183587. lajstromszámú szabadalom • Eljárás forgácsalakú ötvözet-anyagminták előállítására, nedveskémiai elemzéshez
1 183587 2 A találmány tárgya eljárás forgácsalakú ötvözetanyagminták előállítására, nedveskémiai elemzéshez. A vasötvözetek és színesfémek gyártása során az ötvözetek kémiai összetételét a gyártás különböző fázisaiban többnyire nedveskémiai vagy spektrométeres elemzési módszerekkel állapítják meg. A nedveskémiai elemzéshez sokszor van szükség olyan meghatározott kémiai összetételű oldatra, amellyel az adott minta oldatát összehasonlítva végeznek elemzést. Ez a módszer a nedveskémiai elemzés egy egyszerű és gyorsított változata, amely már a műszeres elemzés felé mutató megoldás, de még a nedveskémiai eljárás keretein belül marad. Az említett meghatározott kémiai összetételű és adott tulajdonságú: például meghatározott színerősségű oldat csak egy bizonyos kémiai elem adott koncentrációját tartalmazva jön létre. Az elemzéshez használt oldatot a vizsgált elemet adott mennyiségben tartalmazó fémforgács feloldásával állítják elő. Minthogy az iparban ilyen mérést, illetve elemzést gyakran kell végezni, jelentős igény van olyan fémforgács iránt, amely valamely elemből meghatározott mennyiséget tartalmaz. Természetesen alapvető fontosságú ilyen esetekben, hogy a fémforgács bármely részén az adott elem pontosan ugyanolyan mennyiségben forduljon elő. Ehhez nyilvánvalóan olyan anyagot kell előállítani, amely egész tömegében teljesen homogén, azaz az adott kémiai elem a forgács minden egyes pontjában pontosan az adott koncentrációban van jelen. Nyilvánvaló, hogy az ilyen teljesen homogén anyag, ötvözet előállítása a kohászat egyik legnehezebb feladata. Nyilvánvalóan ez az oka annak is, hogy ilyen anyagot csak viszonylag kevés helyen gyártanak és gyártási technológiájára vonatkozó publikáció gyakorlatilag nem létezik. Tekintettel azonban arra, hogy napjainkban az ilyen, adott összetételű acél- és fémforgács iránt fokozódó igény jelentkezik, a jelen találmánnyal olyan eljárás kidolgozása volt a célunk, amely lehetővé teszi a fent ismertetett alapvető követelmény, nevezetesen az adott elemre vonatkozó tökéletesen egyenletes anyageloszlás biztosítását. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a nedveskémiai elemzéshez használt forgácsalakú ötvözet-anyagminták előállításához indukciós vagy ívkemencében olvadékot készítünk és ebből tuskókat öntünk, a tuskókat vákuum ívkemencében vagy elektrosalakos berendezésben átolvasztjuk és középső részüket téglatestté kovácsoljuk, ezt hőkezeléssel lágyítjuk és homogenizáljuk, majd hántoljuk és végül szétforgácsoljuk. Általában célszerű az öntés után a tuskók fejrészét eltávolítani, majd döntően keresztirányban kovácsolni és végül lágyító-homogenizáló hőkezelés után átolvasztási elektródává esztergálni. Magát az átolvasztást előnyösen vákuumban vagy védőgáz atmoszférában végezzük. Ha az átolvasztás vákuum-ívfényes kemencében történik, általában 150 mm-es krisztallizátört alkalmazunk és az ehhez tartozó 110 mm-es elektródát 1400—1600 A áramerősség és 20—40 V feszültség mellett olvasztjuk át. Ha elektrosalakos átolvasztást végzünk, többféle krisztallizátört alkalmazhatunk. 110 mm-es kör keresztmetszetű vagy négyszögletes keresztmetszetű krisztallizátorban végzett átolvasztáshoz 1200—1800 A áramerősséget és 30—50 V feszültséget alkalmazunk. A felhasznált salakmennyiség 3—4 kg és a salak összetétele: 60% CaF2-i-20% CaO 20% A1203. 150 mm-es krisztallizátor méretnél az alkalmazott áramerősség 1500—3000 A, a feszültség 35—50 V. Az alkalmazott salak ugyancsak 60% CaF2 + 20% A1203 + 20% CaO összetételű, mennyisége 8—15 kg. 230 mm-es krisztallizátört alkalmazva az áramerősség 2000—4000 A, a feszültség 40—60 V. A szükséges salakmennyiség 14—20 kg, összetétele 80% CaF2 + 20% CaO. Ha 300 mm-es krisztallizátört használunk, az áramerősség előnyösen 3000—5000 A, a feszültség 45—60 V, a felhasznált salakmennyiség 17—25 kg, a salak összetétele 70% CaF2 + 30% A1203. Az átolvasztás után célszerűen levágunk a tuskó lábrészéből legalább 25 mm-t, a felső részből pedig legalább 10 mm-t. Ezután az átmérőből 10—20 mm-t leesztergálunk és a megmaradt részt téglatestté, előnyösen 80x120x250 mm méretű téglatestté kovácsoljuk. A téglatestet előnyösen lágyító-homogenizáló hőkezelésnek vetjük alá és ezután minden oldalából 8—10 mm-es réteget hántolunk le. Az utolsó fázisban a téglatestet 10—15 mm vastag lapokká daraboljuk és ezeket összefogva, a 10—15 mm-es oldallal párhuzamosan forgáccsá gyaluljuk. A forgácsot adott esetben forgódobos berendezésben mégegyszer homogenizáljuk. A fenti technológiával előállított forgácsok teljesen homogén összetételűek és nedveskémiai elemzéshez kiválóan alkalmasak. A találmány további részleteit kiviteli példák segítségével ismertetjük. 1. példa Alacsony karbontartalmú (0,18%), cirkonnal 0,129% mennyiségben ötvözet-anyagminta előállításához 150 kg-os ívfényes kemencében állítottunk elő olvadékot. Az olvadékot kokillákba öntöttük és a kapott tuskókat hengeresre hántoltuk, majd fejrészüket eltávolítottuk. Ezután keresztirányú kovácsolással 115 mm-es átmérőjű rudat készítettünk átolvasztáshoz. A kovácsolás során először óvatosan hosszirányban alakítottuk a tuskót, és ennek során a sugaras-dendrites kristályszerkezetet dolgoztuk át. Ezután zömités következett. A továbbiakban felváltva végeztünk keresztirányú és hosszirányú alakítást, az alakítás azonban döntően keresztirányú volt. Kovácsolás után lágyító-homogenizáló kezelést végeztünk oly módon, hogy a tuskókat 100— 150 °C/óra sebességgel hevítettük 950—1050 °C-ra és 2—3 órás hőntartás után nyugodt levegőn lehűtöttük őket. A lehűtött tuskókból 110 mm-es átmérőjű rudakat esztergáltunk és ezeket vákuum-ívfényes kemencében olvasztottuk át. Az átolvasztáshoz 150 mm átmérőjű vörösréz-krisztallizátort alkalmaztunk, az átolvasztást 1500 A áramerősség és 30 V feszültség mellett végeztük. Az átolvasztás után kapott 150 mm-es átmérőjű tuskót először 130 mm átmérőre esztergáltuk, hogy az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
