HU202641B - Method and apparatus for producing heat-proof materials by induction way - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés hőálló anyagoknak indukciós úton való előállítására, amely révén a kiinduló por alakú anyagok megolvasztásával hőálló anyagú testek és idomok állíthatók elő.

A hőálló anyagoknak és ötvözeteknek az eddig ismert eljárásokkal és eszközökkel való olvasztása során nem kerülhető el az olvasztáshoz használt edény károsodása, egyes esetekben a megolvadása sem. Ilyen hőálló anyagok tehernek magas olvadáspontú fémek, mint a 3400 ’C hőmérsékleten olvadó volfram és a 2600 ’C hőmérsékleten olvadó molibdén, vagy lehetnek hőálló oxidok és mesterségesen előállított anyagok, például karbidok.

A szilárd testeket és idomdarabokat színtereléssel vagy olvasztással készítik. A rendszerint por vagy szemcsés állapotban levő hőálló anyagokat az olvasztáshoz olyan tégelyekbe helyezik, amely tégelyek olvasztás közben bomlanak, helyileg maguk is megolvadnak vagy legalábbis erősen kopnak.

A színterelés során a hőálló anyag port összesajtolják és a nyert, félkemény állapotban levő testeket fölhevítik, minek következtében a szemcsék egymáshoz kötődnek. Az így előállított fém anyagú testeket ezután kovácsolják vagy melegen hengerük mindaddig, amíg kellő szilárdságú és keménységű testet, illetve idomot nem kapnak. Ez az eljárás főként volfram és molibdén anyagú testek előállítására használt.

Egy másféle színterelési eljárást alkalmaznak a fémkerámiák előállításához. Ez az eljárás főként volframkarbid előállítására használatos, azonban alkalmazzák más hőálló karbid anyagú testek gyártására is (TiC, TaC stb.). A hőálló karbidok (WC, TiC, TaC) por anyagát kobaltporral keverik össze, majd a keveréket kívánt alakra összesajtolják és akobaltolvadáspontjáig hevítik. A hőkezelés után a kihűlt testben, illetve idomban levő szemcséket egy alakítható és erős kobalthártya kapcsolja össze.

A volframkarbidnak olvasztással való gyártásához eddig olyan módszert és tégelyt használtak, amelynél olvasztás közben maga a tégely is fölhevített állapotban van. Ennél az ismert eljárásnál egy grafit tégelybe szénpor és volframpor keverékét helyezik és a tégely falát indukció azaz nagyfrekvenciájú mágneses tér hatása révén vagy más módon fölhevítik. A magas hőmérsékletű tégelyfalak a porkeveréket körülbelül 2750 ‘C hőmérsékletre, azaz mintegy az olvadáspontig hevítik. A tégelynek az említettnél magasabb hőmérsékletet is ki kell bírni és a tégelyt kívülről megfelelően szigetelni kell.

Ennek az ismert eljárásnak hibája, hogy a nyert ötvözet széntartalma bizonytalan, mert a grafittégely anyagának egy része is belekerül az ötvözetbe. Hiba az is, hogy a tégely aránylag rövid idő alatt elhasználódik. Továbbá hátrányos jelenség, hogy a tégely hevítésének lehetséges módjai nem teszik lehetővé a folyamatos termelést, vagy legalábbis jelentősen megnehezítik.

A gyakorlati tapasztalatok szerint volframkarbidnak és hasonló anyagoknak forró tégelyben való olvasztása után az anyagot gyorsan ki kell önteni a tégelyből ahhoz, hogy az anyag összetétele, ötvözete közel a kívánt maradjon. Ezzel a problémával foglalkozik például az 1839 518 számú US szabadalmi leírás. Ez a folyamatos gyártást lehetetlenné teszi, mert ha a folyékony volframkarbidot hosszabb ideig tartjuk a grafittégelyben, ebből folyamatosan szenet vesz föl, a széntartalom növekedé2 se pedig az olvadáspont növekedését vonja maga után. így a megolvadt anyagnak a folyamat normális lezajlásához szükséges ideig való tégelyben tartása igen nehezen valósítható meg.

Ismert olyan indukciós hevítési eljárás is, amelynél magát a kezelni kívánt anyagot teszik ki váltakozó mágneses tér hatásának és így hevítik. Ekkor az anyagot tartalmazó tégely falai hidegek maradnak, mert a tégely úgy van megépítve, hogy a mágneses teret fölfogja és összegyűjti anélkül, hogy az indukált áram hatására jelentősen fölmelegedne. Egy ilyen eljárás és tégely leírása található például a 2 036 418 számú FR szabadalmi leírásban. A hőálló anyagú porkeverékeknek ilyen hideg tégelyben való hevítése és olvasztása azonban több jelentős problémát okoz. Az egyik probléma, hogy például volfram por esetében néhány tizedmilliméteres szemcsékhez 1 MHz-nél nagyobb frekvenciájú mágneses térre van szükség és az e frekvenciának megfelelő teljesítményt igen nehéz biztosítani. Hiba az is, hogy e frekvencia a rádióhullámokat is zavarja. Mindezek a problémák ennek az eljárásnak közvetlen ipari alkalmazását nem teszik lehetővé.

Az 1 MHz-nél nagyobb frekvenciájú mágneses tér alkalmazásának egy sajátos esetével foglalkozik a 3 708 645 számú US szabadalmi leírás. Az itt leírt hevítési eljárásnál a munkadarabot előzetesen elektromos ellenállástestté sajtolják a porszerű anyagrészecskékből. Az általában rúd alakra formált ellenállástestet indukciós fűtőtekercs veszi körbe, amely azt előbb a nagyfrekvenciás áram áteresztésével melegíti, majd pedig az indukciós hevítést az ellenállástesten átvezetett áram hőhatása váltja fel. Az eljárás célja a munkadarab, azaz az ellenállástest részecskéinek egymáshoz tömörítése. Ezen találmány szerint az anyagtest zsugorításához a kezdeti indukciós előhevítés után már előnyösebb a melegítés az áramjárta vezető, ill. ebben az esetben ellenállástest hőhatása, azaz J²R számítása alapján. Az indukciós hevítéssel ugyanis magasabb hőmérsékletre melegszik fel a munkadarab, amely kedvezőtlen a zsugorítás szempontjából.

A 3 721 549 számú US szabadalmi leírás szerint a nagyfrekvenciás árammal hevített indukciós olvasztótégelyben U, Ti, Pu, Zr redukáló reakciós folyamata játszódik le különböző redukálószer (Ca, Mg vagy fluorid), valamint oldószer hozzáadagolása mellett.

Az olvasztótégely lefelé szűkülő alakú, a hevítés és a redukálás, olvasztott fém csapolása szakaszosan megy végbe védőgáz alatt Ebben az esetben az olvasztótégely hőállóságával kapcsolatos igények alacsonyabb hőmérsékletre mérséklődnek, mivel a reakció hőmérséklete is általában 1200 ’C, maximum 2000 ’C hőfokú.

Egy további, a 3 665 083 számú US szabadalmi leírás ugyancsak titán előállítására szolgáló olvasztótégelyt mutat be. Az olvasztótégelyt viszonylag magas hőmérsékletre, kb. 2800 ’C-ra hevítik indukciós úton. Az indukciós tégely és az áramjárta tekercs között egy hengeres védőpajzs helyezkedik el. A védőpajzs a tégely falától légréssel van elválasztva. Az olvasztás ebben az esetben is szakaszos, csak a behelyezett fémtömb kívánt hőmérsékletre történő felhevítése után nyitják ki a tégely alatti, zárőlappal tömített csapolónyílást, és folyatják ki az olvadt fémet, célszerűen védőgáz alatt.

A találmány feladata az eddig ismert eljárások és berendezések hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölésével olyan eljárás és berendezés létrehozása, amelyek

HU 202641 Β lehetővé teszik a hőálló porkeverékeknek indukció útján való folyamatos közvetlen hevítését és az olvasztott tennék folyamatos csapolását.

A találmány további feladata olyan eljárás és berendezés létrehozása, amelynél az olvasztást hideg tégelyben lehet végezni úgy, hogy az aránylag alacsony hőmérsékletű tégely anyaga még kismértékben sem vegyül az olvasztott keverék anyagával és az előállított ötvözet összetétele, összetevőinek aránya tetszés szerint választható meg, a hóálló anyagrác olvasztása során jelentős megtakarítás érhető el. A csapolással egyidejűleg egymástól különálló anyagtestek, illetve idomok nyerhetők.

A találmányi gondolat azon alapul, hogy a nagyfrekvenciás indukciós hevítéshez a váltakozó mágneses tér frekvenciáját, a villamos teljesítményt, valamint a tégelybe helyezett porkeverék ellenállását a különböző tényezők figyelembevételével optimálisan választjuk meg. A találmány szerint az olvasztásra fordított hőteljesítmény a tégelyben a lehető legnagyobb hatásfokkal érvényesüljön, míg a tégely fala a lehető legkisebb mértékben melegedjen.

Ismert a nagyfrekvenciás indukciós hevítésnél egyrészt az, hogy a frekvencia növelésével az elérhető hőmérséklet is emelkedik, másrészt pedig az, hogy az áramsűrűség eloszlása nem egyenletes. Az igen nagy frekvenciák esetén az áram a vezető szélére húzódik ki, az ún. „szkinhatás, bőrhatás” érvényesül.

Akülső mágneses tér hatására a vezető jellegű testben - esetünkben a tégelybe helyezett tömörített porkeverékben - örvényáram alakul ki, amelyet a hevítésre, olvasztásra és az ezzel együtt lejátszódó színterelésre hasznosítunk. Ugyanekkor célszerű a tégelyfalban a szkinhatás és az örvényáram csökkentése, azaz a tégelyfal melegedésének elkerülése. Ennek érdekében a találmány szerinti olvasztótégely jól vezető rézből készül, és hosszanti irányban szakaszokra van osztva, hogy az örvényáram okozta melegedés is csökkenjen.

A feltalálói gondolathoz tartozik az is, hogy az olvasztótégelybe helyezendő, porszerű kiinduló anyagból hengeres testté való tömörítésnél nem csupán az összetartó kohéziós erőt kell figyelembe venni, hanem az előtömörített hengeres test ellenállását is. Az olvasztandó anyag fajlagos ellenállása (φ), ill. reciproka, a fajlagos vezetőképessége (γ), a relatív mágneses permeabilitás (μτ), valamint a választott frekvenciaérték (f) meghatározzák nagy frekvenciák esetén a vezető szélétől számított ún. behatolási mélységet (δ). Egyik lehetséges tapasztalati képlet alapján:

δ=

100

2π a

— cm-ben, vagy , ahol az a paraméter volfiamnál 11,9 cm VFüT értékű.

Az idézett összefüggés többek között megtalálható Pattantyús A. G.: Gépész- és villamosmérnökök kézikönyve 2. kötet,Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1961., 1299— 1301. oldalakon további, más kifejtett formulákban is.

Leírásunk végén ismertetjük az általunk meghatározott összefüggést a frekvencia, az ellenállás és a megolvadó rétegvastagság (behatolási mélység) között, amelynek alapján a henger alakú rúd előtömörítését képezzük.

További feltalálói gondolat az is, hogy az általánosan alkalmazott szakaszos olvasztás és csapolás helyett folyamatos olvasztást és csapolást valósítunk meg alul nyílással rendelkező olvasztótégely segítségével.

A találmány a kitűzött feladatot olyan eljárás létreho5 zásával oldja meg, amely eljárás révén kiinduló hőálló poranyagból ennek megolvasztásával hőálló anyagú testek állíthatók elő, oly módon, hogy a kiinduló por anyagot hordozható, mozgatható szilárdságúvá tömörítjük, és elektromos ellnállását a megolvasztásához szükséges belső hőfejlesztéshez alkalmassá téve testté alakítjuk, ezután az előkészített hőálló anyagú testeket hideg tégelybe helyezzük, majd a hideg tégelyben levő hőálló anyagú testeket indukciós úton az olvadási hőmérsékletüknél magasabb hőmérsékletre hevítjük, a fúziós folya15 mát lejátszódásáig.

A hordozhatóvá tett testeket a hideg tégely fölső nyílásán át helyezzük a tégely belső üregébe és az olvadt anyagot a tégely alján kialakított alsó nyíláson keresztül folyamatosan kifolyatjuk a tégely belsejéből.

A tégely alsó nyílásán kiömlő hőálló anyagot forgó, tömör réz anyagú hengerre folyatjuk és a hengerre folyt anyagból osztás révén anyagtesteket állítunk elő.

Az eljárás előkészítő fázisában akiinduló por anyagot önmagában hordozható és mozgatható alakú és a későb25 bi indukciós olvasztáshoz alkalmas nagyságú, hengeres alakú és a későbbi indukciós olvasztáshoz alkalmas elektromos ellenállású testté tömörítjük.

Az előkészítés során a por állapotú kiinduló anyagot a kívánt kohéziójú és elektromos ellenállású testté nyo30 mással, sajtolással tömörítjük.

Az eljárás további jellemzője, hogy a por állapotú kiinduló anyagkeveréket előbb összenyomással, sajtolással tömörítjük, majd az összenyomott anyagkeverékből létrejött testet magas hőmérsékletre hevítjük, ame35 lyen a testet a kellő kohéziójúra és elektromos ellenállásúra színtereljük.

A kiinduló por anyagot egy hozzá adagolt kötőanyaggal együtt tömörítjük.

A por alakú kiinduló anyag és a kötőanyag keverékét előnyösen maghuzallal való extrudálás révén tömörítjük.

Kötőanyagként magas hőmérsékleten eltávolítható kötőanyagot alkalmazunk.

A kötőanyagot oldószerben oldott állapotban adagol45 juk a kiinduló hőálló poranyaghoz és tömörítés után az oldószert szárítással legalább részben eltávolítjuk.

A tömörítés utolsó fázisában a keveréket magas hőmérsékletre hevítjük és e magas hőmérsékleten a tömörített testet kívánt kohéziójú és elektromos ellenállású testté színtereljük.

A tömörített anyagot olyan hengeres alakú anyagdarabokká, illetve anyagtestekké alakítjuk, amelyeknek egy metszete nagyobb a tégely alsó nyílásának keresztmetszeténél.

A tömörített hőálló anyag elektromos ellenállását egy előre meghatározott maximális értéknél kisebbre állítjuk be, amely maximális értéknél és az indukciós hevítéshez alkalmazott frekvenciánál a hőálló anyagban a megolvadó rétegvastagság egyenlő az anyagtest köze60 pes sugarának felével.

Az olvasztás folyamán a tömörített anyagtestet a tégely alján szabadon fektetve tartjuk.

Kötőanyagként egy poliszacharídot, mint galaktomannózt, karboxil-metilcellulózt, hidroxi-etil-metil65 cellulózt vagy egy alginátot alkalmazunk.

HU 202 641 Β

A kötőanyagnak az anyagkeverékben levő arányát a száraz anyag 0,5-2,5 súlyszázalékára választjuk.

A találmány a kitűzött feladatot olyan berendezés kialakításával oldja meg, amely révén kiinduló hőálló poranyagból ennek megolvasztásával hőálló anyagú tes- 5 tek állíthatók elő - amelynek sugárirányú függőleges síkok mentén szakaszokra osztott forgástest alakú hideg tégelye, a tégelyben hűtőfolyadékot áramoltató csőrendszere, valamint a tégely fölső felületében az olvasztani kívánt anyagot magán átbocsátó fölső nyílása van - oly 10 módon van kialakítva, hogy a tégelyben levő henger belső üregnek csökkentett átmérőjű alja és az alj közepén az olvasztáshoz a hengerbe helyezett, az aljon felülő, olvasztani kívánt anyagtest, előnyösen rúd, méreténél kisebb átmérőjű, állandóan nyitva levő és a megöl- 15 vadt anyagot magán átbocsátó alsó nyílása van.

A találmány szerinti berendezés jellemzője az is, hogy a tégely alsó nyílása alatt elhelyezett, vízszintes tengely körül motor révén rogathatóan ágyazott, az alsó nyílásból ráömlő megolvadt anyagot anyagtestekre ősz- 20 tó, tömör réz anyagú hengere van.

A találmány szerinti eljárást és berendezést részleteiben a berendezésnek az 1. ábrán vázolt példaképpeni kiviteli alakjával kapcsolatban ismertetjük

Az 1. ábra a berendezés egy példaképpeni kiviteli 25 alakjának vázlatos metszete, részben nézete.

A találmány szerinti eljárás és berendezés ismertetése során „tömör” szó alatt azt az állapotot értjük, amit az anyagszemcsék összesajtolása révén nyerünk, és amely összesajtolás eredményeként olyan testet, illetve idomot 30 kapunk, amely megfogható, hordozható, mozgatható és az áramot vezeti.

A „hordozhatóság” szót olyan értelemben használjuk, hogy a hordozható test, illetve idom szállítás, mozgatás közben nem esik szét, azaz a rúd vagy más alakú testek 35 például az egyik végüknél fogva fölemelhetek és szállíthatók anélkül, hogy eltörnének.

A „por anyag” kifejezés alatt mindenféle port, így tiszta fémport, ötvözetek előállítására alkalmas porkeveréket és hasonlókat értünk. 40

A gyártani kívánt testek, illetve idomok kiinduló por anyagának tömör anyaggá való átalakítását különböző módokon végezhetjük.

Ha kiinduló anyagként például tiszta és írnom szemcseméretű volfram port alkalmazunk, akkor a kívánt 45 tömörségű és hordozható test, illetve idom nyerése céljából a poranyagot 100 és 500 bar közötti nyomással, hidegen sajtoljuk össze.

A következők során főként az olvasztott volframkarbidnak volfram és szén fúziójával történő, találmány 50 szerinti előállítását ismertetjük. Előnyös, ha kiinduló anyagként por alakban levő volframot és szenet használunk, mert ezeknek keveréke könnyen teljesen homogénné tehető és ezek között igen jó kémiai reaktivitás érhető el. A kétféle porhoz egy szerves kötőanyagot és 55 egy oldószert - például vizet - adagolunk. Annyi kötőanyagra van szükség, amennyi elegendő a keverék extrudálásához. Ez a kötőanyagmennyiség általában a keverék súlyának 0,5-2,5%-a. Az oldószer, a víz mennyisége a keverék sajtolhatóságát meghatározó keverékül- 60 lajdonságoktól függ. A keverékhez általában a kötőanyag súlyának 3-4-szeresét kitevő súlyú vizet ajánlatos adagolni.

A kötőanyag tulajdonságai közvetlen hatással vannak a tömörített hőálló anyag elektromos vezetőképességé- 65 re. A kötőanyag befolyásolja a szemcsék egymáshoz kapcsolódását. A színtereléshez, zsugorításhoz eddig használt kötőanyagok indukciós olvasztáshoz nem felelnek meg. Lehetőleg olyan kötőanyagot kell használni, amely magas hőmérsékleten, például pirolízis hatására fel tud bomlani.

A gyakorlatban bevált kötőanyagok a poliszacharidok, mint a galaktomannóz, a hidroxietil-metil-cellulóz, karboxil-metil-cellulóz, karbohexa-metil-cellulóz, vagy egy alginát

Az extrudálás ismert módon körülbelül 200 bar nyomással végezhető. Az extrudálás révén tömör, kézben vagy más módon hordozható rudat kapunk. Néhány órás szárítás után a víz jelentős része eltávozik és merev, kezelhető rudak maradnak vissza.

Ezután a rudakat fölmelegítjük, aminek következtében a maradék víz és a szerves kötőanyag jelentős része eltávozik. Ezt a kezelési megközelítően 800 ’C hőmérsékleten végezzük. A szén és volfram keverék oxidálódásának elkerülése érdekében a 800 ’C hőmérsékleten való hőkezelést olyan légmentesen záró kemencében végezzük, amelyben inért gáz van. A kötőanyag felbomlásából származó szénnek egy kis része a hőálló anyag keverékébe jut ugyan, ez a mennyiség azonban hatása szempontjából elhanyagolható.

A hőkezelés utáni hőálló anyag elektromos vezetőképessége az előzőhöz képest jelentősen nagyobb és a rúd alkalmassá vált a közvetlen, elektromágneses indukciós úton való hevítésre.

Az olvasztás az 1. ábrán látható hideg tégelyben történik. Az 1 tégely lényegében függőleges tengelyű, rézből levő 2 henger, amely sugárirányú függőleges síkok mentén szakaszokra van osztva. A 2 henger körül vele egytengelyű 3 tekercs van elhelyezve, amely egy a rajzon nem látható nagyfrekvenciájú áramgenerátorhoz van kötve. A 2 henger szakaszaiba 4 csőrendszer csövei csatlakoznak, amelyeken keresztül víz áramoltatható és e lévén a 2 henger hűthető. Előnyös, ha a 2 henger körülbelül tíz szakaszra van osztva. A 2 henger tetején vele egytengelyű 5 nyílás van, amelyen keresztül a megolvasztani kívánt hőálló anyag a 2 hengerbe, illetve az 1 tégelybe adagolható. A 2 henger belsejében levő üreg 6 alja le van gömbölyítve, ami lényegében ismert kialakítás. A 2 henger osztását a korábban említett örvényáramból eredő veszteség csökkentése érdekében végezzük.

Az 1 tégely 2 hengerének 6 alján, középen 7 nyílás van kialakítva, amelyen át a 2 henger belsejében megolvadt hőálló anyag lefelé ki tud folyni. A megolvasztani kívánt hőálló anyag például 11 rudak alakjában adagolható a 2 henger belsejébe. All rudak vagy más alakú testek keresztmetszetének nagyobbnak keU lenni a 7 nyílás átömlő keresztmetszeténél és kisebbnek a fölső 5 nyílás keresztmetszeténél.

Az 1. ábrán látható példaképpeni kiviteli alaknál az 1 tégely, illetve a 2 henger alsó 7 nyílása alatt réz anyagú 9 henger van, amely vízszintes tengelye körül valamilyen motor tévén forgatható. A 2 hengerből a 7 nyíláson keresztül a 8 irányban kifolyó anyag a 9 henger felületére ömlik, amelyen részekre válik szét és a részek 10 anyagtestekké, idomokká válnak. A 9 henger forgási sebessége előnyösen 3000 fordulatiére. Meglepő módon az ilyen kialakítással az olvadt volframkarbidot úgy lehet részekre osztani, hogy közben a 9 henger nem sérül

HU 202641 Β meg annak ellenére, hogy a volframkarbid hőmérséklete jelentősen nagyobb a réz olvadáspontjánál.

Az olvasztási folyamat kezdetén a 2 henger belsejébe helyezett, tömör 11 rúd a 2 henger belső üregének 6 alján támaszkodik. Amikor a 3 tekercsbe elektromos áramot vezetünk, akkor a 11 rúd alsó vége olvadni kezd és a megolvadt hőálló anyag az alsó 7 nyíláson át kifolyik. Előnyös, ha a 2 henger belső üregének mélységénél hosszabb 11 rudakat adagolunk be a fölső 5 nyíláson keresztül, mert így a túlságosan gyakori utántöltés elkerülhető. Az eljárás folyamatosságát azzal is elősegíthetjük, hogy a 11 rudakat egymásra helyezzük.

A megolvasztani kívánt anyag a 2 hengerben folyamatosan halad a 8 haladásirány szerint lefelé és folyamatosan melegszik föl. Ez a folyamatos jelleg az olvadás jelentősen megkönnyíti és meggyorsítja annak következtében, hogy a már megolvadt anyag egy része érintkezésben van a még meg nem olvadt anyag egy részével. A már megolvadt anyag a mágneses energiát jobban átveszi és a hővezetés révén képes a még meg nem olvadt anyagrészben a fölmelegedést meggyorsítani.

A hőálló anyagnak a 2 hengerben, illetve 1 tégelyben való megolvasztása akkor is sikeresen végezhető, ha a belső üreget all rúd alaktól eltérő alakú hőálló anyag kisebb darabjaival töltjük meg.

A találmány szerinti eljárás részleteit a következő példákkal kapcsolatban is ismertetjük.

1. példa

WC-W₂C típusú, azaz körülbelül súlya 4%-ának megfelelő súlymennyiségű szenet tartalmazó volframkarbid keveréknél folyamatos kifolyás érhető el. Az olvasztani kívánt hőálló anyagot extrudálás után körülbelül 800’C hőmérsékleten hevítjük. Az olvasztáshoz használt 1 tégely 2 hengere 6 alján levő 7 nyílást körülbelül 10 mm átmérőjűre választjuk. A megfelelő olvadás eléréséhez 250-400 kHz frekvenciát alkalmazunk. A berendezés révén 60 kW felhasznált teljesítmény mellett percenként mintegy 400 gramm súlyú terméket lehet előállítani.

2. példa

A találmány szerinti eljárás és berendezés tiszta volfram olvasztáróhoz is alkalmazható. A volframporhoz 2% szerves kötőanyagot és 6% vizet adagolunk. Mintegy 200 bar nyomással végzett extrudálás révén körülbelül 20 mm átmérőjű volfram rudat állítunk elő. A rudakat néhány percig 1000 ’C hőmérsékleten, argon töltésű kemencében tartjuk annak érdekében, hogy a kötőanyag teljesen eltávozzon. Ezután a rudakat hideg tégelyben olvadáspontra hevítjük. E példa esetében használhatunk alacsonyabb frekvenciát is, mert 30 kHz frekvenciával már jó eredményt lehet elérni.

Valamennyi alkalmazási esetben biztosítani kell azt, hogy a hőálló anyag a megolvasztás előtti állapotában eléggé tömör legyen ahhoz, hogy elektromos ellenállása a megfelelő legyen. Olyan ellenállásúnak kell lenni, hogy a rúd vagy más alakú anyagtestbe vezetett áram az anyagtestet fel tudja hevíteni. A tömik anyagtest ellenálláró akkor megfelelő, ha egy előzőleg meghatározott R ellenállásértéknél kisebb. A maximális R érték több paramétertől függ és a Maxwell egyenletek alapján határozható meg. Az egyenlet révén az anyag ellenállásának és a mágneses tér frekvenciájának függvényében meghatározható a megolvadó rétegvastagság. Tapasztalataink szerint ha az anyag ellenállása eléri a maximális R értéket, akkor a megolvadó rétegvastagság egyenlő a henger alakú rúd sugarának felével.

A maximális R értók ebben az esetben a következő képlettel számítható:

500 y = |,ahol

R - a maximális ellenállás Ohm-ban, f - az indukciós hevítésnél használt frekvencia kHz-ben és r - a rúd sugara vagy más alakú anyagtestek közepes sugara méterben.

A találmány szerinti eljárás és berendezés legfontosabb előnyös tulajdonságai a következők:

Az olvasztást hideg tégelyben lehet végezni és az alacsony höenérsékletű tégely, illetve henger anyaga még kismértékben sem vegyül az olvasztott keverék anyagával, ezért az előállított ötvözet összetétele, öszszetevőinek aránya tetszés szerint választható meg, a megválasztott összetétel megbízhatóan a gyártás során reprodukálhatóan betartható. Az olvasztás során jelentős energiamegtakarítás érhető el és a gyártás folyamatosan végezhető. A folyamatos csapolással egyidejűleg kialakíthatók a szilárd különálló anyagtestek vagy idomok.

Claims (15)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás hőálló anyagoknak indukciós úton való előállítására, amely révén kiinduló hőálló poranyagból ennek megolvasztáróval hőálló anyagú testek állíthatók elő, azzal jellemezve, hogy a kiinduló por anyagot hordozható, mozgatható szilárdságúvá tömöritjük, és elektromos ellenállását a megolvasztásához szükséges belső hőfejlesztéshez alkalmassá téve, testté alakítjuk, ezután az előkészített hőálló anyagú és hordozhatóvá tett testeket a hideg tégely fölső nyílásán át helyezzük a tégely belső üregébe, majd a hideg tégelyben levő hőálló anyagú testeket indukciós úton az olvadási hőmérsékletüknél magasabb hőmérsékletre hevítjük a fúziós folyamat lejátszódásáig, és az olvadt anyagot a tégely alján kialakított alsó nyíláson keresztül folyamatosan kifolyatjuk a tégely belsejéből, ezt követően pedig a tégely alsó nyílásán kiömlő hőálló anyagot forgó, tömör réz anyagú hengerre folyatjuk és a hengerre folyt anyagból osztás révén anyagtesteket állítunk elő.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás előkészítő fázisában a kiinduló por anyagot önmagában hordozható és mozgatható szilárdságú és a későbbi indukciós olvasztáshoz alkalmas nagyságú, hengeres rúd alakú elektromos ellenállástesttó tömörítjük.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a por állapotú kiinduló anyagot a kívánt kohézió és elektromos ellenállás eléréséig nyomással, sajtolással tömöritjük.'
4. 4. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a por állapotú kiinduló hőálló anyagkeveréket előbb összenyomással, sajtolással tömöritjük, majd az összenyomott anyagkeverékből létrejött testet magas

   HU 202641 Β hőmérsékletre hevítjük, amelyen a testet a kellő kohéziójára és elektromos ellenállásúra színtereljük.
5. 5. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiinduló por anyagot egy hozzá adagolt kötőanyaggal együtt tömöritjük.
6. 6. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a por alakú kiinduló anyag és a kötőanyag keverékét előnyösen maghuzallal való extrudálás révén tömörítjük.
7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kötőanyagként magas hőmérsékleten eltávolítható anyagot alkalmazunk.
8. 8. Az 5-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a kötőanyagot oldószerben oldott állapotban adagoljuk a kiinduló hőálló por anyaghoz és tömörítés után az oldószert szárítással legalább részben eltávolítjuk.
9. 9. A 4-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömörítés utolsó fázisában a keveréket magas hőmérsékletre hevítjük és e magas hőmérsékleten a tömörített testet kívánt kohéziójú és elektromos ellenállású testté színtereljük.
10. 10. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömörített anyagot olyan hengeres alakú anyagdarabokká, illetve anyagtestekké alakítjuk, amelyeknek alapmetszete nagyobb a tégely alsó nyílásának keresztmetszeténél.
11. 11. A10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömörített hóálló anyag elektromos ellenállását egy előre meghatározott maximális értéknél kisebbre állítjuk be, amely maximális értéknél és az indukciós hevítéshez alkalmazott frekvenciánál a hőálló anyagban a megolvadó rétegvastagság egyenlő az anyagtest közepes sugarának felével.
12. 12. A10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömörített anyagtestet az olvasztás folyamán a tégely alján felütköztetjük.
13. 13. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kötőanyagként egy poliszacharidot, mint galaktomannózt, karboxi-metilcellulózt, hidroxi-etil-metil-cellulózt vagy egy alginátot alkalmazunk.
14. 14. Az 5., 6., 7. vagy 13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kötőanyagnak az anyagkeverékben levő arányát a száraz anyag 1,5-2,5 súlyszázalékára választjuk.
15. 15. Berendezés hőálló anyagoknak indukciós úton való előállítására, főleg kiinduló hőálló por anyag megolvasztása révén, amelynek sugárirányú függőleges síkok mentén szakaszokra osztott forgástest alakú hideg tégelye, a tégelyben hűtőfolyadékot áramoltató csőrendszere, valamint a tégely fölső felületében az olvasztani kívánt anyagot magán átbocsátó fölső nyílása van, azzal jellemezve, hogy a tégelyben (1) lévő henger (2) belső üregének csökkentett ármérőjű alja (6) és az alj (6) közepén az olvasztáshoz a hengerbe (2) helyezett, az aljon (6) felülő, az olvasztani kívánt anyagtest, előnyösen rúd (11) méreténél kisebb átmérőjű, állandóan nyitva levő és a megolvadt anyagot magán átbocsátó alsó nyílása (7) van, a tégely (1) alsó nyílása (7) alatt pedig vízszintes tengely körül motor révén forgatott, az alsó nyílásból (7) ráömlő megolvadt anyagot anyagtestekre (10) osztó, réz anyagú hengere (9) van.