FI69580C - Framstaellningsfoerfarande foer en roerkokill med rektangulaert respektive kvadratiskt tvaersnitt - Google Patents

Description

69580

Poikkileikkaukseltaan suorakulmaisen tai neliömäisen putkikokillin valmistusmenetelmä

Keksinnön kohteena on korkealla sulavien metallien, 5 erikoisesti teräksen tankovaluun tarkoitettu poikkileikkaukseltaan suorakulmaisen tai neliömäisen putkikokillin valmistusmenetelmä, joka putkikokilli muodostuu kuparisesta tai kuparilejeerinkisestä kokillirungosta sekä sulatteen puoleiselta pinnaltaan kulutuskestävästä pinnoit-10 teestä.

Tunnetusti on korkealla sulavien metallien kuten raudan ja teräksen tankovaluun tarkoitettujen kokillien oltava lämmönjohtavuudeltaan hyvää ainetta, joiden seinän paksuuden on kaikissa tapauksissa oltava valittu 15 vähintään niin suureksi, että ne riittävällä tavalla tyydyttävät odotettavissa olevat mekaaniset vaatimukset.

Hyvän termisen johtavuutensa ansiosta on kupari lyönyt itsenä läpi kokillien raaka-aineena. Koska kuparin mekaaniset ominaisuudet eivät monin tavoin olleet 20 riittävät, ovat viime aikoina matalaseosteisesta kupari- lejeeringistä valmistetut tankovalukokillit osoittautuneet edullisemmiksi, jolloin tietoisesti otettiin kaupanpäällisiksi hieman alhaisempi terminen johtavuus.

Haitallista kuparista tai kuparilejeeringeistä 25 valmistetuissa tankovalukokilleissa terästä jatkuvasti valettaessa on, että tietyt teräslaadut sitovat itseensä kuparia, joka johtaa raerajadiffuusioon ja täten pelättyyn teräksen kuumanhaurauteen.

Sen tähden on jo ehdotettu sulatteen kanssa koske-30 tuksessa oleville pinnoille pinnoittamista kulutuskestä-villä pinnoitteilla. Näiden pinnoitteiden pitää oarantaa kokillin kulutuskestävyyttä ja siten myös käyttöikää ja edelleen vähentämällä hankausta valutangon ja kokillin välillä mahdollistaa suuremmat valunopeudet.

35 Siten on jo ehdotettu kokillien varustamista sulat teen kanssa kosketuksessa olevan pinnai osalta elektrolyyt- 2 69580 tisesti kromi- tai nikkelikerroksella. Nämä kerrokset ovat hyviä kulutuksenkestävyys- ja liukuominaisuuksil-taan. Poikkileikkaukseltaan suorakulmaisten tai neliömäisten putkikokillien valmistuksessa ilmenee kui-5 tenkin vaikeuksia, koska elektrolyyttikylvyn huonosta sirotuskyvystä riippuen tasainen pinnoitus erityisesti säteissä tai nurkissa ei ole mahdollinen. Tälle on seurauksena, että yli 150^um kerrospaksuuksissa putkikokillin sisäpinnan ääriviivat muuttuvat sillä tavalla, että 10 kokillit eivät enää sovellu valamiseen (Keyhole-vaikutus).

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on antaa käytettäväksi menetelmä, jonka avulla on mahdollista valmistaa poikkileikkaukseltaan suorakulmaisia tai neliömäisiä putkikokilleja, joiden sulatteeseen rajoittuval-15 la pinnalla on elektrolyyttisesti pinnoitettu kulutus-kestävä kerros seinän paksuudeltaan vähintään 150^,um.

Tämä tehtävä ratkeaa siten, että puristamalla ja/tai valssaamalla ja/tai vetämällä valmistettu pyöreä putki varustetaan elektrolyyttistä tietä pinnoitteella 20 ja seuraavaksi yhdysputki muodostetaan poikkileikkaukseltaan suorakulmaiseksi tai neliömäiseksi putkeksi.

Täysin yllättävästi on ilmennyt, että muovattaessa seuraavaksi yhdysputkea sucrakulmaputkeksi tai poikkileikkaukseltaan neliömäiseksi putkeksi, elektrolyyttisesti 25 tuotettu kerros käyttäytyy samalla tavalla kuin kupari-putki, ja saadaan putkikokilli, jossa kerroksen seinän paksuus myös muokkauksen jälkeen oli täysin tasainen, erityisesti säteitten alueella.

Edullisesti yhdysputkea hehkutetaan pinnoituksen 30 jälkeen 500 - 1000°C:ssa, jotta saadaan diffuusiokerros pinnoituksen ja perusrungon välille. Joissain tapauksissa hehkutettaessa esiintyvä putkikokillin kiertyminen voidaan jälleen korjata seuraavassa kylmämuovauksessa.

69580

Tarkoituksenmukaisesti putki varustetaan nikkeli-kerroksella, jonka seinän paksuus on vähintään 150yUm. Kromiin verrattuna myönnetään nikkeliraaka-aineelle etusija, koska elektrolyyttisesti tuotettua kromikerrosta ei käytännöllisesti katsoen voi kylmänä muovata. Kromiin 5 verrattuna nikkelin pienempi kovuus, joka myös on mittaa antava kerroken kulutuskestävyydelle, voidaan tasata nikkeliraaka-aineella siten, että elektrolyyttiin lisätään kiinteän aineen hiukkasia, esimerkiksi piikarbidin muodossa. Kiinteän aineen hiukkaset sijoittuvat elektrolyy- 10. sissä nikkelin kidehilaan ja johtavat siten lujuuden oleelliseen kasvuun, jolloin terminen johtavuus vähenee vain merkitksettömästi. Erotetun kerroksen seinän paksuuden olisi oltava vähintään lSO^um ja se voi olla aina 4 mm. Samalla on mahdollista eri kulutus vaatimuksien mukaisesti 15 soveltaa kokillien käyttöikiä käytännön tarpeisiin.

Mahdollisesti on myös suoritettavissa mekaanista jälkikäsittelyä .

Yhdysputken muovaus suoritetaan tarkoituksenmukaisesti vetämällä tapin ja mat riisin avulla. Tällöin saavu-20 tetaan seinän paksuuden ja putkikokille halutun mitoin.

Mikäli halutaan mittatarkuudeItään huippuvaatimukset täyttävät putkikokillit, on tarkoituksenmukaista vetämisen jälkeen kalibroida putkikokilli räjähdysmuovauksen avulla. Tässä menetelmässä sijoitetaan putkikokillin sisätilaan 25 poikkileikkaukseltaan suorakulmainen tai neliömäinen tappi ja putkikokilli muovataan tapin päälle räjähdysvaikutuk-sen avulla. Mikäli tässä menetelmässä käytetään kaarevaa tappia, saadaan niin kutsuttu kaarikokilli. Kaarevien putkikokillien valmistamiseksi voi kuitenkin myös olla 30 suotuisaa sijoittaa vedettyihin putkiin kaareva poikkileikkaukseltaan suorakulmainen tai neliömäinen tappi ja puristaa putki ja tappi yhteisesti matriisin läpi.

Erikoisen taloudelliseen valmistukseen päästään, kun seinän paksuudeltaan ja/tai pituudeltaan oleellisesti 35 suurempi putki kuin valmis putkikokilli varustetaan elek- 69580 trolvyttisesti pinnoitteella, pinnoitettu putki muokataan poikkileikkaukse1taan suorakulmaiseksi tai neliömäiseksi putkeksi ja lopuksi erotetaan putkesta halutun mittaiset kokilliputket. Aikaa kuluttava elektrolyyt-5 tinen prosessi suoritetaan vain kerran esimerkiksi käyttämällä pitkää putkea lukuisiin putkikokilleihin. Oleellista on tällöin, että elektrolyyttisesti erotetun kerroksen seinän paksuus valitaan suuremmaksi kuin valmis kokilli edellyttää, koska seuraavan vetoprosessin kulu-essa, kuten tunnettua, seinän paksuus pienenee. Sama koskee tapausta, jolloin elektrolyysissä lähdetään käyttämään putkea, jolla on oleellisesti suurempi seinän paksuus. Seuraavassa vetoprmessissä saadaan poikkileikkauspinnan pienetessä samoin pituudeltaan suurempi ]_5 putki, jotta sitten voidaan erottaa halutun pituisia valmiita kokilleja.

Elektrolyyttisesti pinnoitettu putki vedetään seuraavaksi tarkoituksenmukaisesti pyöreäksi putkeksi, jolla on pienemmät poikkileikkausmitat, ja muodoste-2Q taan täten yhdessä tai useammassa työvaiheessa ja vasta työn lopuksi nelikulmaiseksi tai suorakulmaputkeksi.

Yllä kuvattu diffuusiohehkutus voidaan sitten suorittaa useasti vedettäessä välihehkutuksena. Myös hehkutus välittömästi ennen muovausta suorakulmioksi tai neliöksi on 25 mahdollinen.

Keksintöä kuvataan lähemmin joidenkin esimerkkien avulla.

Kupariputkikappale pituudeltaan 850 mm ja seinän paksuudeltaan 105 mm ja ulkoläpimitaltaan 189 mm pinnoi-30 tetaan elektrolyysikylvyssä 950y.um:n nikkelikerroksella. Tällöin kupariputkikappale on kytketty katodiksi, sanalla kun sisukseen on järjestetty anodi tasaetäisyydelle ku-pariputkikappaleen sisäpinnasta. Kupariputkikappaleen ulkopinta sekä otsapinnat, joita ei ole tarkoitettu pin-35 noitettavaksi, on pinnoitettu johtamattomalla lakalla.

Il 5 69580

Kun haluttu seinän paksuus on saavutettu, putkikappale poistetaan kylvystä. Sopivan muovauskoneen, esimerkiksi oolttoouristuskoneen avulla muovataan täysin pyöreä putkikappale poikkileikkaukseltaan nelikulmaiseksi tai 5 neliömäiseksi putkeksi. Tähän esimuovattuun putkikao-paleeseen työnnetään poikkileikkaukseltaan vastaava suorakulmainen tai neliömäinen kaareva kartiomainen tappi, ja tappi ja putkikappale puristetaan vhdessä matriisin läpi. Valmiin kokilliputken mitat ovat 10 seuraavat: 122,6 x 138 mm seinän paksuus 7,7 mm pituus 801 mm taipuvussäde 4939 mm 15 Ni-kerros 700^um

Esimerkki 2 2,1 m pituisen, ulkoläpimitaitaan 300 mm ja seinän paksuudeltaan 24 mm kupariputken sisäpinnalle pinnoitetaan 20 elektrolyysiprosessissa 1300^um paksuinen nikkelikerros. Tämä putki vedetään tapin ja matriisin avulla seuraavaksi useissa vedoissa pyöreäksi putkeksi ulkoläpimitaltaan 277,8 mm ja seinän paksuudeltaan 22 m.. Sitten putkea hehkutetaan 650°C:ssa usean tunnin ajan, jolloin nikkeli- ja 25 kuparikerroksen välille muodostuu diffuusiokerros. Hehkutettuun putkeen viedään poikkileikkaukseltaan suorakulmainen tappi ja putki vedetään samoin suorakulma-aukkoi-sen matriisin läpi. Tämän putken mitat ovat seuraavat: ulkoa 214, 4 x 150,4 mm 30 sisältä 194,2 x 130,2 mm

Nikkelikerroksen paksuus on tällöin noin 1028^,um. Putkesta erotetaan nyt kokillin pituutta vastaavasti putkikappaleita, näihin putkikappaleisiin painetaan kaa-35 reva kartiomainen poikkileikkaukseltaan suorakulmainen 6 69580 tappi ja kokillin seinämä muodostetaan räjähdysmuovauksen avulla tapin päälle. Tappi ja kokilliputki voidaan yllä kuvatusta myös puristaa matriisin läpi.

Sekä esimerkin 1 mukaisessa suoritusmuodossa että 5 esimerkin 2 mukaisessa voidaan puhtaan nikkelikerroksen asemesta käyttää muuta elektrolyyttisesti muodostettua kerrosta (mm. nikkelijeerinki). Niin voidaan esimerkiksi lisätä elektrolyyttiin piikarbidipölyä, joka rakentuu mukaan nikkelihilaan.

10 Mikäli tarvitaan laipallisia putkikokilleja, voidaan laipat kiinnittää suorakulman tai neliön yhteydessä muovauksen edullisesti kokilliputkeen elektroni-sädehitsauksella.

Il

Claims (6)

7 69580

1. Menetelmä poikkileikkaukseltaan suorakulmaisen tai neliömäisen, korkealla sulavien metallien erikoisesti teräksen tankovaluun tarkoitetun putkikokillin valmistami- 5 seksi, joka putkikokilli muodostuu kuparisesta tai kupari-lejeerinkisestä kokillirungosta sekä kulutuskestävästä pinnoitteesta sulatteeseen rajoittuvalla pinnalla, tunnettu siitä, että puristamalla ja/tai valssaamalla ja/tai vetämällä valmistettu pyöreä putki varustetaan 10 pinnoitteella elektrolyyttistä tietä, ja yhdysputki muovataan seuraavaksi poikkileikkaukseltaan suorakulmaiseksi tai neliömäiseksi putkeksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu ssiitä, että putki varustetaan nikkeli- 15 kerroksella, jonka seinän paksuus on vähintään 150^,um.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muovaus vetämällä suoritetaan tapin ja matriisin avulla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, t u n - 20 n e t t u siitä, että vetämällä muovauksen jälkeen outki-kokilli kalibroidaan rajähdysmuovauksella.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä kaarevan putkikokillin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että vedettyihin putkiin viedään kaareva poikkileikkaukseltaan 2 5 suorakulmainen tai neliömäinen tappi ja tappi ja putki yhdessä puristetaan matriisin läpi.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai jonkin seuraavan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä,että valmista putkikokilla oleellisesti seinän paksuu-30 deltaan ja/tai pituudeltaan suurempi putki elektrolyyttisesti varustetaan pinnoitteella, että pinnoitettu putki muovataan poikkileikkaukseltaan suorakulmaiseksi tai neliömäiseksi putkeksi ja lopuksi putkesta erotetaan kokilliputket halutun pituisina.