186907. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rézhuzal ötvözésére folyamatos öntéses ötvözéssel
3 186907 4 A találmány tárgya eljárás és berendezés rézhuzal ötvözésére folyamatos öntéses ötvözéssel. A klválé villamos tulajdonságokkal rendelkező nagytisztaságé rézhuzalokból készült elektromos kábelek, vezetékek, alkatrészek iránt egyre fokozódik a felhasználók mennyiségi és minőségi igénye. A gyakorlatból általánosan ismert, hogy meghatározott célokra a tiszta rézből készült anyag nem a legmegfelelőbb. Ezért meghatározott feladatok teljesítése érdekében 0,05-1,5% ötvözöanyag tartalommal alacsonyan ötvözött rézhuzalokat is előállítanak. Ezeket az ötvözött rézhuzalokat elsősorban ott alkalmazzák, ahol azokból a jó villamos vezetőképesség mellett egyéb követelményeket is támasztanak. így például a huzalnak nagy súrlódási igénybevétel esetén kopásállónak, alakos darabok előállítása esetén forgácsolhatnak, nagy mechanikai igénybevételek, illetve magasabb igénybevételi hőmérséklet esetén megfelelő szakítószilárdságénak kell lennie. Általánosan ismert például, hogy a Cu-Ag ötvözet, amelynek Ag tartalma 0,05% és 0,1% között van, - magas lágyulási hőmérséklete, valamint hidegalakítás utáni jó kifáradási szilárdsága miatt, - kiválóan alkalmas kommutátorszegmensek, tranzisztorbázisok, hegesztőelektródák készítésére. Igen jó hidegalakitási karakterisztikája, továbbá hézhatósága miatt különösen alkalmas az 1,25% Sn tartalmú Cu-Sn ötvözet kapcsolóalkatrészek, biztositékelemek, diafragmák készítésére. Nagy elektromos- és hővezetőképessége mellett kiváló szakítószilárdsággal és keménységgel rendelkezik Cu-Cd ötvözet is, amelynél a Cd tartalom 0,5-1,5%-ig terjed. Ez az ötvözet koptatóigénybevételek esetén a legjobb anyag. Alkalmazzák csatlakozók, felsövezetékek, elektródák, áramhordozógyűrük, sínek készítésére. Jó alakithatósága, forgácsolhatósága miatt csavarok, csatlakozóelemek motorok és kapcsolók alkatrészeinek gyártására általánosan ismert az 1% Pb tartalmú Cu-Pb ötvözet. Végezetül jó elektromos vezetőképessége, valamint az azzal párosuló emelt hőmérsékletű szakítószilárdsága, de nem utolsósorban alaklthatósága miatt igen előnyös a Cu-Zr ötvözet, amelynek Zr tartalma 0,1-0,2%-ig terjed. Ezt az ötvözetet kol lektorgyürüknél, áramhordozótengelyeknél, nagy hőmérsékleten üzemelő áramváltók elemeinél, továbbá tompahegesztök pofáinak kialakításánál alkalmazzák. A felsorolt kedvező alkalmazási területeken és lehetőségeken túl a modern kábelgyárak nagysebességű húzógépeinek jó kihasználása érdekében a 8-12 mm átmérőjű alaphuzalokkal szemben további követelményeket is támasztanak. Ilyen követelmény például a huzal homogenitása és kémiai tisztasága, mely szerint a nemkivánatos szennyezöanyagok összmennyisége az oxigén és az ötvözötartalom felett nem haladhatja meg a 80 ppm-et. Másik fontos igény, hogy a huzal fizikai hibáktól, zárvány, repedés és behengerlési hibáktól mentes legyen, és a feldolgozásra kerülő huzal felületének fémtisztának kell lennie. Végezetül igen fontos követelmény, hogy a huzal lágy, jól húzható, legalább 2000 kp-os súlyt elérő tekercsekben álljon rendelkezésre. Az ötvözött rézhuzalok gyártása egyrészt hagyományos módon szakaszosan, másrészt folyamatos öntést, majd hengerlés révén történik. A hagyományos szakaszos technológiánál a rézanyag olvasztása és az ötvözet előállítása indukciós kemencékben, esetleg vákuumban vagy védögáz védelme alatt történik. Ezt követi a körszelvényű sajtolási tuskók öntése vízhűtéses kokillába. A tuskó tàpfejênek a hűtés utáni levágása után a hengerléshez szükséges anyagot melegsajtolással előkészítik, majd meleghengerléssel következik a kívánt átmérőjű huzal elkészítése, felcsévélése, végezetül pedig szükség szerint a tekercsek pácolása, revétlenltése. A fenti technológiai műveletsor végrehajtásakor az anyagot három fázisban, azaz az olvasztás, sajtolás, hengerlés fázisában felhevlteni, illetve lehüteri kell, ami a termék gyártását az energia felhasználást tekintve igen gazdaságtalanná teszi, amit még- fokoz a fajlagos anyagkihozatalt rontó keletkező hulladék. Hátránya a szakaszos gyártásnak az is, hogy vele csupán 100-150 kg-os kis súlyú tekercsek gyárthatók, amelyek ma már nem elégítik ki a modern kábelgyártó gépsorok igényét. A kis sú’yú tekercsek miatt nő a hegesztési varratok száma, ami a továbbfeldolgozás hiba lehetőségeit szaporítja. Hátrányt je’ent az is, hogy az igy gyártott huzal felülete nem fémtiszta, ezért a huzalt a gyártás után külön pácolni is kell. A folyamatos rúdöntés, majd az azt követő meleghengerléssel való ötvözött huzal előállítás, az ismert legmodernebb technológiát képviseli. Ennél a technológiánál a fémnek indukciós kemencében történő olvasztása után, az olvadékot grafit öntőforma útján függőleges vagy vízszintes elrendezésű berendezésekkel dermesztik, majd az ötvözet fajtájától függően melegen kb. 2000 kp súlyú tekercsekbe csévélik fel az általában 20-30 mm átmérőjű huzalosat. Felhevités, majd hengerlés és pácolás után kapjuk a kábelgyári célokra megfelelő minőségű huzaltekercseket. A technológiai műveletek költséges volta, a gyártott huzalok magas oxigéntartalma, valamint a grafit öntőformával kapcsolatos nehézségek korlátozzák a gyártás gazdaságosságát. illetve termelékenységét. Nagytisztaságú oxigénmentes rézhuzalok gyártásához isaert olyan technológia is, az úgynevezett dip-forming eljárás, amelynek során tiszta rézhuzalt, az úgynevezett maghuzalt, rézolvadékon vezetik keresztül, ahol a maghuzal felületére a folyékony réz rádermed, rákristályosodik, miközben a maghuzal hőmérséklete a környezet hőmérsékletére emelkedik. Az 1gy előállított rudat ezután e'löhütés, majd meleghengerlés után, zárt emulziós rendszerben lehűtjük és hűtés után 2500-3500 kp-os tekercsekké csévéljük. Ez a technológia az olvasztáshoz szükséges energia egyrészének felhasználásával, további höközlés igénye nélkül végzi a hengerlés műveletét. A nagytisztaságú oxigénmentes 99,99% Cu tartalmú alapanyag az elektrolizissel előállított rézkatoda minőségét a kemence rendszerben faszén takaró, illetve a teljes rendszerben semleges védögáz óvja meg. Ez az eljárás, amely a folyamatos rézhuzalgyártáshoz a rákristályosltási- hengerlési technológia elvét alkalmazza igen gazdaságos, mégis különböző rézalapú ötvözött huzalok gyártására nem alkalmazzák. Ennek oka, hogy kemencerendszere éppen a folyamatos öntés biztosítása érdekében viszonylag nagymennyiségű folyékony fémet tartalmaz, amit eçy ötvözet gyártásánál a kívánt minőségre be kell ötvözni és amely fémteüték az ötvözet váltásánál az ötvözövel veló szennyeződés miatt veszendőbe megy. A rendszerből a szennyezett fémet el kell távolítani és helyébe az új 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
