156519. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fémek és ötvözetek reprodukálható minőségben való előállításához

156519 3 4 c) az olvadék oxigén-tartalmának ellenőrizhetetlensége miatt a nem fémes (oxidos) zárványok mennyisége megnőhet, ami megnövelheti a feldolgozott termékekből belső anyaghiba miatt keletkező selejt mennyiségét is. A fémek és ötvözetek oxigén-tartalmának meghatározására jelenleg is ismeretesek különböző eljárások. Ezek közül a leginkább alkalmazott módszer a vákuumban vagy védőgáz alatt történő redukáló olvasztás és a keletkezett CO-gáz mennyiségének megmérése, azonban az eljárás a túl hosszú elemzési idő, valamint megbízhatatlan eredményei miatt (nehezen redukálódó oxidok okozta hiba) a metallurgiai folyamatok irányítására alkalmatlan. Ugyancsak ismeretes emissziós színképelemző módszer is, amely az eredményeket kellő időben szolgáltatja ugyan, de azok szórása olyan nagy, hogy az adagvezetési számítások elvégzése ezek alapján nagy hibákhoz vezetne. Újabban ismeretessé váltak nukleáris módszerek is. Ezek egy része azonban csak nagy és költséges berendezésekkel (ciklotron, lineáris gyorsító, betatron) végezhető el, tehát üzemi vizsgálatok céljára nem jöhet számításba, más részük viszonylag kisméretű és üzemi viszonyok között is működtethető berendezéssel (pl. neutrongenerátor) megvalósítható ugyan, de mind ez ideig nem ismeretes olyan elemző eljárás és berendezés, amely üzemi viszonyok között az adagvezetés szakaszára megfelelő időpontban megbízható elemzési adatokat szolgáltatna. Ennek következtében eddig nem voltak meg azok a feltételek, amelyek a szabadalom tárgyát képező, a fémek és ötvözetek oxigéntartalom alapján vezérelt gyártástechnológiájának kialakításához szükségesek. Mindezek az eljárások azonban csak az oxigéntartalom utólagos meghatározására szorítkoznak, illetőleg az elemzési eredmények pontosságának fokozását szolgálják, de lassúságuk vagy viszonylagos pontatlanságuk miatt nem alkalmasak arra, hogy az általuk kimutatott oxigén-tartalom alapján a metallurgiai folyamatokat irányítani lehessen. A találmány lényege, hogy a fémek és ötvözetek előállítására szolgáló metallurgiai folyamatokat az olvadék gyorsan, pontosan és folyamatosan meghatározott oxigéntartalma alapján közvetlenül szabályozzuk. Az oxigéntartalom folyamatos ismeretében számítással határozzuk meg a fémek és ötvözetek előállításának oxidációs szakaszában az oxigén-leadó, dezoxidációs szakaszában pedig az oxigénelvonó adagokból adagolandó mennyiségeiket. A számítást a pontos oxigéntartalom ismeretében a sztöchiometriailag szükséges mennyiségre alapítjuk. A metallurgiai folyamatoknak az oxigén-tartalom alapján történő szabályozására, illetőleg ezen szabályozás lehetőségére az acélgyártás hozható fel példának. Az acélgyártás lényege, hogy az olvadék karbon-tartalmát a kezdeti (beolvadási) értékről fokozatosan az előírt végső értékre csökkentjük. A mindenkori karbon-tartalomhoz megfelelő mennyiségű, oxigéntartalom tartozik, amely az irodalomból ismeretes egyensúlyi állapot alapján határozható meg és amely a karbontartalom csökkenésével fokozatosan növekszik. A karbon-tartalom eltávolításához szükséges oxidáló anyagok mennyiségének meghatározása szempontjából alapvetően fontos annak ismerete, hogy a dekarbonizáció kezdetén mekkora az olvadék oxigéntartalma. Az oxidáló anyagoknak a szükséges mennyiségben való adagolása emellett azt is biztosítja, hogy a dekarbonizáció üteme és sebessége is optimális legyen. Mivel a végső karbon-tartalommal egyensúlyt tartó oxigén-tartalom nagyobb annál az értéknél, mint amekkorát az acél —- mechanikai és egyéb tulajdonságainak károsodása nélkül — tartalmazhat, ezt az oxigén-mennyiséget el kell távolítani, illetőleg olyan mértékre kell csökkenteni, hogy az lényegesen az egyensúlyi érték alá kerüljön. Az ebből a célból adagolandó oxigénelvonó, illetőlet oxigén-lekötő anyagok (dezoxidáló anyagok) mennyisége annál pontosabban határozható meg, minél pontosabban ismeretes az olvadék oxigén-tartalma. A dezoxidáló anyagoknak az oxigéntartalom szerint szabályozott mennyiségben való adagolása azzal az előnnyel jár, hogy ezekből a sztöchiometriailag szükséges mennyiséget visszük az acélba és ezzel egyrészt a kísérőelemek mennyiségét szoríthatjuk szűkebb összetételi határok közé, másrészt a dezoxidáció során keletkezett oxidok mennyiségét és az általuk okozott belső anyaghibából eredő technológiai hulladék arányát csökkenthetjük, ami a kihozatal arányos javulásában jut kifejezésre. A találmány tárgyát képező eljárás alkalmazásánál az olvadékból kivett és megszilárdult fémből meghatározott méretű, egyszerű geometriai alakú próbatestet készítünk, majd neutronforrásban a próbatestben lévő oxigén atomokat "'O/n, p/16

N magreakcióval sugárzó izotópokká alakítjuk át és a 16

N izotóp sugárzását mérjük. A neutronok besugárzás alatti fluxusának megállapítását, illetőleg a próbatestben történő változás azonos fluxusra való normálását beütésszám-elválasztásos, idővariációs módszerrel végezzük. A találmány egyik megvalósítási formájához tartozó egyik elemző berendezés vázlatos rajzát az 1. ábra szemlélteti. A berendezés 1 neutronforrását a sugárvédelmet biztosító 2 fal foglalja magában. A neutronforrás előtt halad a 3 mintaszállító cső és a 4 neutronfluxusmérőt szállító cső, melyek az 5 mérőfülkében végződnek. Itt nyer elhelyezést a 6 detektor a minta sugárzásának mérésére és a 7 detektor a neutronfluxust mérő test sugárzásának mérésére. A mérőfülkét köpeny veszi körül. A 6 detektorhoz a 8 mintasugárzást mérő készülék és a 7 detektorhoz a 9 neutronfluxusmérő sugárzását mérő készülék csatlakozik. A berendezéshez tartozik még a 10 eredményt kinyomtató készülék és a 11 automatikus működést vezérlő készülék. A berendezés 1 sugárforrása a mintában levő oxigén-atomokat sugárzó izotópokká alakítja át és az így keletkezett radioaktív izotópok sugárzását és a forrás fluxusát a berendezés 5—10 készülékei mérik és kiértékelik. Az 1. ábrában 12 a minta beadási helyét és 13 a minta kivételének helyét jelzi. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2