183416. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fémszalagok folyamatos öntésére
1 183 416 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés fémszalagok folyamatos öntésére, elsősorban viszonylag széles és vékony fémszalagoknak nagy hűtési sebesség és nagy termelékenység mellett történő gyártására, amelynek során a fémolvadék metaüosztatikus nyomását az öntőnyílásnál a kívánt értéken lehet tartani. Vékony fémszalagoknak a hagyományos hengerlési, illetve hidegalakítási technológiától eltérő öntéssel történő közvetlen előállításának számos nyilvánvaló műszaki és gazdasági előnye van. Az a tény, hogy a folyamatos szalagöntést igen nagy hűtési sebességgel lehet végezni és ezzel amorf szerkezetű anyag is előállítható, ugyancsak jelentős és ismert. Ugyanakkor azonban az is tudott, hogy a szalagöntés során rendkívül sok paramétert kell állandóan ellenőrizni és szabályozni annak érdekében, hogy megfelelő minőségű és egyenletes összetételű, illetve szerkezetű terméket nyerjünk. Az öntészet területén dolgozó szakemberek tehát tisztában vannak azzal, hogy a gyakorlatban jól alkalmazható folyamatos szalagöntő berendezések kialakítása, fejlesztése és gyártása rendkívül bonyolult tevékenység. Vékony fémtermékek, például lemezek, fóliák, szalagok és hasonlók folyamatos öntésének elmélete már az 1900-as évek elején ismert volt. Ilyen technológiákra vonatkozik például a 905 758 és a 993 904 sz. USA szabadalmi leírás. Ezekben már leírják, hogy a fémolvadékot mozgó, hűtött felületre kell juttatni és az anyagot ezen megdermesztve folyamatosan vékony fémtermék állítható elő. Az említett szabadalmak arról is írnak, hogy a fémolvadékot folyadékkal hűtött forgó vörösréz dob vagy tárcsa sima palástfelületére kell önteni, a szalag előállításához. Mindazonáltal, az elmélet ismertetése ellenére nincs nyoma annak, hogy a gyakorlatban üyen megoldásokat a század első felében alkalmaztak volna. Nemrégen, a 3 522 836 és a 3 605 863 sz. USA-beli szabadalmi leírásokban olyan eljárásokat hoztak nyilvánosságra, amelyek ugyancsak vékony fémtermékek, szalagok vagy huzalok folyamatos öntésére vonatkoznak. Ezekben a leírásokban a fémolvadékot valamilyen öntőnyílásból, illetve fúvókából ívelt felületre juttatják. A hőelvonó felület, amely például vízhűtéses dob lehet, a fúvóka, illetve öntőnyílás síkjával lényegében párhuzamosan mozog, és a kiömlő fémolvadékkal érintkezve azt folyamatosan kihúzva egyenletes terméket biztosít. Ezt a technológiát többnyire „húzott olvadék” technológiának nevezik, minthogy az ívelt felület mentén mozgó hőelvonó elem folyamatosan húzza le a fémolvadékot a kiömlőnyílásról és gyakorlatilag meghatározza a fémolvadék kiáramlásának sebességét. Ezután a fémszalagok folyamatos öntése már csak részmegoldásokban fejlődött tovább. A 4 142 571 sz. USA-beli szabadalmi leírás például szalagöntő berendezések öntőnyílásának réskonstrukciójára vonatkozik és pontos méreteket ír elő. Egy másik USA szabadalmi leírás (4 077 462) a hűtött öntődob fölött elhelyezett burkolat kialakítására vonatkozik. A folyamatos öntés területén rendkívül sokféle hűtési technológia ismert. Az olvadékból történő szálképzésnél például a terméket úgy állítják elő, hogy vékony fémolvadék szálat bocsátanak ki egy fúvókából és azt szabad lebegés közben vagy hűtőfelülettel érintkeztetve hűtik a dermedési hőmérséklet alá. További ismert hűtési technológiák például a 3 838 185 sz. USA-beli szabadalmi leírás szerinti tégelyes olvadékkihúzás, a 3 896 203 sz. USA szabadalmi leírásban ismertetett függőcseppes hő- 2 elvonás vagy a 3 297 436 sz. USA szabadalmi leírás szerinti ütköztető hűtési eljárás. Mindezen megoldásokkal azonban meglehetősen nehézkesen lehet egyenletes minőségű fémterméket előállítani. A termék vastagságát, minőségét és reprodukálhatóságát rendkívül sok tényező befolyásolja. Ilyenek például az öntési hőmérséklet és nyomás, a hőelvonás sebessége, az öntőfelület bevonatrétegének minősége és további számos tényező. A folyamatos fémöntés bemutatott viszonylag hoszszú története és a közelmúltban lejátszódott fejlődés ellenére sem terjedt el a gyakorlatban ez a technológia mind a mai napig. Úgy tűnik, hogy az öntési eljárás számos részletének tökéletesítése, módosítása és továbbfejlesztése szükséges ahhoz, hogy a folyamatos szalagöntés gazdaságos és bevett módszerré váljék. A sikeres és gazdaságos fémszalag öntéshez pontosan kell meghatározni a különböző paraméterek viszonyát egymáshoz. Emellett ki kell dolgozni az öntőedények konstrukcióinak részleteit, a kiöntőnyílások méreteit és arányait, valamint távolságukat az öntőfelülettől, továbbá magának az öntőfelületnek a sebességét és az általa biztosított hűtési sebességet, a fémolvadék hőmérsékletével és adagolási sebességével összhangban. Találmányunk olyan eljárásra és berendezésre vonatkozik, amellyel a korábbinál jobb körülmények között lehet a fémolvadékot az öntőedényből az öntőfelületre juttatni. Megoldásunk lényegében független attól, hogy milyen öntőnyílást és öntőszerkezetet alkalmazunk, az öntés minőségét az öntőedényben levő fémolvadék metallosztatikus nyomásának szabályzásával kívánjuk javítani. Folyamatos szalagöntő berendezésekben eddig is többféle öntőedényt alkalmaztak. A 4 077 462 sz. USA szabadalmi leírásban például olyan megoldást ismertetnek, amelyben az öntőedény egyenletes keresztmetszettel van kialakítva. A belső tér hengeres vagy sokszögletű. Természetesen alkalmazhatók egyéb típusú öntőedények is, például a 993 904 sz. USA szabadalomban bemutatott túlfolyó rendszerű öntőedény. A korábbi megoldásoknál az öntőedényekben levő fémolvadék nyomását külső eszközökkel biztosították. Éne azért van szükség, hogy a fémolvadék egyenletesen áramoljon ki az öntőnyíláson. A nyomás állandó értéken tartására szolgáló megoldást mutat be példáula4142 571 sz. USA szabadalmi leírás. A jelenleg alkalmazott berendezésekben azonban meglehetősen sok időt vesz igénybe az öntőedénynek olyan mértékben történő feltöltése, hogy a fémolvadék egyenletes kiáramlásához szükséges metaüosztatikus nyomást eléljék. A kiáramlási viszonyok is gyakran problémákat okoznak, különösen az öntési folyamat kezdeti szakaszában. További nehézség az ismert berendezésekben az is, hogy a viszonylag áüandó metaüosztatikus nyomást nehéz biztosítani az olvadékszint magasságának szabályzásával. Ez még a csonkakúp alakú öntőedényeknél (lásd például a 3 576 207 sz. USA szabadalmi leírást) is nehéz feladat. Ezért a jelen találmánnyal olyan eljárás és berendezés kialakítása a célunk, amellyel lehetővé válik a fémolvadék metaüosztatikus nyomásának gyors és biztonságos kialakítása és áüandó értéken tartása az öntőnyílás környezetében, annak érdekében, hogy egyenletesen jó minőségű szalagöntést lehessen végezni. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az alkalmazott öntőedény a fémolvadékkal érintkező belső fe-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
