190461. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek folyamatos öntéséhez
1 190 461 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés fémek, elsősorban réz, rézötvözetek, aluminium, alumíniumötvözetek és acél öntésére. A folyamatos öntés szakterülete a kohászat egyik hosszú ideje leginkább fejlődő területe. Ennek megfelelően meglehetősen nagy számú szabadalmi bejelentés, illetve szabadalom, valamint egyéb műszaki irodalom foglalkozik ezzel a témával. Ugyanakkor tény az is, hogy ehhez képest meglehetősen kevés elgondolás valósult meg a gyakorlatban is ezen a területen. A megvalósult elképzelések általában olyan kokillát tartalmaznak, amellyel a fémolvadék érintkezésbe kerül, abban meghatározott alakot vesz fel, majd megdermed. Ezek a kokillák vagy krisztallizátorok lehetnek öntődobok, Öntőszalagok, vagy - sajátságos esetben - lehet ún. mag huzal, amelyet tégelyben lévő fémolvadékon átvezetnek és a fémolvadék erre rakódik le. Ez esetben a krisztallizátor tulajdonképpen nem a fémolvadék körül helyezkedik el, hanem a fémolvadék veszi körül a kokillát. Ha történetesen kokillaként váltakozó áramú elektromágneses teret használunk fel, mint a jelen találmány esetén, ez látja el a fémolvadék alakítását és kivezetését a fémfürdőből, viszont feleslegessé teszi különböző öntődobok, öntőszalagok vagy mag huzalok alkalmazását. Ez egyben lehetőséget ad arra is, hogy - a folyamatos öntési technológia egyszerűsítése és az ehhez szükséges berendezés méreteinek jelentős csökkentése következtében - viszonylag kis mennyiségű réz, nikkel vagy egyéb fém rudakat állítsunk elő folyamatosan öntési technológiával az ilyen célokra kizárólagosan használt hagyományos és drága tuskóöntési és meleghengerlési technológia helyett. Elektromágneses tér kokillaként történő alkalmazását már régebben is javasolták. Ezeknél a megoldásoknál a fémolvadékot fölülről vezetik az elektromágneses térbe és megdermedés után a szokásos módon lefelé történik a tuskó kihúzása a kokillából. Ilyen technológiát ismertet például a 3 467 166, 3 605 865, 3 735 799, 4 014 379 és a 4 126 175 sz. USA szabadalmi leirás. Mindegyik változatnál a tapadás, illetve növekedés hosszirányú, az olvadékot félfolyamatosan vagy folyamatosan gravitációs úton juttatják a kokillába, a lefelé mozgó tuskó felső végén lévő fémfürdöbe. Ennek a technológiának az egyik legnagyobb hátránya az áramkimaradás elleni védtelenség. Ha ugyanis valamely okból a villamos áramszolgáltatás megszűnik, folyékony fém ömlik ki az öntőberendezésből, a fémolvadék lefelé történő adagolása következtében. Emellett igen gondosan kell vigyázni, hogy a fémolvadék a kokilla felső részén lévő fémfürdőből üzemelés közben ne follyék ki, ami mind a fémolvadék adagolásának, mind a tuskó kihúzási sebességének gondos ellenőrzését és szabályzását igényli. Ugyanakkor ezeket a paramétereket erősen határolják a hőcserével kapcsolatos problémák, így a folyamatos öntés ezen változatának lehetőségei korlátozottak. Egy másik megoldás szerint, amelyet a 3 746 077 és a 3 872 913 sz. USA szabadalmi leírások ismertetnek, a fémolvadékot hidrosztatikusán vagy vákuum alkalmazásával kényszerítik felfelé egy felül nyitott, függőleges kokillába, ahonnan a megdermedt terméket szakaszosan leválasztják a fémfiirdő felületéről és eltávolítják. Ezzel az áramszünet által okozott fémolvadék kifolyás veszélye megszüntethető, de ismét megjelennek a hagyományos érintkező kokilla alkalmazásával járó hátrányok. Az 5413/1973 sz. japán szabadalmi ieírás egy folytonos öntési technikát mutat be, amelyben a fémet a tartályból egy elektromágneses pumpa segítségével húzzák felfelé. Ebben a rendszerben az elektromágneses pumpa az öntött fém előállítási sebességét a pumpálási sebesség folyamatos beállításával szabályozó globális visszacsatolt szabályozó rendszer eleme. A rendszert megalkotása, 1970 óta, nem használták a gyakorlatban. A jelen találmánnyal a felsorolt nehézségek megszüntetése a célunk és olyan alapvetően új öntési eljárás és berendezés kidolgozása, amely lehetővé teszi viszonylag kis mennyiségű fém biztonságos öntését is. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy függőlegesen nyújtott, felfelé haladó váltóáramú elektromágneses teret hozunk létre az öntőedény (11) belsejében és a megdermedő fémoszlopot (20) az öntöedény (11) és az elektromágneses tér belsejében úgy vezetjük, hogy közber az elektromágneses térrel lebegtetést és formázás végzünk a fémoszlop (20) legalább egy része men tén oly módon, hogy a megdermedő fémoszlop (20 és az öntőedény (11) belső fala között gyűrű alaki rész (45) vagy legalább nyomás nélküli érintkező maradjon. Az elektromágneses térrel 75 és 200% között lebegtetési hányadost valósítunk meg a folyókon; fém hosszegységre eső súlyára vonatkoztatva é ezzel csökkentjük az oszlop hidrosztatikai nyomó magasságát, továbbá fenntartjuk a folyékony fém oszlop külső felülete és az öntőedény belső felületi közötti méretviszonyokat oly módon, hogy a folyé kony fém keresztmetszeti mérete a megszilárdulás zónában elegendően nagy legyen ahhoz, hogy meg akadályozza számottevő rés képződését az oszlo külső felülete és az öntőedény belső felületei közöt miáltal optimális hőátadási körülményeket biztos tunk az öntőedény és a folyékony fémoszlop ki zött, miközben minimálisra csökkentjük az oszloj ra ható súrlódási adhéziós és gravitációs erőke A váltóáramú elektromágneses tér frekvenciája célszerűen F = —^ értéken tartjuk, ahol F a kH: ben megadott frekvencia, p a folyékony fémoszlo (20) fajlagos ellenállása mikroohm cm-ben és D megszilárdult fémrúd termék átmérője mm-ben. Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezi fémolvadékot befogadó öntőedényt, a fémolvad kot az öntőedénybe juttató egységet, hütőegysége elektromágneses mezeit létesítő egységet és a me, dermedt fémoszlopot az öntőedényből eltávolí elemeket tartalmaz, ahol az öntőedény függőleg helyzetű lebegtető csőként van kialakítva, a férne vadékot az öntőedénybe juttató egység az önt edény alsó részéhez van csatlakoztatva, a hűtőeg ség az öntőedény körül, azzal érintkezve van elre dezve, az elektromágneses mezőt létesítő egys 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
