丸粒的制造方法以及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丸粒的制造方法以及裝置。更詳細而言，本發(fā)明涉及由在噴丸清理等 各種研掃裝置、各種噴丸硬化裝置等中使用的鑄鋼丸、不銹鋼丸等鐵系合金構(gòu)成的丸粒的 制造方法以及裝置，特別是涉及改善了丸粒的產(chǎn)品成品率的離心方式的丸粒的制造方法以 及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一般的金屬粉末的制造方法，以往以來公知有水霧化法、氣體霧化法、旋轉(zhuǎn)電 極法、熔融體滴落法等各種方法。這里，作為用于粉末冶金等的鐵粉，通用還原鐵粉、霧化鐵 粉，并且霧化鐵粉的主流制法是水霧化法。通過該水霧化法制造的鐵粉大體為〇. 2_以下 的粒徑，并且粒子具有不規(guī)則的形狀。另外，在需要近似球形的鐵粉的情況下，通過氣體霧 化法來制造，但由于會消耗大量的惰性氣體，從而存在制造成本增大的問題。另一方面，作 為丸粒而使用的粒徑（平均粒徑）為0. 03~4mm，粒度范圍非常寬，并且粒子為近似球形。 因此，為了制造丸粒，需要能夠應(yīng)對寬度寬的粒度的要求、以及能夠制造近似球形的粒子。 從這樣的狀況可以看出，對于丸粒的制造，難以直接應(yīng)用一般的金屬粉末的制造方法。
[0003] 作為以往以來使用的丸粒的代表性制造方法，存在被稱為離心方式的如下方法： 在儲藏水的大水槽的中央部設(shè)置離心盤及其旋轉(zhuǎn)單元，從離心盤的上方經(jīng)由中間包等而使 細小的熔融體流落下，并借助離心力從熔融體形成熔融液滴。
[0004] 在離心方式中，存在如下特征：通過改變離心盤的周速（熔融液滴飛出的盤外周 緣部的速度），從而能夠一定程度地控制所制造的丸粒的粒度分布。但是，存在產(chǎn)品成品 率較低的問題（參照美國專利第2310590號說明書、中國實用新型公告第2541089號說明 書）。
[0005] 美國專利第2310590號說明書涉及現(xiàn)有的離心方式的鑄鐵丸的制造方法。在大 水槽的中央部設(shè)置離心盤及其旋轉(zhuǎn)單元，從離心盤的上方經(jīng)由澆道而使細小的熔融體流落 下，并借助離心盤的離心力從熔融體形成熔融液滴，在這種公知的離心方式中，公開有從噴 嘴朝向飛行的熔融液滴噴射加壓水而使熔融液滴微小化的方法。通過施加該加壓水的噴 射，從而應(yīng)對粗大形成不必要尺寸的問題，由此大幅度地提高0.068英寸（約1.73mm)以下 的細小尺寸的成品率。但是，成品率的提高不夠充分。
[0006] 中國實用新型公告第2541089號說明書涉及現(xiàn)有的離心方式下的鋼丸的制造裝 置。在大水槽的中央部設(shè)置離心盤以及其旋轉(zhuǎn)單元，從離心盤的上方經(jīng)由中間包而使細小 的熔融體流落下，并借助離心力從熔融體形成熔融液滴，這一基本裝置結(jié)構(gòu)與美國專利第 2310590號說明書相同，但欲通過將溶解爐以及中間包一體地配置于離心盤的附近，從而應(yīng) 對由熔融體溫度降低引起的廢品率（不良率）增加的問題。
[0007] 這樣，在上述先行技術(shù)文獻所公開的現(xiàn)有的離心方式中，沒能夠充分應(yīng)對產(chǎn)品成 品率較低這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的課題在于提供進一步改善了成品率的丸粒的制造方法以及裝置。本發(fā)明 是如下發(fā)明：即，在現(xiàn)有的離心方式的丸粒制造中，應(yīng)對粗大地形成不必要的尺寸或不合格 而導(dǎo)致產(chǎn)品成品率降低的問題、以及因未能避免從離心盤飛出的熔融液滴在大氣中飛行發(fā) 生高溫氧化從而導(dǎo)致產(chǎn)品成品率降低的問題。由此，本發(fā)明的目的在于提供能夠改善產(chǎn)品 成品率的丸粒的制造方法以及裝置。
[0009] 本發(fā)明的丸粒的制造方法在由水槽的水面、以覆蓋配置于該水面的上方的旋轉(zhuǎn)的 離心盤的周圍的方式設(shè)置的罩、以及貫通上述罩而設(shè)置的中間包圍成的熔融液滴形成空間 內(nèi)，包括：氣體排出工序，從用于排出在該熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的氣體的開口部排出氣 體；水膜形成工序，在上述罩的內(nèi)表面形成水膜；熔融金屬供給工序，將熔融金屬注入上述 中間包，使熔融金屬從上述中間包底部的孔部流出，并向上述旋轉(zhuǎn)的離心盤上供給；熔融液 滴形成工序，由供給至上述旋轉(zhuǎn)的離心盤的熔融金屬，借助離心力形成熔融液滴；以及小滴 凝固工序，在使上述熔融液滴與在上述水膜形成工序中形成的上述罩內(nèi)表面的水膜碰撞而 分裂成比上述熔融液滴小的小滴后，使上述小滴冷卻、凝固。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，在熔融液滴形成空間內(nèi)，包括：氣體排出工序；水膜形成工序；熔融 金屬供給工序；熔融液滴形成工序；以及小滴凝固工序，因此能夠抑制大氣流入熔融液滴 形成空間內(nèi)，從而減少熔融液滴的高溫氧化。另外，由于以覆蓋旋轉(zhuǎn)的離心盤的周圍的方式 設(shè)置罩，并且在罩的內(nèi)表面形成有水膜，所以借助離心盤的離心力形成的熔融液滴與罩內(nèi) 表面的水膜碰撞，而分裂成比熔融液滴小的小滴，之后迅速地冷卻、凝固。由此，能夠縮短熔 融液滴飛行的距離，從而能夠減少高溫氧化。除此之外，即使在形成了粗大的熔融液滴（直 徑大概5_以上）的情況下，也能夠分裂成比熔融液滴小的小滴，因此能夠減少無法成為產(chǎn) 品的粗大粒子的產(chǎn)生。因此，基于高溫氧化的減少以及粗大粒子產(chǎn)生的減少這兩個效果，能 夠?qū)崿F(xiàn)廣品成品率的進一步的改善。
[0011] 另一方面，若形成由水槽的水面、罩、以及中間包包圍的熔融液滴形成空間，則會 有在熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的氣體充滿上述空間內(nèi)而發(fā)生爆炸等的危險。因此，設(shè)置從 用于排出在熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的氣體的開口部排出氣體的氣體排出工序。由此，能 夠避免在熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的水蒸氣、氧氣、氫氣等氣體充滿該空間，而發(fā)生爆炸等 的危險，因此能夠確保安全性。
[0012] 另外，氣體排出工序能夠根據(jù)熔融液滴形成空間內(nèi)的壓力，來控制與開口部連接 的閥的開閉。根據(jù)本發(fā)明，存在如下優(yōu)點：若檢測熔融液滴形成空間內(nèi)的壓力，以使壓力處 于一定范圍內(nèi)的方式對閥進行開閉控制，則能夠有效地排出在熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的 氣體，并能夠抑制大氣過度地流入。若大氣過度地流入，則熔融液滴形成空間內(nèi)的氧氣濃度 上升而導(dǎo)致高溫氧化增加，因此并不優(yōu)選。
[0013] 并且，氣體排出工序能夠通過掌握熔融液滴形成空間內(nèi)的氣體的種類以及濃度， 來控制與開口部連接的閥的開閉。根據(jù)本發(fā)明，若通過掌握在熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的 水蒸氣、氧氣、氫氣等氣體的種類以及濃度來控制閥的開閉，則能夠使熔融液滴形成空間內(nèi) 的氣體濃度穩(wěn)定化而減少高溫氧化。
[0014] 除此之外，在氣體排出工序中，能夠在將熔融液滴形成空間的體積設(shè)為Vm3、將開 口部的總面積設(shè)為Sm 2時，將開口部的開口度K控制在K = S/V = 0. 005~I. 0的范圍內(nèi)。 根據(jù)本發(fā)明，能夠避免在熔融液滴形成空間內(nèi)產(chǎn)生的水蒸氣、氧氣、氫氣等氣體充滿該空間 而發(fā)生爆炸等的危險，同時能夠降低空間內(nèi)的氧氣濃度從而有效地減少高溫氧化。若開口 度K不足0. 005,則存在爆炸的危險性，若超過1. 0,則會流入大氣而導(dǎo)致熔融液滴形成空間 內(nèi)的氧氣濃度上升進而高溫氧化增加，因此均不優(yōu)選。此外，能夠通過在罩形成開口部或者 利用罩與中間包的縫隙來調(diào)整開口度K?；蛘?，也能夠利用形成于罩的開口部、以及罩與中 間包的縫隙這二者來進行調(diào)整。
[0015] 而且，上述罩具有圓錐臺形的側(cè)部，將與熔融液滴碰撞的罩的內(nèi)表面與水槽的水 面所成的角度Θ設(shè)定為20~80度，能夠以這樣的條件來進行水膜形成工序。根據(jù)本發(fā) 明，存在如下優(yōu)點：熔融液滴分裂而形成的小滴容易向水槽的水面反彈，由此能夠減少小滴 與熔融液滴的碰撞。若角度Θ不足20度，則熔融液滴飛行而與形成有水膜的罩內(nèi)表面碰 撞為止的距離變大，從而導(dǎo)致高溫氧化增加，若角度Θ超過80度，則小滴難以向水槽的水 面反彈，從而導(dǎo)致與熔融液滴的碰撞增加，由此均不優(yōu)選。此外，若小滴與熔融液滴碰撞，則 結(jié)合了兩個以上小滴的異形粒子增加而導(dǎo)致產(chǎn)品成品率降低，由此并不優(yōu)選。此外，通過準 備多個不同角度的罩并進行更換，從而能夠容易地調(diào)整角度Θ。
[0016] 將與熔融液滴碰撞的罩的內(nèi)表面與水槽的水面所成的角度Θ設(shè)定為30~70度， 能夠更優(yōu)選以這樣的條件來進行水膜形成工序。根據(jù)本發(fā)明，存在如下優(yōu)點：由于熔融液滴 飛行而與形成有水膜的罩內(nèi)表面碰撞為止的距離變小，所以能夠進一步減少高溫氧化，并 能夠減少小滴與熔融液滴的碰撞而改善產(chǎn)品成品率，由此更加優(yōu)選。
[0017] 而且，將離心盤的外周緣部和與上述熔融液滴碰撞的上述罩的內(nèi)表面的距離L調(diào) 整為200~5000mm的范圍，以這樣的條件來進行熔融液滴形成工序。
[0018] 這樣，若將距離L調(diào)整為200~5000mm的范圍，則既能夠減少熔融液滴的高溫氧 化，又能夠控制小滴（丸粒）的粒度分布以及形狀。若距離L不足200mm，則雖然熔融液滴 分裂而形成的小滴（丸粒）的粒度分布整體變小而使得高溫氧化減少，但結(jié)合了兩個以上 小滴的異形粒子增加，若超過5000_，則雖然得到異形粒子極少的良好形狀，但高溫氧化增 加，并且小滴（丸粒）的粒度分布整體變大而混入粗大粒子，因此均不優(yōu)選。此外，通過準 備多個不同大小的罩并進行更換，從而能夠容易地調(diào)整距離L。
[0019] 另一方面，在水膜形成工序中，能夠向罩的內(nèi)表面供給冷卻水，并將由冷卻水形成 的水膜的厚度調(diào)整為〇. 5~10mm。這樣，若將水膜的厚度設(shè)定為0. 5~10mm，則熔融液滴 不會熔敷于罩的內(nèi)表面，而是分裂從而形成小滴。若水膜的厚度不足0. 5_，則會有在罩的 內(nèi)表面產(chǎn)生熔敷而導(dǎo)致產(chǎn)品成品率降低的危險，若超過1〇_，則熔融液滴會在分裂成小滴 的中途凝固，而使得粗大的異形粒子增加進而產(chǎn)品成品率降低，因此均不優(yōu)選。此外，水膜 的厚度是指在罩的內(nèi)表面與熔融液滴碰撞的區(qū)域內(nèi)的水膜厚度，無需在罩內(nèi)表面的全體形 成均勻厚度的水膜。
[0020] 另外，在熔融金屬供給工序中，能夠?qū)⑷廴诮饘傧螂x心盤上供給的供給速度