187809. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium és alumíniumötvözetek optimális paraméterekkel történő öntésére
1 187.809 2 mennyi, a félfolyamatos vagy folyamatos tuskóöntést befolyásoló öntési paraméter összehangolása és az adott célra optimális technológia meghatározása. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az öntés során a dermedési frontot, illetve a szolidusz izoterma magasságát a krisztallizátor alsó síkjától-0,25-0,51 Z = R / Pl 0 22 3,31 10) értéken, a krisztallizátor falára merőlegesen tartjuk azáltal, hogy csak a megszilárdult felületet hűtjük és a kétfázisú réteg Vastagságát a krisztallizátorban eutektikusnál kisebb koncentrációjú ötvözeteknél ,oMTl; Az = 4,3510 0 ——— w 1 T -T I _ Í4_ H 400 In T.-T. Tö - T, + 400 (2a) eutektikusnál nagyobb koncentrációjú ötvözetek-, nél pedig 10 Az = 3,74 W- 1 T -T 109 Ta-TL TÄ —T.+ 109 értékre állítjuk be, ahol: P - Peclet szám: P = — Ai (2b) B - Biot szám: B = aR S - Stephan szám: S = AH + c(Ta-T,) c(T,-Tl c fajhő a - sűrűség X - hővezetési tényező a szilárd anyagban a - hőátadási tényező a kokilla falán AH dermedéshő Tl -likvidusz hőmérséklet T, -szolidusz hőmérséklet T„ -az öntés hőmérséklete (kokillában mérve W -A SÜLLYESZTÉS SEBESSÉGE Tm A HŰTŐVÍZ HŐMÉRSÉKLETE R - AZ ÖNTÖTT TUSKŐ SUGARA a - höAtadási tényező. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 A paraméterek kiválasztását célszerű úgy végezni, hogy a Peclet szám értékét 0,2 és 10 között, a 60 Biot szám értékét 8 és 50 között, a Stephan szám értékét pedig 0,52 és 1,25 között tartjuk. Ugyapcsak célszerű a Tö-Tt értéket 5 °C fölött, s Tl-T. értéket pedig 0 és 400 *C között tartani. Az öntés során a fémolvadék szintjét teljes magasságában hűtött kokillában Sz = Z + AZ értéken, azaz a szolidusz izotermának a kokilla falánál mért magasságában (célszerűen afölött 2-4 mmrel) tartjuk. Ha melegfejes kokillát alkalmazunk, a szolidusz izotermának a kokilla falánál mért magasságát a hőszigetelt szakasz kezdőpontjának szintjére állítjuk be. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy az öntött szerkezetet, azaz a kristályosodást és körülményeit a dermedési front előtt kialakuló kétfázisú zóna és az olvadékban kialakuló hőinérsékleteloszlas határozzák meg, és nem hanyagolhatok el a folyadékfázis áramlásai sem. Ezen viszonyok elemzésére célszerű a dimenzió nélküli jellemzők felhasználása. Az ilyen dimenzió nélküli jellemzők alkalmazása azon a törvényszerűségen alapul, hogy egy-egy fizikai folyamat lefolyását nem a benne szerepet játszó paraméterek önmagukban vett abszolút értékei, hanem a paraméterek arányai határozzák meg. Ez. a jelenség mindenekelőtt a sok változót tartalmazó problémák vizsgálatánál előnyös, mert jelentősen csökkenthető a változók száma azáltal, hogy egy-egy dimenzió nélküli jellemző több változót foglal magában. A dimenzió nélküli jellemzőkre való áttérés lehetővé teszi az, eredmények általánosítását, a számítási és kísérleti munka jelentős csökkentését. Ugyanakkor lehetővé válik a technológiai paraméterek tudatos összehangolása, a beavatkozások irányának egyértelmű megadása részletes számítások elvégzése nélkül is. A fenti szemlélettel végzett vizsgálatok eredmá; nyeképpen vált nyilvánvalóvá, hogy a folyamatos és félfolyamatos öntés technológiájának optimalizálásánál a szilárd fázisban végbemenő hővezetést kell középpontba állítani. A találmány szerinti technológia egyik alapvető feltétele, hogy a dermedési frontot a krisztallizátor falánál meghatározott szintre és a krisztallizátor falára merőlegesre kell beállítani, azáltal, hogy ■ kétfázisú tartomány és a krisztallizátor fala között a hőátadást gyakorlatilag megszüntetjük. Minthogy ily módon, a találmány szerint a tuskó Sütését csak a már megszilárdult részen végezzük, alapvető fontosságú az olvadékszint magasságának, illetve a kétfázisú zóna vastagságának ismerete Ezek határozhatók meg a dimenzió nélküli jellemzők segítségével. A találmány szerinti eljárással így összefüggést teremtünk az öntési paraméterek között, vagyis az előre ismert vagy rögzített paraméterekből a többi fontos paramétert meg tudjuk határozni, illetve lehetőség nyílik bármelyik pa raméter változása esetén a többi paraméter optimális viszonyokat biztositó utánállítására. 3
