194324. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ferroötvözet porok előállítására porbeles elektródákhoz
1 194.324 2 A találmány tárgya eljárás ferroötvözet porok előállítására porbeles elektródákhoz üvegfázisú szemcsék őrlésével. A találmány szerinti eljárással előállított termék a porbeles elektródák gyártásához töltőanyagként használható, de alkalmazható az acélgyártáshoz Ötvözőanyagként is. A porbeles elektródagyártás a fejlett ipari országokban az utóbbi években erőteljesen fejlődött; kezdetben a ferromangán és a ferroszilícium ötvözésű porokat használták töltőanyagként. Az utóbbi években viszont egyre inkább keresik az olyan ötvözeteket, amelyek ötvözőként Cr, W, V, Mo, Ti fémeket tartalmaznak. A korábbi porbeles elektródák töltőanyagát az alábbi ismert módon készítették el:az egyes kívánt minőségű fém- és salakképző komponenseket a megfelelő szemcseméretre őrölték, majd ezeket eleggyé keverték. A módszernek az a hátránya, hogy miután az egyes fémpor őrlemények fajsúlya különböző, a keverés ellenére a betöltésig szegregáció lép fel, a töltet nem lesz homogén, ezért a hegesztés során a varrat keménységében 60—100 Hv különbségek is fellelhetők. Az ötvöző anyagokat képező FeCr, FeW, FeMo, FeTi, FeV, FeMn stb. anyagok nehezen őrölhetők. Némelyek! keménysége eléri a Mohs-féle keménység! skálában az 5—7-es értéket is. ismeretesek a porkohászatból olyan eljárások, amikor a fémport az olvadék porlasztásával állítják elő. Ez a módszer az előötvözet porok előállítására azért nem alkalmazható, mert az előötvözet fémjei, króm, nikkel, titán stb. jóval nagyobb oxigénafnnitásúak, mint a vas és olvadásuk hőmérsékletén oxidálódnak "leégnek“. A bizonytalan mérvű leégés miatt ezzel a módszerrel a kívánt összetételű ötvözet nem állítható elő. Fenti feladat részleges megoldására ismeretes olyan eljárás is (3 010 506 ljsz. NSZK nyilvánosságra hozatali irat), hogy a fémötvözetet nem olvasztják, hanem egy azt a hőmérsékletet el nem érő "fémüveg" hőmérséklet alatt 250-400 °C-al teszik sprőddé, amely azután már kisebb energiával aprítható.Találmányunk célkitűzése olyan eljárás biztosítása, amellyel homogén és tetszés szerinti összetételű előötvözetporok állíthatók elő kis őrlési energiával, A találmány lényege az a felismerés, hogy fenti célkitűzésünket úgy érjük el, ha az ötvözéskor a belső feszültséggel jellemezhető üvegfázisú granulátum hfltéses előállításakor a levegőtől elzárt olyan vízzel lehűtve granuláljuk, amely adalékanyagként redukáló hatású, legfeljebb 2 szénatomos, egy- vagy két bázisú szerves savat vagy savakat tartalmaz. A találmány tehát eljárás porbeles elektródákhoz fémporkeverék előállítására a darabos ferroötvözetek elegyének védősalak alatti 1600-1700 °C hőmérsékleten történő megolvasztásával, az olvadék argongázzal történő fuvatásával és dezoxidálásával, az olvadék ezt követő lehűtésével 250-300 °C/sec sebességgel redukálószer tartalmú vízzel, melyre jellemző, hogy redukálószerként legfeljebb 2 szénatomos, egyvagy kátbázisú szerves savat vagy savakat tartalmaz. Dyen savként a hangyasav és/vagy oxálsav alkalmazása célszerű 0,2-0,4 tömeg% ill. 0,1-0,3 tömeg% menynylségben. A kapott granulátumot ismert módon szárújuk és őröljük. A találmány szerinti eljárás közelebbről Ismertetjük. Az elektróda vagy ötvöző töltőanyag komponenseit grafit bázikus vagy savas bélé iű, előnyösen középfrekvenciás árammal fűtött. Indukciós tégelykemencében összeolvasztjuk. Az olvasztáshoz minimális mennyiségű salakalkotót alkalmazunk, szükség esetén s salakot lehúzzuk és új salakot képzünk, majd a homogén olvadékot argongáz segítségével dezoxídáljuk. Ilyen módon az oxigén- és kéntartalmat 5—10> ppm érték alá csökkentjük. A homogén fémolvadékot granuláló berendezésben olyan gyorsan hűtjük, hogy a hűtési sebesség 250—300 °C|Seb legyen. A hűtővízben 0,2-0,4 tömeg% hangyasavat vagy 0,1 -0,3 tömeg% oxálsavat oldunk. Az előírt hűtési sebesség mellett a különböző fémkomponensekből álló oldat metastabil(üveges) állapotba jut, ilyen állapotban a keletkező fémcseppek könnyen apríthatók. Az aprításhoz szükséges energia a gyorshűtés nélkülihez viszonyítva az ötödére csökken. A hangyasav vagy oxálsav jelenlétének hatására a fémcseppek felületén lévő mikrométer vastag oxidhártya feloldódik és gyakorlatilag oxidmentes anyag kapható. Az eljáráshoz középfrekvenciás indukciós kemencéi használunk, a kemencéhez alkalmazott tégely előnyösen grafit. A leégési veszteséget is 1-2% közötti értéken tartjuk védősalakkal, célszerűen szintetikus salakkal. Legjobban megfelelő erre a célra a kalcium-aluminát salak, melynek olvadáspontja 1300-1500 °C között van. Más összetétel is megfelelő, így pl. a CaO, CaFj, AljOj komponensekből álló jalakkeverék. Különös gondot kell fordítani a védősalak viszkozitására, mivel a sűrű salak gátolja a homogenízálást a fémolvadékban. Miután az olvadék hőmérséklete elérte az 1600- 1700 °C-t, a fémolvadékba vas csövön keresztül argongázt fuvatunk legfeljebb 15m/sec sebességgel. Egy tonna olvadékra maximálisan 4 m3 argon gázt használunk. Az olvadék dezoxidáláshoz még CaSi, MgAl-ot is alkalmazunk, melynek ménnyiságe 1 tonna olvadékhoz legfeljebb 0,4—0,6 kg. A dezoxidáló anyagot darabos állapotban juttatjuk az olvasztó tégely aljára . Az aigongázos öblítés elvégzése után az olvadékot mintegy 10 percig pihentetjük, ezután következik a homogén fémolvadék granulálása. A hűtővizet a granuláló edényre felszerelt szivatytyúval keringtetjük. A víztömegének a teljes cseréjét 5 perc alatt végezzük el. A granulálóban a cirkuláló víz mennyiségét úgy szabályozzuk, hogy eléijük a 250-300 ffC/sec hűtési sebességet. Ebben az esetten a granulált fémszemcsék üveges fázisú kristály szerkezetet vesznek fel. A granuláló edényben összegyűlt szemcsékről a hűtővizet a berendezés biUentésével lefolyóba engedjük. íTémszemcséket ezután szárítjuk. A kapott szemcséket az ismert csöves, rudas, golyós malmokban őrölhetjük a megkívánt szemcsefinomságúra. 1. Példa (a % értékek töm égszázalékot jelentenek) Grafittégelyes bázikus vagy savas tűzálló anyaggal bélelt indukciós kemencébe az alábbi nyersanyagokat tápláljuk be. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
