190479. lajstromszámú szabadalom • Eljárás öntészeti ötvözet előállítására
A találmány tárgya olyan eljárás, amellyel karbontartalmú vasolvadékból igen kedvező öntészeti, fémtani tulajdonságú öntészeti vasötvözetek, illetve öntvények állíthatók elő. A közelmúlt ipari fejlődése az alapanyagok árának emelkedése, valamint a növekvő beszerzési nehézségek miatt a melegüzemek olvasztómüvei egyre nagyobb hányadban kénytelenek betétalkotóként acélnyersvasat, nehezen ellenőrizhető származású, összetételű, a gyártmány minőségét tekintve előnytelen szennyezőket tartalmazó hulladékokat felhasználni. Az alapanyagellátás nehézségei különösen élesen jelentkeznek a vas- és acélöntödékben. Az utóbbi években a kohóművek egyre kevesebb öntészeti nyersavasat állítanak elő. A termelés csökkenésének oka egyrészt az, hogy az acélművek az oxigénintenzifikálásos eljárásokhoz a korábbinál több acélnyersavasat igényelnek, másrészt a csökkenést az öntészeti nyersvasgyártás nagyobb energiaigénye, előállítási költsége, kevésbé gazdaságos volta indokolja. Az öntödei tapasztalatok szerint az öntészeti nyersvas alapvető, nehezen pótolható betétalkotó. A betétből részben vagy egészben kiváltva az öntvényminőség kedvezőtlen változása várható, amit csak költségtöbblettel járó komplex intézkedésekkel, egyedi metallurgiai technológiák alkalmazásával lehet kompenzálni. Az öntödékben az öntészeti nyersvas pótlására különböző technológiai változatokat dolgoztak ki. A legjellemzőbbek: az öntészeti nyersvas részbeni vagy teljes helyettesítése acélnyersvassal, szintetikus öntészeti nyersvas előállítása acélhulladékból vagy acélnyersvasból. Bármelyik lehetőséget vagy azok kombinációját véve alapul, az elkészített folyékony vasötvözet tulajdonságai hátrányosan eltérnek a gyakorlati vasötvözetekétől. Közös jellemzőjük dermedés után az előnytelen, inhomogén szövet, mechanikai tulajdonságok. Alapanyagként felhasználva pedig, az újraolvasztás után a kedvezőtlen öröklődő tulajdonságok. A találmány szerinti eljárás hasznosításával kedvező tulajdonságú öntészeti ötvözetek állíthatók elő folyékony karbontartalmú vasötvözetből, függetlenül a betétalkotóktól. Az eljárás hatásában komplex, több egyidejűleg végzett műveletből; alkalmas gázzal intenzív flotálás mellett a folyékony vasötvözet térben körülhatárolt kis részének grafit képződést elősegítő elemekkel történő, az egyensúlyi állapot mennyiségét jelentősen meghaladó helyi ötvözéséből, esetenként kiegészítő ötvözés - mikroötvözésből áll. Az eljárás lényege az, hogy a kezelőedényben - célszerűen öntőüst - lévő folyékony, karbontartalmú vasötvözet térben jól körülhatárolható kis részét, grafitképződést elősegítő elemekkel, célszerűv en szilíciummal és vagy kalciummal és vagy alumíniummal, fémként, ötvözetként vagy vegyület formában bevive, intenzív flotálás mellett az egyensúlyi állapotot meghaladó mértékben ötvözzük. A folyékony ötvözet adott térfogatára korlátozott ötvözés úgy hat, mintha az ötvözet karbontartalma növekedne (nagyobb lesz a vasötvözet ún. „eutektikus karbontartalma”) az ötvözet erősen hipereutektikussá válik. A karbonra túltelítetté vált vasolvadék a ténylegesnél kevesebb karbont tud oldatban tartani, a fölösleg primer grafit alakjában kikristályosodik (pl.: az eredetileg oldott állapotban 4,3 súly% karbont tartalmazó vasolvadékba 6 súly% szilíciumot ötvözve már csak 2,4 súly% karbon maradhat oldatban, a többi grafit alakjában kiválik). A kikristályosodott grafitot intenzív dotálással eltávolítva az olvadékból, az ötvözés helyének közelében az olvadék többi részéhez viszonyítva, kisebb karbontartalmú vasötvözet jön létre. Ez az alacsonyabb karbontartalmú olvadékrész a flotálás közbeni intenzív áramlás hatására keveredve, az olvadék maradék egyensúlyi állapotnak megfelelő összetételű részével csökkenti annak karbontartalmát. A csökkent karbontartalmú olvadékban viszont az adott hőmérsékleten grafit nem, illetve csak igen kis méretű, kis mennyiségű kristályosodik ki. Az eljárás szerinti műveletek befejezése után homogén, túlhülésre hajlamos vasolvadék jön létre, mely dermedéskor az átlagosnál több kristálycsírát tartalmaz és kedvezően finom szövetű és apró szálas grafitot tartalmazó öntvényt eredményez külön módosítás, módosító ötvözőanyag ötvözése nélkül. Külön előnye az eljárásnak, hogy a részműveletek elvégzése közben nemcsak a grafit, hanem koagulálódás után az egyéb nemfémes zárványok - szulfidok, oxidok - jelentős része is eltávozik a flotális eredményeként a vasolvadékból, tehát az olvadék oxigén és kéntartalma csökken. Külön dezoxidáló, kéntelenítő művelet elvégzése, illetve dezoxidáló, kéntelenítő anyagok bevitele nélkül. Az eljárás alkalmazásakor a vasolvadék tulajdonságai olyan előnyösen változnak, hogy az így készített öntészeti ötvözet még abban az esetben is alkalmas külön művelet elvégzése nélkül alakos öntvények gyártására, amikor a kiinduló vasolvadék közvetlenül nagyolvasztóból csapolt nyersvas. Folyékony acélnyersvasból kiindulva, az eljárás alkalmazásával öntészeti célra igen előnyösen felhasználható, kedvező öröklődési tulajdonságú, primer grafitot nem tartalmazó, alacsony kén- és foszfortartalmú, nagy biztonsággal eutektikus összetételű - 0,98-1,0 telítési számú - öntészeti betétanyag állítható elő, lehetőséget adva az öntödék alapanyagellátásának megoldására. Kedvező eredménnyel hasznosítható az eljárás vasöntödékben is. A megolvasztott ötvözetlen, gyengén, illetve közepesen ötvözött vasolvadékból a betétanyag jellegétől, származási helyétől függetlenül külön módosítás nélkül is homogén, kedvező szövetű, jó mechanikai tulajdonságú lemez, - vermikulár - gömbgrafitos öntvények gyárthatók nagy biztonsággal. A továbbiakban a találmány szerinti eljárás néhány alkalmazását és az idáig elért eredményeket ismertetjük az alábbi példák keretében. 1. példa A találmány szerinti eljárással folyékony, közvetlenül nagyolvasztóból csapolt acélnyersvasból 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
