191175. lajstromszámú szabadalom • Berendezés hőmérséklet gradiens létrehozására hagyományos hőkezelő kemencében végzett gradiens hőkezeléshez
1 191175 2 A találmány tárgya berendezés hőmérséklet gradiens létrehozására hagyományos hőkezelő kemencében végzett gradiens hőkezeléshez, mozgatható mintatartóval és a mintatartóhoz kapcsolt hőérzékélőkkel, amelyek szabályzóegységekhez vannak csatlakoztatva. A 163 839 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás eljárást és berendezést ismertet fémkohászati technológiák optimalizálására. Ezen eljárás során először mintát vesznek abból az anyagból, amelyre a hőkczclési hőmérséletek optimumát kívánják meghatározni, majd a mintában vagy a mintával kölcsönhatásban álló közegben állandó vagy változó mértékű gradiens hőfokeloszlást hoznak létre, majd a gradiens mentén az anyagtulajdonságok vizsgálatával meghatározzák a megfelelő hőmérséklet tartományt, A következő lépésben a kísérleti hőkezelést ebben a kiválasztott tartományban ismétlik meg, csökkentett mértékű hőmérséklet gradiens segítségével. Az eljárás során egy vagy több ilyen lépéssel határozzák meg a hőmérsékleti optimumot, a szükséges méretűre növelt anyagmennyiségből, minthogy az optimumnak megfelelő tér-rész az anyagmintában a gradiens mértékének csökkentésével növekszik. Jóllehet a fenti szabadalmi leírásban ismertetett eljárás széles körben alkalmazható, a bemutatott és a gyakorlatban alkalmazott készülékek csak szűk körben használhatók. Az eljárás foganatosítására alkalmas berendezések kereskedelmi forgalomban nem kaphatók és az eljárás alkalmazásához mindig a megfelelő berendezést cl kellett készíteni. Minthogy a hagyományos hőkezelő berendezések nem alkalmasak az ismertetett eljárás foganatosítására, az ezen a területen gyakorlatilag nem használható. A hagyományos megoldások közül ugyan az úgynevezett kétzónás kemencékben elvileg lehetne gradiens hőkezeléseket végezni, ilyen kemencéket kis méretben nem szokás építeni. Másfelől a gradiens hőkezeléshez feltétlenül szükséges lenne az ilyen kemencék zónáinak hőmérsékleteit egymáshoz viszonyítva jelentősen elállítani, ez viszont a falazatot és a szabályzó egységeket is túlságosan megterhelné. Ezen túlmenően a szükséges mértékű gradienseket az esetek nagy részében nem lehetne beállítani, jóllehet erre az optimális hőkezclési hőmérséklet keresésének megkezdésekor feltétlenül szükség van. A jelen találmánnyal ezért olyan egyszerű és gazdaságosan előállítható berendezést kívántam kialakítani, amely lehetővé teszi a fenti optimalizálási módszer alkalmazását bármilyen hőkezeléssel összefüggő anyagelőállítási, vagy anyagkezelési technológiához, a hagyományos hőkezelő berendezések hőkezelő terének felhasználásával. A kitűzött feladatnak a találmány szerinti megoldása értelmében a berendezésben a vizsgálati mintákat befogadó mintatartó olyan kezelő terű, célszerűen zárt belső terű adapter, amely mozgató egységhez kapcsolódó vonóclcmmc! van ellátva, és a kemence fűtőzónájából vagy fütözónáiból berendezés részben kihúzhatóan van kialakítva. A mintatartóban legalább egy hidegoldali és egy melegoldali hőérzékélő van elhelyezve, mely hőérzékelők közül a hidegebb oldalon lévö(k) a minta hűtött vége és a minta másik (fűtött) vége között helyezkedik(nek) el, és a hidegoldali hőérzékelők legalább egyike a mozgató egséget vezérlő szabályzó egységgel, a melegebb oldalon lévő hőérzékelők berendezés egyike pedig a kemence fűtőzónáinak berendezés egyikét vezérlő szabályzó egységhez van csatlakoztatva. Adott esetben a hőérzékélők egy része további, a fűtést szabályzó egységhez lehet csatlakoztatva. A hőérzékelők célszerűen kapcsolók váltóérintkezőjén keresztül vannak az említett szabályzó egységekkel öszszekapcsolva. A találmány egy célszerű kiviteli alakjánál a mintatartó mozgatható hőérzékélővel van ellátva, ahol a mozgatható hőérzékélő és a szabályzó egységek között programozható mikroprocesszor van. A találmány szerinti berendezés egy másik célszerű kiviteli alakjánál a mintatartó gázbevezető és/vagy gázkivezető csonkokkal ellátott zárt retorta. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy ha megfelelő hővczctőképcsscgü mintatartót és ehhez erősített hőérzékelőket olyan állítóegységgel együtt alkalmazunk, amely lehetővé teszi, hogy a mintatartó a hőkezelőtér széléhez képest a kívánt hőmérséklet gradiensének megfelelően szabályozható legyen, akkor a hagyományos hőkezelő készülékek ezzel, mint adapterrel, illetve mint kiegészítő berendezéssel alkalmassá tehetők egy meghatározott függvény szerinti gradiens hőfokeloszlás létrehozására a mintatartó mentén. A találmány szerinti berendezéssel tehát gradiens hőkezelés végezhető olyan hőkezelő kemencékben is, amelyek nem rendelkeznek a 163 839 számú magyar szabadalmi leírásban leírt különleges jellemzőkkel. A találmány szerinti berendezéssel úgy lehet a gradiens hőkezelés elvégzéséhez szükséges inhomogén hőkezelő teret kialakítani az említett mintataríó belsejében, hogy a hagyományos hőkezelő kemence ajtajának nyitott állapotában végezzük a hőkezelést és igy a kemencén kívül hűtőtér, a kemencében pedig fütőtér alakul ki. Attól függően tehát, hogy a mintatartó a hűtött tér és a fűtött tér között milyen helyzetben van, a mintatartó belsejében változó hőmérséklet alakul ki. A kívánt hőmérsékleteloszlás úgy biztosítható, hogy a mintatartók fűtött oldal felőli végén lévő hőérzékelőt a kemence fűtesszabályzó egységével kapcsoljuk öszsze, a hűtött oldalon lévő érzékelőt pedig egy, a mintatartóhoz kapcsolt mozgató egységhez csatlakoztatjuk. Ezáltal biztosítható, hogy a mintatartó fűtött vége mindig a kívánt hőmérsékleten legyen, függetlenül a mintatartó helyzetétől, az úgynevezett hidegpont kívánt hőmérsékletét pedig a mintatartó helyzetének változtatásával lehet beállítani. Szükség esetén a mintatartó végét járulékos hűtéssel, például vízsugár hűtéssel lehet intenzívebben hűteni. Az így kialakított berendezéssel,illetve adapterrel, egyszerűbbé és olcsóbbá válik a gradiens hőkezelés elvégzése, minthogy alkalmazásához nem feltétlenül szükséges különleges találmány előállítása. A hagyományos hőkezelő kemencéket a gradiens hőkezelés elvégzése után eredeti rendeltetésük céljára lehet tovább használni. A találmány szerinti berendezés alkalmas a változó hőmérsékleteloszlás létrehozására, akár 1000 °C feletti hőmérsékleten is. Ha például a zárt mintatarló belső terében nagy hőmérsékíctkülönbséget akarunk létrehozni, a mintatarló egyik részét a kemencén kívülre 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
