150920. lajstromszámú szabadalom • Eljárás indukciós kemence döngölt tégelyének készítésére nagytisztaságú fémek olvasztásához
2 150.920 sorban megfelelő tégelyanyagok (masszák) előállítására irányultak és ezekből való tégelykészítés módszere inkább a régi módszerekre fektette a fősúlyt. így kedvező összetételű és szemcseeloszlású magnéziumoxid masszaanyagot dolgoztak ki nagytisztaságú fémek olvasztására. Ilyen, általunk is használt anyag pl. az elektromosan olvasztott magnéziumoxid. Ez már kidolgozott legkedvezőbb térfogatsúlynak és porozitásnak megfelelő szemcseeloszlással kerül kereskedelmi forgalomba. Ezenkívül az említett felhasználás miatt vegyiösszetétele is előírt (pl.: 98<>/0 MgO, kb. 1% Si0 2 , kb. 0',2<>/ 0 Fe 2 0 3 , stb.). Ebből az alapanyagból készített tégelyekben már a nagytisztaságú fémek, vagy ötvözetek előállítása metallurgiai szempontból minden nehézség nélkül lefolytatható. A tégelykészítés azonban ennek az alapanyagnak felhasználása mellett is a korábban ismertetett bizonytalan, tapasztalati eljárás szerint történt. Tekintettel arra, hogy e tégely alapanyagának ára az általánosan használt magnezit döngölőmassza árinál sokkal nagyobb, ezért itt még nagyobb figyelemmel kell lenni a tégely tartósságára, vagyis a gazdaságos kihasználásra, így pl. irodalmilag ismert, hogy ez az adagtartósság az igen nagy igénybevételű vákuum -olvasztáskor, kemencenagyság figyelembevétele mellett IS—30 adagot tesz ki, levegőn történő olvasztáskor ez a szám kb. 1—2-szeres. A gazdaságosságot nemcsak a tégely adagtartóssága, hanem a gyakori új tégely készítésének munkaideje, többletköltsége és üzemkiesése is befolyásolja. Az előbbiekben említett tényezők késztettek bennünket arra, hogy a rendelkezésre álló, kedvező összetételű magnéziumoxid tégelyanyag maximális kihasználási lehetőségét felderítsük és olyan új tégelykészítési eljárást, illetve elvet dolgozzunk ki, mellyel minden nagyságú és típusú indukciós kemencéhez meghatározott módszerrel, a bizonytalanságok megszüntetése mellett optimális tartősságú tégelyt lehessen készíteni. Ezért kísérleteket végeztünk a tégely szilárdsági tartósságát befolyásoló rétegvastagságok kedvező eloszlásának megállapítására és azt találtuk, hogy a zsugorított agglomerált és poros réteg legkedvezőbb százalékos aránya a következő: 30—33 : : 29—32 : 35—40%. Ennek ismeretében kísérletet. végeztünk a megfelelő rétegvastagságok előállítására úgy, hogy az ehhez szükséges izzitási időt és hőfokot megállapítsuk. Figyelembe véve még a masszában levő nedvességtartalom miatti izzitási változásokat is. E kísérletek alapján a mellékelt 1. ábrában ábrázoljuk a tégely legkedvezőbb kiégetéséhez szükséges hőmérsékletváltozást az idő függvényében. A találmány tárgyát képező tégely gyártásának részletes leírása: A tégelyt a már ismert eljárással döngöljük, amikor is a tekercs belső felületét és alját azbesztlemezzel, vagy tűzálló anyagból készült csőszegmensekkel borítjuk. A fenék feldöngölése után a borítás és a tekercs középvonalába helyezett, a tégely belső alapját kialakító, megfelelően vastag hullámpapírral borított, grafitmag közé kötőanyag nélküli, megfelelő szemnagyságú, tiszta olvasztott magnéziumoxid masszát csővel, a tégely felső 50 mm-es részét pedig vízüveges masszával döngöljük. Az így elkészített tégelyt azután a jelen találmányi bejelentés tárgyát képező zsugorító eljárással zsugorítjuk, azaz olvasztásra képes állapotra hozzuk. A zsugorítás menetét az 1. ábra mutatja, mely szerint a döngölő sablonként szolgáló grafitmagot az olvasztó tekerccsel fűtjük oly módon, hogy annak hőmérséklete először 30 perc alatt 300 C°-ra emelkedjen. Ezt követően 60 percen keresztül e hőmérsékleten tartjuk a tégelyt. Ez idő alatt eltávozik a rendszerben levő nedvesség és a tégelyben hőegyensúly áll be. Ezt követi a 600 C°-ra történő falfűtés 25' alatt, majd e hőmérsékleten való tartás 30 percen keresztül. E felfűtés és hőntartás alatt fokozatosan eltávozik a tégely kötött víz- (kristályvíz) tartalma és ismét beáll a tégely hőegyensúlya. A hőegyensúly beállása a repedések elkerüléséhez feltétlenül szükséges. A 600 C°-os hőntartás után a tégelyt az elektromos teljesítmény növelésével 45 perc alatt 1400 C°-ra fűtjük és 10 percig hőntartjuk, majd 10 perc alatt 2000 C°-ra emeljük a hőfokot. Az 1. ábrán az abszcisszán a fűtés időtartama i percekben, míg az ordinátán a grafitmag hőmérséklete C°-ban van feltüntetve. A 2000 C° elérése után megszüntetjük a fűtést és a grafitmagot kismértékben megemeljük, ebben a helyzetben rögzítjük és kb. 1100—-1200 C° hőmérsékleten kihúzzuk a tégelyből. A grafitmag eltávolítása után a tégelyt lassan hagyjuk lehűlni, csökkentett tekercshűtés mellett. A 600 C°—2000 C° közötti izzításkor a tégely felső részét grafitdarával szigeteljük, meggátolva ezzel a grafitdugó gyors elhasználódását. A tégely jó tulajdonságait biztosító és az előzőekben már ismertetett három réteg megfelelő aránya a tégely keresztmetszetében csak a leírt fűtési program pontos betartásával érhető el. E fűtési program pontos lebonyolítása viszont feltétlenül szükségessé teszi a grafitmag hőmérsékletének pontos és folyamatos mérését. E célból a grafitmag tengelyében levő függőleges furat belső hőmérsékletét hőfokmérő műszerrel kell mérni (thermoelem, optikai pirométer, stb.). Néhány égetés hőmérsékletmérése és fűtőteljesítmény ' adatainak alapján lehetséges tisztán a fűtőteljesítmény szerint a zsugorítást végrehajtani. Erre ad példát a 2. ábrán feltüntetett 50 kg befogadóképességű tégely zsugorítás! diagramja. Az ábra abcisszáján a fűtés időtartama i percekben, a baloldali ordinátán a grafitmag hőmérséklete C°-ban, míg a jobboldalin a fűtési teljesítmény rkW-ban van feltüntetve. A diagramban a folytonos vonal az előírt hőfok-idő, míg a szaggatott vonal a fűtési teljesítmény-idő függvényt ábrázolja: • A leírt módszerrel például vákuumolvasztó kemencében készített tégelyek átlagos tartóssága 100 olvasztás feletti volt, ami vákuumkemencék magnéziumoxid tégelyei számára világviszonylatban is rendkívüli.
