173635. lajstromszámú szabadalom • Öntési segédanyag, különösen nyersacélturkók öntésénél a tápfej lezárására
3 173635 4 termikus hatás, tekintettel arra, hogy endoterm porról van szó - az anyagrétegnek csak a nyersacél felé eső részében jön létre a perlitnek a jó szigetelőhatás érdekében szükséges megduzzadása és ez a folyamat is a nyersacélra nézve hőelvonó. A tápfejnyílások lezárásának egyik lehetőségeként kínálkozott az előregyártott fedőlapok alkalmazása. Az ezekkel való próbálkozások sem jártak azonban eredménnyel. Az ilyen fedőlapok eredményességéhez ugyanis az szükséges elsősorban, hogy a lapok sima felfekvőfelületekre támaszkodhassanak. Ilyen sima felületek azonban a kokillaöntés területén nem biztosíthatók. Ezért ezek a fedőlapos megoldások nem is terjedtek el. A találmány szerinti öntési segédanyag - ami elsősorban a tápfejek lezárására szolgáló fedőporként alkalmazható — használata során az ismert hasonló célú anyagok hiányosságai, hibái kiküszöbölhetők. A találmány szerinti fedőpor elé kitűzött cél az volt, hogy exoterm természetű legyen és hogy a kiégés után kis térfogatsúlyú anyagot eredményezzen, ami kellő szilárdságú ahhoz, hogy a szóbajöhető körülmények között ne repedezzen meg, továbbá hogy a kiégés utáni anyag jó hőszigetelő és tűzálló legyen, a kiégés és az ezt követő megszilárdulás gyorsan játszódjon le, és mindezeken túl a fedőpor komponensei könnyen hozzáférhető és olcsó anyagok legyenek, s legalább egy részük olyan anyag legyen, amely más célra fel sem használható hulladékanyagnak számít. Úgy találtuk, hogy a vázolt célnak legjobban megfelel az olyan fedőpor, amely alumíniumport, olvasztó és acélgyártó kemencéknél képződött szállóport, őrölt nyersperlitet és faforgácsot illetve fűrészport tartalmaz. A felsorolt összetevők %-os részaránya a fedőporban célszerűen 20 - 30 % az alumíniumporra, az olvasztó és acélgyártó kemencéknél képződött szállóporra és az őrölt nyersperlitre, míg a faforgácsra illetve fűrészporra 30 — 40 %. A szemcseméretek tekintetében azt találtuk, hogy az alumíniumpor és a nyersperlit szemcsemérete 0,4 mm-nél ha nem nagyobb, akkor érhető el optimális eredmény, míg a faforgács szemcseméretét 5 mm alatt célszerű tartani. Az acélgyártó kemencéknél képződött szállópor szemcsemérete általában 0,1 mm alatt van és ez így meg is felel a találmány szerinti fedőpor szempontjából. A találmány tárgyát képező öntési segédanyag, amely tehát különösen nyersacél tuskók öntésénél a tápfej lezárására alkalmazható előnyösen, azzal jellemezhető, hogy 20 - 30 % alumíniumport, 20 - 30% olvasztó és acélgyártó kemencéknél képződött szállóport, 20 — 30 % őrölt nyersperlitet és 30 -40 % faforgácsot illetve fűrészport tartalmaz. A találmány szerinti öntési segédanyagnál felhasznált alumíniumpor ismert ipari termék, különösen alumínotermikus eljárásokhoz használt porok gyanánt alkalmazzák. Az olvasztó és acélgyártó kemencéknél képződött szállópor főleg az ívfényes olvasztókemencék mellékterméke. Ez az anyag hulladék gyanánt áll rendelkezésre. Igen finom szemcsézetű, ennek folytán a fajlagos felülete igen nagy. Az említett szállóport minden változtatás nélkül úgy lehet hozzákeverni a találmány szerinti segédanyagot alkotó többi komponenshez, ahogyan az rendelkezésre áll. Ez a szállópor az alumínotermikus folyamat megindulásához szükséges.2 Az őrölt nyersperlit a találmány szerinti öntési segédanyaghoz a perlit őrlési művelete során keletkezett legfinomabb szemcseméretű frakció. Ez a szemcseméret - 0,4 mm-nél kisebb - már nem alkalmas duzzasztott perlit céljára. Emiatt a perlit őrlésével foglalkozó vállalatoknál mint hulladékanyag szerepel, s igen nagy gondot okoz az elhelyezése. A találmány szerinti fedőporban alkalmazott faforgács a fafeldolgozó üzemek mellékterméke, amely a találmány szerinti anyagban célszerűen használt szemcseméret-tartomány miatt a szokásos bútoripari vagy más feldolgozási célra, pl. forgácslap-gyártás céljára, nem alkalmas. A faforgács szerepe a találmány szerinti fedőporban az, hogy a por kiégése során keletkezett szilárd anyag lyukacsosságát biztosítja. A találmány szerinti fedőpor használata érdekében célszerű a kokillák illetve tápfejek keresztmetszeti méretétől függően megválasztott csomagokat készíteni, amely csomagoknak a burkolata célszerűen éghető anyag, például papír, vagy olcsó textília. Az előre meghatározott nagyságú csomagot vagy esetleg több csomagot a kokillában vagy az öntőfejben lévő nyersacél felszínére kell juttatni. A megömlött nyersacél a fedőpor említett burkolatát meggyújtja, miáltal a por szétterül a nyersacél-fürdő felületén. Ezt követően 3—4 perc múlva a folyékony nyersacél hőjének hatására beindul az alumínotermikus reakció, amely általában a tápfej széleinél kezdődik és a közép felé terjed. Ez a terjedési folyamat kedvező, mert a nyersacél tuskó törzsének utántáplálása folytán a tápfejben süllyedő nyersacélfelszín elsősorban a tápfej széleinél okozhat törést a fedőrétegben. Az említett alumínotermikus folyamat alatt a fedőrétegben 2000 C°-nál lényegesen magasabb hőmérséklet áll elő, így ennek hatására a fedőport alkotó minden komponens megolvad illetve elég. A találmány szerinti összetételű fedőpor, amely a nyersacél felszínére helyezés idején poralakú szemcsés keverék volt, igen rövid idő alatt megy át a megolvadt állapotból szilárd fázisba. A teljes kiégés időtartama 2-4 perc attól függően, hogy a fedőporral beterített nyersacél felület milyen nagy. A kiégés után létrejött szilárd fedőanyag rendkívül kedvező tulajdonságú, amely 30 - 35 mm vastagság esetén kellő szilárdságú és repedezés nélkül kibírja a rá ható mechanikai igénybevételeket. A kiégés utáni anyag szerkezete porózus, és térfogatsúlya is igen kedvező, általában 0,6 - 0,7 kg/dm3. Mint már korábban utaltunk rá, a kiégés során keletkezett folyékony és szilárd fázis közötti hőmérséklet-tartomány 30 — 40 C° és ennek köszönhető, hogy 20 — 30 mp alatt végbemegy a folyékony anyag megszilárdulása és e rövid idő alatt nem következik be a fedőréteg számottevő deformációja, tekintettel arra, hogy ilyen rövid idő alatt nem alakul ki sem erőteljes szívóhatás, sem a tápfej olyan torzulása, amely a zárófedél kialakulása során töréshez vagy akár csak repedéshez vezetne. A megszilárdult fedőanyag maga is igen jó hőszigetelő képességű, és szinte teljes mértékben megakadályozza az ingot megszilárdulási folyamata közben a környezet felé irányuló hősugárzást a tápfej keresztmetszetében. A kísérletek során a következő összetételű és szemcseméretű példakénti fedőporral igen jó eredményeket értünk el: Alumíniumpor 25 % szemcseméret 0,3 mm alatt, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
