HU227717B1 - Process for making fused-cast refractory products - Google Patents

Description

ELJÁRÁS OLVASZTOTTOHTÖTT TŰZÁLLÓ TERMÉKEK

ELŐÁLLÍTÁSÁRA »»*

MEGADÁS ALAW/IX Q7O? .GALO AUáá-7.AÍ

A találmány tárgya eljárás olvasztott-öntött tűzálló termékek előállítására, pontosabban szólva olyan eljárás, amelyben a megolvadt betétet tulajdonságjavító adalékkal kezelik.

Tűzálló termékeket, mint például téglákat, tömböket és különféle idomokat különböző módon lehet előállítani kerámiai anyagokból így például a kerámiai anyagokat fel lehet dolgozni nagy hőmérsékleteken végzett szinterezéssel vagy ezeket az anyagokat össze lehet kötni egymással az alapfázísalk útján. Ezek változataként, az olvasztó-öntő eljárásban a kerámiai anyagokat először megolvasztják, majd kívánt méretű és alakó öntőformákba öntik, végül a lehűlést követően a tűzálló testeket kiszabadítják a formákból Az olvasztott-öntött termékek készítésére alkalmas kerámiai anyagokhoz tartoznak olyan oxidok, mint például a szilíciumdíoxid, a timföld (aluminium-oxid), cirkőnium-dioxid, krőm-oxid, a kaiéium-oxid, magnézium-oxíd, alkáli fémoxidok, valamint krómércek, cirkon és ezek keverékei.

Az olvasztott-öntött tűzálló anyagok előállítása során az az ipari gyakorlat alakult ki, hogy a kerámiai anyagot villamos ívkemencékben olvasztják meg, de az olvasztás más módjai is alkalmazhatók, A villamos ívet az elektródok és az olvadék között húzzák. Az elektródok az olvadék

86729-1045 Sps/sír felszínén vagy afölött vannak működtetve, ahol az olvadékot egy nyitott tetejű vagy lefedett tégely vagy őst fogadja be, amely a kerámiai anyagot körülvevő falakkal rendelkezik és egy Őntovályúval van ellátva.

Az olvasztott-öntött tűzálló anyagoknak számos alkalmazási területük van, közülük az egyik legfontosabb az üvegiparban, ahol ilyen tűzálló anyagokat alkalmaznak bélésként vagy szerkezeti anyagént az üvegolvadékoí befogadó kemencéknél és tartályoknál.

Az üveggyártásban a tűzálló bélés és az üvegolvadék közötti kölcsönhatás légzárványokat, magokat és egyéb hibákat eredményezhet az üvegben. Ezenfelül egy külön üvegszerű fázis beizzadása a tűzálló anyagból az üvegolvadékba az olvadék további szennyeződését okozhatja, sőt akár a tűzálló anyag idő előtti meghibásodását is.

Évtizedek óta folynak az erőfeszítések annak érdekében, hogy minimalizálják a kémiai reakciókat a tűzálló anyag és az olvadék között. Még 1960-ban ismertették az FR 1 280 577 számű szabadalmi leírásban, hogy a fentebb felsorolt negatív hatásokat egyrészt a túlzott porozltás segíti elő az olvasztott-öntött tűzálló testben, másrészt pedig a grafit által megolvasztott oxid kémia! redukciója, lévén hogy az ívfényes olvasztáshoz általánosan használt elektród grafitból készül A leírásban kifejtésre került továbbá, hogy az olvasztott-öntött tűzálló termék tulajdonságai feljavíthatok olyan villamos ívet húzva, ahol az elektródok el vannak különítve az olvadéktól és nagyobb az ívhossz az elektródok és az olvadék « φ » φ *

Φ;

ΦΦ*Χ között. Ez az úgynevezett nagyíves eljárás”. A nagyobb ív minimálisra csökkenti az oxidoknsk az elektródokról származó szén (karbon) vagy szén-monoxid általi redukcióját az olvadékban. Az olvadékon áthaladó villamos ív keveredést idéz elő a felszínen, csökkentve ezzel a porozltást a tűzálló termékben; Az FR 1 208 577 számú szabadalmi leírás általanosságban kifejti, hogy a keveredés előidézhető egy oxidáló gáz, mint pl levegő vagy oxigén áramának az olvadékon való áthatoiíatásával is.

Folytatva ezt a gondolatmenetét, az előbbi szabadalom tulajdonosának US 3 079 452 számú szabadalmi leírása az oxidolvadék feletti gázos atmoszféra előnyös megújítását ismerteti egy levegőáram segítségével, hogy ez az atmoszféra megszabaduljon az olvadék és a grafitelektródok közötti reakció által létrehozott szén-monoxidtőt A levegő bevezethető a tégely olyan légnyílásokkal vagy légcsatomákkal való ellátása révén, mint amilyen a csapolónyílás. Ugyanezen szabadalmas GB 1 038 893 számú szabadalmi leírása egy olvasztótégelyt ismertet, amelybe levegőt vezetnek az olvadék felszíne alatt, miközben az olvadékot másféle eszközökkel hevítik, mint a korábban említett FR 1 208 577 számú szabadalmi leírásban. Az US 3 670 061 számú szabadalmi leírás azt fejti ki, hogy száraz argon, nitrogén vagy szén-dicxid gáz bevezetése az olvadék felhevítésére használt öreges elektródokon keresztül szintén javítja a termék minőségét,

Az US 3 703 391 számú szabadalmi leírás oxidáló gáznak az olvadékba való bevezetésére szolgáló eljárásra vonatkozik egy vízhűtéses, a gáz által nyomás alá helyezett fémlándzsa segítségével Ezt az általános technológiát az olvasztott-öntött tűzálló termékek számos gyártója adaptálta és még mindig alkalmazza is, amelynek során a lándzsa általában be van merítve az olvadékba, amelyből csak az öntés előtt húzzák ki. Az ilyen vízhűtéses lándzsa alkalmazása azonban egy veszélyelemet is visz a folyamatba, mivel ha egy tömítés elszakadna vagy egy hegesztővarrat megrepedne vagy a vízhűtő rendszer egyéb meghibásodása lépne fel, robbanáskövetkezhet bena: 2000 ^Cköröll^? hőmérsékletű' olvadékba szivárgó víz hirtelen gőzzé válása következtében.

A fentiekre való tekintettel teszteléseket, újrateszfeléseket és biztonsági ellenőrzéseket kell végezni, amennyiben ez a hagyományos iándzsás technológia kerül alkalmazásra. Az US 3 703 391 számú szabadalmi leírás ezeket a problémákat egy vízhűtéses gézinjektáló mlnílándzsa beépítésével kívánja megoldani, amely kivehetően van beillesztve a tégelyben levő csapolónyílásba és csak az idő alatt használatos az olvadékba történő gázinjektálásra, amíg a tégely meg van döntve az olvadék kialakulása után, de még annak öntése előtt. Egy másfajta módszer szerint az US 3 888 241 számú szabadalmi leírás az oxidáló gáznak közvetlenül az olvadékba történő injektálásával kapcsolatos problémákat * *' φφ φ

φ » φφφ φ azáltal igyekszik kiküszöbölni, hogy az olvadékot csak akkor énntkeztetik az oxidáló gázzal, amikor az olvadékot a formákba öntik.

Egy olvasztott-öntött tűzálló anyag előállítására szolgáló tipikus gyártási kampány megvalósítása során a falazott tégelyt megtöltik kerámiai anyaggal, begyújtják a villamos ivet, megolvasztják az anyagot, az olvadékot a tégelyből kiöntik az öntőformákba vagy egyéb alakítőeszközökbe, a tégelyt űjratöttík kerámiai anyaggal, a frissen betöltött anyagot megolvasztják, formákba öntik stb. Az olvasztott-öntött tűzálló anyagok gyártási kampánya tipikusan napokon vagy heteken át folyik és lényegében egy ciklikus folyamat megy végbe ismétlődően; Egy-egy gyártási kampány végén a villamos tápenergiát általában iecsökkeniík vagy kikapcsolják, aminek következtében mindkét esetben egy jelentős mennyiségű visszamaradt megolvadt kerámiai anyag szilárdul meg a tégelyben. A következe kampány jellemzően azzal indul újra, hogy begyújtják a villamos ívet és újra megolvasztják az előző kampányból visszamaradt kerámiai anyagot.

Az olvasztott-öntött tűzálló anyagok olvadékának fuiajdonságjavítö gázzal való kezelésére szolgáló technológiában alkalmazott fenti továbbfejlesztések nem hoztak azonban előrelépést abban a tekintetben, hogy káros oxidredukálő reakciók mehetnek végbe az olvadékban, annak teljes megléte során. A technika állása szerinti megoldásoknál a tulajdon6 »« φ

* *

4·** * ságjavító gázzal történő kezelés és az olvadék keverése általában nem végig folyamatos az egyes kampányoiklusokon belül.

A gázzal való kezelés szakaszos jellege miatt számos szakember számára kívánatosnak fönt az olvadék intenzív kezelése nagy mennyiségű gáz segítségével közvetlenül az olvadék csapolása előtt, ami viszont túlzott porozltáshoz vezethet az olvasztott-öntött tűzálló termékben. A technika jelenlegi állása szerint ezt egy villamos kikapcsolás általi késleltetés bevezetésével kompenzálják a gázzal való kezelés vége és az olvadék csapolása között, hogy lehetővé tegyék a gázbuborékok távozását az olvadékból. A keverés félbeszakításával azonban az olvadék sűrűbb komponensei hajlamosak leülepedni a tégely aljára, ami inhomogén szerkezetű olvasztott-ontött tűzálló termék kialakulásához vezet.

A fentiek alapján a találmány célja a technika állásában jelentkező hátrányok kiküszöbölése. Ezen cél elérése érdekében kívánatos, hogy az otvasztott-öntoft tűzálló anyag olvadékát vízhűtéses gázinjektáló szerkezet alkalmazása nélkül lehessen tulajdonságjavító adalékkal kezelni, miáltal elkerülhetők a vízhűtéses lándzsához kapcsolódó veszélyek és

A kitűzött célok eléréséhez bizonyos továbbfejlesztéseket alkalmazunk a hagyományos olvasztó-öntő folyamatban, amely a megolvasztott kerámiai anyag lényegében folyamatos kezelését foglalja magában egy fulajdonságjavító gázzal az egyciklusos vagy többciklusos gyártási kam~ pány teljes Ideje alatt, valamint a gázzal való kezelés fenntartását az egyes kampányok között.

Előnyösen tulajdonságjavítő gázként egy oxidáló közeget alkalmazunk és a gázt egy vagy több fűvóka által juttatjuk az olvadékba, ahol ezen fuvókák az olvadék felszíne alatt nyúlnak be a tégelybe. Emellett a redukáló anyagok elleni állandó védelem az olvadék folyamatos, szabályozható keverését irányozza elő, végig minden egyes gyártási ciklusban, beleértve az öntési lépést is. A jelen találmány révén a villamos ív folyamatosan fenntartható (de nem szükségszerűen), még az oivadékőntési lépések alatt is, miáltal az olvadékot egy viszonylag állandó hőmérsékleten tartjuk. A villamos ív még intenzívebbé teszi a beinjektált gáz általi keverést.

A keverés javítja az olvadék kémiai összetételét és hőmérsékleti homogenitását, és számottevően csökkenti a kampány során az olvadéktócsa alján a sűrűbb összetevőkből képződött üledék mennyiségét, ami kisebb összetételben és hőmérsékletbeli változékonyságot eredményez a csapolt olvadékban. A bekapcsolt villamos tápenergia és folyamatos keverés melletti öntés magasabb olvadékhőmérsékletet eredményez, mint ha az áram ki lenne kapcsolva. A magasabb hőmérséklet azért kívánatos, mert a folyamatban alkalmazott gázok oidékonysága általában kisebb a magasabb hőmérsékleteken. Az olvadékban visszamaradó gázok olyan nemkívánatos tulajdonságokhoz vezetnek az öntött tűzálló anyagbán, mint a kis sűrűség vagy az izzadmányképzési hajiam. Ha azonban a villamos tápenergia bekapcsolva marad az öntés folyamán, de nincs folyamatos gázinjektálás és az ebből adódó keveredés, akkor az olvadék hőmérséklete olyan magassá válhat, hogy azok a szerves kötőanyagok, amelyeket általában az öntőformák készítésénél alkalmaznak, lebomlanak gáznemő reakciótermékekké, ami megintosak csökkent sűrűségű és izzadmányképzésre hajlamos tűzálló termékeket eredményez.

A fövőka viszonylagos egyszerűsége és olcsósága lehetővé teszi az olvasztott-öntött tűzálló anyag olvadékának gázzal való, lényegében folyamatos kezelését a teljes gyártási kampány során, ahol a gázinjektálást a kampányok között is fenntartjuk. A gázinjektálás kampányok közötti fenntartása azért szükséges, mert a gyártási kampány befejezése, amikor a villamos áram csökkentésével vagy kikapcsolásával a tégelyben jelentős mennyiségű olvadék megszilárdul, ez az olvadékmaradvány megszilárdulásához vezethet a fövőka körül is. Ez eldugíthatja a fúvókét és megakadályozhatja annak regenerálódását a következő kampány indításához.

A találmányt, ezen belül annak eljárási lépéseit és megvalósításához szükséges eszközeit részletesebben kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.

A rajzon az 1. ábra egy a találmány megvalósításánál alkalmazott célszerű füvőkaegység felülnézete, a 2. ábra az 1. ábra szerinti fúvókaegység oldalnézete egy a találmány megvalósításánál alkalmazott kemenee egy részletével kombinál· va, amely fantomvonallal és keresztmetszetben van ábrázolva, a 3. ábra egy betéttel feltöltött, olvasztott-őntött tűzálló anyagok előállítására alkalmas találmány szerinti kemence vázlatos oldalnézete, részben keresztmetszetben, egy gyártási ciklus adott fázisában, míg a 4. ábra egy a 3. ábrához hasonló nézetet mutat, azonban a gyártási ciklus egy későbbi fázisában.

A találmány szerinti eljárás eszközöket irányoz elő az olvadék tulajdonságjavítő adalékkal való folyamatos kezelésére egy olvasztó-öntő kemencében egy gyártási kampány teljes időtartama alatt, valamint a kezelés fenntartására a kampányok közötti Időben. Jóllehet, egyéb közegek is alkalmazhatók lennének, mint a gázok, azonban a jelen találmányban alkalmazott tolajdonságjavítő adalék valamely gáz. Tulajdonságjavító gázként alkalmazhatók a találmány értelmében egyéb gázok Is, mint oxidáló gázok, így például argon, nitrogén, stb. (lásd pl. az US 3 670 061 számú szabadalmi leírást), azonban célszerű oxidáló gázt alkalmazni. A különféle oxidáló gázok tekintetében célszerű és várhatóan jó eredményt biztosító, ha a levegő, oxigén, dinltrogén-oxid, széndioxid és ezek keverékeí közöl választunk. Ezen oxidáló gázok közöl az oxigén különösen előnyös, mivel kedvező költségű.

Ahhoz, hogy egyszerűen megvalósíthassuk a gáz folyamatos injektálását az olvadékba, a technika állásából önmagában már jól Ismert lándzsát alkalmazhatunk. így például egy ilyen lándzsát, amely előnyösen nincs körülvéve hozzárendelt hűtéssel, bevezethetjük lefelé, az olvadék felszínén keresztül egy olyan pontig a felszín alatt, ahol kívánatos a gázbuborékok kiáramlása, vagyis egy olyan pontig, ahol a gázbuborékoltatással társított keverés a leghatékonyabb.

Azonban a jelen találmány érteimében a gáz olvadékba való folyamatos injektálását előnyösen legalább egy megfelelő kialakítású fúvókéval érjük el, mint olyan injektálószerwel, amely a jelen találmány szempontjából előnyösen megkülönböztethető a technika állásában általánosan alkalmazott lándzsától, melyet szokásosan a tégely vagy öntőöst falán keresztül vezetnek be. Történelmileg visszatekintve, a fúvóka olyan szerkezet, amelyen keresztül gázáramot szállítanak egy kemencébe, például egy teknős kemencébe vagy nagyolvasztóba. Fúvőkákat számtalan kialakítással tehet előállítani, a velük együttműködő kemencétől, az injektálandó gáz fajtájától, a fúvókéval érintkezésben álló közeg természetétől, annak hőmérsékletétől és egyéb tényezőktől függően.

A fúvőka bevezethető bármely ponton az olvadékot tartalmazó tégely falán keresztül, előnyösen az olvadék felszíne alatt. Számos esetben

ÍI

ama rom elefctró

az οι

gön

megszii

Ez a sét jel

Tán áthal gázáram oac nem

amelyek

va ezáltal

latt Is.

fel

tervezve, az ilyen fúvőkák működőképesek tudnak maradni a kerámiai anyagba bedermedve is és a belőlük jövő gázáram kielégítően regenerálható több gyártást kampányra is, ezáltal fenntartva a gázinjektálást a gyártási kampányok közölt akkor is, ha a villamos tápenergiát kikapcsol· Iák, mindaddig, amíg a fúvőkanyílás a kifejlődő olvadékmaradványon túlnyúlik. A tűzálló fémből készített fúvőkák azonban meglehetősen drágák.

Egy lehetséges megoldási változatként a gyártási kampányok közötti gázinjektálás fenntartható a kemence egyszerű ‘'öresjáratásávar, vagyis a villamos tápenergia oly mértékű lecsökkentésével, hogy minimális maradjon a megolvadt kerámiai anyag tócsája és folytatódjon a gázáramlás a fúvókén és a minimálisra csökkentett tócsán keresztül. Más esetekben, főként, ha a fúvóka könnyen hozzáférhető és viszonylag olcsó, akkor a gyártási kampányt befejezhetjük a tápenergia kikapcsolásával, ami az olvadék megszilárdulását eredményezi a tégelyben, és kicseréljük a fúvókét a gyártási kampányok között. Ezt az utóbbi, a gázinjektálás gyártási kampányok közötti fenntartását biztosító technológiát ismertetjük az alábbiakban részletesebben. A gyártási kampányok közötti fúvőkacsere biztosítja azt, hogy a gázínjekíálás regenerálódik a következő kampányhoz és ez a módszer különösen előnyös.

Ha a fúvóka megfelelően van megtervezve és a megfelelő pontban van bevezetve a tégelyfalon keresztül, akkor szükségtelen hűtés biztosítása a fúvóka számára. Eltekintve azonban a túlzott bonyolultságtól és

φ.φ.·

CO íváhvaló, hogy a fövóka

készített, lemzof

temekkel

lé

íó fémböi

φφ 944X

kaegység egy 19

menettel van e

X ♦ * φ X * » «««« 4 ·

kiképzett, kiegészítő al

heoesztővarraton keresztű

össze van

tégelylse étalva.

lés sorén a össze van kötve egy gázforrás-

szerösé *0

A fúvókaegység elkészíthető számos különböző anyagból vagy ezek kombinációiból. így például felhasználhatók kerámiák, mint például alumímum-oxid, fémek, mint például rozsdamentes acél vagy tűzálló fémek, mint például molibdén, irídium, niőbium, ozmium, Főműm, tantál, wolfram és ezek kombinációi. Ezen anyagok közül a rozsdamentes acél, például a 300-as sorozatú rozsdamentes acél a legkevésbé költséges és ennélfogva a célszerűbb. Ha a 11 befűvóoső a kereskedelemben is kapható, rozsdamentes acélból levő mikrocsőből készül, akkor a 11 beíúvócsőnek a 12 nyílás és a 34 olvadékmaradvány 39 felülete közötti része általában elhasználódik egy gyártási menet alatt, úgy hogy a 11 befúvőcső vége és ezzel együtt a 12 nyílás a 39 felület közelébe kerül. Ugyancsak igen célravezető és költségkímélő a rozsdamentes acél felhasználása a 13 betétcsőhöz, azonban ezek vagy egyéb anyagok kiválasztása nem meghatározó jelentőségű . Az is nyilvánvaló, hogy járulékos fűvókákat is lehet készíteni és ezeket bevezetni a 31 tégelyfalon kérész» tűi, ha ez szükséges,

A gáz térfogatáramát szabályozni lehet a gázforrásnái, figyelembe véve a rendszer geometriáját, valamint az olvadék és az alkalmazott gáz tulajdonságait. Az olvadék kielégítő kezelését a gáz térfogatáramainak egy szélesebb skáláján keresztül biztosíthatjuk.

Azon eszközök sajátos természete, amelyek révén a 10 fúvókaegység rögzítve van a 31 tégelyfalban, nem meghatározó, azonban előnyös, ha a szerel

iható hogy ez ó meg, ki

energia es a gazaramias

művelet álfa

$»

geíyből egy

lést és

Ha a 11

a 16 fé távolítása után. Ez általában a befűvőcső letörését eredményezi a 13 betétcsőről a 14 hegesztővar főként ha a 11 befűvőcső rozsdamentes acélból levő mlkrocsőből

ható

nyösen először a 19 tégelycső és a hozzá csatlakoztatott 16 tégelykarlma 31 tégelyfalról való eltávolításával. Ez viszonylag könnyen megtehető, ha a 13 betétcsövet és a 11 nyomócsövet körülvevő 34 oivadékmaradvány vagy tégelybélés legalább egy része hulladék tűzálló burkolóanyagból ált Ez a típusú bélés nem olvad meg a gyártási kampány során, így a 13 betétcső és a 11 befövőcső Járata lényegében megmarad az egyik gyártási kampánytól a másikig. Egy vízhűtéses, előnyösen gyémánthegyö fúrót alkalmazhatunk leghatékonyabban a tűzálló olvadékmaradvány kibá~ nyászására. A hűtővíz a megszilárdult 34 oivadékmaradvánnyaf érintkezve elpárolog, ha az még mindig forró az előző kampánytól

Ezt követően behelyezhető az öj 13 betétcső a 11 befövőcsővel, kerámiai anyag adagolható a tégelybe, bekapcsolható a villamos tápenergia, és így tovább. Természetesen, ha a 11 befüvőcső nem dugult el az előző kampány megszilárdult betétanyagátől, akkor a fúvőkaegység a helyén maradhat és újra használható.

Nézzük most meg a 3. és 4, ábrát, amely a találmány alkalmazását szemlélteti egy tipikus, olvasztott-öntött tűzálló anyagot előállító ciklusos eljárás során egy 30 kemencében, főként ívkemencében. A 30 kemence el van látva egy 33 peremmel, azonban egy teljes fedélre nincs szükség. A 30 kemence a szakemberek számára jól ismert kialakítású, és a jobb érthetőség kedvéért ezen kemence különböző alkatrészeit, mint például a tégely hűtőrendszerét, a 32 elektródok föggesztőszerkezeteit, stb. nem # X ♦·*♦' *

Φ«Χ« * tüntettük fel a rajzon, A villamos tápenergiát áltálában háromfázisú váltóáram biztosítja három elektróddal, amelyek közül az egyik takarva van a másik kettő mögött a 3. és 4. ábrán, Előnyösen az elektródok egymástól függetlenül vannak függesztve és hosszirányú helyzetük a 36 olvadékfelszínhez képest automatikusan vezérelhető, hogy fázisról fázisra állandó áramot lehessen fenntartani.

A 30 kemence ügy tervezhető, hogy az egy vagy több füvőka bármely ponton áthatolhat a 31 tégelyfalon, feltéve, hogy legalább egy gázszállító 11 befüvócső 12 nyílása az előállítandó olvadék felszíne alatt van. Ezt előnyösen ügy valósítjuk meg, hogy a 10 fúvókaegységet a tégelyfenéken vagy annak közelében helyezzük el, amint az a 3. és 4. ábrán látható. Ez azt jelenti, hogy a 10 fúvőkaegység 11 nyomócsöve és 13 betétcsöve a tégely alján hatolnak át a 31 tégelyfalon és a 34 olvadékmaradványon, amint az a 2. ábrán látható. Belátható azonban, hogy a fövőka bevezethető a tégely oldalán vagy tetején keresztül is, például egy fedélen keresztül, ha van ilyen, az előbbiekhez hasonlóan elrendezve a gázkibocsátő 12 nyílást.

A helyén levő 10 fűvokaegységgel és a 3. ábrának megfelelően függőlegesen álló 30 kemencével a gyártási kampány első ciklusa a tulajdonságjavító gáz beáramlásának megindulásával kezdődik a tégelytérbe, a 34 olvadékmaradvány fölé, miközben áram alá helyezzük a 32 elektródokat, hogy villamos ívet képezzünk és beadagoljuk a kívánt ke19 φ « * *\> « φ X Φ * * * « ·♦»» * *

ít a 3, és 4. ábrán váz!

lónyíl eljárási lépések összessége során

ciklusát, habár a kampány egyetlen ciklusból is állhat. Ezeket az e cikluson

végén a gaza rámol és a villamos energiáéi *5 *

szüntethetjük vagy a kemencét “üresen⁸⁸ járathatjuk csökkenő villamos tápenergia mellett, de fenntartunk egy kis folyékony tócsát a fűvőka körül és előnyösen folytatjuk a gázáramoltatást ügy, hogy a gázinjektálást fenntartjuk a kampányok között is,

A találmány gyakorlati alkalmazását részletesebben az alábbi példák kapcsán szemléltetjük, ahol az 1. példa két gyártási kampány sorozatából ált egy alomínium-oxid/cirkónlum-oxid/sziiícium-dioxid anyagú tűzálló termék gyártására a találmány szerinti eljárással, ahol a kampányok közötti gázinjektálást a fűvőka cseréje mellett tartjuk fenn. A már leírtak alapján nyilvánvaló, hogy a gázinjektálás tetszés szerint más eszközökkel is fenntartható a kampányok között, A 2, és 3. példa ugyanezen tűzálló termék előállítására szolgáló gyártási kampányokat mutatja be, azonban a technika állása szerinti eljárásokkal és berendezésekkel

A három kísérlet eredményeit az l-IV. táblázatokban mutatjuk be, amelyek adatokat tartalmaznak az egyes ciklusokról egy-egy gyártási kampányon beiül Az l és il táblázat összehasonlításokat tartalmaz az oivadékhőmérséklet és az összetétel-azonosság tekintetében, míg a ül és IV. táblázat összehasonlításokat tartalmaz az olvasztott-öntött tűzálló termékekről az oxidációs szint illetve az izzadmányképzésre való hajlam vonatkozásában.

Az l táblázatban megjelenő olvadékhőmérsékleteket az öntőformákba öntött olvadékáramokba helyezett pirométer segítségével mértük;

«. * φ* ^Λ ♦ * φ φ

Φίφ φ

X egy viszonylag magas és főként egyforma olvadékhőmérséklet kívánatos ciklusról ciklusra és egy adott ciklus kiöntésein belül

Az egyes gyártási kampányokon belüli ciklusok öntései során kapott egyedi tesztkűpok cirkónium-dioxid tartalma van feltüntetve a II táblázatban. Mindegyik esetben a kúp drkóntum-dloxid tartalmát szakemberek számára jól ismert módszerekkel határoztuk meg. A kúpok cirkóniumdioxid tartalmának egyformasága kívánatos, a kampány során esetlegesen jelentkező változási trend nélkül

A III táblázatban bemutatott adatok a kerámiai anyag oxidációs állapotát tükrözik az egyes kampányokon belüli ciklusok öntéseiből nyert mintakúpoknál A kúpok színeit összehasonlítjuk norma szerint színezett kúpok sorozatával az *T~es mértéknek megfelelő szürkétől (nem oxidált) a 10” mértéknek megfelelő krémszínűig (teljesen oxidált). Az adott gyártási kampányban végzett öntésekből kapott értékeket átlagolva kaptuk a bemutatott osztályozást. Ebben a tesztben a minél magasabb érték kívánatos.

Egy szabvány szerinti módszert, vagyis az ASTM G1223-92 szerinti módszert alkalmaztuk a IV. táblázatban megjelenő izzadmányképzési hajlam mértékének megállapításához. Ez a módszer egy szabványos minta százalékos térfogat-növekedését méri, amit egy üveges fázis kiizzadása okoz. Ebben a tesztben egy minél kisebb érték kívánatos.

1. példa

A találmány szerint megvalósított gyártási kampányok.

A találmány szerinti eljárás megvalósításához egy olyan olvasztóöntő kemencét alkalmaztunk, amely magában foglal egy 3,05 m átmérőjű, nyitott tetejű tégelyt, amely el van látva egy csapolőnyílással és öntővályúval, tégeiyhűtő és tégelybuktató szerkezettel, valamint egy függesztőegységgel három grafitelektród számára, amelyek egy hagyományos ívkemence-transzformátorról vannak táplálva és egymástól függetlenül vannak függesztve, emellett hosszirányú helyzetük automatikusan szabályozható, hogy fázisról fázisra állandó áram legyen fenntartható. A tégely egy új rozsdamentes acél anyagú fúvókát tartalmazott, amint az az 1-4. ábrákon látható. Egy oxigéngáz-forrás volt összekötve a fúvókaegységgel és a fúvókén keresztül 3,54x10’² m³/min térfogatáramú oxigénáramot juttatunk a tégelybe, és ezt a térfogatáramot végig fenntartottuk a gyártási kampány folyamán.

A tégelyt ezután megtöltöttük egy adag kerámiai anyaggal, amely aiumínium-oxídbőí, cirkóníum-dioxldből és szilícium-dioxidből állt. Ezután bekapcsoltuk a villamos áramot és felolvasztottuk a kerámiai anyagot. Körülbelül egy óra múltán elvégeztük az első csapolást, miközben a villamos áram bekapcsolva maradt a csapolás alatt: a tégelyt ezután ismét feltöltöftük kerámiai anyaggal, megolvasztottuk, csapoltuk, stb., egyre ismétlődően. A kampány alatt “bekapcsolt áram’’ melletti csapolásokat véφφφ «

géziünk és új ciklust indítottunk minden órában. Az ötnapos kampány végén kikapcsoltuk a villamos áramot és megszüntettük az oxigéngáz beáramoltatását, miáltal az olvadékot hagytuk olvadékmaradvánnyá f medvévé”) szilárdulni a tégelyben.

Két nappal az említett kampány befejezése után a 13 betétcsövet kis mértékben elforgattuk egy csöfogcval és a használt füvőkaegység alkatrészeit eltávolítottuk a tégelyről a tégelyfalban levő lyukon keresztül. Ezután egy pneumatikus fúrót illesztettünk a tégelyfalban levő lyukra és egy megtisztít ott járatot fúrtunk ki végig a megszilárdult olvadékmaradványon keresztül. Ezután egy kívánt hosszúságú és átmérőjű új fúvókét helyezünk a tégelyfaiban levő lyukba és ott az ábrákon látható módon rögzítettük.

A következő gyártási kampányt a tégelynek alumínium-oxidot, ctrkőnium-dloxidot és szllíclum-dioxídof tartalmazó kerámiai anyagból álló adaggal való feltőltésével kezdtük. A villamos ív húzásához bekapcsoltuk a villamos áramot és a villamos ívvel megolvasztottuk a kerámiai anyagot, az olvadékot kiöntöttük öntőformákba, a tégelyt újratöltöttük, stb., mindaddig, amíg a kampány be nem fejeződött.

Gyártási kampány vízhűtéses lándzsa aíkalmazásávat.

Egy az 1. példában ismertetetthez hasonló olvasztó-öntő kemencét alkalmaztunk, attól eltekintve, hogy a tégely nem volt ellátva oxigén injektálására alkalmas fúvőkaegységgef, hanem ehelyett egy bementhető, vízhűtéses réz anyagú lándzsával volt felszerelve, amely a tégely teteje felől vezethető be az olvadékba. A kemence ugyanazon kerámiai anyagokkal volt feltöltve, mint az 1. példában és ezen kerámiai anyagokat hasonlóképpen olvasztottuk meg és öntöttük formákba, hasonlóképpen töltöttük újra a tégelyt stb., egy órán keresztül tartó ciklusokban. Ennél a kísérletnél azonban mindegyik olvasztási ciklus végén lekapcsoltuk a villamos áramot és a lándzsát csak ezt követően vezettük bele az olvadékba, amikoris oxigént injektáltunk a lándzsán keresztül az olvadékba 4,25x10‘¹ m³/min nagyságú térfogatáramban kb. 4 percen keresztül A lándzsa kihúzása után az olvadékot hagytuk 2-3 percig kigázosodnt, majd formákba kiöntöttük.

3. példa

Gyártási kampány oxíoenízálás nélkül.

Az alkalmazott kemence hasonló volt, mint az 1. és 2. példában és ugyanazon kerámiai anyagokat illetve ugyanazon mennyiségeket használtuk, mint az előzőekben, egy őrás ciklusidő mellett a kampány során.

a ki si azonban az nem oxigenizátok és a csapókikapcsolt villamos áram mehet! végeztük.

Olvadékhőmérsékleti mérések egy cikluson beid

Öntési sorrend	1. példa	Z. példa	3. pé
1	1859	1789	1839
2	1851	1782	1817
3	1850	1744	1791
4	1857	1751	1800
Átlag	1854	1762	1812
Szőrástartomány	9	45	48

I. Táblázat

Cirkőoium-dioxid tartalom

Paraméter

Minták száma Átlag ZrO₂ tömeg/% Maximális Zrö₂ tömeg/% Minimális Zr0₂ tömeg/% eltérés >lsó ZrO/ tömeg/%

a b

oélda	2. példa	3. példa
8	6	8
34.8	34.1	34.2
34.9	34.4	34.8
34.3	33.6	33.8
0.19	0.27	0.42
35.4	-A	42.8b

a kampány utolsó

jellemző 2rO₂~fartatma ülepedés miatt a keverés

III Táblázat termékek oxidációs

2. pél

8.3

8.Ö

IV. Táblázat

A tűzálló termékek ési mértékei

1. pék

3. pé

1.92%

2.25 %

2.34 a tatai annak speciális kiviteli alakjaira hivatkozva ismerς a tatai azonban nem korlátozzák ezek a kiviteli csu~ pán a csatolt igs \ν28

Claims (4)

SZABADALMI 1GÉHYP0HT0K
1. /1/ a kampányt a villamos ív áramának kikapcsolásával fejez zük be;

   1. Eljárás olvasztott-öntött tűzálló termékek előállítására, amely eljárás legalább két gyártási kampány sorozatát foglalja magában, ahol mindegyik kampány egy legalább egyszer elvégzett, ciklikusan ismétlődő folyamatból áll, amely ciklikusan Ismétlődő folyamat lépéseiként/1/feltöltjük egy ívkemence falazott tégelyét kerámiai anyaggal, /2/ villamos ívet húzva megolvasztjuk a kerámiai anyagot, /3/ a megolvasztott kerámiai anyagot fulajdonságjavítő gázzal kezeljük és /4/ a kezelt olvadékot egy vagy több formába öntjük, és mindegyik kampányt azzal fejezzük be, hogy az olvadék egy jelentős mennyiségét hagyjuk megszilárdulni a tégelyben, azzal jellemezve, hogy a tulajtíonságjavító gázt mindegyik gyártási kampány során lényegében folyamatosan injektáljuk az olvadék felszíne alá legalább egy fúvókéból, amely az olvadék felszíne alá van bevezetve és a gázinjektálást fenntartjuk a kampányok között is.
2. 2. Az 1. igénypont szennti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy kampányt a villamos ív tápenergiájának kikapcsolásával fejezünk be és a kampányok közötti gázinjektálást legalább egy előzőleg használt fúvőka tégelyből való eltávolításával és ennek egy új fúvókéval való helyettesítésével biztosítjuk.

   Μ * X **
3. /3/ a használt fűvóka cseréjéhez a fúvőkaegység eltávolítható részét a tégeiyfalból való eltávolítjuk» kibányásszuk a tégelytartalom egy részét egy a tégelyfalon keresztül bevezetett vízhűtéses fúróval, kifúrjuk a használt fúvókát és mindenféle megszilárdult kerámiai anyagot a tégelyben a fövőka vonala mentén az olvadékmaradványon keresztül, be004X0 *0 0 « „ * * » 0 ♦ *ν *

   0 0 0 0 0 0 χχν » ·♦♦· 4 * helyezzük ez új fúvókat és visszaszerepk a fúvókaegység eltávolít! részét;

   3. A 2. igénypont szerinti eljárás, anal jellemezve, hegy legalább egy előzőleg használt fúvókéi a tégelytartalom legalább egy részének a kibányászásával távolítjuk el.

   4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tégelytartalom egy részét egy a tégelyfalon keresztül bevezetett vízhűtéses fúróval bányásszuk ki.

   5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fúvókaegység egy részét eltávoiíthatóan szereljük fel a tégelyfal külső oldalára és ezzel megkönnyítjük a tégelytartalom kibányászását

   6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kampányok közötti gázlnjekfálás fenntartását a kemence üresjáratásával biztosítjuk.

   7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kampányok közötti gázinjektálás fenntartását legalább egy olyan fúvőka alkalmazásával biztosítjuk, amely egy irídium, molibdén, niőbium, ozmium, rénium, tantál, wolfram és ezek kombinációi által alkotott csoportból kiválasztott tűzálló fémet tartalmaz.

   8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy tulajdonságjavító gázként oxidáló gázt alkalmazunk.

   * φ • φ X ♦♦

   φ. φ * * φχ< * *♦♦· *

   9« Α 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidáló gázt egy oxigén, levegő, nkrogén-oxid, szén-dioxid és ezek keverékei által alkotott csoportból választjuk ki.

   10. A 9, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidáló gázként oxigént alkalmazunk.

   11. Az 1. igénypont szennti eljárás, azzal jellemezve, hogy lég» alább egy rozsdamentes acélból készült fúvókát alkalmazunk.

   12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy fúvókét olyan távolságra vezetünk be a tégely falán keresztül, amely elégséges ahhoz, hogy a fúvóka áthatoljon bármely, a tégely belsejét bélelő megszilárdult tűzálló maradványon keresztül.

   13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egyetlen, a tégelyfaion keresztül bevezetett fúvókat alkalmazunk.

   14. A 13, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tégelybe bevezetett fúvókán keresztül a gázt az elektródok vetített háromszög-alakzatán belülre juttatjuk be.

   15. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy végig folyamatosan biztosítjuk a villamos ív energiaellátását legalább egy ciklusnál legalább egy kampányban .

   16. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább egy, mindenféle hötőeszkőztol mentes fúvókát alkalmazunk.

   17. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kerámiai anyagot egy szllíclum-dloxld, alumínium-oxíd, oírkőnium-dioxíd, kalcium-oxid, króm-oxid, magnézium-cxíd, alkáli fémoxidok, krőméroek, cirkon és ezek keverékei által alkotott csoportból választjuk ki.

   18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kerámiai anyagként alumínium-oxid, cirkőnium-dloxid és szHícium-dioxid keverékét alkalmazzuk.

   18. Eljárás olvasztott-öntött tűzálló termékek előállítására, azzal jellemezve, hogy az eljáráshoz /1/ olyan ívkemencét létesítünk, amely egy kerámiai anyagot befogadó, falazott tégelyt, a kerámiai anyag felszíne közelében villamos ívet létrehozó elektródokat, a kerámiai anyagot megolvasztó villamos ív energiaellátását biztosító eszközöket, a tégelybe bevezetett, tulajdonságjavító gáznak az olvadék felszíne alá történő injektálását biztosító fúvókét, valamint az olvadék formákba történő kiöntésére alkalmas eszközöket tartalmaz, ahol /2/ a gyártási kampányt úgy valósítjuk meg, hogy /a/ feltöltjük a tégelyt kerámiai anyaggal;

   φ» ♦ (« ♦ φ * φ * φ φ φ «φ * « φ * * ♦ φφ* '«· φφφφ Λ ♦

   ZbZ villamos ívet húzunk és megolvasztjuk a kerámiai anyagot;

   Zc/ a gázt lényegében folyamatosan injektáljuk az olvadék fel színe alá;

   /d/ a megolvasztott kerámiai anyagot egy vagy több formába öntjük;

   eZ szükség szerint megismételjük az ZaZ - /dZ lépéseket a gyártási kampány elvégzéséhez;

   Z3Z eszközöket biztosítunk egy lényegében folyamatos gázinjektálás fenntartására az egyik kampánytól a másik kampányig és

   Z4Z legalább egyszer megismételjük a Z2Z lépést.

   20. Eljárás kerámiai anyagként alumínium-oxidot, cirkóniumdioxidot és szilícium-dioxidot tartalmazó olvasztott-őntött tűzálló termékek előállítására, azzal jellemezve, hogy az eljáráshoz /1 / olyan ívkemencét létesítünk, amely egy kerámiai anyagot befogadó, falazott tégelyt, a kerámiai anyag felszíne közelében villamos ívet létrehozó elektródokat, a kerámiai anyagot megolvasztó villamos ív energiaellátását biztosító eszközöket, a tégelyfalon keresztül bevezetett, oxigénnek az olvadék felszíne alá, az elektródok vetített háromszögalakzatán belülre történő injektálását biztosító egyetlen, hűteflen, rozsdamentes acélból készült fúvókét magában foglaló fúvókaegységet,

   Φ**Φ * 4 ΦΦ φ *4 # Φ » *# *

   X X Φ Φ Φ * φφφ « .·.♦.♦.♦ * <

   amelynek egy része eltávolltbatőan van felszerelve a tégelyfal külső oldalára, valamint az olvadék formákba történő kiöntésére alkalmas eszközöket tartalmaz, ahol /2/ a gyártási kampányt úgy valósítjuk meg, hogy /a/ feltöltjük a tégelyt kerámiai anyaggal;

   /b/ folyamatosan villamos ívet húzunk a kampány alatt és megolvasztjuk a kerámiai anyagot;

   /c/ a fúvókén keresztül az oxigént lényegében folyamatosan injektáljuk az olvadék felszíne alá;

   /d/ a megolvasztott kerámiai anyagot egy vagy több formába öntjük;

   Ze/ szükség szerint megismételjük az /a/ - /d/ lépéseket a gyártási kampány elvégzéséhez és;
4. /4/ legalább egyszer megismételjük a /2/ lépést és /5/ megismételjük a /3/ lépést minden egyes megismételt /2/ lépés után.