199912. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vasötvözetek darabolására
1 HU 199912 B 2 A találmány tárgya eljárás vasötvözetek, főleg acél üstkezeléséhez vagy hegesztő elektródák készítéséhez használt komplex ötvözetek darabolására, amelynek során 3 mm-nél nagyobb, általában 5-20 mm szemcsenagyságú darabokat hidrogén segítségével feldarabolunk. A kohászatban egyre jobban elterjed az acéloknak a kemencén kívüli, úgynevezett üstmetallurgiai kezelése, amely intenzív dezoxidálásból, kéntelenítésből és adott esetben modifikálásból áll, amelynek során szilíciumot, illetve komplex vasötvözeteket adagolnak az üstben lévő fémolvadékba. Ezek a vasötvözetek a vason kívül legalább két elemet tartalmaznak az alábbiak közül: kalcium, szilícium, alumínium, mangén, króm, titán, bór, cérium vagy alkáli fémek. Az üstmetallurgiai kezelések során leginkább Fe-Ca-Si, Fe-Ca-Si-Al, Fe-Si-Al, Fe-Mn-Al, Fe-Al-Mn-Si, Fe-Mn-Si-Al-Ca és Fe-Si-Al-Cr vegyületeket alkalmaznak. A vasötvözeteknek az üstben lévő acélolvadékba történő beadagolása azonban csak akkor hatékony, ha a bevitel por alakban, azaz legfeljebb 2 mm-es szemcsenagysággal történik. Általában az optimális szemcsenagyság 0,075 — 1,5 mm. Az ilyen por alakú komplex vasötvözeteket az acélolvadékba általában fúvatólándzsán keresztül, hordozógáz segítségével juttatják be. Hordozógázként argon vagy nitrogén használatos. Ugyancsak alkalmas a beadagolásra a porbeles huzalként történő kialakítás, amikoris a por alakú kezelőanyagokat vékony acélszalagból készített köpennyel veszik körül és így darabokják folyamatosan az üstbe. Ha a felhasznált vasötvözetek szemcsenagysága az említett optimális tartománytól jelentősen eltér, akkor egyrészt egyenetlenné válik a beadagolás, másrészt a vezetékek eltömődése léphet fel a befúvatás során. A nem megfelelő szemcsenagyságű keverékből porbéiésű huzal készítése sem lehetséges, minthogy ha jelentős mennyiségű 1,5 mm-nél nagyobb szemcse van jelen és ezen kívül még 0,075 mm alatti méretű szemcsék is találhatók, a porkeverék nem jut egyenletesen az acélköpenybe és így a porbélés nem lesz folyamatos. Nyilvánvaló, hogy ennek megfelelően a felhasználási tulajdonságok is romlanak. Ha a porkeverék 0,075 mm-nél kisebb méretű szemcséket tartalmaz, és különösen az olyan keverékek, amelyekben kálcium, alumínium és mangán van, meglehetősen robbanásveszélyesek és ezért az ilyen méretű szemcsék mennyisége a keverékben nem haladhatja meg a 10%-ot. Ez a megkötés vonatkozik a hegesztő elektródák készítéséhez használt keverékekre is, ahol az optimális szemcsenagyság 0,06 mm és 0,45 mm között van. Az ötvözök darabolását általában mechanikusan végzik pofás törőkben vagy golyós malmokban, illetve hasonló berendezésekben. Ezek közös jellemzője a meglehetősen nagy energia felhasználás és a környezetszennyezés, egyrészt a levegőbe kerülő porok, másrészt a jelentős zaj következtében. Olyan eljárás is ismert a vasötvözetek darabolására, amelyek során az ötvözeteket hidrogénnel itatják át nagy nyomás alatt, aminek következtében az ötvözetdarabok szétporladnak. Ilyen eljárás ismerhető meg például a JP 60-63304 számú szabadalmi bejelentésből. Az eljárás azonban csak korlátozottan használható, minthogy szükséges kelléke a rendkívül nagy nyomás, így a felhasznált berendezés is meglehetősen bonyolult. A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kidolgozása a célunk, amely lehetővé teszi a darabos ferroötvözetek porrá történő aprítását, anélkül, hogy jelentős energiát igényelne és a környezetet szennyezné. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a darabokat anód és katód közötti, hidrogén ionok által alkotott elektrolitbe helyezzük és elridegítés útján porrá, illetve szabálytalan alakú szemcsékké bontjuk, majd ezeket az elektrolitból eltávolítjuk és nedves állapotban levegőn tartjuk, amíg a szemcsék tovább bomlanak és az így nyert port szárítjuk, rostáljuk és osztályozzuk. Az elektrolitot vízben jól oldódó és semleges kémhatású, kis koncentrációjú sóoldatokból készítjük. Az eljárás során az elektrolízis után végzett kondicionálás alatt a korábban nem porrá esett darabok is szétválnak és a megfelelő szemcsenagyságú por keletkezik. A találmányunk alapja az a felismerés, hogy hasonló jelenség zajlik le, amikor a víz elektrolízise során hidrogén ionok keletkeznek, amelyek folyamatosan a katódra áramlanak. A találmány szerinti eljárás során azt a jelenséget hasznosíthatjuk, amikor a vasötvözetekben az átáramló hidrogénből az anyag rácshibáiba és egyéb szerkezeti hibák helyére hidrogénatomok, illetve ionok telepednek. Ezek a rácshibákban, szemcsehatárokon és vakanciákban elhelyezkedő hidrogánatomok beépülnek a rácsszerkezetbe vagy redukáló elemként reakcióba lépnek az ötvözőelemekkel, elsősorban a szemcsehatárok mentén található oxidokkal. A reakció terméke lényegesen nagyobb térfogatú, mint az eredeti atomok, aminek következtében az ötvözetek rácsszerkezetében jelentős feszültségek keletkeznek, amelyek meghaladják a rácsszerkezet kohéziós erejét és így a rácsszerkezet szétesik. Ily módon egyszerű, biztonságos és hatékony darabolás végezhető a vasötvözetek hidrogénnel történő kezelése során. A találmány további részleteit kiviteli példák segítségével ismertetjük. Az 1. példában 0,075 és 1,5 mm között szemcsenagyságú kálcium szilícium port állítunk elő, amelyben a megadott tartománynál nagyobb vagy kisebb szemcsék mennyisége a 10%-ot nem haladja meg. A 2. példában kálcium szilícium alumínium por előállítását ismertetjük. Ennek szemcsenagysága 0,075-1 mm és a méreten kívüli szemcsék mennyisége nem haladja meg a 10-10%ot. 1. példa 0,075 -1,5 mm szemcsenagyságú kálcium szilícium port állítunk elő porbeles huzal készítésé5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
