185397. lajstromszámú szabadalom • Hőálló alkatrészek és eljárás előállításukra
1 185 397 2 A találmány tárgya hőálló alkatrészek, például hőálló téglák, falazó tömbök, fúvókák, tolózárlapok vagy ezek tartozékai, amelyek az üzemelés során forró fémolvadékkal érintkeznek, valamint eljárás ilyen alkatrészek előállítására. Fémolvadékok, például acél kokillába öntésénél állandó jellegű probléma a fémolvadékkal érintkező hőálló anyagok eróziója. Ilyen hőálló anyagok képezik például az öntőüst kiömlő nyílását és különböző tolózárak öntőcsöveit, zárólapjait stb. További nehézséget okoz az is, hogy bizonyos acélötvözetek, például alumíniummal csillapított acélok öntésénél fém- és alumíniumoxid tapad ezekre a hőálló anyagból készített alkatrészekre. Mostanáig ezeket a nehézségeket úgy próbálták kiküszöbölni, hogy az érintett darabokat rendkívül drága, magas hőmérsékleten kiégetett hőáíló anyagokból készítették. Általában alumíniumoxidot alkalmaztak ilyen célra. Különösen kényes helyeken, például fojtószelepek alkatrészeinél még drágább cirkon betéteket vagy béléseket alkalmaznak a hőálló anyagból készült alkatrészekben, minthogy a cirkon viszonylag jól bírja a fémolvadék eróziós hatását. Ugyanakkor kimutatható, hogy az ilyen alkatrészek, például tolózárlapok azokon a részeken, ahol a fémolvadékkal közvetlenül nem érintkeznek, gyakorlatilag 1000 °C-ot nem meghaladó hőhatásnak vannak csupán kitéve, Mindazonáltal az alkatrészeket mindig teljesen az említett, jóval nagyobb hőmérsékletre tervezett, drága hőálló anyagokból készítik. Ez nyilvánvalóan igen gazdaságtalan. Sokkal kisebb igénybevételnek megfelelő és olcsóbb hőálló anyagok tökéletesen megfelelők lennének azokon a helyeken, ahol a fémolvadékka! közvetlen érintkezés nem jön létre. Tolózárakhoz tartozó zárólapok vizsgálatánál például kiderült, hogy csúszófelületeiknek legfeljebb 40%-a érintkezik fémolvadékkal. Ennek megfelelően térfogatuknak legfeljebb 25 % kerül 1000 °C feletti hőmérsékletre. Nyilvánvaló tehát, hogy az alkatrészek jóval több nagy teljesítőképességű és drága anyagot tartalmaznak, mint amennyi kifogástalan működésükhöz szükséges. Az utóbbi időben ezért készítettek már olyan darabokat is, amelyek többféle hőálló anyagból vannak. A hőálló alkatrészek azon részeit, amelyek forró fémolvadékkal közvetlenül kerülnek érintkezésbe, a korábban is alkalmazott nagyteljesítményű anyagokból készítik, azokat a részeket azonban, amelyek ilyen igénybevételnek nincsenek közvetlenül kitéve ennél olcsóbb és alárendeitebb anyagból állítják elő. Ilyen megoldásokat ismertet például a 2 719 105 sz. NSZK közzétételi irat, valamint a 486 865 sz. szovjet szerzői tanúsítvány. Az NSZK leírás szerinti alkatrész gyártásakor előregyártott hőálló lemezt ágyaznak önthető mátrixba. Az előregyártóit lemez például kerámiaoxid, amelyet hőálló masszával vesznek körül. Ehhez azonban először is a betétet kell leönteni, majd kiégetni, mielőtt a második réteg formázását el lehet végezni. A szovjet szabadalomban az alkatrész ugyancsak gyengébb minőségű hőálló anyagból cs az ezt borító jobb minőségű hőálló anyagból áll. A kombinált alkatrészt a különböző rétegek egymás után történő formázásával állítják elő. Ennek során az egyes rétegeket külön-külön magas hőmérsékleteken kell kiégetni. Az ilyen megoldások hátránya azonban egyrészt, hogy a technológia meglehetősen bonyolult, hossza- 2 dalmas és így költséges, másrészt pedig hogy a több rétegből készült alkatrészek a magas hőmérsékleten fellépő különböző mértékű hőtágulások miatt hajlamosak a szétválásra. A jelen találmánnyal ezért célunk olyan hőálló alkatrészek kialakítása és gyártási technológiájuk kidolgozása, amelyek a korábbiaknál jóval gazdaságosabbak és olcsóbbak, ugyanakkor hasonló biztonsággal alkalmazhatók. A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy az áramló fémolvadék hatásának kitett hőálló alkatrészt, amely több részből van kialakítva oly módon, hogy a fémolvadék hatásának kitett felületet tartalmazó első hőálló formatest második hőálló formatesttel van körülvéve, a találmány szerint az első hőálló formatestet körülvevő beépített formázóelemként kialakított alakos fémfólia burkolattal készítjük és a beépített formázóelemet a második formaiesttel teljesen körülvesszük. Az első formatest célszerűen nagyobb hőigénybevételnek ellenálló anyagból van, mint a második formatest. A hőálló formatestek formázható, hidraulikusan vagy vegyileg kötő hőálló masszából vannak kialakítva. A második formatest anyagát célszerűen alacsonyabb hőfokon keményedő anyagból készítjük, mint az elsőt. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy első formát készítünk csésze vagy harang alakú fémfóliából és a fémolvadékkal érintkező felület negatívjaként kialakított formadarabból, majd a formaüreget legalább részben hőálló masszával töltjük meg és kikeményítjük. A fóliát és a benne lévő masszát ezután egy másik formába helyezzük és a formaüreget az elsőnél kevésbé hőálló masszával töltjük meg. A második masszát is kikeményítjük oly módon, hogy az első massza ne kösse teljesen meg. Ily módon a beépített formázóelemként kialakított alakos fémfólia az alkatrész gyártásának további lépései során, valamint a felhasználás alatt a munkadarab részét képezi és ugyancsak ki van téve a magas hőmérsékleten végzett kiégetésnek, valamint az üzemelés során a fémolvadékkal történő érintkezés következtében fellépő melegedésnek. Ezen igénybevételek alatt a fólia oxidálódik és salak vagy keramikus kötés formájában erősíti az alkotók közötti kötést. Általában azokat az anyagokat, amelyeket a találmány szerinti hőálló alkatrészek készítéséhez alkalmazunk, 1600-1900 °C hőmérsékleten égetik. Ilyen hőmérséklet biztosítása rendkívül energiaigényes és ennek megfelelően igen drága. A találmánnyal ezt a költséget is jelentős mértékben csökkenteni lehet, emellett pedig elkerülhetők olyan korábban szükséges műveletek is, mint a köszörülési vagy finiselési műveletek. A találmány szerint például kialakítható olyan tolózárbetét, amely egyben a fémolvadék számára kifolyónyílást, illetve járatot is tartalmaz. Ennél a megoldásnál az első formatest a csúszófelületnek csupán egy részét alkotja a kifolyónyílás környezetében, míg a betét csúszólapjának többi része más anyagból van. Az első formatest alkotja viszont a kifolyónyílás belső palástját is és a járatnak legalább egy részét. Az ilyen tokozott tolózár betéteket a találmány szerint úgy készítjük, hogy az első formatest anyagát egy magrész, a harang alakú fólia és egy állandó formadarab által alkotott formába öntjük, ahol az állandó formadarab sima, polírozott, karcolásmentes felülettel van 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
