175785. lajstromszámú szabadalom • Eljárás öntöttvas-olvadék előállítására különösen nagy igénybevételű öntvényekhez
5 175785 6 karbidot adagolunk szakaszosan, az adagot alkotó acélhulladék (az acélhulladék aránya az adagban általában 40—80%), mennyiségének, minőségének és a kívánt összetétel függvényében. A szilíciumkarbid beadagolását az olvasztás során, illetve ha az olvadékot kupolókemencében állítjuk elő, az olvadéknak indukciós tégelybe történő átöntése után végezzük. A beadagolandó szilíciumkarbid mennyisége a különböző metallurgiai reakciók és az adalék feladatának függvényében 4—7 súiy%, az acélhulladék súlyára számítva. A szilíciumkarbidot nem egyszerre adagoljuk be az olvadékba, hanem kisebb részekben (egy-egy rész a teljes mennyiség 0,2—0,3 része). Az adagok nagysága a beolvasztási sebességtől, az acélhulladék mennyiségétől, a hőmérséklettől, koncentrációtól, illetve kémiai összetételtől, a reagáló felületektől, a reakcióidőtől és a keverés minőségétől függ. A szilíciumkarbid adagokkal együtt viszünk be az olvadékba acélhulladék adagokat is. A szilíciumkarbid beadagolása az indukciós kemence tégelyének hideg indításakor kezdődik el, közvetlenül a kiindulási anyag megolvadása után. Ha az indukciós kemencével szimplex üzemmódban úgy dolgozunk, hogy a csapolás után a tégely alján olvadék maradjon vissza, a szilíciumkarbid első adagját az acélhulladék beadagolása előtt visszük be az olvadékba. A szilíciumkarbid utolsó adagja minden üzemmód esetén együtt kerül az olvadékba az utolsó acélhulladék-adaggal, a keringető anyag betöltése előtt. A beadagolandó mennyiségnek hozzávetőlegesen egyforma részekre történő osztásával a jelentősebb koncentrációkülönbségek elkerülhetők, és ugyanakkor elegendő reakcióidő biztosítható a szilíciumkarbid oldódásához, és az olvadék, salak, kemencetér és a kemencebélés között lejátszódó metallurgiai reakciók lefutására, a kemencetérben történő egyenletes eloszlásra, és a homogén csíraképződésre. A szilíciumkarbidnak és az olvadék egyéb alkotóinak beadagolási technikáján és összetételén kívül nagy igénybevételnek kitett öntvények, például járműmotorok hengerfejei különleges technológiával készülnek. Az ilyen alkatrészek öntéséhez az olvadékot a következő módon készítjük. Az első lépésben beolvasztjuk az acélolvadékot magas liquidus-hőmérsékleten, és alacsony széntartalom mellett. Az olvadékban a karbontartalom nem kell magas legyen, a szilíciumkarbid beadagolásából mintegy 30súly% karbon származik. Az olvadék liquidus-hőmérsékletét 1300—1370 °C-on tartjuk. Ha az olvadékban az acélhulladék aránya körülbelül 40%, a liquidushőmérséklet körülbelül 1300 °C, ha az acélhulladék aránya 80% körül van, a liquidus-hőmérséklet 1370 °C kell legyen. Az acélhulladéknak viszonylag magas liquidus-hőmérsékleten történő beolvasztása következtében, és a szilíciumkarbid egyenletes beadagolásának eredményeképpen az olvadék nagymértékű tisztítása és homogenizálása történik meg. Ez a folyamat a teljes olvasztási idő alatt zajlik. Ennek során elsősorban az alábbi reakciók zajlanak le: Si+2Fe0=Si02+2Fe SÍ-r02=SÍ02 Az olvadékképzés során a karbon-tartalmat 0,7— 1,5% között kell tartani 1,5—2%-ra beállított szilíciumtartalom mellett (a megadott %-ok a teljes olvadékra vonatkoznak). Az 1300—1370°C-os liquidus-hőmérséklcttartományban a karbonnal történő kovasavrcdukció alig játszódik le. Az olvasztás teljes ideje alatt a karbon-szilícium arányt 0,3 és 0,6 érték között kell tartani. Az összehasonlítás kedvéért megjegyezzük, hogy a kupolókemcncékben előállított hasonló öntöttvas olvadékoknál ez az arány 1,6—1,9. A beolvasztás után az olvadékot 1500—1550 °C-ra túlhevítjük. Körülbelül 1450 ‘C hőmérsékleten a salakot eltávolítjuk, majd ezután következik a körülbelül 10—30 perces túlhevítési idő alatt, közvetlenül a csapolás előtt egyszerre beadagolt elektródgrafittal a karbonnal történő feldúsítás. Diesel-motorok hengerfejeinek készítése esetén az olvadék végső karbon-tartalma 3,4% körül kell legyen. A szénnel történő dúsításhoz 0,5— 8 mm szemcsenagyságú elektródgrafitot alkalmazunk. A túlhevítési idő alatt, minthogy eközben a karbonnal történő dúsítást is elvégezzük, a karbon-szilícium arány folyamatosan emelkedik 0,3—0,6-ról 1,9-re. A karbonnal történő feldúsítás során az indukciós kemence teljesítményét fokozzuk, hogy az olvadékot megfelelő mértékben lúlhevítsük, és ezen túlmenően alapos olvadékáramlást hozzunk létre, amely a beadagolt grafitrészecskéket elkeveri. Az olvadékmozgás az indukció által az olvadékban létrejövő örvények és a kívülről ható mágneses mező együttes hatására jön létre, és azzal az eredménnyel jár, hogy a grafitrészecskék környezetében jelentős koncentráció-csökkenés és kicsiny határréteg-vastagság jön létre a karbon és az oxidzárványok között. Ezzel különlegesen kedvező körülmények állnak elő a redukció lejátszódásához. Az elektromágneses keverést fokozni lehet a redukció során képződő szénmonoxid buborékok hatásával, amelyek az olvadék hullámzását eredményezik. A karbonrészecskék redukálóképességét így teljesen ki lehet használni, és emellett az olvadékban jelenlevő szilíciumoxid szuszpenzió is lebomlik. Röviddel a csapolás előtt még egy további vegyi tisztítást végzünk. Az 1500—1550 °C-ra történő túlhevités után az olvadék karbonban jelentősen feldúsult, és ugyanakkor a csíraképződés is beindul. A csíraképződésben a szilíciumkarbiddal történő feldúsításon kívül a gyors grafitbeadagolás is szerepet játszik. A grafit beadagolása 2,8—3,1 súly%-ban (az acélra vonatkoztatva) történik. Jóllehet az olvadékban igen nagy mennyiségben van jelen acélhulladékból származó rész, a hulladék minőségétől függetlenül kismértékű AT túlhűtés lép fel, ami a jó minőségű csíraképződésnek, valamint a grafit kedvező kristályosodási körülményeinek egyértelmű jele. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy a zárt és tompa végű A-grafit lamellák fognak kialakulni az öntöttvas dermedése során, azaz az eutektikus dermedésnek az egyensúlyi hőmérséklet alatt lejátszódó folyamatában. Ugyanakkor az olvadék megfelelően dezoxidált és tisztított, gáztartalma igen csekély. A találmány szerinti eljáráshoz tartozó technológia utolsó fontos lépése a beoltás, amit a csapoláskor végzünk az öntőüstben. Az alkalmazott beoltóanyag a szokásos összetételű (például 0,2% cirkontartalmú ferroszilícium), és adalékanyagként 0,1 súly% tiszta grafitot alkalmazhatunk. Az egészhez alumíniumport keverünk oly módon, hogy egy rész alumíniumporhoz három rész tiszta grafitot veszünk. A fenti keverékkel végzett beoltás hatására megnövekszik a cellaszám, és eléri a 450 cel-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
