HUT74217A - Process for the continuous production of pretreated iron melt for the making of compacted graphite cast iron - Google Patents

Description

KIVONAT

A találmány szerinti Έοτέη vasolvadékot készítünk, a grafitkiválást szabályzó adalékot adunk az olvadékhoz, az olvadékot kezelőkemencébe^vontjük át, ahol az olvadék mennyiségét meghatározott értékek között tartjuk, oly módon, hogy a lecsapolt mennyiség helyett további adalékolt olvadékot vezetünk be az kezelőképp menőébe; a csapolással nyert kezelt vasolvadékot közvetlenül vagy öntőüstön ke resztül öntőformákba öntjük és szükség esetén az előző lépések során ismert módon kéntelenítést végzünk OjO^^kéntartalom eléréséig, továbbá az eljárás során csira képző és a grafit alakját befolyásoló modifikáló adalékokat viszünk be az olvadékba, oly módon, hogy a kezelőkemencéberiörténő átöntés után és/vagy a kokillákból (IV) az adalékok bevitele után legalább egy olvadékmintát veszünk ésnagyjuk megdermedni egy olyan állapotból, ahol az olvadék és a mintavevő edény termikus egyensúlyban van a krisztallizációs hőmérséklet fölött, eközben az idő függvényében közepén lévő olvadékban és az edény falámérjük a hőmérsékletváltozást a minta nak közelében; a mért hőmérsékléD'ségítsegével ismert módon meghatározzuk az olvadék szerkezeti és grafitkiválási tulajdonságait és, ha egyik vagy mindkét tulajdonság egy meghatározott értéknél jobban eltér a kívánt értéktől, módosítjuk a grafitkiválást szabályzó adalék mennyiségét és/vagy a modifikáló adalék mennyiségét és/vagy a csiraképző adalék mennyiségét az eltérés mértékétől függően, te áta/ (4 -

• · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· · · · · ·

KÖZZÉTÉTELI«

PÉLDÁNYΔ

M ''

ELJÁRÁS ELŐKEZELT VASOLVADÉK FOLYAMATOS ELŐÁLLÍTÁSÁRA GÖMBGRAFITOS ÖNTÖTTVAS GYÁRTÁSÁHOZ

A jelen találmány tárgya eljárás előkezelt vasolvadék folyamatos előállítására gömbgrafitos öntöttvas gyártásához, amelynek során először vasolvadékot készítünk és az olvadékba a grafitképződést szabályzó adalékokat adunk, majd az olvadékot kezelőkemencébe öntjük át, ahol az olvadék mennyiségét meghatározott értékek között tartjuk oly módon, hogy a lecsapolt mennyiség helyett további adalékolt olvadékot öntünk a kezelőkemencébe, a csapolással nyert kezelt vasolvadékot pedig közvetlenül vagy öntőüstön keresztül öntőformákba és szükség esetén az előző lépések során ismert módon kéntelenítést végzünk 0,025 % kéntartalom eléréséig, továbbá az eljárás során csiraképző és a grafit alakját befolyásoló (modifikáló) adalékokat viszünk be az olvadékba.

Mint ismeretes, a gömbgrafitos öntöttvas az öntöttvasak olyan változata, ahol a grafit vermikuláris formában jelenik meg. A vermikuláris grafit megfelel az ISO/R 945/1969 szabvány HL változatának vagy az ASTM A 247 szabvány IV változatának.

A gömbgrafitos öntöttvasak mechanikai tulajdonságai szürkeöntvények és temperöntvények legjobb tulajdonságait egyesítik. A kifáradási határ és a szakítószilárdság összemérhető a perlites temperöntvény ilyen tulajdonságaival, míg a hővezető-képesség hasonló a lemezgrafitos szürkeöntvények hővezetőképességéhez. Mindezek ellenére a gömbgrafitos öntöttvas gyártása a világon

83826-271 ER/str • · gyártott öntöttvas mennyiségében viszonylag kis hányadot tesz ki a szürkeöntvények 70% és a temperöntvények 25% részaránya mellett.

A gömbgrafitos öntöttvas gyártásának ilyen viszonylag csekély elterjedése elsősorban arra vezethető vissza, hogy a megbízható minőségben történő előállítás számos nehézséggel jár. A vasolvadékba a grafitkiválást és a grafit alakját befolyásoló adalékokat ugyanis egyidejűleg és igen pontosan kell beadagolni a gyártás során. Ehhez ezideig kísérletekkel és mintavételekkel meghatározott, nagy mennyiségű drága adalékot használtak. Ezeket a nehézségeket először a SE-B- 444 817, SE-B- 469 712 és az SE-B- 470 091 sz. szabadalmi leírásokban leírt öntöttvas gyártási eljárásokkal.

Az SE-B 444 817 számú szabadalmi leírás olyan öntöttvas előállítási eljárást ismertet, amelynél termikus analízis alapján a grafitkiválások alakját módosító (modifikáló) adalékanyagot adagolnak az olvadékba, és ezzel egy kis méretű mintában grafitkiválást és szemcsenövekedést idéznek elő a dermedés során, majd az adagot az így meghatározott optimális mennyiségű adalékanyaggal kezelik a megfelelő gömbgrafitos szerkezet kialakítása érdekében.

Az SE-B 469 712 számú szabadalmi leírás a fenti szabadalmi leírás szerinti eljárás továbbfejlesztését ismerteti. Ennél a megoldásnál egy különleges mintavevő edényt használnak, amelynek falai olyan közeggel vannak ellátva, amely csökkenti az olvadékban az edény falához közel az oldott elemi magnézium koncentrációját. A csökkentés mértéke legalább 0,003%, amivel azt lehet megakadályozni, hogy a magnéziumtartalom ilyen csökkenése lemezes grafit • · • · · · • · · · • · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· ·· ··· kialakulásával jöjjön létre. A gömbgrafitból lemezgrafittá történő átváltás ugyanis éppen 0,003% nagyságú tartományban történik. A változás általában 0,008 és 0,005% között játszódik le, bár ezek az abszolút értékek a dermedési időtől függően is változnak.

Az SE-B 470 091 számú szabadalmi leírás szintén az SE-B 444 817 számú szabadalmi leírásban ismertetett megoldás továbbfejlesztése. Itt a szabadalmi leírás azt ismerteti, hogyan lehet meghatározni a karbonegyenérték vagy grafitizációs potenciál értékét modifikált öntöttvasakban, többek között a gömbgrafitos öntöttvasban, amelyek karbonegyenértéke magasabban van az eutektikus pontnál. Ennél a megoldásnál is termikus analízis alapján korrigálják illetve szabályozzák az olvadék összetételét. Az eljárás azon alapul, hogy a mintavevő edénybe kis széntartalmú vasdarabokat helyeznek és a vasdarabok méretét úgy választják meg, hogy azok ne olvadjanak meg teljesen, amikor a mintavevő edényt vasolvadékkal töltik meg. A vasolvadék hőmérsékletét az olvadék dermedése során mérik és amikor a hőmérséklet eléri a γ-likvidusz vonalat, ezt a hőmérsékletet abszolút értékben, vagy azonos, illetve eutektikus hőmérsékletű öntöttvasak mért és kalibrált hőmérsékleteihez viszonyított hőmérsékletkülönbségként határozzák meg. Az olvadék karbonegyenértékét az ilyen modifikált öntöttvasakra vonatkozó fázisdiagramból határozzák meg.

A fenti szabadalmi leírásokban ismertetett technikák reprezentálják tulajdonképpen a technika állásának fejlettebbik részét, amelyek segítségével ipari méretekben egyenletes minőségű gömbgrafitos öntöttvas állítható elő. Ez a ko• · · · • · • · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· ·· ··· rábbi eljárások (DE-A1 29 37 321, DE-C1 34 12 024 vagy JP 52026 039) segítségével nemigen volt megvalósítható, a vashulladékokkal kapcsolatos nehézségek miatt. Mindazonáltal, amint már korábban is említettük, a gömbgrafitos öntöttvas világszerte előállított mennyisége még mindig rendkívül csekély. Ennek egy fontos oka az, hogy eddig nem lehetett megbízhatóan vezérelni a gyártási folyamatot folyamatos vagy félfolyamatos eljárás során, kizárólag az adagról adagra történő öntés esetében.

Folyamatos eljáráson jelen esetben olyan eljárást értünk, amelynek segítségével folyamatosan termelünk olyan öntöttvasat, amely gömbgrafitos formában dermed meg és az olvadékot megszakítás nélkül mozgó kokillákba öntjük. A lényeg az, hogy olyan eljárásról van szó, amelynek segítségével öntöttvasat folyamatosan lehet előállítani, anélkül, hogy az eljárást meg kéne szakítani nyersanyag-beadagolás vagy vasolvadék-eltávolítás miatt, ahogyan az általunk szakaszosnak nevezett eljárások során történik. Az ilyen szakaszos eljárásoknak az a jellemzője, hogy a gömbgrafitos öntöttvas formájában megdermedő vasolvadékot külön adagokban gyártják, akár egymást folyamatosan követő adagolásban.

Félfolyamatos eljáráson olyan megoldást értünk, amelyben alkalmaznak folyamatos és szakaszos részfolyamatokat is. Ilyen eljárás lehet például, amikor a nyersanyagot adagonként viszik be a reaktorba vagy adagonként kezelik, a készterméket viszont folyamatosan, megszakítás nélkül vezetik el a rendszerből. Ezzel a módszerrel tehát gyakorlatilag lehetséges gömbgrafitos öntöttvas tuskó ·· ···· ·· ·· ···· • · ·· ·· ·· • · · · ······ • · · · · · · ···· · · ·· ·· ··· folyamatos öntése, ugyanakkor mód van különálló gömbgrafitos öntvények előállítására folyamatosan üzemelő olvasztó-berendezés segítségével.

A szakaszos és a félfolyamatos eljárások között az egyik alapvető különbség az, hogy a szakaszos eljárással nyert termékek tulajdonságait nem lehet megváltoztatni vagy szabályozni az egyik elkészült termék és a másik között, hanem csak akkor, amikor egy új adag készül, míg egy olyan eljárásban, amelynél legalább egy szabályzóit folyamatos eljárásrész van, ilyen módosítások elvileg megoldhatók bármely időpontban. A jelen esetben ezt a csiraképző adalék (vagy adott esetben a grafit kiválás alakját módosító adalékok) mennyiségének on-line szabályozásával oldjuk meg, mégpedig az öntést megelőző lehető legkésőbbi időpontban, amint azt később részletesen kifejtjük. Az egyszerűség kedvéért, valamint a fenti különbségek miatt a továbbiakban mind a folyamatos, mind pedig félfolyamatos eljárást ezen leírás keretén belül folyamatos eljárásnak fogjuk nevezni.

A szakember számára nyilvánvaló, hogy üzemi méretekben történő gazdaságos öntöttvas, illetve ötvözet előállítás céljából előbb vagy utóbb mindenképpen megbízható folyamatos gyártási eljárásra van szükség. Egy ilyen folyamatos eljárás számos előnyt jelent az adagonként történő öntéshez képest, ez ugyancsak nyilvánvaló minden szakember számára. Logisztikai szempontból, például a folyamatos öntési eljárásnak az az előnye, hogy jelentősen csökkenthetők vagy megszüntethetők a termelési rendszer szűk keresztmetszetei és ily módon a teljes gyártóegység sokkal gazdaságosabban üzemeltethető.

• · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· · · ···

Amint azt a bevezetőben említettük, annak a ténynek, hogy a gömbgrafitos öntöttvasat még mindig inkább adagonként öntik mint folyamatosan a legfőbb oka a szabályzási technikák megoldatlansága és így a biztonságos gömbgrafitos öntöttvas gyártás hiánya.

Tulajdonképpen ezen a területen minden technikai fejlesztésnek, amelynek bármilyen jelentősége is volt mindig az adagonkénti öntési eljárás volt a tárgya. A korábban említett szabadalmi leírások is olyan eljárásokra vonatkoznak, amelyek egy meghatározott mennyiségű olvadék, azaz egy adag összetételének szabályzására vagy módosítására vonatkoztak. Általában egy ilyen meghatározott adagból vesznek mintát és, ha a termikus analízis a kívánt értékektől eltérő eredményt ad, a teljes adag összetételét korrigálják, már amennyiben a módosítás egyáltalán még lehetséges. Ha ilyen korrekció már nem megoldható, a teljes adagot félre kell tenni.

A mintavétel és az összetétel korrigálása után a vasolvadékot az ismert eljárások szerint olyan gyorsan kell önteni, amilyen gyorsan csak lehet, általában 5-20 percen belül. Az olvadékba bevitt adalékok kémiai reakcióba lépnek és hatástalanok lesznek a vasolvadék összetételére, ha az adott hőmérsékleten a várakozási idő túlságosan hosszú. Ezért az adagonként történő előállítás feltételei nem tesznek lehetővé adagonként egyetlen mintavételnél több lehetőséget vagy az eljárás megszakítását. A mintát egy üstből veszik és az olvadéknak még időt kell hagyni, hogy a salaklehúzást és a végső kezelési helyre történő szállítást el lehessen végezni még az analízisére fordított idő alatt ahhoz, hogy az • · · ······ • · · · · · ·· ·· · * ·· · analízis eredményét közvetlenül az öntés előtt még fel lehessen használni. Egy végső termikus analízis már megoldhatatlan, minthogy ez megakadályozná a megfelelő időben történő öntést. Ezért - jóllehet sok tekintetben előnyös - a hagyományos technológiákkal végzett eljárás nem biztosít megfelelő alapot semmilyen folyamatos öntési eljáráshoz, mivel nem ad lehetőséget on-line vezérlésre, csak egy adagonként meghatározott időben történő módosításra.

Az adagonként történő gyártás során nagy mennyiségű csiraképző és modifikáló adalékot vezetnek be az olvadékba, az eljárás egy korai szakaszában. Ezután végzik a mintavételt és a termikus analízist, a korrekciót pedig közvetlenül az öntés előtt hajtják végre. Ezért az egyébként is nagy mennyiségben beadagolandó csiraképző anyagot a szükségesnél lényegesen nagyobb mennyiségben kell bevinni, minthogy hatása csak korlátozott. A csiraképző adalék ugyanis a grafitkristályok képződését segíti elő, de ha az öntés és az ezt követő hűtés nem megfelelő időben történik, az így képződött kristálymagok egy része viszszaoldódik az olvadékba vagy egyszerűen fizikailag távozik az olvadékból, például a salakba történő felúszás következtében. Nyilvánvalóan kívánatos lenne tehát a felhasznált csiraképző anyagok mennyiségének csökkentése egy olyan mértékre, amely feltétlenül szükséges a kívánt hatás eléréséhez.

A folyamatba bevitt vasolvadékban lévő kén mennyiségét igen alacsony értéken kell tartani, ugyanis a kén önmagában nem kívánatos szennyező a gömbgrafitos öntöttvasban és ezért minden esetben a folyamat során eltávolítandó. Ha az olvadékban a kéntartalom megnövekszik, akkor csökkeni fog maga• · • · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· «· ··· nak a termikus analízisnek a hatékonysága illetve pontossága is. Ha az olvadékban jelenlévő kén reakcióba lép a magnéziummal, amit rendszerint modifikáló közegként használunk, az ugyancsak kedvezőtlen hatású.

Az SE-B 469 712 számú szabadalmi leírásból nyilvánvaló, hogy csak az elemi magnéziumnak van a kiváló grafit alakját módosító hatása. Ha a mérési eredményeket megvizsgáljuk, azt látjuk, hogy a magas kéntartalom bizonytalanságot teremt abban a tekintetben is, hogy a rendszerbe bevitt magnézium nagyobbik része lépett-e reakcióba a jelen levő kénnel a mintavétel időpontjában. Ez bizonytalanságot eredményez a kívánt korrekció vonatkozásában is. Nyilvánvaló, hogy ezeket a bizonytalanságokat a gyártási eljárásból ki kell küszöbölni.

Ezt a jelen találmánnyal úgy oldottuk meg, hogy előkezelt vasolvadék folyamatos előállítása során vasolvadékot készítünk, a grafitkiválást szabályzó adalékot adunk az olvadékhoz, az olvadékot kezelőkemencébe öntjük át, ahol az olvadék mennyiségét meghatározott értékek között tartjuk, oly módon, hogy a lecsapolt mennyiség helyett további adalékolt olvadékot vezetünk be az kezelőkemencébe, a csapolással nyert kezelt vasolvadékot közvetlenül vagy öntőüstön keresztül öntőformákba öntjük és szükség esetén az előző lépések során ismert módon kéntelenítést végzünk 0,025% kéntartalom eléréséig, továbbá az eljárás során csiraképző és a grafit alakját befolyásoló modifikáló adalékokat viszünk be az olvadékba, ahol a találmány szerint a kezelőkemencébe történő átöntés után és/vagy a kokillákból az adalékok bevitele után legalább egy olvadékmin• · a · tát veszünk és hagyjuk megdermedni egy olyan állapotból, ahol az olvadék és a mintavevő edény termikus egyensúlyban van a krisztallizációs hőmérséklet fölött, eközben az idő függvényében mégük a hőmérsékletváltozást a minta közepén lévő olvadékban és az edény falának közelében; a mért hőmérséklet segítségével ismert módon meghatározzuk az olvadék szerkezeti és grafitkiválási tulajdonságait és, ha egyik vagy mindkét tulajdonság egy meghatározott értéknél jobban eltér a kívánt értéktől, módosítjuk a grafitkiválást szabályzó adalék mennyiségét és/vagy a modifikáló adalék mennyiségét és/vagy a csiraképző adalék mennyiségét az eltérés mértékétől függően.

A vasolvadékot egy célszerű foganatosítási módnál reakcióedénybe vezetjük át a grafitkiválást szabályzó adalék beadagolása és a kezelőkemebcébe történő átöntés között és ebben az edényben modifikáló adalékot adunk az olvadékhoz, majd a kezelő kemencében szükség esetén további modifikáló adalékot adagolunk, a vasolvadékot öntőformákba öntjük és előtte csiraképző adalékot adagolunk.

Egy másik célszerű foganatosítási mód szerint a vasolvadékot a grafitkiválást szabályzó adalék beadagolása után, a kezelőkemencébe történő bevezetés előtt reakcióedénybe vezetjük és ebben az edényben 0.025 % kéntartalom eléréséig kéntelenítjük, a vasolvadékot üstökbe, majd öntőformákba öntjük és még az üstökben lévő olvadékhoz modifikáló és csíraképző adalékokat adagolunk.

• · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· ·· ···

Az olvadékot célszerűen zárt kezelőkemencébe vezetjük és a kezelőkemencében inért atmoszférát és túlnyomást alakítunk ki, de csökkentjük a nyomást, amikor modifikáló adalékokat viszünk be az olvadékba.

A mintát előnyösen az öntőforma beömlőnyílásából vagy az elosztócsatomából, illetve amikor az olvadékot először üstökbe, majd onnan öntőformákba öntjük, valamelyik üstből vesszük.

Azáltal, hogy a találmány szerinti megoldásnál nem a technika állása szerint járunk el, hanem a termikus analízist a teljes mértékben kezelt öntöttvasból vett mintán végezzük el, a korábbikban említett problémák kiküszöbölhetők és a gömbgrafitos öntöttvas folyamatosan állítható elő.

A jelen találmány szerint a csiraképző adalékot is csak közvetlenül az öntés előtt kell beadagolni és ennek megfelelően teljesen pontos mennyiségeket lehet bevinni, szemben a hagyományos eljárásokkal, ahol a csiraképző adalékot az eljárás elején beadagolták, így szükségszerűen jelentős fölöslegben kellett alkalmazni. A jelen találmány szerint azonban, minthogy a végső kezelés után határozzuk meg a krisztallizációs képességet, a kapott eredmény visszatáplálható a rendszerbe és a csiraképző adalék ennek megfelelően adagolható. Az adagolást, mint mondottuk, a kezelés lehető legkésőbbi stádiumában végezzük, hogy a felhasznált csiraképző adalék mennyiségét a minimálisra csökkenthessük. Minthogy a csiraképző adalék általában ferrosziliciumot tartalmaz, hatással van az olvadék szénegyenértékére is és így ezt az értéket is vissza lehet táplálni a rendszerbe a grafitképződést befolyásoló adalék bevezetése előtt, amelynek követ• ·· · • · · · ······ • · · · · · · «··· ·· ·· ·· ··· keztében ezen adalék mennyisége a szén- és/vagy sziliciumtartalom függvényében pontosan szabályozható.

A találmány szerinti eljárás során lényegesen könnyebb viszonylag magas kéntartalmú olvadékok tárolása is, amennyiben ilyeneket használunk az eljárás során. A kéntelenítést elegendő akkor elvégezni, amikor a fémolvadékot a kezelőkemencébe szállítjuk vagy, adott esetben, meghatározott mennyiségű modifikáló közeget vihetünk be a szerkezeti tulajdonságok módosításához szükséges mennyiségen kívül is, ami magában foglalja a vasolvadék kéntartalmának megfelelő sztöchiometrikus mennyiséget is, és ennek megfelelően elvileg az összes kén reakcióba kell lépjen az eljárás végéig, aminek következtében a kapott gömbgrafitos öntöttvas teljesen kénmentes lesz. Ahogy azt már a korábbiakban is említettük, ez a reakció egyáltalán nem gyorsan lejátszódó folyamat és befolyásolja az eljárás során vett mintákat. A találmány szerinti eljárás gyakorlatban történő alkalmazása során azonban a mintavétel az eljárás végén történik egy olyan vasolvadékból, ami meglehetősen hosszú ideig tartózkodott a kezelőkemencében. Minden új bevitt vasolvadék-adag a kezelőkemencében hosszabb időt tölt el a már ott lévő, lényegesen kisebb kéntartalmú olvadékkal keveredve és ily módon az újonnan bevitt kénmennyiségnek elegendő idő áll rendelkezésére a reakcióra, mielőtt a mintavétel megtörténik.

A találmány szerinti eljárás első lépéseként a vasolvadék kényelmesen előállítható egy olvasztó-berendezésben, például kupolókemencében vagy elektromos kemencében és ily módon az eljárás részben olvasztó-, részben pedig ke12 ·· ···· ·· ·· ···· • · ·· ·· · · • · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· · · · · · zelőkemencében végezhető. Az olvadékkészítéshez felhasznált nyersanyag vashulladék, nyersvas, öntödei hulladék vagy egyéb hagyományos alapanyag, illetve mindezek kombinációja lehet. Bár nem ajánlott, az adag tartalmazhat viszonylag nagy mennyiségű ként tartalmazó hulladékokat is.

Az olvadék szén-egyenértékét az eljárás második lépésében állítjuk be szén és/vagy szilícium vagy kis széntartalmú vas segítségével, amelyeket az olvadék termikus analíziséből nyert eredményeknek megfelelő mennyiségben adagolunk az éppen öntött olvadékba. A szénegyenérték beállításának módja elvileg megegyezik a már hivatkozott SE-B 470 091 számú szabadalmi leírásban ismertetettel.

A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítási módjánál, amelyet a továbbiakban A változatnak nevezünk, az olvadékot olyan kezelőedénybe, általában üstbe öntjük át, amelyben az olvadékot modifikáló adalékkal, például magnéziummal lehet kezelni. A bevitt adalékok mennyiségét a már említett termikus analízis eredményeként határozzuk meg, lényegében azonos módon az SE-B 447 817 és az SE-B 469 712 számú szabadalmi leírásokban ismertetettekkel. A magnézium adalékot bármilyen ismert módon lehet bevinni az olvadékba. Bevihetünk magnéziumot tartalmazó ötvözeteket (például Fe, Si, Mg ötvözetet, amelyben 45-60% vas, 40-70% szilícium és 1-12% magnézium van) egy ismert, úgynevezett szendvics-eljárás segítségével, amely szerint a magnéziumot tartalmazó ötvözetet a reakcióedény aljára helyezzük és a vasolvadékot erre öntjük. Célszerűen azonban tiszta magnéziumot viszünk be az olvadékba, minthogy ez ··· ··· • · · · · · · ···· ·· ·· ·· ··· kevesebb salakot képez. A tiszta magnéziumot többek között huzal formájában lehet az olvadékba bevezetni, vagy adott esetben egy úgynevezett Georg-Fischer konventerben. Amint azt már a korábbiakban is említettük, nem feltétlenül szükséges csiraképző adalék bevitele az eljárásnak ebben a fázisában, bár semmi sem szól ezen lépés ellen.

A fent leírt alapkezelés elvégzése után salaklehúzást végzünk és az olvadékot a kezelőkemencébe helyezzük. A kezelőkemence lehet nyitott kemence, ha az eljárást olyan körülmények között végezzük, ahol az olvadék védett az atmoszférikus oxigén hatásától, például összefüggő salakréteggel. Általában azonban célszerű zárt kemencét használni és a kemencében inért gáz atmoszférával dolgozni. Ez a minimálisra csökkenti a nemkívánatos oxidálódás mértékét az olvadékban és különösen fontos a könnyen oxidálódó modifikáló adalékok, például a magnézium megvédése szempontjából. Ha védőgázt alkalmazunk, az bármilyen nem oxidáló gáz lehet, például nitrogén, úgynevezett Nobel-gáz, vagy ezek keveréke.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a zárt kezelőkemecében végzett kezelés során előnyösen alkalmazható a környezeti nyomásnál nagyobb nyomású atmoszféra. A nyomás alatt végzett kezelés során azon túlmenően, hogy tovább csökken az oxigénnel történő érintkezés lehetősége, megfelelő konstrukciójú kemencében az olvadék kezelése után a nyomás úgy szabályozható, hogy a kokillákba történő csapolás is kedvező körülmények között végezhető. Ennek részleteit a későbbiekben ismertetjük.

A kezelésre alkalmazott kemence többek között lehet a ABB-cég által gyártott PRESSPOUR típusú kemence. A kemencébe bevitt adagot a már ott lévő olvadékkal keverjük mindig össze.

Az olvadék újratöltése általában körülbelül 25%-nyi mennyiséggel történik, minthogy a kísérletek azt mutatták, ilyen mennyiségű új olvadék bevitelével lehet jó kiegyenlítő hatást elérni.

A találmány szerinti eljárás A változata szerint a modifikáló adalék, például magnézium bevitele a kezelőkemencében is történhet, ha erre van igény. A magnéziumot acél lemezzel borított, magnéziumtöltetű huzal vagy rúd formájában lehet beadagolni a kemencébe egy, a kemencefedélen lévő zárható nyíláson át. Miként a korábbi adalékokat, az itt bevitt magnéziumot is a teljes mértékben kezelt vasolvadékból vett minta termikus analízise alapján végezzük. A mintavételt, mint mondottuk, a csapoló sugárból vagy az öntőformából végezzük. Amikor a modifikáló adalékot, például magnéziumot bevisszük a vasolvadékba, könnyen előfordulhat, hogy gázképződés lép fel, minthogy az adalék a forró olvadékba kerülve gyorsan elgőzölög. Amennyiben a kezelőkemencében az eljárást nyomás alatt végezzük, az így keletkező gáz megzavarhatja a nyomásvezérlő rendszert. Ennek megfelelően a kemencében célszerű a nyomást csökkenteni, amikor a grafit alakját módosító közeget vezetjük a vasolvadékba.

Egy másik foganatosítási változat, a továbbiakban B változat, szerint a vasolvadékot a kezelőkemencéből kis öntőüstbe töltjük, mielőtt az olvadékot a kokillákba vezetjük. A modifikáló adalék teljes mennyiségét ebbe a kis üstbe ·

····«· • · * · • ·· ♦· · · ·*· ··€ • · » · • ·· · 4 • « ·· · töltjük, a fentiekben már ismertetett szabályzó elv alapján, azaz a kezelőkemencében tartott vasolvadékot előzőleg nem kezeljük magnéziummal.

A gyártási eljárás első lépéssorozata azzal fejeződik be, hogy mintát veszünk az olvadékból termikus analízis céljára. A mintát célszerűen felöntésből, vagy a túlfolyórendszerből vesszük, bár megengedhető mintavétel az öntősugárból vagy - ha öntőüstöt alkalmazunk - az öntőüstből. A minta kézzel vezető, például lándzsa segítségével, de történhet félig vagy teljesen automatikusan is. A félautomatikus mintavétel azt jelenti, hogy a vizsgált mintát automatikusan veszszük ki az olvadékból, míg a mintából készített próbadarab cseréjét kézzel végezzük.

A mintavevő berendezés megfelelhet például az SE-B 446 775 számú szabadalmi leírásban bemutatottnak. Minthogy meghatározott időnek kell eltelni ahhoz, hogy a kezelőkemencében már jelenlevő olvadék megfelelően keveredjék az újonnan bevitt vasolvadékadaggal, mielőtt a mintavétel megtörténik, célszerű megvárni néhány kokilla, általában 4-5 kokilla feltöltését, mielőtt mintát veszünk az újratöltés után. így érhető el, hogy a kivett minta megfelelő információt szolgáltasson az olvadék minőségéről. Másfelől viszont az A eljárás változatnál a mintát gyorsabban kell kivenni annak érdekében, hogy eredményhez jussunk mielőtt a következő kezelési eljárás megkezdődik. Amikor a keverési idő hosszúságát határozzuk meg, a következő paramétereket kell elsősorban figyelembe venni: a kokillák feltöltésének idejét, a kokillák volumetrikus kapaci16 • · · · · · ·· • · · · ··· ··· • · · · · · · ···· ·· «· ·· ··* tást, a kezelő kemence befogadóképességét és, ahol szükséges, az alapkezeléshez használt üst méretét.

Az eljárás elindításakor alkalmazott módszerek nagyrészt a kiindulási feltételektől függnek. Lehetséges, hogy az üzemben ezt megelőzőleg szürke öntött vasat vagy temperöntvényt állítottak elő, vagy a kezelőkemencében még olvadék van. A körülményektől függően a kezelőkemencét először vasolvadékkal töltjük fel, amelyet adott esetben magnéziummal kezeltünk, olyan mértékben, amely szükséges ahhoz, hogy a kén és/vagy egyéb adalékoknak az olvadékban mért koncentrációja megfeleljen a gyártandó gömbgrafitos öntöttvas előírásainak. A kemencét általában a tapasztalat alapján töltjük fel, adott esetben pedig felhasználjuk a kiöntés során végzett kémiai analízis eredményeit.

Az eljárás A változata szerinti induláskor a kemencét mintegy háromnegyedig töltjük fel és utána csapolást végzünk, amíg a csiraképző anyaggal stabil és egyenletes szintet nem érünk el. Ez a szint általában 2-4 kokillamennyiségnek felel meg. Utána a csapolást időszakosan megszakítjuk és a termikus analízishez mintát veszünk. Az analízis eredménye alapján végezzük a következő adag alapkezelését a reakcióedényben, utána pedig ezt a kezelt olvadékot a kezelőkemencébe töltjük. Ugyancsak a mintavétel eredménye határozza meg a magnézium adagolás szükségességét és mennyiségét, hogy a rendszert gyorsan tudjuk beállítani a kezelőkemencében.

Ezután megkezdődhet a termelés. Ha a gyártás során akár tervezett, akár nem kívánt leállás következik be, a nyomást a kezelőkemencében csökkentjük • · és így az olvadékot a kezelőkemence kiöntőrendszeréből visszaszívjuk a kemencébe, majd csökkentjük a magnézium oxidálását. Minthogy a kiégési ütem a kemencében ismert, lehetőség van az aktív magnézium mennyiségének csökkentésére a leállási idő alatt. A leállás után megfelelő mennyiségű magnéziumot lehet ismét beadagolni és az eljárás folytatható.

Az indítási és leállási intézkedések lényegében azonosak az eljárás B változatának folytatásakor is. Az üstöket ennek során előmelegíteni kell. A leállás esetén az üstöket ki kell üríteni, lehetőleg kokillákba, de szükség esetén viszsza a kezelőkemencébe. A kiürítést a leállás után néhány percen belül el kell végezni. Ha a leállás hosszabb időt vesz igénybe, az olvadékot ismét fel kell melegíteni a gyártás beindításakor. Az üstöket ilyenkor egyszerűen feltöltjük.

A találmány további részleteit kiviteli példákon rajz segítségével ismertetjük.

A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás A változatának vázlata, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott eljárás során a modifikáló elemek menynyiségének meghatározására szolgáló diagram, a 3. ábra a csiraképző adalék mennyiségének meghatározására szolgáló diagram és a

4. ábra a találmány szerinti eljárás B változatának vázlata.

Az 1. ábrán látható megoldásnál, amikor az eljárás A változatát alkalmazzuk, először 1 vasolvadékot készítünk 2 kemencében. A bemutatott esetben az • ·

olvadékot vashulladékból állítottuk elő. Az 1 vasolvadék szénegyenértékét a 2 kemencében szén és/vagy szilícium-oxid és/vagy acél beadagolásával állítjuk be. Ezt a lépést szemlélteti a 25 blokk.

Az olvadékot ezután 3 üstbe öntjük és itt végezzük el az alapkezelést. Az alapkezelés 11 magnézium beadagolásból áll és utána a salakot eltávolítjuk az olvadék felületéről. Az olvadékot ezután elszállítjuk egy zárt 4 kezelőkemencéhez, amelyben nyomás alatti inért gázatmoszférát biztosítunk. A 4 kezelőkemence úgynevezett nyomás alatt öntő kemence, amelyet az ABB cég PRESSPOUR néven gyárt. Az olvadékot a kemencéből szabályzóit módon vezetjük el, vagy úgy, hogy szabályozzuk a gáz túlnyomását aló kemencetérben, vagy a 12 dugó segítségével. A túlnyomás szabályzását a 18 gázvezetékbe iktatott 17 tolózárral lehet szabályozni, a 12 dugó pedig a 9 kiöntőcsatomát nyitja a kívánt mértékben. Adott esetben a kétféle szabályozás kombinációja is lehetséges.

A 4 kezelőkemencében az 5 olvadékot 22 indukciós tekerccsel melegítjük, aminek következtében már bizonyos mértékű keveredés is létrejön. A 4 kezelőkemencébe bevezetett olvadékadagot mindig összekeveijük a már a 4 kezelőkemencében lévő 5 olvadékkal. Az eljárás során a 4 kezelőkemence kapacitását kb. 75%-ban használjuk ki, ha folyamatos eljárást alkalmazunk. A 4 kezelőkemencében adott esetben további magnéziumbetáplálás lehetséges, amennyiben ez szükséges. A magnéziumot ilyen esetekben acélborítású, magnéziumtöltetű 6 huzalként vezetjük az olvadékba. A bevezetés a 4 kezelőkemence 8 fedelében lévő zárható 7 nyíláson át történik. A 7 nyílásban 19 tolózár van és a 8 fedél ···· ·· ·· ···· • · · ······ • · · · · ♦ • · ·· ·· ··· ezenkívül 20 kéménnyel is el van látva (a kémény adott esetben maga a 7 nyílás is lehet), amelyen keresztül magnéziumoxid-szemcsék, magnéziumgőz és más gázok távozhatnak a 4 kezelőkemence légteréből. A 20 kéményben is 21 tolózár van. A 17 tolózár általában nyitva van, hogy a folyamatos gázbevezetést biztosítani lehessen, míg a 19 és 21 tolózárak általában zártak.

A magnéziumbeadagolást, a többi adalékhoz hasonlóan a gömbgrafitos öntöttvas-olvadék termikus analízisének eredménye alapján végezzük. Amikor szükségessé válik a 6 huzal bevezetése, előbb csökkentjük a nyomást a 16 kemencetérben, aminek megfelelően az olvadékszint a 9 kiöntőcsatomában a szaggatott vonallal jelöl szintre süllyed. Ez a művelet 10-20 másodpercet vesz igénybe.

Ezután a 20 kémény 21 tolózárját és a magnézium-bevezetést lehetővé tevő 19 tolózárat nyitjuk, ami mintegy 5 másodpercet vesz igénybe. A magnéziumtöltetű 6 huzalt körülbelül 30 másodpercen át vezetjük a 4 kezelőkemencébe. Ezután a 19 és 21 tolózárakat zárjuk további, mintegy 5 másodperc alatt. Végezetül ismét nyitjuk a 17 tolózárat és a 16 kemencetér nyomását üzemi szintre növeljük. Ennek az időtartama körülbelül 20 másodperc.

A fentieknek megfelelően a 4 kezelőkemencébe történő magnéziumbeadagolás teljes ideje mintegy 70 másodperc. A csiraképző 10 adalékot a 9 kiöntőcsatomába vezetjük a korábban leírt elméletnek megfelelően, közvetlenül a csapolás előtt.

• · • · · ·

Az olvadéknak a 4 kezelőkemencéből történő csapolását a 12 dugó segítségével szabályozzuk. Az eljárás utolsó lépését a mintavétel képezi. A mintavételt 23 mintavevő készülékkel végezzük, ennek részleteire itt nem térünk ki. A bemutatott esetben a mintát a 14 kokilla 15 felöntőtölcséréből vesszük. Annak érdekében, hogy az analízis eredménye megfelelően tükrözze a 4 kezelőkemencében lévő olvadék jellemzőjét, négy-öt kokillát is megtöltünk minden csapolás után, mielőtt a mintavételt elvégezzük. A mintát 24 számítógép segítségével ellenőrizzük, ennek részleteire szintén nem térünk ki. Az 1. ábrán szaggatott vonal jelöli a 24 számítógép kapcsolatait.

A grafit alakját modifikáló adalékoknak a rendszerbe történő beadagolását a korábban leírt elvek alapján végezzük. A 2. ábrán látható egy olyan diagram, amelyben a modifikáló adalék szabályzási értéke van feltüntetve az idő függvényében. A szabályzási értékeket jelölő y koordináták pozitív értéke azt jelenti, hogy az adalék fölöslegben van az előírt értékhez képest. A negatív koordináták azt jelzik, hogy az adalékanyag kevesebb a szükségesnél. Ennek megfelelően a szabályzási érték lényegében a koordinátarendszer x tengelye, vagyis y = 0 érték. Az ábrán feltüntetett szintek jelentése a következő:

100 = felső névleges határérték

110 = felső szabályzási érték

120 = alsó szabályzási érték

130 = alsó névleges határérték.

·· · ·

Amennyiben a mért érték a szabályzási értékek (azaz a 110 és 120 jelű vonalak) között van és nem mutatkozik olyan jel, hogy a görbe ebből a tartományból kifelé tart, a magnéziumadagolás változás nélkül folyik. Ugyanilyen mennyiségű magnéziumbeadagolás történik a következő alapkezelés során is. Ha azonban a mért érték följebb van, mint a 110 jelű vonal, de még a 100 jelű vonal alatt, a magnéziumadagolást csökkentjük a következő alapkezelés során. Ha az aktuális érték a 120 és 130 jelű vonalak között van, a magnéziumbeadagolást fokozzuk a következő adagnál. Ha a mért érték a 100 jelű vonal, azaz a felső névleges határérték felett van, nem végzünk csapolást a kezelőkemencéből mindaddig, amíg a magnéziumtartalom csökkenését nem mérjük, vagy a kemencében lévő olvadékot felhígítjuk egy alacsonyabb magnéziumtartalmú olvadékkal. A műveletet mindaddig végezzük, amíg a magnéziumtartalom a megfelelő értéket el nem éri. A nem megfelelő szintet vészjelzés tudatja. Ha a kezelőkemence nincs tele, kevesebb magnéziumot tartalmazó olvadékot önthetünk a kemencében lévőhöz. A csapolást is megszakítjuk, ha a mért érték a 130 jelű vonal alá kerül és ugyancsak vészjelzést adunk.

A csiraképző adaléknak az olvadékba történő bevezetését hasonló módon szabályozzuk. A 3. ábrán látható a szabályzógörbe, amelynek jelölései azonosak a 2. ábrával kapcsolatban ismertetettekkel. Ha tehát a mért érték a szabályzási értékek (110 és 120 jelű vonalak) között van és nem látszik olyan jel, hogy az összetétel jelentős változásnak indult, a bevezetést az addigi módon folytatjuk. Ha a mért érték ezen határokon kívül esik, a kiöntőcsatomába bevezetett csira• · 9 9 999999

9 9 9 9 9 9

9999 99 99 99 999 képző adalék mennyiségét növeljük vagy csökkentjük, a mért értéktől függően. A csiraképző adalék beadagolás során is vészjelet adunk, ha a mért érték a névleges határértékeken kívül esik.

A 4. ábrán a találmány szerinti eljárás B változatának vázlatát mutatjuk be. A vasolvadékot 42 kemencében állítjuk elő és innen 43 kezelőedénybe csapoljuk. A 43 kezelőedényben az olvadékot kéntelenítjük bármilyen ismert eljárással. A kéntelenítést 0,005-0,01% kéntartalom eléréséig végezzük. Ugyanakkor az olvadékba szenet is adagolunk, egészen 3,7% széntartalom eléréséig, annak érdekében, hogy az olvadék szénegyenértéke megfelelő legyen. Ezt követően lehúzzuk a salakot az olvadék felületéről és az olvadékot 44 kezelőkemencébe továbbítjuk. A 44 kezelőkemence lényegében azonos az 1. ábrán bemutatott 4 kezelőkemencével. Ennél a kiviteli alaknál a 44 kezelőkemence kapacitása 6-65 tonna. Az olvadékot a 44 kezelőkemencéből szabályzott módon csapoljuk le az

1. ábrával kapcsolatban ismertetett módok bármelyike szerint. A 44 kezelőkemencébe vezetett olvadékadagot itt is összekeverjük a már ott levő 45 olvadékkal és adott esetben ötvözőelemeket, például rezet vagy ónt viszünk be. Az ötvözőelemek bevitele történhet az eljárás más pontjain is.

A 44 kezelőkemencéből az olvadékot kis 60 öntőüstökbe csapoljuk és elvégezzük a magnézium beadagolását. A magnéziumot magnéziumtöltetű 46 huzal formájában visszük be az olvadékba és ugyanilyen módon az csiraképzőt tartalmazó 50 huzalt is bevezetjük, közvetlenül az 54 kokillákba történő öntés előtt.

• ·

Az eljárás utolsó lépése itt is a 63 minta kivétele a termikus analízishez. A mintavétel történhet a 60 üstökből, vagy az 54 kokillák 55 felöntőtölcséijéből. Valamennyi adalékot, így a magnéziumot és a csiraképző adalékot is a termikus analízis eredményének megfelelő mennyiségben adagoljuk. A beadagolt menynyiség szabályzása a 2. és 3. ábrával kapcsolatban leírtak szerint történik.

Hangsúlyozzuk, hogy a fentiekben bemutatott példák csupán a találmány ismertetésére szolgálnak és semmilyen értelembe nem korlátozzák a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi kört. Nyilvánvaló, hogy a szakember ezen belül számtalan más megoldást is meg tud valósítani. Lehetséges például további termikus analízis elvégzése az alapkezelés után, amivel a kezelőkemencébe beadagolandó olvadékmennyiség jól meghatározható. Természetesen egyéb eljárási lépések és berendezésrészletek is tetszőlegesen változtathatók, anélkül, hogy az oltalmi körön kívülre kerülnénk.

Claims (9)

1. Eljárás előkezelt vasolvadék folyamatos előállítására gömbgrafitos öntöttvas gyártásához, amelynek során vasolvadékot készítünk, a grafitkiválást szabályzó adalékot adunk az olvadékhoz, az olvadékot kezelőkemencébe öntjük át, ahol az olvadék mennyiségét meghatározott értékek között tartjuk, oly módon, hogy a lecsapolt mennyiség helyett további adalékolt olvadékot vezetünk be az kezelőkemencébe, a csapolással nyert kezelt vasolvadékot közvetlenül vagy öntőüstön keresztül öntőformákba öntjük és szükség esetén az előző lépések során ismert módon kéntelenítést végzünk 0,025% kéntartalom eléréséig, továbbá az eljárás során csiraképző és a grafit alakját befolyásoló modifikáló adalékokat viszünk be az olvadékba, azzal jellemezve, hogy a kezelőkemencébe történő átöntés után és/vagy a kokillákból az adalékok bevitele után legalább egy olvadékmintát veszünk és hagyjuk megdermedni egy olyan állapotból, ahol az olvadék és a mintavevő edény termikus egyensúlyban van a krisztallizációs hőmérséklet fölött, eközben az idő függvényében mérjük a hőmérsékletváltozást a minta közepén lévő olvadékban és az edény falának közelében; a mért hőmér séklet segítségével ismert módon meghatározzuk az olvadék szerkezeti és grafitkiválási tulajdonságait és, ha egyik vagy mindkét tulajdonság egy meghatáro zott értéknél jobban eltér a kívánt értéktől, módosítjuk a grafitkiválást szabályzó adalék mennyiségét és/vagy a modifikáló adalék mennyiségét és/vagy a csiraképző adalék mennyiségét az eltérés mértékétől függően.

·« ···· ·· ·· ···· a · · » * · ♦ · • · a a ♦«···· t · · ♦ · a · a««· · a ·· aa · * ♦

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vasolvadékot reakcióedénybe vezetjük át a grafitkiválást szabályzó adalék beadagolása és a kezelőkemebcébe történő átöntés között és ebben az edényben modifikáló adalékot adunk az olvadékhoz, majd a kezelő kemencében szükség esetén további modifikáló adalékot adagolunk, a vasolvadékot öntőformákba öntjük és előtte csiraképző adalékot adagolunk.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vasolvadékot a grafitkiválást szabályzó adalék beadagolása után, a kezelőkemencébe történő bevezetés előtt reakcióedénybe vezetjük és ebben az edényben 0.025 % kéntartalom eléréséig kéntelenítjük, a vasolvadékot üstökbe, majd öntőformákba öntjük és még az üstökben lévő olvadékhoz modifikáló és csíraképző adalékokat adagolunk.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az olvadékot zárt kezelőkemencébe vezetjük.

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelőkemencében inért atmoszférát alakítunk ki.

6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelőkemencében túlnyomást alakítunk ki.

7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelőkemencében csökkentjük a nyomást, amikor modifikáló adalékokat viszünk be az ol- vadékba.

*· ···· ·· »· ···· • · ·«···· • · · · ······ • · · · · · · ···· ·· ·· ·· ···

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mintát az öntőforma beömlőnyílásából vagy az elosztócsatomából veszszük.

9. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy amikor az olvadékot először üstökbe, majd onnan öntőformákba öntjük, a mintát valamelyik üstből vesszük.

A meghatalmazott:

V. DANUBIA)

SzabadalrritSsAfédiegy Iroda Kft.

KÖZZÉTÉTELI

PÉLDÁNY t

74217

FIG.1

KÖZZÉTÉTEL) ⁹ 6

PÉLDÁNY

2/3

KÖZZÉTÉTELI (^3S

PÉLDÁNY

3/3