却区
間で凝固する。

しかしガスにより霧化した粉末は代表的には４０〜１５
０μｍの粗い平均粒度しか有しないことが欠点または制
限であることが明らかになった。超音波によって霧化し
た粉末の場合も平均粒度の僅かな減少しか達成できなか
った。さらに後続の冷却区間とくに約６００℃より下で
ガスの冷却効果が小さく、たとえばアルミニウム系のよ
うな金属の合金の場合、粉末製造の間に不所望の析出が
起る場合がある。

水または油によって霧化した粉末の場合、ガスによる霧
化の際に可能なより小さい平均粒度が生ずる。しかし粉
末粒子の少なくとも表面にたとえば酸化物、水素化物、
炭化物等のような不所望の反応生成物を有する粒子が得
られる（ガスによる霧化の場合とれは不活性がスの使用
によって避けられる）。

付加的困難は水または油によって霧化した粉末の場合、
粉末と霧化媒体を分離する必要から生ずる。

さらに溶湯流上容器の孔へ超音速で流れるガスの作用に
よって導入する微細金属粉末の製法も公知である。その
際容器外の孔の付近のガス圧と容器内のガス圧の比は５
より大きく調節され、容器内へ流入するガスは流入前に
金属の凝固温度（０Ｋ）の０．７〜１．５倍の範囲の温
度に調節され、溶湯ジェットはまず繊維に分割され、こ
の繊維は熱ガス中の減圧範囲で滴に変形され、この滴が
さらに球状金属粉末に凝固する（西独特許第３３１１３
４３号明細書参照）。金属溶湯はこの場合容器の孔のガ
ス圧が孔の前の圧力の６０係より低く降下した位置でガ
スと接触させられる。この公知法によれば比較的小さい
エネルギー消費で比較的狭い粒度分布を有する４０μｍ
より小さい粒子直径の微細粉末全製造することができる
。

発明が解決しようとする課題； 本発明の目的は最高の均一性および純度のもつと微細な
粒度を有するガスで霧化した粉末を得るために適した方
法および装置を開発することである。

課題を解決するための手段： この目的は本発明により低沸点の液化ガスを霧化塔へ流
入する溶湯ジェットへ霧化装置を介して圧力下に噴射す
る方法によって解決される。

作用： この場合液化ガスはとくに５０パールよう高い圧力下に
あり、霧化装置の溶湯ジェットへ向く１つまたは多数の
ノズルを通して噴射され、その際ノズルから出る液体ガ
スジェットと溶解室から鉛直下向きに流出する溶湯ジェ
ットは互いに直角より小さい角度を形成する。

有利に５０〜７００バールの圧力を有する液体チッ素ま
たは液体アルゴンが溶湯ジェットへ噴射される。低沸点
・液化ガスの流量はこの場合液化ガスによって溶湯から
取出しうる熱量が溶湯を周囲温度まで冷却するため溶湯
から取出さなければならない熱量の２倍より多く、とく
に８〜１０倍になるように調節するのが有利である。

溶湯ジェットが正確に規定しうる品質すなわち速度、形
および均一性を有することを保証するため、溶湯を過圧
下に霧化塔へ導入するのが適当なことが明らかになった
。

選択した合金成分に応じて溶湯を真空下に溶解し、これ
を空気酸素の侵入なしに直接霧化装置に供給する必要性
が明らかになった。同様ノズルから流出して溶湯ジェッ
トへ向うガスジェットができるだけ平行に留まるように
、霧化塔をあらかじめ冷却し、かつ霧化媒体を冷却する
のが適当である。

前記方法を実施する装置は有利に高圧ポンプとノズルの
間の圧力導管へ挿入した液体ガスをその沸点より低く冷
却するための熱交換器を有する。

霧化塔へ入る溶湯と周囲空気の間の不所望の反応を避け
るため、霧化塔内の霧化装置の前に保護ガス雰囲気全調
節するのが有利である。

霧化塔の不所望の汚染を霧化過程前にすでに避けるため
、霧化塔を溶解室に対し、溶湯ジェットが当る瞬間に溶
解する薄膜または弁によって閉鎖することができる。

低沸点液化ガスのノズルはとくに霧化室の壁に旋回可能
に支持したホルダに固定され、その際ノズルの位置は外
郭から高精度をもって水平および垂直に３０〜９０°の
範囲で変化することができる。

同様とくに扁平または円形ジェットノズルとして形成し
たノズルをそのホルダに縦方向摺動可能に支持し、その
溶湯ジェットへの距離を液体ガスの噴流の拡大を避ける
ように縮小しつるのが有利である。

実施例： 本発明は種々の実施態様が可能であり、その１つを図面
により説明する。

装置は主として溶解室３、溶解室３内に配置した溶解装
置４、流出孔６および電流供給導線７ケ有する加熱した
ルツボ５、霧化装置９および捕集容器１０を有する溶解
室３の下に配置した霧化塔８からなり、この塔に、霧化
装置９のノズル１１，１２へ高圧ポンプ３（ｌ有する圧
力導管１４およびこの導管へ挿入した冷却器１３を介し
て接続したガス貯蔵容器１５、吸出導管１７および吸出
プロア１８′に有するサイクロン１６ならびに吸出導管
２２へ挿入した吸出ボンデ２１を有する粉末捕集槽２０
が備えられる。

第２図に示すように、１つだけのガス貯蔵容器１５の代
りに液体チッ素または液体アルゴンを含む２つのガス貯
蔵容器１５　、１５’を備えることもできる。圧力導管
１４または１４′は一連の圧力−温度および流量監視装
置２７．２８と結合することができるので、プロセスの
前および間にガスのノズル１１または１２への流れを正
確に監視し、高圧ポンプ２９．３０または遮断器官３１
〜３６を介して制御することができる。

０．５〜２龍のノズル孔を有する互いに垂直に配置した
４つの扁平ジェットノズルまたは円形ジェットノズル（
中実ジェットノズル）１１゜１２、・・・は第１に鉛直
線に対して６０〜９０゜の角度全形成し、第２にルツボ
５の流出孔６も存在する霧化塔８の軸Ａに向き、第３に
少なくともそれぞれ２つの扁平ジェット１１．１２゜・
・・は霧化塔８の軸からできるだけ小さい距離金有する
線内（中実ジェットノズルの場合は１点）で交わるよう
に、ホルダ内で調節される。

それによって溶湯ジェット２３が扁平ジェットの近くを
落下することが避けられる。

ストッパによって閉鎖された流出ノズル（直径２〜８龍
）全底部に備えるルツボ５が存在する溶解室３内でアル
ミニウム合金が溶解される。

溶解室３は霧化塔８の上にあり、この塔に対し断熱され
ている。霧化室２４は薄膜２５によって閉鎖される。

霧化室２４は低沸点液化アルビンガスの注入によって霧
化室２４の底部に液体アルゴンが沈積するまで冷却され
る。装置冷却の際気化したアルゴンは霧化室２４内の空
気を排除し、不活性雰囲気をつくる。

霧化の際溶湯はストッパ（図示されず）全除去した後、
流出孔６内で安定に流れる細い均一な浴湯ジェット２３
を形成し、これが薄膜２４へ当ってこれを溶解し、次に
霧化室２４へ落下する。霧化速度は溶湯約４　ｋｇ　／
　ｍｉｎであシ、このため液体アルゴン約３０　Ｄ　Ａ
／　ｍｉｎが使用される。アルゴンは約２５０バールに
圧縮され、流出孔の前で常圧の沸点より下へ冷却される
。

霧化の際気化したガスは導出され、１つまたは多数のサ
イクロン１６で同伴した微細な粉末粒子（０，５〜１０
μな）が分離され、その際同時に粉末粒子を分級するこ
とができる。

霧化装置の底部には液体ガスおよび粗い粒子（代表的に
は１０μｍより大きい）の溜つ２６が形成される。霧化
および粒子沈積後、液体ガスを吸出導管２２を介して取
出し、粉末は粉末捕集槽２０、捕集容器１０およびサイ
クロン１６から取出すことができる。

鉄合金溶湯全霧化する場合、０．５〜２朋のノズル孔を
有する互いに垂直に配置した４つの扁平ジェットノズル
を、第１に鉛直線に対し９０〜６０°の角度を形成し、
第２にルツボ５の流出孔６も存在する霧化塔８の軸へ向
き、第６に少なくともそれぞれ２つの扁平ジェットが霧
化塔８の軸からできるだけ小さい距離を有する線内で交
わるように調節する。

霧化室２４は低沸点液体チッ素の注入によって霧化室２
４の底部に液体チッ素が沈積するまで冷却される。装置
冷却の際気化したチッ素は霧化室２４内の空気を排除し
、保護ガス雰囲気をつくる。

鉄合金を溶解し、底部に流出孔６（直径２〜８　ｔｎｘ
　）　’ａ：有する予熱したルツボ５へ流しこむ。

ルツボ５は霧化塔８の上にあシ、これに対し断熱されて
いる。霧化室２４は薄膜２５によって閉鎖される。

溶湯は流出孔６内で安定に流れる微細で均一な溶湯ジェ
ット２３を形成し、薄膜２５へ落下してこれを溶解し、
霧化室２４へ落下する。霧化速度は溶湯約８　ｋｇ／　
ｍｉｎであり、このため液体チッ素約３００　ｔ／　ｍ
ｉｎが使用される。チッ素は約６００バールに圧縮され
、ノズル１１゜１２、・・・の前で常圧で沸点に近いほ
ぼ沸点以下の温度に冷却される。

霧化の際気化したガスは導出され、１つまたは多数のサ
イクロン１６内で同伴した微細な粉末粒子（０，５〜１
０μｒｒＬ）が分離され、その際同時に粉末粒子上分級
することができる。

霧化装置の底部に液体ガスおよび粗い粒子（代表的には
１０μｍより大きい）の溜り２６が形成される。霧化お
よび粒子沈積後、液体ガスを排出し、粉末を取出すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶湯から粉末１−［造する装置の縦断面図、第
２図は第１図装置の霧化装置に液化ガスを供給する回路
図である。 ３・・・溶解室　４・・・溶解装置　５・・・ルツボ　
６・・・流出孔　７・・・電流導線　８・・・霧化塔　
９・・・霧化装置　１０・・・捕集容器　１１．１２・
・・ノズル１３・・・冷却器　１４・・・圧力導管　１
５・・・ガス貯蔵容器　１６・・・サイクロン　１７．
２２・・・吸出導管　１Ｂ、２１・・・吸出ボンｆ　　
２０・・・粉末捕集槽　２３・・・溶湯ジェット　２４
・・・霧化室２５・・・薄膜　２６・・・溜り　２７・
・・流量計　２８・・・圧力監視装置　２９．３０・・
・高圧ポンプ　３１〜３６・・・遮断器官

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解装置（４）、霧化装置（９）および溶解室（３
   ）へ固定した、霧化装置（９）に対して配置した霧化塔
   （８）を有する装置によつて、溶湯を流れる媒体によつ
   て粒子に霧化し、粒子をその落下運動の間に冷却する、
   溶解した物質から粉末を製造する方法において、低沸点
   の液化ガスを霧化塔（８）へ入る溶湯ジェット（２３）
   へ霧化装置（９）を介して圧力下に噴射することを特徴
   とする溶解した物質から粉末を製造する方法。 ２、低沸点の液化ガスを５０バールより高い圧力下に霧
   化装置の溶湯ジェット（２３）へ向う１つまたは多数の
   ノズル（１１、１２、・・・・）から噴射し、その際ノ
   ズル（１１、１２、・・・）から流出する液体ガスジェ
   ットが溶解室から鉛直下向きに流出する溶湯ジェット （２３）と互いに直角より小さい角度（α）を形成する
   請求項１記載の方法。 ３、５０〜７００バールの圧力を有する液体チッ素また
   は液体アルゴンを溶湯ジェット（２３）へ噴射する請求
   項１または２記載の方法。 ４、低沸点液化ガスの流量を、液化ガスによつて溶湯か
   ら取出しうる熱量が溶湯を周囲温度まで冷却するため溶
   湯から取出さなければならない熱量の２倍より多いよう
   に調節する請求項１から３までのいずれか１項記載の方
   法。 ５、溶湯を過圧下に霧化塔（８）へ導入する請求項１か
   ら４までのいずれか１項記載の方法。 ６、溶湯を真空または不活性ガス下に溶解し、空気侵入
   なしに直接霧化装置に供給する請求項１から５までのい
   ずれか１項記載の方法。 ７、霧化塔（８）をあらかじめ冷却する請求項１から６
   までのいずれか１項記載の方法。 ８、霧化塔（８）で霧化する前に保護ガス雰囲気を調節
   する請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 ９、低沸点液化ガスによつて液体ガスを常圧でその沸点
   またはその近くへ冷却するため高圧ポンプ（２９）とノ
   ズル（１１、１２、・・・）の間の圧力導管（１４）へ
   挿入した熱交換器（１３）を有する請求項１から８まで
   のいずれか１項記載の方法を実施する装置。 １０、霧化塔（８）が溶解室（３）に対し溶湯ジェット
   （２３）が当つた瞬間に溶解する薄膜（２５）または弁
   によつて閉鎖されている請求項９記載の装置。 １１、低沸点液化ガスのノズル（１１、１２、・・・・
   ）が霧化装置（９）の壁に旋回可能に支持したホルダに
   固定され、ノズル（１１、 １２、・・・）の位置が外側から高精度をもつて水平お
   よび垂直に３０〜９０°の範囲で変化可能である請求項
   ９または１０記載の装置。 １２、扁平ジェットノズルとして形成したノズル（１１
   、１２、・・・）がそのホルダに縦方向摺動可能に支持
   され、その溶湯ジェット（２３）への距離を、液体ガス
   からなるジェットの拡大が無視可能である程度に、縮小
   しうる請求項９から１１までのいずれか１項記載の装置
   。