190461. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek folyamatos öntéséhez
1 190 461 2 függőlegesen nyújtott, felfelé haladó váltóáramú elektromágneses teret létesítő egységként van az öntőedény körül kialakítva és vezérlőegységgel van összekapcsolva. A találmány szerinti eljárással gyártott réz vagy egyéb fém rudak hengerelhetők, izzíthatok és a szokásos módon huzallá húzhatók. Az eljárás és a berendezés a hagyományos módszerekhez képest nem jelent költségnövekedést, sőt alkalmazása bizonyos területeken kifejezetten költségmegtakarítással járhat. Előállíthatok például a találmány segítségével hegeszthető pálcák és egyéb olyan termékek, amelyek szemcsenagyságára nézve nincsenek szigorú előírások, tehát közvetlenül méretre önthetők. További előnye a találmány szerinti megoldásnak, hogy alkalmazásával nem járnak összetételbeli korlátozások. Alkalmazható réz rudak gyártásához éppúgy, mint például alumínium, alumíniumötvözet, rézötvözetek öntésére. Találmányunk alapja az az alapvetően új felismerés, hogy a folyamatos öntést úgy lehet végezni, hogy fémfolyadékból képzett oszlopot felfelé mozgatunk olyan alakító zónában, amelyben fokozatosan hűtjük és megdermesztjük az anyagot, miközben elektromágneses térrel csökkentjük a femolvadék, illetve a megdermedt rúd felfelé történő mozgatásához szükséges erőt. Az elektromágneses térnek ezt a teljesen új alkalmazását a találmány szerint a fémolvadék lebegtetésére és a tartály falától történő elválasztására használjuk fel a fémoszlop hosszának legalább egy részén, elsősorban a dermedési zónában. A lebegtetést felfelé mozgó elektromágneses hullámok segítségével végezzük oly módon, hogy a fémoszlop legnagyobb részét az öntés során súlytalan állapotban tartjuk. A fémolvadék alakítását stacionárius vagy folyamatos elektromágneses mező segítségével végezzük annak érdekében, hogy a fémolvadékból álló oszlop lehető legnagyobb része ne kerüljön érintkezésbe a krisztallizátor falával. Természetesen a találmány szerinti eljárás során a lebegtetést és a faltól való elválasztást egyidejűleg lehet alkalmazzuk, azaz a fémoszlopot súlytalan állapotban tartjuk és egyidejűleg gondoskodunk arról, hogy ne kerüljön érintkezésbe az öntőedény falával. Ekkor az elektromágneses teret használjuk fel mind az olvadék emeléséhez, mind pedig formázásához. A hagyományos gyakorlattól való alapvető eltérés lehetővé teszi, hogy az elektromágneses lebegtetéssel igen nagy termelékenységet biztosítsunk azáltal, hogy a fémoszlop gyakorlatilag súlytalan. Nem szükséges ugyanis a frissen megdermedt fém termék jelentős hűtése, hogy elég szilárd legyen az alatt lévő fém súlyának tartásához, és hogy ellenálljon a kokilla, illetve rekrisztallizátor fala és a tuskó palástja között felépő súrlódásnak a kihúzás során. Más szóval a megdermedt tuskónak a krisztallizátorból történő kihúzásához szükséges erő jelentős mértékben csökkenthető ezzel a technológiával, minthogy ez a tuskó palástja és a kokilla fala közötti súrlódás függvénye, a súrlódás pedig arányos az érintkezési pontban jelentkező nyomóerővel. A találmány szerinti megoldásnál ez a nyomóerő elhanyagolhatóan kicsi, egyrészt mert a fémoszlop súlytalan, másrészt mert gyakorlatilag nem érintkezik a kokilla falával. Az elektromágneses térrel történő formázás tehát különleges előnyt biztosít anélkül, hogy a hőcsere hatékonysága csökkenne, ugyanis a találmány szerint nincs szükség a kokilla és a fémolvadék között a hőátadást rontó, viszonylag nagy rés kialakítására. A tuskó kihúzását a súrlódási és adhéziós erők csökkenése, illetve kiküszöbölése, valamint az olvadék súlytalan állapota alapvetően megkönnyíti. Ami a hűtést illeti, mind a lebegtetéses, mind az elektromágneses formázással végzett, mind a kombinált üzemmódban igen jó hatásfokú, mert a kokilla és a tuskó palástja közötti rés igen csekély. A lebegtetés és az elektromágneses formázás együttes alkalmazásával az az előny is együtt jár, hogy a lebegtetést széles teljesítmény tartományban könnyen és egyszerűen szabályozhat óan lehet fenntartani. A vizsgálatok során azt a meglepő tapasztalatot szereztük, hogy ebben az üzemmódban említésre méltó önszabályzási jelenség lép fel : a formázó erők és a lebegtető erők egymással összefüggésben változtak. Egy adott átmérőnél a kihúzás sebességét növelve a fémoszlop keresztmetszete csökkent és ennek megfelelően csökkent az elektromágneses emelőerő is. Amikor a kihúzás sebességét csökkentettük és a keresztmetszet ennek megfelelően növekedett, az emelőerő is fokozódott. Ily módon - bár kisebb ingadozások felléphetnek - a rendszer lényegében mindig az egyensúlyi állapot közelében marad és ennek megfelelően a termék keresztmetszete és alakja állandó lesz. A kísérletek azt mutatták, hogy a találmány szerinti új, folyamatos öntési eljárás minden változata jól alkalmazható fémek, fémkeverékek és fémötvözetek, azaz gyakorlatilag minden olyan elektromosan vezető olvadék alakítására, amely hőelvonással megdermeszthető. A vizsgálatok során további váratlan jelenségeket is tapasztaltunk. A fémolvadékból álló oszlopban a súlytalanság következtében lényegében 0 hidrosztatikus nyomómagasság esetén elegendő örvényára n keletkezik a fémolvadékban ahhoz, hogy állandó keverési folyamat jöjjön létre a dermedés előtt, illetve során, amint a fémoszlop a lebegtetési zónán áthalad, így rendkívül homogén eloszlású tuskót lehet előállítani még olyan esetekben is, amikor szelektív kiválásra hajlamos fémkeverékekből készítünk tuskókat. A találmány szerinti eljárás során tehát a fémolvadékot fölfelé mozgatjuk a váltóáramú elektromágneses térben, a megdermedt anyagot pedig fölfelé húzzuk ki az elektromágneses térből. Ennek egyik legelőnyösebb foganatosítási módja során a fémolvadékot elektromágnesesen lebegtetve gyakorlatilag súlytalan állapotban tartjuk és eközben a fémoszlop palástja nyomás nélkül érintkezik a kokilla falával. Egy másik foganatosítási mód szerint a fémoszlopot ugyancsak súlytalan állapotban tartjuk az elektromágneses lebegtetéssel és ugyanakkor az elektromágneses formázással azt is biztosítjuk, hogy a súlytalan fémoszlop palástja ne érintkezzék a kokilla falával. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
