CZ151996A3 - Method of controlling the process for producing compacted cast iron with graphite in casting furnaces - Google Patents

Description

Způsob řízení výroby zhutněné Litiny s grafitem v odlévacích pecích

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby předem upravené roztavené litiny pro odlévání předmětů, které tuhnou jako zhutněná litina s grafitem.

Dosavadní stav techniky

Zhutněná litina s grafitem (Compacted graphite iron - CGI) je typem litiny, ve které se uhlík nachází v červovité formě (propletený obrazec podobný červotočině, se rovněž nazývá zhutněná litina nebo červovitá litina), při pohledu na dvojrozměrný vyleštěný povrch; přičemž červovitý uhlík je podle ISG/R 945-1969 definován jako tvar III, a alternativně jako typ IV podle specifikace ASTM A 247.

Mechanické vlastnosti CGI jsou kombinací nejlepších vlastností šedé litiny a kujného železa. Mez únavy a konečná pevnost v tahu CGI jsou srovnatelné s hodnotami perlitického kujného železa, zatímco tepelná vodivost CGI je podobná tepelné vodivosti šedé litiny. Přesto CGI představuje v současné době jen omezenou část celkové světové produkce litiny, ve srovnání s šedou litinou, která tvoří 70% celkové produkce litiny, a kde kujné železo tvoří okolo 25 % zmíněné celkové produkce.

Jedním z důvodů současné omezené výroby CGI jsou obtíže, které neumožňují jeho snadnou výrobu. Obtížnost spočívá v tom, že grafitizační potenciál a látka modifikující tvar uhlíku litiny se musí béhem výrobního postupu ovládat ve velmi úzkém rozmezí hodnot. Dosahuje se toho pomocí velkého počtu zkoušek empiricky správně definovaných a často nákladných dodatků do systému. Tyto nedostatky byly z větší části odstraněny pomocí způsobů popsaných v SE-B-444,317, SE-B-469,712 a SE-B-470,091.

V SE-B-444,817 je popsán způsob výroby litiny, která obsahuje z

látky modifikující tvar uhlíku, kde je tento způsob založen na tepelné analýze, která umožňuje usazování (a růst) uhlíku, které je založeno na skutečném postupu tuhnutí malého a reprezentativního vzorku, a konečnou úpravou taveniny pomocí modifikačních prvků tvaru uhlíku, jak je to požadováno pro optimální postup tuhnutí CGI po odlití. Změna teploty, závislá na čase, ve středu vzorku a v místě taveniny ležící blízko stěny nádoby vzorku, se v průběhu tuhnutí zaznamenává, získávají se tak dvě různé křivky tuhnutí, které poskytují informace týkající se průběhu tuhnutí v procesu odlévání. Jelikož tento způsob prováděný u vzorku poskytuje rychlé a přesné informace týkající se vlastních krystalizačních vlastnosti taveniny, představuje předmět SE-B-444,817 první reálnou možnost ovládáni výroby CGI ve větším měřítku.

V SE-B-469,712 je uveden zlepšený způsob metody podle SE-B-444,817, u kterého je použit speciální typ kontejneru na vzorek, který má stěny opatřeny látkou, která snižuje koncentraci elementárního hořčíku rozpuštěného v taveniné poblíž stěny, a to přinejmenším o 0,003%. Realizuje se to z důvodu vytvoření reservy proti takovému snižování koncentrace hořčíku, které by mělo za následek vytváření vločkovitého uhlíku. Pokud jde o elementární hořčík, přeměna zhutněného uhlíku na vločkovitý uhlík přesahuje rozsah koncentrace o 0,003 jednotek procenta, především od 0,008% do 0,005%, ačkoliv absolutní hodnoty mohou velmi záležet na době tuhnutí.

V SE-b-470,091 je popsáno další zlepšení způsobu uvedeného v SE-B-447,817, Popis patentu uvádí, jak je rovněž možné stanovit fysikální uhlíkový ekvivalent (C.E) nebo grafitizační potenciál struktury modifikované taveniny litiny, mezi jiným i CGI, který má hodnotu C.E. vyšší vyšší než eutektický bod. Výsledky tepelné analýzy jsou opět použity pro opravu nebo regulaci složení taveniny. Způsob je založen na tom, že se do nádoby se vzorkem vloží kousky železa s nízkým obsahem uhlíku, přičemž kusy železa jsou upraveny tak, aby se zcela neroztavily, je-li je nádoba plněna roztaveným kovem. Během tuhnutí se teplota taveniny zaznamenává. Jakmile teplota překročí liquidusy, je tato teplota taveniny zaznamenána jako absolutní teplota, nebo jako teplotní rozdíl ve vztahu k měřeným a kalibrovaným hodnotám eutektické teploty, pro strukturu modifikované litiny podobného druhu. Uhlíkový ekvivalent taveniny se určí na základě fázového diagramu této struktury modifikované litiny.

Závěry těchto patentů představují vše podstatné týkající se dosavadního stavu techniky, na kterém je způsob výroby CGI stejné kvality, v průmyslovém měřítku, založen. Bylo by to stěží reálné využíváním starých způsobů popsaných v DE-A1-29,37,321 (Stefanescu), v DE-C1-34,12,024 (Lampic) nebo v JP-52,026,039 (Komatsu), jelikož tyto způsoby byly zatíženy zbytečnými problémy. Jak již bylo uvedeno, je množství výroby CGI stále velmi skromné. Jedním z důležitých důvodů je to, že nebylo možné spolehlivě řídit výrobu CGI v žádném kontinuálním nebo polokontinuálním způsobu výroby, ale pouze při dávkovém způsobu výroby (procesu).

Kontinuálním způsobem výroby se zde rozumí proces, pro výrobu litiny kontinuálním způsobem, která tuhne jako CGI, například litím do forem, kdy jsou formy uspořádány v řade pro kontinuální lití, tzn. způsobem, při kterém se používá nepřetržitý tok roztavené litiny, a to bez přerušení při doplňování suroviny nebo při odstraňování upravení litiny, čímž se tento způsob liší od dávkového zpracování při kterém se vyrábí a odstraňují jednotlivé balíky litiny, která tuhne jako CGI, kdy obvykle následuje podobná dávková operace.

Polokontinuálním procesem rozumíme všeobecný proces zahrnující jak dávkový proces a kontinuální subproces, tzn. proces zahrnující dávkovou úpravu a navážení suroviny do reaktoru, ze kterého je finální výrobek získán na základě kontinuálnosti, což znamená bez jakéhokoliv přerušování; v současném případě to znamená, že se dává přednost výrobě nepřetržitého proudu CGI, i když je stále možné provádět nezávislé lití CGI, a to volitelně na nepřetržité běžící licí lince.

Důležitým rozdílem mezi dávkovým procesem na jedné straně, a kontinuálním nebo poiokontinuálním procesem na straně druhé, je to, že u dávkového procesu se vlastnosti výrobku nedají ménit nebo nastavit od jedné vyráběné položky k druhé, ale jenom tehdy, je-li připravena nová dávka, zatímco u procesu, který obsahuje alespoň jeden řízený kontinuální subproces, mohou být změny nebo úpravy v principu provedeny v každém bodě a čase; v našem případě je to provedeno on-line řízením obsahu očkovacích látek ( a volitelné i látek modifikujících tvar uhlíku) v roztavené litině, a to v poslední možné fázi výrobního procesu před litím, o čemž bude později pojednáno mnohem podrobněji. Z důvodu jednoduchosti je pojetí jak kontinuálního tak i polokontinuálního procesu bude v tomto popisu zahrnuto pod výraz kontinuální proces. Ospravedlňují to rozdíly, které již byly probrány.

Z důvodu ekonomického zhodnocení výroby (ve velkém měřítku) kovů nebe slitin s téměř sítovým tvarem, bude dříve nebo později požadován kontinuální výrobní postup, což je pro odborníky na technologii v tomto oboru zřejmou skutečností. Kontinuální proces má oproti dávkovému procesu řadu výhod, což je odborníkům jasné. Z hlediska logistiky bude například kontinuální výrobní proces výhodnější v tom, že možné nebezpečí vzniku ucpaných sekcí nebo úzkého profilu ve výrobním řetězci bude značné menší, což bude optimalizovat ekonomické využití výrobního podniku.

Jak bylo uvedeno v úvodu, jedním z hlavních důvodů, proč je CGI dosud vyráběn dávkovým způsobem místo kontinuálním způsobem je skutečnost, že problémy s řízením procesu starými technikami nedovolují aby se CGI vyrábělo kontinuálním způsobem zcela spolehlivě.

Veškerý technický vývoj, který by měl praktický význam, v rámci tohoto odvětví, byl směrován k řešení problému dávkového výrobního procesu. Zmíněné patenty popisují způsoby, které směřují k řízení a regulaci složení dané taveniny omezeného objemu, to je dávky. Z dávky se odebere vzorek a jestliže výsledek tepelné analýzy vykazuje odchylky od určených hodnot, složení celé dávky se opraví, je-li taková oprava celé dávky možná, a jestliže se složení dávky opravit nedá, je celá dávka odstraněna.

Po odběru vzorku a opravě složení taveniny se litina odlévá, v souladu se známými způsoby, co nejrychleji, což za normálních podmínek znamená za 5 až 20 minut. Mnoho přísad v tavenině chemicky reaguje a stává se při teplotách udržujících litinu v tekutém stavu pasivními, je-li čekací doba příliš dlouhá. Podmínky dávkového výrobního procesu tak poskytují příležitost jen pro jeden odběr vzorků u každé dávky, a tyto podmínky nejsou tolerantní vůči jakémukoliv přerušení procesu. Vzorek se odebírá z dopravní pánve, kdy je během analýzy dostatek času na odstranění strusky z taveniny a k dopravě taveniny k místu konečné úpravy, kde se výsledky analýzy použijí k provedení nutné úpravy.před odléváním. Konečná tepelná analýza není vhodná, jelikož by snížila čas na odlévání, který je k dispozici.

Přesoože je tento proces 'výhodný z různých důvodů, nezdá se, že by procesy podle dosavadního stavu techniky vytvářely dobrý základ pro kontinuální výrobní proces, jelikož neposkytují dostatek příležitostí pro on-line řízení vlastností výrobku, v souladu z dosavadním stavem techniky, ale umožňuje úpravu v daném čase pouze jedné dávky.

Při dávkovém výrobním způsobu se do taveniny dodává většina očkovacích látek a látek modifikujících uhlík, a to v prvním stádiu výrobního procesu, následuje tepelná analýza a jsou provedeny opravy před vlastním odléváním. Největší množství očkovací látky musí být podstatně větší, než množství odpovídající požadovanému obsahu v litině, která se má odlévat, jelikož očkovadlo má omezenou účinnost. Očkovadlo stimuluje vytváření uhlíkových krystalů, ale pokud odlévání a následné ochlazování taveniny neprobíhá na vysoké úrovni, velké množství krystalizačních zárodků se znovu v tavenině rozpustí, nebo je mechanickým způsobem odstraněno, například flotací. Bylo by samozřejmě žádoucí, aby se množství očkovací látky snížilo na množství, které by odpovídalo požadovanému obsahu v odlévané litině.

Množství síry obsažené v tavenině litiny, musí být během procesu udržováno na nízké úrovni, nebot síra, jako taková, je v CGI nežádoucí a proto musí být v každém případě odstraněna již v průběhu procesu. Vysoký obsah síry rovněž snižuje přesnost prováděné termální analýzy. Přítomná síra reaguje s Mg, který je obecně používaným prvkem modifikujícím tvar kyslíku. Z SE-B-459,712 je zřejmé, že pouze Mg rozpuštěný v elementární formé má tento modifikující efekt. Při analýze výsledků měření, způsobuje síra nejistotu v tom smyslu, zda hlavní část MG přidaná do systému reagovala nebo nereagovala s přítomnou sírou v době odběru vzorku, a tím i nejistotu pokud jde o rozsah potřebných úprav taveniny. Odstranění nebo alespoň omezení těchto nejistot je samozřejmě žádoucí.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je poskytnout kontinuální způsob výroby CGI, které by mělo již zmíněné žádoucí vlastnosti, a to realizací řízení výrobního procesu.

Tohoto cíle je dosaženo způsobem podle nároku 1.

Provedení tohoto vynálezeckého způsobu, kterým se dává přednost, jsou podobně definována v subnárocích.

Odchýlením se od směru, kterým se dřívější stav techniky ubíral, a zavedením termální analýzy během úpravy litiny, se podařilo překonat dříve popsané problémy, a tím se umožnilo vyrábět CGI kontinuálním procesem.

Podle tohoto vynálezu se mohou očkovací látky přidávat až těsně před odléváním, a to v přesném množství, což při dosavadním stavu techniky nebylo možné a očkovací látky se musely přidávat v počátečním stádiu procesu úpravy, a to ve značně větším množství. V případě tohoto vynálezu je schopnost taveniny krystalizovat měřena a výsledky tohoto měření jsou použity pro zpětné řízení dodávky oókovadel, která se mohou dodávat až v posledním stádiu úpravy, a to v optimálním množství. Jelikož očkovadlo Pude obsahovat FeSi, ovlivní se tím i hodnota C.S., a tím i výsledek je použit jako zpětná vazba do kroku IZ, ke zvýšení nebo ke snížení dodávky látek pro úpravu obsahu uhiíku a/nebo křemíku v litině, pokud to bude potřebné.

Při realizaci tohoto vynálezu je snazší upravovat taveninu litiny s vysokým obsahem síry, pokud se tato musí použít. Odsiřovací krok se může realizovat před přesunem litiny do klimatizační pece, nebo jako možná alternativa, se může přidat stanovené množství látky modifikující tvar uhlíku, které po množství, které je potřebné pro modifikaci strukturálních vlastností, rovněž zahrnuje stechiometrické množství odpovídající obsahu síry v litině, takže v principu bude veškerá síra reagovat až na konci procesu, a tím výsledný roztok CGI nebude obsahovat žádnou síru. Jak již bylo uvedeno, tato reakce není zdaleka okamžitou reakcí, čímž poškozuje vzorky, které se během procesu odebíraly. Při realizaci tohoto vynálezu, je vzorek odebírán na konci procesu z taveniny, která se, bráno v průměru, nacházela po delší dobu v klimatizační peci. U každé dávky taveniny, která byly přenesena do klimatizační pece, obsah síry v nové dávce je snižován míšením s dávkou s nižší koncentrací aktivní síry, která je již přítomná v klimatizační peci, a tím je síře poskytnut dostatečný čas k tomu, aby mohla zcela reagovat ještě před odběrem zmíněného vzorku.

Výroba litiny v kroku I se snadno provádí v tavícím zařízení, například v kupolové peci nebo elektrické peci, přičemž výroba může sestávat z duplexního procesu včetně použité tavící a klimatizační pece. Použitou surovinou muže být železný šrot, prvotní surovina litiny, vrácené odlitky a jiný obvyklý železný vsádkový materiál a jejich kombinace, což není příliš výhodné, jelikož surovina může obsahovat značné množství síry.

Hodnota C.E. se upravuje v kroku II pomocí uhlíku nebo křemíku nebo nízkouhlíkatého železa, přidávaných v množství odpovídajícímu výsledku tepelné analýzy taveniny, která byla právě odlma. Princip úpravy C.E. se shoduje se způsobem popsaným v SE-B-470,091.

Podle jednoho provedení tohoto vynálezu, dále značeného jako provedení A, je tavenina dále přesunuta do reakční nádoby, obvykle do licí pánve, ve které dochází k základní úpravě, při které látka modifikující tvar uhlíku, například Mg, se přidává v množství stanoveném provedenou tepelnou analýzou, což je v podstatě v souladu se způsobem popsaným v SE-B-4441,817 a v SE-B-469,712. Mg se může přidávat do taveniny podle kteréhokoliv příslušného a obvyklého způsobu. Mohou se použít slitiny obsahující Mg (např. slitina FeSiMg obsahující 45-60%

Fe, 40-70% Si, 1-12% Mg) u tak zvaného sendvičového procesu (to znamená, že slitina je umístěna na dno reakční nádoby a tavenina se na slitinu nalije), ačkoliv přednost se dává tomu, aby se přidal čistý Mg, jelikož produkuje méně strusky. Přidávaný čistý Mg může mít tvar drátu, nebo může být ve formě tzv. GF konvertoru (GF-Georg Fisher AG). Jak již bylo dříve uvedeno, není nutné zapojit do základního procesu úpravy očkovadlo, ačkoliv neexistuje nic, co by mohlo zabránit jeho použití.

Po dokončení nepovinného základního procesu úpravy, se z taveniny se odstraní struska a tavenina se přemístí do klimatizační pece, kterou může být otevřená pec, ve které jsou například takové procesní podmínky, které oddělují taveninu od atmosférického kyslíku souvislou vrstvou strusky, ale přednost se dává uzavřené peci s ochrannou vrstvou inertního plynu. Toto opatření minimalizuje nežádoucí oxidaci složek taveniny a zvláště oxidaci snadno oxidovatelé látky modifikující tvar uhlíku, například Mg. Při použití vrstvy plynu, plynem může být kterýkoliv plyn nezpůsobující oxidaci, například dusík, vzácný plyn anebo jejich směs.

Podle jednoho provedení tohoto vynálezu, používá se uzavřená klimatizační pec, která je udržována pod tlakem. Kromě udržování pece pod tlakem, čímž se dále redukuje přístup vzduchu k tavenině v klimatizační peci, je-li pec správné konstruována, může se tlak v peci regulovat tak, že se řídí vyprazdňování taveniny do licí pánve pokrokovějším způsobem, jak to bude později podrobněji popsáno.

Pec může být typu PRESSPOUR, tedy typu, který prodává firma ABB. Vsádková dávka se v klimatizační peci mísí s přítomnou tavenincu.

Znovudoplnění obsahu taveniny v peci množstvím nové taveniny, dosahuje hodnoty až 25%, jelikož tato převrácená hodnota obsahu pece poskytuje dobrou účinnost při vyrovnávání obsahu pece.

Podle provedení A se může do taveniny v klimatizační peci přidat další látka modifikující tvar uhlíku, například Mg, je-li to požadováno. Hořčík se přidává ve formě drátu s hořčíkovým jádrem potaženým ocelovým pláštěm nebo ve formě tyče, a vkládá se do pece uzavíratelným otvorem ve víku pece. Množství Mg dodávaného do systému se řídí podle výsledků tepelné analýzy plně upraveného CGI, nebo v proudu nebo ve směru proti proudu odlévané litiny. Existuje zde nebezpečí vývinu plynu v tavenině při dodávce alespoň jedné látky modifikující tvar uhlíku, například Mg, která se snadno při styku s taveninou odpařuje. Je-li klimatizační pec pod tlakem, je plyn, který se vyvinul, schopen přerušit řídicí systém tlakování. Následkem je to, že tlak v klimatizační peci je po dodání látky modifikující tvar uhlíku do taveniny snížen.

U jiného provedení, dále označeného jako provedení B, které je alternativní s provedením A, je roztavená litina přenesena z klimatizační pece do malé licí pánve, před nalitím do formy, a přidá se, v souladu se zmíněným principem regulace tavení (t.j. základní litina v klimatizační peci nebyla předtím upravována hořčíkem), do licí pánve celkové množství látky modifikující tvar uhlíku.

Pořadí výrobních kroků je ukončeno odebráním vzorku pro tepelnou analýzu. Vzorek se nejlépe odebírá z licí jamky nebo ze systému licího kanálu, nebo například z licí pánve pokud existuje. Vzorek se může odebírat ručně pomocí ruční naběračky, plně automatizovaně nebo poloautomaticky. V tomto smyslu znamená výraz poloautomaticky to, že se odběr provádí automaticky a sondy se mění ručně. Vzorkovacím zařízením může být zařízení popsané například v SE-3-446,775. Aby se tavenina, která je již přítomná v klimatizační komoře mohla smísit s každou novou dávkou roztavené litiny, musí uplynout určitý čas, kdy je již možné odebrat vzorek pro tepelnou analýzu s výsledkem, který by reprezentoval obsah pece, proto je nutné nechat projít několik forem, obvykle 4-5 forem po každém naplnění klimatizační pece, a teprve potom odebrat vzorek.

V případě provedení A je nutné odebírat vzorky dostatečně rychle, aby sa zajistilo, že výsledek analýzy se dá použít k modifikaci následujícího základního procesu úpravy. Při určování doby trvání mísícího procesu, se musí brát do úvahy parametry včetně doby potřebné pro naplnění formy, objemová kapacita formy, velikost klimatizační pece, a tam kde se to dá využít, velikost licí pánve, ve která probíhá základní úprava.

Postupy při zahájení procesu jsou ve značné míře závislé na počátečních podmínkách:

slévárna byla použita pro výrobu šedé litiny nebo kujného železa před započetím zmíněného procesu, nebo klimatizační pec může být více či méně naplněna taveninou. U kteréhokoliv případu je klimatizační pec nejprve plněna roztavenou litinou, volitelně se základní úpravou pomocí Mg, až do okamžiku, kdy je koncentrace síry a/nebo přísad v tavenině ve správném množství potřebném pro výrobu CGI. Pec se plní obvykle na základě zkušeností, někdy společně s prováděním chemické analýzy vzorků odebraných u výtokového otvoru.

Podle provedení A, je při zahájení procesu pec naplněna na 3/4 kapacity, tavenina se potom vypouští až do okamžiku, kdy se dosáhne stabilní a jednotné úrovně očkovadla, kdy tato úroveň obecně odpovídá vypuštěnému množství taveniny do 2-4 licích forem, přičemž odlévání je dočasné přerušováno při současném odebírání vzorků. Výsledek této analýzy ovlivňuje základní úpravu následující dávky taveniny v reakční nádobě, přičemž touto taveninou se později naplní klimatizační pec, a výsledek rovněž indikuje možnost přidání Mg do taveniny v klimatizační peci pro rychlou úpravu systému, aby se mohla zahájit výroba.

V případě plánovaných nebo nežádoucích ucpání béhem operace, snižuje se po zastavení výroby tlak v peci tak, že tavenina u výtokového otvoru se vrátí zpět do pece, čímž se sníží únik nebo oxidace Mg. Jelikož je únik dávky za časovou jednotku známý, je možné vypočítat snížení aktivního Mg během doby ucpání. Do taveniny se může dodat odpovídající množství Mg a výroba se může opět rozběhnout.

Procedury zahájení a ukončení jsou v podstatě stejné a byly již popsány u provedení B. Licí pánve se mohou předehřívat. V případě ucpání by se měly pánve vyprázdnit, pokud možno do forem, ale jinak zpět do klimatizační pece, a to v několika minutách po ucpání, a v případě delší trvání tohoto ucpání by se měly znovu předehřát. Při znovuzahájení procesu se pánve opět naplní.

Přehled obrázků na výkrese

Vynálezecký způsob bude dále podrobněji popsán s odkazem na příklady a připojené výkresy, na kterých stejné předměty mají stejná odkazová čísla.

Obr.l znázorňuje schematický pohled na provedení A způsobu výroby podle tohoto vynálezu, obr.2 znázorňuje příklad řídicího diagramu, jehož pomocí je obsah látek modifikujících tvar uhlíku v tavenině ovládán při realizaci způsobu podle obr.l, obr.3 znázorňuje příklad řídicího diagramu, který je podobný diagramu na obr.2, ale týká se množství očkovadla v tavenině, obr.4 znázorňuje schematický pohled na provedení B způsobu podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

V případě provedení A znázorněného na obr.l, se nejprve připraví tavenina litiny 1 v peci 2. Tavenina je v tomto případě připravena ze železného šrotu. Hodnota C.E. taveniny je upravena v peci 2 přidáním uhlíku a/nebo křemíku a/nebo oceli do taveniny, jak je to znázorněno číslem 25. Tavenina je potom přemístěna do licí pánve 3, ve které je tavenina podrobena základní úpravě, která spočívá v přidávání Mg 11 ve vhodné formě. Následně se odstraňuje s povrchu taveniny struska a tavenina se potom přemísťuje do uzavřené klimatizační pece 4 s udržovanou atmosférou inertního plynu, kde klimatizační pec je typu určeného pro tlakové odlévání a prodává ji společnost A3B pod obchodní značkou PRESSPOUR. Tavenina se z pece vypouští řízeným způsobem, a to řízením procesu přetlakování plynem v prostoru pece 16 . s pomocí ventilu 17 na přívodní trubce 13 , nebo pomocí zátkové tyče 12 , která přesné zapadá do odpichového otvoru 13 výtoku 3, nebo kombinací obou řídicích způsobů. Tavenina 5 je zahřívána jednotkou indukčního ohřevu 22, čímž se rovněž v jistém rozsahu promíchává. Dávka taveniny vložená do klimatizační pece 4 je smíchána s taveninou 5, která je již v peci přítomná. Jestliže je proces kontinuální, využije se až 75% maximální kapacity pece. Do pece 4 se může, pokud je to nutné, přidat další Mg. Přidávaný Mg je ve formě drátu s hořčíkovým jádrem a pláštěm z oceli nebo ve formě tyče 6, která se do pece 4 vkládá přes uzavíratelný otvor 7 v plášti 8 pece. Tak jako ostatní přísady, je i přidávání Mg ovládáno výsledkem tepelné analýzy CGI. Otvor 7 má posuvný ventil nebo víčko 21. Uspořádání rovněž zahrnuje komín 20 (může být totožný s otvorem 7), přes který větrají částice MgO, páry Mg a ostatní plyny nacházející se uvnitř pece, kde komín má posuvný ventil nebo víčko 21, umístěné v plášti 3. Během operace je ventil 17 otevřený pro plynulou dodávku plynu, zatímco ventily 19 a 21 jsoun uzavřeny. Vyskytne-Ii se potřete vložit do pece drát Mg 6, sníží se nejprve tlak v peci, což má za následek, že hladina taveniny v odtoku 9 poklesne na úroveň znázorněnou čárkovaně. Tato operace trvá okolo 10-20sekund. Ventil 21 v komíně 20 a ventil 19 pro přísun Mg se otevře, což trvá okolo 5 sekund. Drát s jádrem z Mg se pak vloží do pece na dobu přibližně 30-ti sekund. Ventily 19 a 21 se potom uzavřou, což trvá dalších 5 sekund. Nakonec se otevře ventil 17 a zvýší se tlak na normální provozní úroveň, což trvá okolo 20sekund. Celkový čas potřebný pro vložení tyče Mg 6 do klimatizační pece je okolo 70 sekund. Do výtokového otvoru 9 se před odpichem taveniny přidá očkovadlo 10, což odpovídá dříve uvedeným principům regulace. Odpich taveniny z pece 4 je řízen pomocí zátkové tyče 12.. Pořadí jednotlivých kroku je ukončeno odběrem vzorku 14 pro tepelnou analýzu pomocí vzorkovacího zařízení 2J., které zde není podrobně popsáno. EJ popsaného případu je vzorek odebrán v licí jamce nebo v licím kanálu 15 licí formy 14. Aby bylo zajištěno, že výsledky analýzy reprezentují obsah pece, nechává se před tím, než se začnou odebírat vzorky, projít 4-5 licích forem po každém naplnění klimatizační pece. Vzorek se analyzuje pomocí počítače 24,, který zde není podrobněji popsán. Přerušovaná čára znázorňuje tok informací do a z počítače 24.

Dodávky látek modifikujících tvar uhlíku do systému jsou vhodně regulovány v souladu s principy, které budou dále popsány, a s odkazem na řídicí diagram na obr.2, na kterém je řídicí hodnota obsahu látky modifikující tvar uhlíku vynesena na ose y jako funkce času, který je nanesen na ose x. Kladné hodnoty na souřadnicích y určují přebytky hodnot ve vztahu k řídicí hodnotě látky modifikující tvar uhlíku, záporné hodnoty určují deficit. Řídicí hodnota se shoduje s osou x, je-li y = 0 . Referenční znaky mají následující význam:

100 = horní stanovená mez

110 = horní mez řízení

120 = spodní mez řízení 130 ~ spodní stanovená mez mezi čárami 110 a 120) a pohyb hodnoty nemá snahu překročit tuto oblast, dodávka Mg se nemění. Stejné množství Mg je zahrnuto v příštím procesu základní úpravy, tak jak tomu bylo u předchozích procesů. Jestliže skutečná hodnota leží nad horní mezí řízení 110, ale pod horní stanovenou mezí 100, dodávka Mg se v příštím procesu základní úpravy snižuje. Jestliže skutečná hodnota leží v odpovídajícím spodním rozsahu (mezi čárami 120 a 130), dodávka Mg se v příštím procesu základní úpravy zvýší. Jestliže skutečná hodnota leží nad horní stanovenou mezí 100, nevypouští se z klimatizační pece žádná tavenina, a to do doby než obsah Mg poklesne (záměrně), nebo je-li tavenina v peci rozředěná taveninou s nízkým obsahem Mg, až do doby než obsah Mg opět dosáhne přijatelnou mez. Současně zazní varovný signál týkající se vyřazení kroku -vypouštění. Jestliže náplň klimatizační pece nedosahuje její kapacity, muže se do původní náplně přidat náplň s menším obsahem Mg. Odtok taveniny se rovněž přerušuje, když skutečná hodnota spadne pod spodní stanovenou mez 133, také v tomto případě se do pece vkládá drát Mg, zatímco zní varovný signál.

Dodávka očkovadia do taveniny je řízena stejným způsobem. Referenční znaky na obr.3 mají stejný význam jako referenční znaky na obr.2. Jestliže skutečná hodnota leží mezi mezemi řízení (mezi čárami 110 a 120) a pohyb hodnot nemá snahu opustit tuto oblast, neprovádí se žádná změna v množství očkovadia dodávaného do systému. Jestliže skutečná hodnota leží mimo limitů řízení, množství očkovadia dodávaného do taveniny se buďto snižuje, nebo zvyšuje. Rovněž se používá varovný signál, jestliže skutečná hodnota leží mimo stanovené meze (čáry 100 a 130).

V případě provedení znázorněného na obr.4, což je příklad dříve popsaného provedení 3, tavenina litiny se připravuje v

i. --* peci 42. Tavenina je potom přemístěna do nádoby 43 , ve které dochází k odsíření taveniny, podle kteréhokoliv vhodného a známého způsobu, až na váhové procento okolo 0,005-0,01 % síry. Současně se přidává uhlík až do hodnoty váhového procenta okolo 3,7 % uhlíku, aby se upravila hodnota C.E. taveniny. Následně se z povrchu taveniny odstraní struska a tavenina se přemístí do tlakové klimatizační pece (podobné peci 4 z příkladu provedení A), která má kapacitu od 6 do 65 tun, odkud se tavenina odlévá řízeným způsobem podle kteréhokoliv způsobu naznačeného u příkladu provedení A. Dávka taveniny vložené do klimatizační pece 44 je smíchána s taveninou 45, která je již v peci přítomná, mohou se rovněž přidat legovací přísady,, například Cu nebo Sn. Legovací přísady se mohou také přidávat, i volitelně, u jiného vhodného bodu procesu.

Z klimatizační pece je tavenina přelita do pánve určené pro malou úpravu nebo do licí pánve 60. Tavenina je v těchto pánvích upravována pomocí drátu s hořčíkovým jádrem 46 a očkovadlem 50., a to těsně před odlitím do forem 54. Posloupnost způsobu úpravy je ukončena odběrem vzorku pro tepelnou analýzu 63 z pánve 60, nebo z licí jamky licího systému 55 licích forem 54. Stejně jako u jiných přísad, dodávka Mg, stejně jako očkovadla, je řízena výsledkem tepelné analýzy odlévaného CGi. Řídicí a regulační principy popsané v souvislosti s obr.2 a 3, se dají rovněž aplikovat u tohoto provedení.

Je zřejmé, že tento vynález se neomezuje pouze na popsaná a zobrazená zjednodušená provedení, a že popsaný způsob se může upravit různými způsoby v rámci tohoto vynálezu a v rámci kvalifikace odborníků v tomto oboru. Tak například termální analýza se může provádět po základní úpravě za účelem zajištění přijatelné kvality náplně do klimatizační pece. Ostatní způsoby, principy, zařízení, komponenty, přísady atd., již dříve uvedené, se mohou v rámci tohoto vynálezu rovněž použít.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROK Y

   1. Způsob nebo postup kontinuální 'výroby předem upravené litiny pro odlitky, které tuhnou jako zhutněná litina s grafitem, zahrnuje kroky:

   I. výrobu litiny,

   II. přidání látek do taveniny. které regulují grafitizační potenciál litiny,

   III. přenesení roztavené litiny do klimatizační pece, ve které je množství roztavené litiny udržováno v předem stanovených mezích tím, že se okamžitě nahradí odlitá litina z klimatizační pece příslušným množstvím roztavené litiny, která přichází ze zmíněných předchozích kroků,

   IV. lití roztavené litiny přímo do licích forem nebo pánví, a z těchto pánví do licích forem, před krokem IV se, pokud je to nutné, provádí odsíření roztavené litiny pomocí odsiřovacích způsobů, které jsou známé, a to až do váhového procenta síry, které má být menší jak 0,025%, v průběhu realizace jednoho nebo více kroků I-IV, se do roztavené litiny přidává látka modifikující tvar uhlíku a očkovadla, kdy tento způsob je charakteristický tím, že se při něm odebírá vzorek roztavené litiny, a to po kroku III a/nebo z licích forem a po přidání zmíněných látek, přičemž se vzorek nechá tuhnout ze stavu, při kterém je vzorek a kontejner, ve kterém se nachází, v tepelné rovnováze při teplotě nad krystalizační teplotou, kdy se současně zaznamenávají změny teploty roztavené litiny, ve středu vzorku a v blízkosti stěny nádoby, v závislosti na čase, přičemž vyhodnocené změny se použijí k stanovení strukturálních vlastností a grafitizačního potenciálu litiny známým způsobem, jestliže se stanovený grafitizační potenciál a/nebo stanovená struktura litiny odchyluje od odpovídajících známých vlastností a grafitizačního potenciálu zhutněné litiny s grafitem více než je předem stanoveno, upraví se množství látky regulující grafitizační potenciál uvedený v kroku II, a/nebo se upraví množství látky modifikující tvar uhlíku ubráním nebo přidáním, a/nebo se upraví množství přidávaného očkovadla, přičemž úpravy se provádí vzhledem k předem stanovenému vztahu ke zmíněné odchylce nebo odchylkám.
2. 2. Způsob a postup podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztavená litina je přenesena po kroku II, ale před krokem III, do reakční nádoby, do které se přidává látka modifikující tvar uhlíku, další látka modifikující tvar uhlíku se do taveniny přidává, je-li to zapotřebí, v klimatizační peci, roztavená litina se nalije v kroku IV do licí formy, a přidá se, po realizovaném kroku III, očkovadlo.
3. 3. Způsob a postup podle nároku 1,vyznačující se tím, že roztavená litina je přenesena po kroku II, ale před krokem III, do reakční nádoby, ve které dochází k

   - 13 odsíření až na hodnotu váhového procenta síry, která má být menší než 0,025%, roztavená litina se v kroku IV odlévá do licí pánve a odtud do lících pánví, a do roztavené litiny, která je stále ve zmíněných licích pánví, se přidává látka modifikující tvar uhlíku.
4. 4. Způsob a postup podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že klimatizační pec je uzavřena.
5. 5. Způsob a postup podle nároku 4, vyznačující se tím, že klimatizační pec má ochrannou atmosféru vytvořenou inertním plynem.
6. 6. Způsob a postup podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že se v klimatizační peci vytváří přetlak.
7. 7. Způsob a postup podle nároku 6, vyznačující se tím, že tlak v klimatizační peci se snižuje, jestliže se přidává látka modifikující tvar uhlíku do taveniny v době, kdy je tavenina v klimatizační peci.
8. 8. Způsob a postup podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se odebírá vzorek roztavené litiny z výtokového systému licí formy.
9. 9. Způsob a postup podle kteréhokoliv z nároků 1-7, vyznačující se tím, že roztavená litina je v kroku IV odlévána do licích pánví a odtud do licích forem,přičemž se z pánví odebírá vzorek roztavené litiny.