194511. lajstromszámú szabadalom • Berendezés rúdalakú porkohászati fémtestek elektromos árammal történő zsugoritásához
1 2 A találmány tásgya berendezés porkohászad fémtestek 'zsugorítására a rúdalakú fémtesten átvezetett elektromos áram hőhatása révén. Ismeretes, hogy magas olvadáspontú fémekből, éppen magas olvadáspontjuk miatt porkohászati eljárással készítenek nyers, rúdalakú fémtesteket, amelyeket ezt követőleg alakítanak más eljárásokkal. A fémtestek előállítása úgy történik, hogy a technológiai előírásoknak megfelelő összetételű és minőségű porokból rúdalakú testeket préselnek, adott esetben közvetett hőközléssel előzsugorítják, majd elektromos áram bevezetésével olvadáspontjuk közelében hevítve zsugorítják. A lejátszódó szerkezeti-kristályzerkezeti változások következtében a fémtest egyre tömörebbé, egyre inkább fémes tulajdonságúvá válik. Mivel a zsugorítást gyakran redukáló jellegű - általában robbanásveszélyes - védőgázzal töltött térben kell végezni, ezért az áramot hozzávezető elektródok is ebben a téroen kell, hogy a fémtesttel érintkezzenek. Ennélfogva a zsugorításra használt berendezésnek, különösen a fémtesttel érintkező elektródszerkezetnek az alábbi követelményeket a lehető legnagyobb mértékben kell kielégíteniük:- a fémtest a zárt térbe egyszerűen behelyezhető legyen,- megbízható elektromos érintkezést adjon a fémtest tel- las hővbsztesége legyen,- egyenletesen melegítse a fémtestet teljes kiterjedése mentén,- az elektród kövesse a fémtest méretváltozásait,- bírja a zsugorítás közbeni magas hőmérsékletet. A fenti igények kielégítésére olyan berendezéseket alkalmaznak, amelynek zárható térben elrendezett, áramforráshoz csatlakozó elektródjai vannak. Az elektródokon a fémtestet függőleges helyzetben tartó szorító és árambevezető szerkezet van elrendezve. A szorító és árambevezető szerkezetek a hőállóság és a kis hőelvezetés érdekében viszonylagosan kicsiny, a zsugorítandó fémtest keresztmetszetéhez hasonló keresztmetszetű és az elektród általában intenzíven hűtött egyéb fémrészein túlnyúló hőálló betétekkel vannak ellátva, amelyek többnyire wolframból készülnek. Zárható térként alaplapra ereszthető, harangszerű burát alkalmaznak. A szorító és árambevezető szerkezet általában olyan befogószerkezetként van kialakítva, amely hőálló betétekkel ellátott és rugóval vagy karon elhelyezett nehezékekkel egymásnak szorított pofákkal van ellátva. Az ílymódon kialakított berendezések lényegében kielégítik a fentebbi követelményeket, de a betétek melegszilárdságuk által korlátozott maximális túlnyúlási hossza és minimális keresztmetszete miatt azonban a gyakorlatban a hőelvezetés nagyobb a megengedhetőnél. Ennek következtében a rúdalakú fémtestek végei nem érik el a zsugorodáshoz szükséges hőfokot. Ezért a végeken a zsugorodás, illetve a szerkezeti átalakulás vagy tökéletlen, vagy a többi részhez viszonyítva lassúbb, de az energiapazarlás elkerülésére a végek kellő zsugorodását nem várják ki. Így a rúdvégeket vagy eleve le kell törni, vagy a későbbi megmunkálás során hulladékként magától letöredeznek. Az ebből származó anyagveszteségen kívül gondot jelent az is, hogy a fémtest minősége hosszirányban egyenetlen. A rúdvég veszteség csökkentésére kétféle megoldást alkalmaznak. Az egyik megoldás lényege abban van hogy a rúdalakú fémtestek keresztmetszetét a végek környezetében lecsökkentik, ami által az átfolyó áram hőhatása növekszik, míg a hőelvezetés és a rúdvég tömege csökken. A keresztmetszet csökkentése a rúdvégeken azonban más káros jelenségek, nevezetesen a törésveszély és a préselési inhomogenitás növekedése miatt csak korlátozott mértékben lehetséges, így a rúdvégek nem érik el g kellő hőmérsékletet. A másik megoldás során az erőteljesen hűtött pofákon túlnyúló betétek hosszát növelik, ami által növekszik a betéteknek a fémtesttel érintkező végének hőmérséklete is. A túlnyúlás mértékének növelésével azonban növekszik mind az energiabeszteség, mind a betéteknek a meleg és a szorítóerő együttes hatására bekövetkező deformációja, mindazonáltal bizonyos mértékű javulás ezzel a megoldással is elérhető. A fenti két megoldás együttes alkalmazása is gyakori, azonban a szokásos 300-600 mm-es rúdhosszak esetén a rúdvég veszteség akkor is mintegy 3-5% értékű. A találmánnyal célunk a rúdvég veszteség csökkentése és a fémtest minőségének hosszmenti egyenletesebbé tétele. Megoldandó feladatként a fémtest végeinek, azaz a rúdvégek hőmérsékletének emelését jelöltük meg, vagy a hőelvezetés csökkentése, vagy a hőelvezetés kompenzálása révén. A találmány azon a felismerésen alapul, hc«y a zsugorodás a rúdvégeken ugrásszerűen megjavulj ha az áramot csak egy-egy, az elektród egyéb hűtött részein túlnyúló hőálló, és a fémtest keresztmetszetének kétszeresénél kisebb keresztmetszetű betéten át vezetjük a rúdalakú porkohászati fémtest végeihez. Ezzel a megoldással a rúdvég veszteség lényegesen lecsökkenthető, vagy éppenséggel kiküszöbölhető. A találmány kidolgozása során a rúdalakú porkohászati fémtestek elektromos árammal történő zsugorítására alkalmazott ismert berendezést fejlesztettük tovább. Az ismert berendezésben a fémtesthez képest felül elhelyezkedő, két, hőálló betétekkel ellátott és egymásnak szorított pofákból kialakított befogószerkezet egyik betétje és az elektród közé szigetelést iktatunk be. A másik elektród célszerűen ugyanilyen kialakítású, de elektromosan mindenképpen csupán egyetlen betéttel kapcsolódik a fémtesthez. A befogószerkezet az elektródhoz rögzített első és az elsőhöz tópest elmozdítható második pofával van ellátva. A szigetelés előnyösen a második pofa és az első pofa között van, továbbá a pofákhoz olyan szorítószerkezet csatlakozik, amely legalább az egyik pofától el van szigetelve, Ezen megoldás előnye, hogy a szigetelés 'obusztusan és megbízhatóan, adott esetben a korábbi alkatrészek átalakításával megoldható. A pofák összeszorítására például rugó vagy karon elhelyezett súly alkalmazható. Az 51-17106-A1 számú japán szabadalmi irat egészen más célból kidolgozott, de némiképp hasonló megoldást ismertet. Ezen ismert megoldás révén elérendő cél az volt, hogy a színterelés közben hőtágulás vagy zsugorodás következtében változó méretű porkohászati fémtest végeinek mozgását a befogószerkezet követni tudja és közben megbízható villamos érintkezés legyen a színterelő áram bevezetésé, re szolgáló tömb és a fémtest között. Ennek elérésére I 194.511 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
