190461. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek folyamatos öntéséhez
1 190 461 2 I. Táblázat folytatása Elem Kiindulási anyag I Kísérlet 2 3 A1 10,35 % 10,12 % 10,02 % 10,05 % Mn 0,49 % 0,76 % 0,68 % 0,72 % Si 0,028% 0,049% 0,039% 0,046% Ni 5,00 % 4,99 % 4,90 % 4,99 % egyéb 0,03 % 0,03 % 0,03 % 0,03 % Cu maradék maradék maradék maradék A táblázatból jól látható, hogy a mintavételi és analitikai technológia határain belül az ötvözetek összetétele teljesen azonosnak bizonyult. Az előbb már hivatkozott 4. ábrán a találmány szerinti berendezés egy változata látható. Itt az 50 lebegtető csövet 12 darab réz hűtőcső veszi körül. Az 52 hűtőcsövek közvetlenül az 50 lebegtető csőre vannak tekercselve, egymástól bizonyos távolságra. Valamennyi 52 hűtőcső külön hűtővíz tápvezetékhez van kapcsolva. Elektromosan az 52 hűtőcsövek többfázisú villamos hálózat egymást követő fázisaihoz vannak kapcsolva az 5. ábrán bemutatott módon. Ezzel érhető el a létrehozott elektromágnéfces tér emelő hatása. Hasonlóan a 3. ábrán bemutatott megoldáshoz, itt is A, B és C jelzi a három különböző fázist. Ezzel a kapcsolással a berendezés, jóllehet lényegében a 25 lebegtető csőnek, a 30 hűtőegységnek és a 28 tekercseknek megfelelő egységekből van felépítve, ellátja mind a lebegtetés, mind a mágneses formázás feladatát. Ez azt jelenti, hogy az 55 olvadékoszlopot a 20 fémoszlophoz hasonlóan teljes hossza mentén súlytalan állapotban tartjuk, de az 55 olvadékoszlop palástja, ellentétben a 20 fémoszloppal, teljesen elválasztva halad az 50 lebegtető cső falától. A két felület között gyűrű alakú 57 rés van. Ebbe az 57 résbe adott esetben olyan védőgázt lehet vezetni, amely az adott fémmel nem lép reakcióba. Réz öntése esetén célszerűnek bizonyult nitrogén vagy nitrogén, hidrogén és szénmonoxid keverékének alkalmazása (a keveréket földgáz elégetése és a keletkező gázból a víz és a széndioxid kiválasztása után lehet nyerni). A 7. és 8. ábrán a találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével előállított termékek képe látható. A berendezésben a 3. ábrán bemutatott kiviteli alakot alkalmaztuk, az 1. és 2. ábrán vázlatosan feltüntetett berendezésben. Az öntést elektromágneses lebegtetéssel végeztük és ennek segítségével tartottuk az olvadékoszlopot súlytalan állapotban és egyidejűleg nyomás nélküli érintkezésben a lebegtető cső falával. Az ábrán látható a termék sima, fényes, enyhén hullámos felülete, amely annak köszönhető, hogy a rézoszlopot nyomás nélkül vezettük végig a lebegtető cső fala mentén. Közrejátszott az eredményben a megfelelő örvényáramok kialakulása is a fémfürdőben a lebegtetés során. A termék sűrűsége teljesen megfelelő (8,9 értéket mértünk) és összetétele a teljes hossz mentén tökéletesen homogén volt. Átmérője mindenütt 16 mm volt, ami megfelelt a lebegtető cső belső átmérőjének. A kép alján látható sötét csík körülbelül 50 p-ai nagyobb, mint az egyébként fényes palástfelület átmérője. A fényes palástfelület a lebegtető csővel csak nyomás nélkül érintkezett, míg az említett vékony csík mentén a tuskó a lebegtetési zóna alatt 5 szilárdult meg és ezért nem nyomás nélkül érintkezett a kokilla, illetve a lebegtető cső felületével. A képen jól látható a két szakasz közötti különbség. Egy, a találmányt alkalmazó öntési rendszerben, 10 amelyben az öntött anyag soros meleghengerlésen megy keresztül, nagyon fontos, hogy az öntött anyag hőmérsékletét pontosan szabályozzák. Réz esetében az öntött test hőmérsékle tének elegendően alacsonynak kell lennie (mondjuk 1020 °C), hogy 15 szilárdsága megfelelő legyen az öntő kamrából a hengerlő berendezésbe történő húzáskor fellépő húzóerőkkel szemben. Ha a forró öntési alakot behajlítjuk (pl. 90 °C-os változással a függőleges öntő berendezésből a vízszintes hengerlő berende- 20 zéshez), az adódik, hogy a réznek nem szabad 950 “C-1000 °C-nál forróbbnak lennie, különben repedések keletkeznek, különösen, ha néhány milliomod rész kén is van a rézben. A réz alsó részének vörös izzásban kell lennie (750 °C felett), hogy a 25 nagy, öntéskor keletkezett szemcsés szerkezet felbomoljék a meleghengerlés alatt, és a kívánt finom szemcsés, homogén szerkezet kialakuljon. Egy gyakorlatibb szempontot véve, a réznek kisebb átmérőre történő hengerléséhez szükséges teljesítmény 30 függ a réz hőmérsékletétől, mennél forróbb a rúd, annál könnyebb hengerelni. Ezért metallurgiai okokon és annak szükségességén túl, hogy a rúd forró maradjon, miközben áthalad a hengerlő berendezés különböző állásain, a hengerlö berende- 35 zésbe belépő réz hőmérsékletének általában 850 és 950 °C között kell lennie. Olyan folyamatokban, ahol az olvasztott réz folyamatos nyomással érintkezik egy grafit öntőformával, a grafit gyorsan elhasználódik. Ezt a réz 40 okozza, amely belejut vagy beletapad a grafit felületi gödröcskéibe és azután a grafit felszíne felszakadozik, amikor a megszilárdult rezet áthúzzák a formán. A függőlegesen lefelé dolgozó öntőgépeknél a forma gyakran vibrál és rezeg le és fel folya- 45 matosan, hogy csökkentsék elhasználódását. Az „Outokumpu” öntési rendszerben, ahol a réz hidrosztatikus nyomás alatt szilárdul meg egy vízhűtéses grafit öntőformában, és a szilárd rudat azután felrántják, a formát néhány óránként ki kell cserél- 50 ni a gyors kopás miatt. A lebegtetési térerő hatása a hőkicserélő grafit bélésére nem ismeretes, mivel nincsenek adatok több órás vagy napos folyamatos kísérletből. Úgy hiszik azonban, hogy a grafit és a réz közötti lényegében nyomásmentes kontaktus 55 minimalizálja a kopást és még a maximálisan lehetségeshez közeli hőátadást is elér. Ez a feltétel akkor valósul meg, amikor a felfelé történő lebegtetés hosszegységre eső ereje nagyobb, mint a folyékony fém hosszegységre eső súlyának 75%-a. (Azaz a 60 lebegtetési hányados 75%). Magas lebegtetési hányadosnál (200%) történő működtetés nem jelent érezhető előnyt a grafit kopásának csökkenését illetően, és hátrányos lehet, mert a hőáramlás sebessége (és így a maximális öntési sebes ség) szükségtele- 6g nül csökkenhet. 7
