183291. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémek öntésére
1 183 291 2 A folyamatos öntés szakterülete a kohászat egyik hosszú ideje leginkább fejlődő területe. Ennek megfelelően meglehetősen nagy számú szabadalmi bejelentés, illetve szabadalom, valamint egyéb műszaki irodalom foglalkozik ezzel a témával. Ugyanakkor tény az is, hogy ehhez képest meglehetősen kevés elgondolás valósult meg a gyakorlatban is ezen a területen. A megvalósult elképzelések általában olyan kokillát tartalmaznak, amellyel a fémolvadék érintkezésbe kerül, abban meghatározott alakot vesz fel, majd megdermed. Ezek a kokillák vagy krisztallizátorok lehetnek öntődobok, öntőszalagok, vagy — sajátságos esetben — lehet ún. maghuzal, amelyet tégelyben lévő fémolvadékon átvezetnek és a fémolvadék erre rakódik le. Ez esetben a krisztallizátor tulajdonképpen nem a fémolvadék körül helyezkedik el, hanem a fémolvadék veszi körül a kokillát. Ha történetesen kokillaként váltakozó áramú elektromágneses teret használunk fel, mint a jelen találmány esetén, ez látja el a fémolvadék alakítását és kivezetését a fémfürdőből, viszont feleslegessé teszi különböző öntődobok, öntőszalagok vagy maghuzalok alkalmazását. Ez egyben lehetőséget ad arra is, hogy — a folyamatos öntési technológia egyszerűsítése és az ehhez szükséges berendezés méreteinek jelentős csökkentése következtében — viszonylag kis mennyiségű réz, nikkel vagy egyéb fém rudakat állítsunk elő folyamatos öntési technológiával az ilyen célokra kizárólagosan használt hagyományos és drága tuskóöntési és meleghengerlési technológia helyett. Elektromágneses tér kokillaként történő alkalmazását már régebben is javasolták. Ezeknél a megoldásoknál a fémolvadékot fölülről vezetik az elektromágneses térbe és megdermedés után a szokásos módon lefelé történik a tuskó kihúzása a kokillából. Ilyen technológiát ismertet például a 3 467 166, 3 605 865, 3 735 799, 4 014 379 és a 4 126 175 sz. USA szabadalmi leírás. Mindegyik változatnál a tapadás, illetve növekedés hosszirányú, az olvadékot félfolyamatosan vagy folyamatosan gravitációs úton juttatják a kokillába, a lefelé mozgó tuskó felső végén lévő fémfürdőbe. Ennek a technológiának az egyik legnagyobb hátránya az áramkimaradás elleni védtelenség. Ha ugyanis valamely okból a villamos áramszolgáltatás megszűnik, folyékony fém ömlik ki az öntőberendezésből, a fémolvadék lefelé történő adagolása következtében. Emellett igen gondosan kell vigyázni, hogy a fémolvadék a kokilla felső részén lévő fémfürdőből üzemelés közben ne folyjék ki, ami mind a fémolvadék adagolásának, mind a tuskó kihúzási sebességének gondos ellenőrzését és szabályozását igényli. Ugyanakkor ezeket a paramétereket erősen határolják a hőcserével kapcsolatos problémák, így a folyamatos öntés ezen változatának lehetőségei korlátozottak. Egy másik megoldás szerint, amelyet a 3 746 077 és a 3 872 913 sz. USA szabadalmi leírások ismertetnek, a fémolvadékot hidrosztatikusán vagy vákuum alkalmazásával kényszerítik felfelé egy felül nyitott, függőleges kokillába, ahonnan a megdermedt terméket szakaszosan leválasztják a fémfürdő felületéről és eltávolítják. Ezzel az áramszünet által okozott fémolvadék kifolyás veszélye megszüntethető, de ismét megjelennek a hagyományos érintkező kokilla alkalmazásával járó hátrányok. A találmánnyal a felsorolt nehézségek megszüntetése a célunk és olyan alapvetően új öntési eljárás és berendezés kidolgozása, amely lehetővé teszi viszonylag kis mennyiségű fém biztonságos öntését is. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy nyújtott, függőleges váltóáramú elektromágneses teret alakítunk ki, alsó részébe fémolvadékot vezetünk, majd fölfelé mozgatjuk és a felső részen megszilárdult anyagot fölfelé kivezetjük az elektromágneses térből. Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezésben függőleges krisztallizátor van lebegtető csőként kialakítva és körülötte hűtőegység, valamint elektromágneses lebegtető egység van elrendezve. A berendezés a megszilárdult anyagot kihúzó szerkezettel van ellátva. 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 hegesztőpálcák 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 fémolvadék, illetve a megdermedt rúd felfelé történő mozgatásához szükséges erőt. Az elektromágneses térnek ezt a teljesen új alkalmazását a találmány szerint a fémolvadék lebegtetésére, illetve formálására használjuk fel a fémoszlop hosszának legalább egy' részén, elsősorban a dermedési zónában. A lebegtetést elektromágneses mozgóhullámok segítségével végezzük oly módon, hogy a fémoszlop legnagyobb részét az öntés során súlytalan állapotban tartjuk. A formázást 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 formázást egyidejűleg is lehet alkalmazni, azaz a fémoszlopot súlytalan állapotban tartjuk és egyidejűleg gondoskodunk arról, hogy ne kerüljön érintkezésbe a krisztallizátor 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 fémtermék hűtése, hogy elég szilárd legyen az alatta lévő fém súlyának tartásához, és hogy ellenálljon a kokilla, illetve rekrisztallizátor fala és a tuskó palástja között fellépő súrlódásnak a kihúzás során. Más szóval a megdermedt tuskónak a krisztallizátorból történő kihúzásához szükséges erő jelentős mér5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
