183291. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek öntésére
1 183 291 2 lényegében súlytalan állapotban tartjuk gyakorlatilag teljes hosszában, aminek következtében palástja lényegében nyomásmentes érintkezésben marad a 25 lebegtető cső belső falfelületével. A lebegtetést folyamatosan fenntartjuk, miközben a rúd kihúzásával folyamatosan végezzük az öntést. Az így kapott sima, fényes, enyhén hullámos felületű és teljesen sűrű rudat a 13 hűtőkamrán vezetjük át. Itt vízfecskendezéssel tovább hűtjük olyan hőmérsékletre, amelyről a meleghengerlést, vagy adott esetben a végső hűtést és tekercselést végezhetjük. Ahogy a 20 olvadékoszlopból a készterméket kihúzzuk, a fémolvadék mennyisége a 25 lebegtető csőben fokozatosan csökken, ezért biztosítani kell, hogy folyamatosan utánpótlás áramolhasson a 10 öntőedénybe. A találmány szerinti berendezés kísérleti példányaival számos eredményes öntést végeztünk különböző fémek és fémes anyagok felhasználásával. A kísérleteket elsősorban alumínium, réz és bronz öntésével végeztük. Ezekből az anyagokból elsősorban rudakat öntöttünk a fönt leírt módon. Minden esetben a rúd késztermék, 22 mm átmérőjű volt. A mérete teljesen egyenletes, összetétele homogén volt. A termék sűrűsége teljesen kielégítő és felülete sima, fényes és enyhén hullámos. A kísérletek során természetesen annak reményében változtattuk az elektromágneses egységbe bevezetett teljesítményt, hogy milyen anyaggal végeztük a kísérletet. A lebegtetés mértékét ugyanis mindig úgy állítottuk be, hogy a gyorsulás gyakorlatilag 0 legyen. Mint már korábban említettük, a várakozással ellentétben nem volt szükség az elektromágneses mező pontos szabályozására, minthogy a folyamat lényegében önszabályozó volt. A lebegtetés során a fémolvadék felfelé gyorsulni kezd, ha a lebegtető erő nagyobb, mint az oszlop súlya. Ennek következtében csökkenni fog az oszlop keresztmetszete és ezzel csökken az emelőerő is. Ellenkező esetben, ha az emelőerő kisebb, mint a súlyerő, a fordított folyamat játszódik le, azaz az egyensúly lényegében mindig beáll. Ez a lebegtető hatás a 20 olvadékoszlop legnagyobb részén teljes mértékben érvényesül. A 25 lebegtető cső legfelső és legalsó részén azonban a lebegtető erő átlaga csupán mintegy fele az előbbinek, így itt az olvadékoszlopot a 40 kihúzófej, illetve a hidrosztatikus nyomás tartja. így, amikor a 20 olvadékoszlopot kialakítjuk, az alsó részen ható lebegtető erő csekély gyorsulást hoz létre, és ahogy a folyékony fém lassan felfelé mozog, fokozatosan belép egy olyan erősségű elektromágneses térbe, amely már gyakorlatilag súlytalan állapotban tartja és ennek megfelelően a 20 olvadékoszlop palástja lényegében nyomás nélkül érintkezik a 25 lebegtető cső falával. A hidrosztatikus nyomás növelésével a felfelé irányúló mozgás gyorsítható, ezért a kezdeti hidrosztatikus nyomással szabályozni lehet a 20 olvadékoszlop mozgási sebességét. A lebegtető egységgel ezután ezt a sebességet csupán állandó értéken kell tartani a 20 olvadékoszlop további szakaszán. Nyilvánvalóan célszerű a berendezés és főként a lebegtető egység méreteit minél kisebb értéken tartani és hasonlóképpen a 20 olvadékoszlop megtartásához szükséges energiát is minimalizálni. Ehhez a hőcsere maximális hatékonyságát kell biztosítani, ezért gyors, turbulens, de viszonylag kis keresztmetszetű gyűrű alakú hűtőfolyadék áramlást kell kialakítani. így a 20 olvadékoszlop és az azt körülvevő, grafitból készült 25 lebegtető cső, valamint az erre illeszkedő rozsdamentes acél 30 hűtőegység között igen hatékony hőátadást lehet megvalósítani. A 3. ábrán bemutatott 30 hűtőegységben a hőátadás hatékonyságát tovább fokozzuk a 33 hengeres rész belsejében elhelyezett gyűrű alakú 43 bordák segítségével. Ezek a lamináris áramlást meggátolják és a 31 felső gyűrű alakú vállrészből a 32 alsó gyűrű alakú vállrészbe áramló folyadékot turbulens áramlásra kényszerítik. Jóllehet elméletileg nincs semmilyen tényező, amely az öntendő tuskó méretét korlátozná, a találmány szerinti eljárás alkalmazásakor a gyakorlati szempontok figyelembevétele alapján célszerű a gyártást 5 és 50 mm-es átmérők közötti méreten tartani. Az általunk elsősorban alkalmazott rézrúd gyártás előnyös mérettartománya 8—30 mm. Az öntött rudat ezután tetszés szerint lehet hengerelni, illetve húzással továbbalakítani. Minden esetben célszerű azonban a 25 lebegtető cső belső átmérőjét úgy megválasztani és az öntési paramétereket úgy szabályozni, hogy a 25 lebegtető cső és a 20 olvadékoszlop között a minimális gyűrű alakú rés maradjon. Ez a fémolvadék dermedési szakasza alatti tartományra érvényes, jóllehet az összehúzódás a dermedés során egészen csekély. A 2. és 3. ábrán feltüntetett 45 rés csupán illusztrációul szolgál és nyilvánvalóan nem arányosan mutatja a 25 lebegtető cső és a 20 olvadékoszlop közötti 45 rés nagyságát. Annak érdekében, hogy megvizsgáljuk a találmány szerinti eljárás lehetőségeit, kipróbáltuk olyan ötvözetek folyamatos öntését is, amelyek hajlamosak szelektív kiválásra és a különböző komponensek eltérő dermedésére. Alumínium- bronz ötvözetet öntöttünk három különböző adagban a találmány szerinti berendezéssel, a fent leírt technológia alkalmazásával. A különbség az elmondottakhoz képest mindössze annyi volt, hogy 1. A 30 hőcserélő egyszerű réz cső volt, amelyet rácsavartunk a 25 lebegtető csőre a 4. ábrán látható módon és 2. A 20 olvadékoszlopot nem gravitációs úton hoztuk létre a 10 öntőedényben, hanem dugattyúhatás segítségével. Az így előállított tuskókat analizáltuk és ennek eredményét az I. táblázatban mutatjuk be. I. Táblázat Elem Kiindulási anyag 1 Kísérlet 2 3 Fe 2,64% 2,69% 2,65% 2,71% Sn 0,01% 0,03% 0,01% 0,02% Zn 0,01% 0,03% 0,02% 0,02% A1 10,35% 10,12% 10,02% 10,05% Mn 0,49% 0,76% 0,68% 0,72% Si 0,028% 0,049% 0,039% 0,046% Ni 5,00% 4,99% 4,90% 4,99% egyéb 0,03% 0,03% 0,03% 0,03% Cu maradék maradék maradék maradék A táblázatból jól látható, hogy a mintavételi és analitikai technológia határain belül az ötvözetek összetétele teljesen azonosnak bizonyult. Az előbb már hivatkozott 4. ábrán a találmány szerinti berendezés egy változata látható. Itt az 50 lebegtető csövet 12 darab réz hűtőcső veszi körül. Az 52 hűtőcsövek közvetlenül az 50 lebegtető csőre vannak tekercselve, egymástól bizonyos távolságra. Valamennyi 52 hűtőcső külön hűtővíz tápvezetékhez van kapcsolva. Elektromosan az 52 hűtőcsövek többfázisú villamos hálózat egymást követő fázisaihoz vannak kapcsolva az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
