187699. lajstromszámú szabadalom • Bevonóanyag direkttüzelésű izzítókemencében hevített acélbugák felületi elszéntelenedésének és revesedésének csökkentésére
1. ábra a találmány szerinti szilikátbevonat elkészítésének vázlata, a 2. ábra a bemerítéssel végzett felhordás technológiája, a 3. ábra az optimális vastagságú bevonat előállításához szükséges bevonóanyag konzisztenciájának változása az adagolt vízmennyiség függvényében, a 4. ábra a bevonatréteg megszilárdulásának ideje a vastagság függvényében, az 5. ábra a bevonat vastagsága a sűrűség függvényében, a 6. ábra a bevonat felszórással történő felvitelének technológiája és a 7. ábra a beszórt terület nagyságának változása a szórónyílástól mért távolság nagyságának függvényében. Az 1. ábrán látható a találmány szerinti szilikátbevonat elkészítésének vázlata. Az 1 bunkerben tároljuk a száraz keveréket, a 2 tartályban pedig a kötőanyagot. A 2 tartály célszerűen 3 mechanikus keverővei van ellátva. Az 1 bunkerból és a 2 tartályból a kívánt mennyiségű anyagot közvetlenül a 4 keverőegységbe lehet juttatni, ahol a felvitelre alkalmas bevonatszuszpenzió előállítható. A 2. ábrán látható a bemerítéssel végzett bevonatfelhordás technológiája. Az 5 munkadarabot néhány másodpercre a szuszpenzióval megtöltött 6 kádba merítjük, majd kiemeljük és tovább szállítjuk. A bevonatszuszpenzió homogenitásának fenntartása érdekében a keveréket 7 zagyszivattyúval keringetjük. Az 5 munkadarab feltámasztására adott esetben 8 bakokat lehet alkalmazni. Megoldásunk lényege, hogy a speciális összetételű szilikátbevonatot a hevítendő darab felületére közvetlenül a kemencébe juttatás előtt bemerítéssel vagy porlasztással felhordjuk és az vékony (0,1-0,2 mm-es) összefüggő réteget képezve néhány perc alatt megszilárdul. A bevonatréteggel ellátott bugafelület kemencébe juttatása és kemencén belüli mozgatása közben jól ellenáll a mechanikai hatásoknak és 800-900 °C körüli térhőmérséklet elérése után megolvad, tömör, jól tapadó, gázzáró réteget alkotva elválasztja a szilárd betét felületét a füstgázatmoszférától és így részben vagy teljes egészében megakadályozza - a hevítés további szakaszában - a betét- és füstgázalkotók közötti kémiai kölcsönhatás - főleg oxidáció - kialakulását. A bevonat teljes megolvadásáig képződő reve a bevonattal homogén olvadékot képez és nem akadályozza azt funkciójának ellátásában. A bevonatréteg a bugával együtt távozik a kemencéből, így a kemencefenékre hulló „reve” mennyisége sokkal kisebb lesz, ami a kemencebélés elhasználódását csökkenti és növeli az üzemidőt. A buga felületén lévő bevonat a melegalakítás során 900 °C körüli hőmérsékleten rétegesen leválik a darab felületéről. E hőmérséklet eléréséig a viszkózus, üvegszerű felületi réteg további védelmet nyújt a levegő oxidáló hatásával szemben és egyidőben kenőhatása miatt csökkenti az alakítási ellenállást és a szerszámkopást. A 3. ábrán az optimális vastagságú (0,1-0,2 mm) bevonatréteg előállításához szükséges bevonóanyag konzisztenciaváltozását mutatjuk az adagolt vízmennyiség függvényében. A 4. ábrán a bevonóréteg megszilárdulási időszükséglete látható a bevonatréteg vastagságának függvényében és az 5. ábrán a bemerítés során képződött bevonat rétegvastagságának alakulását szemléltetjük a bevonat konzisztenciasürűségének függvényében, revés felületű és fémesre csiszolt próbadarabok esetében. Általában a bemerítéses megoldás csak hideg (50 °C-nál alacsonyabb hőmérsékletű) munkadarabok esetében alkalmazható. A keresztmetszetükhöz (átmérő 50-300 mm) képest hosszú (2-10 m) hengerműi acélbugák esetében például, ha azokat az üzem területén vízszintes helyzetben, két ponton darulánccal átkötözött formában szállítják, célszerű a kádba történő bemerítést alkalmazni. A kád ugyanis elhelyezhető a daru útvonalában és az egész művelet csupán egy 1-2 perces technológiai mozzanat beiktatását jelenti. Meleg munkadarabok pl. tuskók vagy folyamatos öntőgépről lefutó bugák bevonására célszerű a felszórásos módszert alkalmazni. Ennek vázlatát a 6. ábra mutatja. A melegítendő tüsköt oldalirányból zárt térben vonjuk be a védőréteggel. A zárt teret célszerűen 10 paraván segítségével alakítjuk ki. A munkadarabot 11 pneumatikus szóróegységgel szórják be a keverékkel, miközben a daru a tüskét folyamatosan forgatja és emeli. A 11 szóróegységek célszerűen egy kör mentén, 90-120°-os osztással vannak elhelyezve. Általában 3-4 szóróegységet alkalmazunk és valamennyi szóróegység külön tartállyal van ellátva. Általában a viszonylag nagy tömeg (2-10 tonna) és viszonylag nagy szelvény- és kis hosszméretü, többnyire függőleges helyzetben mozgatott munkadarabok bevonásánál célszerű pneumatikus felszórást végezni. A felszórásos módszernél a bevonat megkötési ideje néhány másodperc, azaz a gyakorlatban ez figyelmen kívül hagyható. A 7. ábrán bemutatjuk a porlasztó egységek teljesítményének, azaz a beszórt terület nagyságának változását a szórónyílástól mért távolság függvényében, két kedvező konzisztenciájú keverékre vonatkozóan. A találmány tárgyát képező konkrét bevonóanyag összetétel és előállítási mód alkalmazásával 0,3-1,3% C tartalmú ötvözetlen és alacsonyan ötvözött acélok esetén 50-80%-kal lehet csökkenteni a felületi elszéntelenedést és 30-60%-kal a reveveszteség mértékét, azokban a direkttüzelésü izzítókemencékben, ahol az izzításra kerülő bugák kiszedési hőmérséklete legalább 1200 °C és a 800 °C-nál nagyobb hőmérsékleten történő tartózkodásának ideje 0,5-3,0 óra. A módszer alkalmazása révén, a hevített darab felületén a bevonat úgy változtatja meg a hőátadási viszonyokat, hogy a bevonattal ellátott acélbuga 5-16%-kal rövidebb idő alatt melegszik át, mint a bevonatmentes. Ez a körülmény a meglévő kemencék kapacitásának hasonló arányú növelését teszi lehetővé, és egyben a fajlagos energiafelhasználást is csökkenti. A találmány szerinti keverékkel 12 féle minőségű acélon végeztünk vizsgálatokat. A bevonatot 30% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
