超微粒子金属粉末製造を目的とした新しいガスアトマイザー超音速ノズルシステムの開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555045
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松尾 一泰 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (30037759)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 義智 (株)神戸製鋼所, 鉄鋼技術研究所, 主任研究員 ; 青木 俊之 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (20150922) ; 益田 光治 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (40038097)
• Keywords: ガスアトマイザー / 超音速ノズル / 超音速噴流 / 適正膨張 / 不足膨張 / 噴流セル構造 / 微粒化

Research Abstract

1.金属の溶湯流に複数のノズルからの超音速噴流を吹きつけて金属粉末を製造するガスアトマイジング法における流れ場を解析するため、(1)単独ノズルからの超音速噴流、(2)二つの交差する超音速噴流、(3)傾斜した平板に衝突する超音速噴流について、それぞれの流れ場を可視化して実験的に研究し、噴流形状や衝突波の位置などの特性を明らかにした。超音速噴流はセル構造をしているため、上記(2)と(3)の場合、噴流が交差したり傾斜平板に衝突したりする位置とセル構造との位置関係により、流れ場の特性は大きく変化する。
2.上記1の実験と並行して、二次元と三次元軸対称の超音速噴流について、TVD法による数値解析を行い、噴流中の密度、圧力、速度ベクトルの各分布、マッハディスクとバレルショックの位置、噴流境界など、超音速自由噴流の詳細な構造を明らかにした。
3.金属溶湯流の超音速噴流による微粒化過程を解明するため、インラインレーザーホログラフィ法による微粒子の粒径と位置測定の方法を開発した。ホログラムパターンの第1極値と第2極値を用いる従来の方法を改良し、第3極値まで用いる解析法を考案した。この解析法について検定実験を行った結果、この解析法はガスアトマイジング法による微粒化過程に適用できることがわかった。
4.多数の噴射孔をもつ2種類の超音速ノズルを製作し、アルゴンガスを用いて金属溶湯流の微粒化実験を行い、得られた微粒子の粒度分布特性などを調べた。その結果、ノズル出口マッハ数が大きいほど微粒化性能は良いが、超音速噴流と溶湯の衝突点と超音速噴流のセル構造の相対的位置関係により、微粒化性能はかなり変化することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 望月博昭: "二つの交差する超音速噴流による流れ場の観察" 九州大学総合理工学研究科報告. 14. 41-47 (1992)
• [Publications] 佐藤義智: "ガスアトマイズ法でえられた金属粉末の粒子径に及ぼす超音速噴流の影響" 神戸製鋼技法. 42. 3-6 (1992)
• [Publications] 望月博昭: "傾斜した平板に衝突する超音速噴流" 九州大学総合理工学研究科報告. 14. 391-396 (1993)
• [Publications] 矢野栄宣: "インラインホログラフィ法による微粒子の粒径・位置測定法の検討" 可視化情報. 13. 135-138 (1993)
• [Publications] 益田光治: "超音速自由噴流のTVD法による数値解析" 九州大学総合理工学研究科報告. 15. 291-297 (1993)