188327. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szívós öntöttvas szemcse előállítására
1 188 327 2 A találmány tárgya eljárás szívós öntöttvas szemcsék előállítására, amelynek során 2,2-3,5 % karbont, 0,8-2,5 % szilíciumot, 0,2—1,0 % mangánt és legfeljebb 0,2% ként tartalmazó öntöttvas olvadékból ledcburitos kristályszerkezetű szemcséket állítunk elő, majd a szemcséket hőkezeljük. Ismeretes, hogy felületek szemcseszórás útján történő megmunkálásához (tisztítás, érdesítés stb.) használt vasalapú (acél- és öntöttvas-) szemcsék gyártásának alapanyagai a különböző acélhulladékok (pl. húzott drót), nyersvasak és öntvényhulladékok. Az ilyen szemcsék előállítására az alábbi technológiai módszerek terjedtek el: 1. folyékony állapotból öntéssel; 2. szilárd állapotból (pl. drót) mechanikus aprítással. A találmány egy, az első módszer szerinti — a korábbiaknál kedvezőbb tulajdonságú — öntöttvas szemcse gyártását írja le. A technika mai állása szerint az öntöttvas szemcse anyagát öntödei olvasztó kemencékben hagyományos betétalkotókból állítják elő az alábbi összetételben: C = 2,2-3,2% Mn = 0,2-0,6% Si = 0,8-2,0% Pmax = 0,15% Smax = 0,15% Az ilyen kémiai összetételű öntöttvas szemcsék jellemző tulajdonsága, hogy szövetük — hőkezeletlen állapotban a vízhűtés miatt ledeburitból áll, keménységük 600—700 HV;- hőkezelt (temperált) állapotban pedig a szövet ferritbe ágyazott perlitet, grafitot (temperszenet) tartalmaz és a keménység 450-480 HV. A hőkezeletlen öntöttvas szemcse a ledeburitos szövet miatt rendkívül kemény és rideg, ezért egyrészt erősan koptatja a tisztítógép alkatrészeit (elsősorban a szórólapátokat), másrészt könnyen porlódik, ugyanis a mozgási energia nagy része a szemcse felaprózódására fordítódik és túl gyors az elhasználódása. Azaz kicsi a szemcse tisztítási hatásfoka. Tisztítási hatásfokon a tisztításra fordítódó energiának és a szemcseszóró fejből kiröpített szemcse mozgási energiájának hányadosát értjük. A tisztítási hatásfok növekedése valamely tisztító berendezésben időegység alatt megtisztítható felület növekedésben, ’'agy adott felület tisztításához szükséges idő, így a fajlagos tisztítási költségek csökkenésében realizálódik. (Az 1 mm-nél kisebb szemcséjű frakciót a tisztítógép porleválasztó rendszere elszívja a berendezésből.) Ezért az ilyen rendszer korszerű, nagy röpítőerejű (BERGER, GUTMANN stb.) tisztító berendezésben nem is alkalmazható. A hőkezelt szemcse pedig a lágy ferrit mátrix miatt a használat során erősen deformálódik, így mozgási energiájának nagy része saját deformációjára fordítódik, a tisztító hatás erősen lecsökken, ill. megnő a tisztítási idő és így a tisztítási költség is. Fenti káros hatások elkerülése céljából a felhasználó üzemek az öntöttvas szemcsénél jóval drágább acélszemcse, ill. drótnyiradék használatára kényszerülnek. Ezek alkalmazása viszont tetemes mértékben megnöveli a felülettisztítás. kikészítés költségeit. Szükség van tehát olyan szemcsegyártási technológiára, ill. olyan tulajdonságú szemcsére, amelynek előállítása az eddigieknél gazdaságosabb, és előnyösebb felhasználási tulajdonságokkal rendelkezik. A vasalapú ötvözetek metallográfiájából ismert, hogy 5 a nikkel oldódik a ferritben, jelentősen megnövelve annak szívósságát. A foszfor pedig a vassal kemény fémvegyületet, vasfoszfidot alkot, amely önálló fázisként, diszperz módon elhelyezkedve a fémes mátrixban növeli a kopásállóságot. 10 Ezért az öntöttvas szemcsék előállítása során, a 2,2— 3,5 % karbont, 0,8-2,5 % szilíciumot, 0,2-1 % mangánt és legfeljebb 0,2 % ként tartalmazó öntöttvas olvadékból ledeburitos kristályszerkezetű szemcséket állítunk elő, majd a szemcséket hőkezeljük, a találmány szerint az 15 olvadék készítésekor 0,25-1,5% foszfort ötvözünk és legalább 0,1 % nikkelt adagolunk, a hőkezelést pedig szövetszerkezetet alkotó ledeburit legalább 20%-ban történő elbontásáig végezzük. A beötvözött nikkel és/ vagy a foszfor legalább egy részét bazaltgyapot gyártása- 20 kor képződő vasötvözetként visszük be az ötvözetbe és a hőkezelést 750 és 900 °C közötti hőmérsékleten végezzük. Eljárásunk azon a felismerésen alapul, hogy a nikkel szívósságnövelő hatását és a vasfoszfid és vaskarbid ke- 25 ménységét öntöttvas szemcse gyártásánál előnyösen lehet egyesíteni és hasznosítani, amennyiben a vízben gyors hűtéssel kristályosított szemcséket hőkezeljük. Ezt a kombinált előnyös hatást megoldásunk szerint úgy érvényesítjük, hogy a folyékony vasötvözet hagyo- 30 mányos betétösszeállításától eltérően nikkelt és foszfort tartalmazó ötvözőanyagokat is adagolunk. Az öntött, ledf buritos kristályszerkezetű kemény szemcséket (750- 900 °C közötti) hőkezelésnek vetjük alá. Ennek során a rideg ledeburit részben vagy egészben ausztenitté és 35 finomeloszlású temperszénné alakul, s az ausztenitből a lehűlés során ferrit és perlit képződik. Az így kialakuló szívós (a-Fe-Ni szilárd oldatú) ferrit mátrixba ágyazódnak a kemény szövetelemek, elsősorban a vasfoszfid és az el nem bomlott vaskarbid. 40 A hőkezelés célja tehát elsősorban a ledeburit minimálisan 20%-ban történő elbontása (ugyanis a szívós m ítrix létrehozásához már az ilyen mértékű elbomlás is elegendő, mivel a reakció a primer kristályhatárok mentén indul meg, lévén azok a reakcióképesebbek). 45 Mivel a hőkezelés hőmérséklete és ideje fordított arányban áll egymással, a paraméterek mértéke az adott hőkezelő berendezés műszaki adataitól függően változnak. Az ilyen kedvező tulajdonságú szemcsék iránti keres- 50 1er, igény felmerülésével közel azonos időben vezették be az úgynevezett kőzetgyapot gyártást, amelynek során ol/an vasalapú melléktermék keletkezik, amely kémiai összetétele folytán alkalmatlan szokásos vas- és acélipari hasznosításra. 55 E hulladék vasötvözet összetételét megvizsgálva arra a felismerésre jutottunk, hogy megfelelő mennyiségben történő adagolás mellett alkalmas a szemcsegyártás költségeinek csökkentésére, s különösen a szemcsék felhasználási tulajdonságainak javítására, mivel kellő mennyiség- 00 ben tartalmaz olyan kémiai elemeket (Ni, P), amelyek a jelenlegi fénrtani ismeretek szerint alkalmasak arra, hogy az öntöttvas szemcsék kristályszerkezetét, fémes fázisainak tulajdonságait kedvező irányban módosítsák. Ily módon lehetőség nyílik arra, hogy az előnyös tulaj- 55 donságokat biztosító és egyéb módon is hozagolható i
