(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体とフローガイド管を備える密結合ノズルであって、
前記ノズル本体は、リング体であり、その中空の内環は、フローガイド管のフローガイド通路を置くように形成され、
前記ノズル本体の内部には、環状の空気室が形成されるとともに、前記ノズル本体には、少なくとも１つの吸気通路が開設され、
前記吸気通路の１端が、前記ノズル本体の側壁に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室を前記ノズル本体の外部に連通させ、
前記環状の空気室の下部のノズル本体には、少なくとも第１の排気通路と第２の排気通路が開設され、前記第１の排気通路の１端が前記ノズル本体の下部に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室を前記ノズル本体の外部に連通させ、前記第２の排気通路の１端が前記ノズル本体の下部に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室を前記ノズル本体の外部に連通させ、
ノズル本体の下部にある前記第１の排気通路の開口とノズルが吐出する液体経路との距離は、前記ノズル本体の下部にある前記第２の排気通路の開口とノズルが吐出する液体経路との距離よりも小さく、
前記第１の排気通路から吐出される空気流方向が、前記液流経路に交差する角度は、１８°−２４°であり、
前記第１の排気通路の数は、１つであり、形状は、環形隙間であり、
前記環形隙間の１端が前記環状の空気室に開口され、他端が前記ノズル本体の下部に開口され、
環形隙間の形状の前記第１の排気通路の内周面は、超音速ノズル型面であり、収縮部は、５次曲線又は二重３次曲線を用い、喉部から拡張部までは、ＭＡＴＬＡＢにより計算プログラムを作成させ、
先ず、1次元フロー理論を用いてノズル出口マッハ数を推定し、そして、特性線法を用いて流れ場のコア面積を求めることにより、コア面積が設計マッハ数に達させ、さらに、質量保存と特性線により出口壁面点の位置を取得し、
二次関数により拡張部型面を取得し、特性線法により型面の他の位置のパラメータ座標を取得し、
前記第１の排気通路が環形空気室から始まる時、断面が弧線と直線の組み合わせの方式により徐々に先細りになり、安定した空気が第１の排気通路に流れることが得られ、
前記ノズル本体の下部にある前記第１の排気通路の開口の位置は、前記ノズル本体の下部にある前記第２の排気通路に開口の位置よりも高く、両者の開口の間に位置する前記ノズル本体の底面は、斜面遷移になり、
前記斜面と液流経路との角度は、４５°−７０°であることを特徴とする密結合ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気噴霧化粉末製造分野に関し、具体的には、大容量のタンディッシュにより超微細球状粉末を調製する密結合ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ印刷などの技術の開発に伴い、高球状粉末の需要が増加している。真空誘導ガス噴霧粉末製造法は、球状金属粉末を調製するための効率的な方法である。その中で、コア部材の密結合ノズル構造は、最終的な噴霧粉末の粒子サイズ、球状度、およびその他の重要な要素を決定する。
【０００３】
現在、実用化されている粉末製造ノズルは、主に、自由落下ノズルと密結合ノズルを含む。自由落下ノズルは、構造が単純であるが、大型のタンディッシュ溶融鋼に注いで噴霧することもできるが、その噴霧効率が低く、調製された粉末は比較的粗いため、大容量のタンディッシュ用の微粉末の製造には適していない。
【０００４】
実際のガス噴霧粉末製造工程において、ノズル出口の気流速度を増加させることによって微粉末製造を達成することはしばしば困難である。したがって、ほとんどの微粉末製造方法は、ガスジェットの角度を合理的に決定して、フローガイド管の底からタンディッシュ内の液体の流れを遅くすることにより、気液相対速度と気液比を向上させて、微粉末を調製する目的を達成する。ただし、この方法は一般に、粉末の噴霧量が比較的少ない小容量のタンディッシュにのみ適し、粉末の噴霧量が多い大容量のタンディッシュの場合、粉末の噴霧時間が長くなることに従って、フローガイド管が鋼になり、最終的には閉塞が発生する。そのため、大容量タンディッシュの噴霧化粉末製造に適したノズルを設計することにより、ノズルフローガイド管内の溶融鋼の強い吸引力を満たしながら、噴霧時の気液比を確保し、気液相互作用を高め、溶融鋼を完全に破壊することができ、緊急かつ重要な実用的意義がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、大容量タンディッシュにより微細球状粉末を調製する気噴霧化ノズルを提供し、このノズルは、フローガイド管内で金属液体を速く流出させて、ファウリング、詰まりを防ぎしながら、噴霧化時の金属液体の気液比を確保し、噴霧化時の気液相互作用を強化し、ノズルが微粉末を長期的に安定した効率的に調製する。
【０００６】
本発明の密結合ノズルは、具体的には、以下のように実現される。
ノズル本体とフローガイド管を備える密結合ノズルであって、前記ノズル本体は、リング体であり、その中空の内環は、フローガイド管のフローガイド通路を置くように形成され、前記ノズル本体の内部には、環状の空気室が形成されるとともに、前記ノズル本体には、少なくとも１つの吸気通路が開設され、前記吸気通路の１端が、前記ノズル本体の側壁に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室を前記ノズル本体の外部に連通させ、前記環状の空気室の下部のノズル本体には、少なくとも第１の排気通路と第２の排気通路が開設され、前記第１の排気通路の１端が前記ノズル本体の下部に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室を前記ノズル本体の外部に連通させ、前記第２の排気通路の１端が前記ノズル本体の下部に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室を前記ノズル本体の外部に連通させ、ノズル本体の下部にある前記第１の排気通路の開口とノズルが吐出する液体経路との距離は、前記ノズル本体の下部にある前記第２の排気通路の開口とノズルが吐出する液体経路との距離よりも小さい、ことを特徴とする密結合ノズル。
【０００７】
更に、好ましくは、前記第１の排気通路及び前記第２の排気通路から吐出される空気流方向は、いずれも前記液流経路に交差する。
【０００８】
更に、好ましくは、、前記第１の排気通路から吐出される空気流方向が、前記液流経路に交差する角度は、１８°−２４°である。
【０００９】
更に、好ましくは、前記第２の排気通路から吐出される空気流方向が、前記液流経路に交差するの角度は、１２°−１５°である。
【００１０】
更に、好ましくは、前記第１の排気通路の数は、１つであり、形状は、環形隙間であり、前記環形隙間の１端が前記環状の空気室に開口され、他端が前記ノズル本体の下部に開口される。
【００１１】
更に、好ましくは、環形隙間の形状の前記第１の排気通路の内周面は、超音速ノズル型面であり、収縮部は、５次曲線又は二重３次曲線を用い、喉部から拡張部までは、ＭＡＴＬＡＢにより計算プログラムを作成させ、先ず、1次元フロー理論を用いて、ノズル出口マッハ数を推定し、そして、特性線法を用いて流れ場のコア面積を求めることにより、コア面積が設計マッハ数に達させ、さらに、質量保存と特性線により出口壁面点の位置を取得し、二次関数により拡張部型面を取得し、特性線法により型面の他の位置のパラメータ座標を取得する。
【００１２】
更に、好ましくは、前記第１の排気通路が環形空気室から始まる時、断面が弧線と直線の組み合わせの方式により徐々に短くし、安定した空気が第１の排気通路に流れることが得られる。
【００１３】
更に、好ましくは、前記第２の排気通路は、直径１．５−２．５ｍｍの複数の独立した円柱状の気体通路である。
【００１４】
更に、好ましくは、前記第２の排気通路の数は、８−１８である。
【００１５】
更に、好ましくは、前記ノズル本体の下部にある前記第１の排気通路の開口の位置は、前記ノズル本体の下部にある前記第２の排気通路に開口の位置よりも高く、両者の開口間に位置する前記ノズル本体の底面は、斜面遷移になり、前記斜面と液流経路との角度は、４５°−７０°である。
【００１６】
本発明の有益な効果は、以下のようになる。本発明は、上記の設計により、微粉末を調製する大容量タンディッシュの密結合ノズルを得て、空気流通路と液流通路が設計される。空気流通路は、第１の排気通路と第２の排気通路が同時に備える。この気噴霧化ノズルは、第１の排気通路により環形のガスジェットを形成することにより、空気流がフローガイド管に強い吸引圧力があることが確保され、大容量タンディッシュの長い粉末噴霧時間による鋼の形成による詰まりの現像が防止され、第２の排気通路によって形成されるガスジェットは、フローガイド管の底から流出する溶融鋼が空気流を洗うことにより第１の排気口によって形成される環形ジェットを偏向させて噴霧化の効率を低下させる現像が効果的に防止され、即ち、気液相互作用を強化し、溶融鋼がフローガイド管内を高い速度で流れることを確保し鋼の形成をする防止しながら、微細な金属粉末を高収率で調製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の実施形態の技術案を明確に説明するために、実施形態に必要な図面を以下に詳細に説明する。
【００１８】
【図１】本発明に係る大容量タンディッシュにより微粉末を調製する密結合ノズルの縦断面概念図である。
【図２】本発明に係る大容量タンディッシュにより微粉末を調製する密結合ノズルの三次元概念図である。
【図３】本発明に係る大容量タンディッシュにより微粉末を調製する密結合ノズルの使用状態の縦断面概念図である。
【図４】本発明に係る優れた技術によりステンレス鋼３１６Ｌ粉末を調製する走査電子顕微鏡図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、大容量タンディッシュにより超微細球状粉末を調製するための鍵は、以下であると考えている。１）フローガイド管内の溶融鋼の流速を向上して、噴霧化の途中の鋼の形成の現像を防止し、タンディッシュ内の溶融鋼のスムーズな流れを確保する。２）高い速度での連続溶融鋼に洗われる時、環形ガスジェットが偏向して噴霧化の効率を低下させることを防止する。従って、二重出口空気ランナーの形状により、第１の排気通路は、溶融鋼がスムーズにフローガイド管を通過することを確保し、第２の排気は、内部の第１のガスジェットが偏向することを防止することにより、溶融鋼に対する相互作用を強化する。
【００２０】
図１から図４を参照して説明する。
【００２１】
図１と図２に示されたように、密結合ノズルの環状ノズル本体は、ノズル本体の上部２とノズル本体の下部７を備え、密結合ノズル空気ランナーは、主に、吸気通路１、空気室３、第１の排気通路５、第２の排気通路６からなる。
【００２２】
図１に示されたように、密結合ノズルのノズル本体の中空の内環は、フローガイド管のフローガイド通路４を置くように形成され、フローガイド通路４は、溶融鋼を運搬するフローガイド管１１を置くように形成され、フローガイド管は、ノズルの頂部からフローガイド通路４に入る。フローガイド管の材質は、一般的に制限されないが、本実施例において、セラミックのフローガイド管の構造を用いる。
【００２３】
前記ノズル本体の内部には、環状の空気室３が形成されるとともに、前記ノズル本体には、少なくとも１つの吸気通路１が開設され、前記吸気通路１の１端が前記ノズル本体の側壁に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室３を前記ノズル本体の外部に連通させ、前記環状の空気室３の下部のノズル本体には、少なくとも第１の排気通路５と第２の排気通路６が開設され、前記第１の排気通路５の１端が前記ノズル本体の下部７に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室３を前記ノズル本体の外部に連通させ、前記第２の排気通路６の１端が前記ノズル本体の下部７に開口され、他端が前記環状の空気室壁に開口され、これにより、環状の空気室３を前記ノズル本体の外部に連通させ、ノズル本体の下部７にある前記第１の排気通路５の開口とノズルが吐出する液体経路１０との距離は、前記ノズル本体の下部７にある前記第２の排気通路６の開口とノズルが吐出する液体経路１０との距離よりも小さい。
【００２４】
フローガイド管の底から流出される液体を効果的に吸引及び解砕するために、前記第１の排気通路５及び前記第２の排気通路６から吐出される空気流方向は、いずれも前記液流経路１０に交差することが好ましい。
【００２５】
図１と図２に示されるように、ノズル吸気通路１の形状と数は、特定されいない。本実施例において、加工を簡易化するために、吸気通路１を円柱形の穴道に設置し、数は、回転式の入口空気流を形成し、即ち、一定の接線角度を有する２つの入口が設置される。
【００２６】
図１に示されたように、空気室３は、回転構造の環状キャビティである。本実施例において、空気室３の底に開設された前記第２の排気通路６は、直径１．５−２．５ｍｍの８−１８個の独立した円柱状の気体通路であり、同時に、第１の排気通路５を高品質のガスジェットを形成させるために、第１の排気通路５の近くに、弧線と直線の組み合わせ方式により断面を徐々に短くして、安定した気体が第１の排気通路５に入るように形成される。
【００２７】
図１に示されたように、中間フローガイド通路４に近い空気室３に収縮部分には、第１の排気通路５が開設され、第１の排気通路５は、１つの環形隙間であり、前記環形隙間の１端が前記環状の空気室３に開口され、他端が前記ノズル本体の下部７に開口されるとともに、前記第１の排気通路５の内周面は、超音速ノズル構造を用い、収縮型面は、５次曲線又は二重３次曲線を用い、喉部から拡張部までは、特性線法により繰り返し演算して取得する。
【００２８】
図３に示されたように、第１の排気通路５に合理的な高速ガスジェットを形成させて中間フローガイド管に強い吸引作用を確保するために、粉末製造過程において過度に大きなタンディッシュ容量による鋼の形成の現像を抑えて、第１の排気通路５から吐出される空気流方向と液流経路１０との角度を１８°−２４°に制限する。
【００２９】
図３に示されたように、第２の排気通路６をフローガイド管の底から流出される溶融鋼の噴霧化及び解砕を効果的に強化させるとともに、第１の排気通路５によって形成された高速ガスジェットが溶融鋼の洗い及び複雑な作用下で偏向することを防止するために、複数の第２の排気通路６から吐出される空気流方向と液流経路との角度を１２°−１５°に制限する。それと同時に、第１の排気通路５によって形成された第１のガスジェット打撃点８を第２の排気通路６によって形成された第２のガスジェット打撃点９の上に位置させることを確保する。
【００３０】
図４に示されたように、本実施例のノズル構造については、３．５ＭＰａの主噴霧ガス圧力下で、ステンレス鋼３１６Ｌの溶融鋼を噴霧及び粉末化させ、溶融鋼の流量は、基本的に、１５ｋｇ／ｍｉｎであり、粉末粒度は、非常に細かく、球形度も高い。
【００３１】
上記は、本発明の好ましい具体的な実施形態にすぎないが、本発明の保護の範囲は、それに限定されない。本発明に開示された技術的範囲内で当業者によって容易に想到され得るいかなる変更または置換も、本発明の保護範囲に含まれるべきである。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に従うべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１  吸気通路
２  ノズル本体の上部
３  空気室
４  フローガイド通路
５  第１の排気通路
６  第２の排気通路
７  ノズル本体の下部
８  第１のガスジェットの打撃点
９  第２のガスジェットの打撃点
１０  液流経路
１１  フローガイド管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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