IT9020060A1

IT9020060A1 - Tubo di trasferimento

Info

Publication number: IT9020060A1
Application number: IT020060A
Authority: IT
Inventors: Marcus Preston Borom; Milivoj Konstantin Brun; Steven Alfred Miller; David Paul Mourer; Lawrence Edward Szala
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1991-10-17
Also published as: FR2645938A1; GB9008457D0; GB2232971A; DE4011346C2; GB2232971B; IT1239904B; US5011049A; DE4011346A1; IT9020060A0; JPH0328591A

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale avente per titolo: Tubo dì trasferimento”,

RIASSUNTO

Si produce un tubo di trasferimento formato da un tubo di ossido ceramico ad alta densità avente unito direttamente alla sua parete superficiale esterna un guscio di ossido ceramico a bassa densità.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Questa invenzione riguarda la produzione di un tubo di trasferimento formato da un tubo di ossido ceramico ad alta densità 'avente unito alla sua parete superficiale esterna un rivestimento di ossido ceramico a bassa densità.

Nel passato, a causa della loro inerzia chimica e 'resistenza ad urti termici, sono stati usati per trasferire metallo fuso tubi di allumina e di zircone a bassa densità. Un inconveniente di questi tubi a bassa densità è che sono meccanicamente deboli e frammenti, che sono molto dannosi per le proprietà della massa di metallo, si staccano ed entrano nella corrente passante di metallo fuso. Di frequente, i tubi a bassa densità si rompono. Ancora, i tubi a grandi dove gli ossidi e le scorie possono aderire e infine bloccare gli orifici. D’altra parte, tubi ad alta densità non sono utili a causa della loro scarsa resistenza agli urti termici.

La presente invenzione rimedia agli inconvenienti della tecnica anteriore fornendo un tubo integrale di trasferimento formato da un tubo di ossido ceramico ad alta densità con la sua parete superficiale esterna preferibilmente avviluppata da un materiale di ossido ceramico a bassa densità. Il materiale a bassa densità ha conduttività termica sufficientemente inferiore a quella del tubo ad alta densità per impedire formazione di sollecitazioni termiche nel medesimo che avrebbero effetti significativamente deleteri sul tubo ad alta densità. Ancora, il tubo ad alta densità nel presente tubo di trasferimento fornisce una superficie liscia o sostanzialmente liscia eliminando o riducendo significativamente l’aderenza di ossidi o scorie.

Gli esperti nel ramo raggiungeranno un’ulteriore e migliore comprensione della presente invenzione dalla descrizione dettagliata esposta qui sotto, considerata assieme con le figure accompagnanti e formanti parte della descrizione in cui:

la figura 1 illustra una vista in sezione di una realizzazione del presente tubo di trasferimento;

la figura 2 mostra una vista in sezione di un’altra realizzazione del presente tubo di trasferimento;

la figura 3 mostra la sezione di una realizzazione di un complesso utile per eseguire il processo richiesto a produrre il presente tubo di trasferimento; la figura 4 mostra il complesso di figura 3 dopo che la sinterizzazione è stata eseguita per produrre il presente tubo di trasferimento.

Detto in breve, il presente tubo di trasferimento è formato da un tubo cavo ad alta densità avente legato direttamente solo alla sua parete superficiale esterna un guscio continuo a bassa densità, detto tubo ad alta densità e detto guscio a bassa densità essendo formati da un materiale di ossido ceramico policristallino, detto tubo ad alta densità avendo una densità almeno di 90% della sua densità teorica, detto tubo ad alta densità avendo un passaggio estendentesi sulla sua lunghezza con sezione almeno sufficiente al trasferimento di metallo fuso attraverso il medesimo, detto guscio a bassa densità variando di densità da circa il 40% a circa Γ80% della sua densità teorica, detto guscio a bassa densità avendo conduttività termica di almeno il 10% inferiore a quella di detto tubo ad alta densità, detto guscio a bassa densità avendo coefficiente di dilatazione termica entro più o meno il 25% del coefficiente di dilatazione termica di detto tubo ad alta densità.

Il termine, metallo, comprende qui leghe metalliche, in particolare superleghe.

La figura 1 mostra un tubo di trasferimento 1 contenente un tubo 2 di ossido ceramico ad alta densità che è aperto nella sua zona estrema superiore 3, cioè l’estremo di entrata per il metallo fuso e nella sua zona estrema inferiore 4, cioè l’estremo di uscita per il metallo fuso. Un passaggio 5 si estende attraverso il tubo 2 e in questa realizzazione il passaggio 5 ha la medesima sezione circolare sulla sua lunghezza. Un guscio 6 di ossido ceramico a bassa densità è unito direttamente alla parete superficiale esterna 7 del tubo ad alta densità 2.

La figura 2 mostra il tubo di trasferimento 10 formato di un tubo 11 di ossido ceramico ad alta densità che è aperto nella sua zona estrema superiore 12 attraverso il quale entra il metallo fuso nel tubo e nella sua zona estrema inferiore 13 attraverso la quale il metallo fuso esce dal tubo. Il passaggio 14 si estende attraverso il tubo 11 e in questa realizzazione il passaggio 14 diminuisce di sezione dalla zona estrema superiore 12 alla zona estrema inferiore 13. Un guscio 1S di ossido ceramico a bassa densità è unito direttamente alla parete superficiale esterna 16 del tubo ad alta densità 11. Nel presente tubo di trasferimento, il tubo ad alta densità è un corpo cavo con estremi aperti, cioè un estremo di entrata e un estremo di uscita. Ha un passaggio estendentesi sulla sua lunghezza, cioè attraverso entrambi gli estremi aperti. La sezione del passaggio è almeno sufficiente a consentire il passaggio di metallo fuso verso il basso attraverso il medesimo. La particolare sezione del passaggio dipende largamente dalla particolare applicazione del tubo di trasferimento ed è determinata empiricamente. In generale, la sezione del passaggio varia da circa 0,8 a circa 5000 mm^, di frequente da circa 3 a circa 1500 mm o da circa 7 a circa 1000 mm . La sezione può essere la medesima, o può variare, sulla lunghezza del passaggio. Il tubo ad alta densità, come anche il passaggio estendentesi attraverso il medesimo, può essere di qualsiasi forma desiderata. Per esempio, la sezione del passaggio può essere nella forma di un cerchio, di un quadrato, di un ovale, di un rettangolo, di una stella e di qualsiasi loro combinazione. La parete esterna del tubo ad alta densità può essere piana ma di preferenza è curva. Per esempio, il tubo ad alta densità può essere nella forma di un cilindro, di un rettangolo o di un quadrato. Di preferenza, il tubo ad alta densità, contenente il suo passaggio, è di forma cilindrica.

Il tubo ad alta densità ha uno spessore minimo di parete che dipende largamente dall’applicazione del tubo di trasferimento ed è determinato empiricamente. In generale, il tubo ad alta densità ha almeno uno spessore di parete che è sufficiente a mantenere, o a mantenere sostanzialmente, la sua integrità nel tubo di trasferimento quando un metallo fuso viene passato attraverso il medesimo. In generale, lo spessore di parete del tubo ad alta densità varia da ciprea 0,125 min a meno di circa 6,5 mm, di frequente da circa 0,250 mm a circa 2 mm, o da circa 0,700 mm a circa 1,500 mm. In generale, un tubo ad alta densità con spessore di parete maggiore di circa 6,5 mm non fornisce alcun vantaggio.

Il tubo ad alta densità ha una lunghezza che può variare largamente dipendendo largamente dairapplicazione del tubo di trasferimento ed è determinata empiricamente. Ha una lunghezza almeno sufficiente per trasferimento di metallo fuso attraverso il medesimo. Può essere lungo quanto desiderato. In generale, la sua lunghezza varia da circa 15 mm a circa 1000 mm e, di frequente, varia da circa 25 mm a circa 200 mm. Per esempio, quando il tubo di trasferimento viene usato come orificio, la sua lunghezza varia da circa 25 mm a circa 100 mm.

In generale, il tubo ad alta densità varia di densità da circa il 90% a circa il 100%, di preferenza da circa il 95% a circa il 100%, della sua densità teorica. La particolare densità dipende largamente dalla particolare applicazione del tubo di trasferimento e viene determinata empiricamente. Di preferenza, la porosità nel tubo ad alta densità non è intercollegata.

Le dimensioni medie di grani del tubo ad alta densità possono variare largamente in dipendenza della particolare applicazione del tubo di trasferimento e vengono determinate empiricamente. Di preferenza, le dimensioni medie di grani del tubo ad alta densità sono sufficientemente piccole per impedire distacchi, o significativi distacchi, di frammenti del tubo quando toccato da metallo fuso passante alle particolari temperature usate. In generale, le dimensioni medie di grani del tubo ad alta densità variano da circa 5 micron a circa SO micron, o da circa 10 micron a circa 40 micron, o da circa 20 micron a circa 30 micron.

La composizione chimica del tubo di ossido ceramico ad alta densità dipende largamente dalla particolare applicazione del tubo di trasferimento e viene determinata empiricamente. Il tubo ad alta densità è formato da materiale di ossido ceramico policristallino che è chimicamente inerte, o sostanzialmente chimicamente inerte, rispetto al materiale fuso che deve essere passato attraverso il medesimo. In particolare, non dovrebbe avere significativi effetti deleteri sul metallo fuso passato attraverso il medesimo.

Di preferenza, il tubo ad alta densità è formato da materiale di ossido ceramico scelto dal gruppo consistente di allumina, berillo, magnesia, alluminato di magnesio, muli ite, ossido di ittrio, zircone e loro miscele. In generate, lo zircone è noto nella tecnica come zircone stabilizzato che è formato generalmente dalla struttura cubica, o da una combinazione di strutture cubiche, monocline e tetragonali.

Il tubo ad alta densità può essere disponibile commercialmente. Può anche essere prodotto mediante parecchie tecniche convenzionali note nella tecnologia delle ceramiche. In una tecnica preferita, materiale in particelle di ossidi ceramici s inter izzabili, sono sagomate nella forma desiderata di tubo cavo avente dimensioni che alla densificazione produrranno il desiderato tubo ad alta densità e sono sinterizzati in atmosfera acquosa o in un vuoto parziale ad una temperatura alla quale si addenserà fino alla densità desiderata. Dimensioni di particelle del materiale sinterizzabile sono determinabili empiricamente e dipendono largamente dalle desiderate dimensioni dei grani nel tubo ad alta densità. In generale, il materiale sinterizzabile ha dimensioni medie di particelle minori di 5 micron. Ancora, il materiale in particelle sinterizzabile può variare largamente di composizione dipendendo grandemente dal particolare tubo ad alta densità desiderato. Per esempio, può essere formato da sola polvere di ossido ceramico, o da una miscela della polvere di ossido ceramico e di una quantità sufficiente di un suo agente sinterizzante determinata empiricamente. Il materiale sinterizzabile di zircone conterrebbe un suo agente stabilizzante in una quantità efficace, come si sa bene nella tecnica per produrre generalmente la struttura cubica, o una combinazione di strutture cubiche, monocline, e tetragonali. In un esempio particolare, una polvere di allumina avente dimensioni medie di particelle di circa 4 micron può essere sagomata in un tubo e sinterizzata in argon a circa la pressione atmosferica ad una temperatura di circa 1700°C per produrre il presente tubo ad alta densità.

Il tubo ad aita densità ha un coefficiente di dilatazione termica che dipende grandemente dal particolare tubo di trasferimento desiderato e dalla sua applicazione ed è determinato empiricamente. In generale, il tubo ad alta densità ha un coeffiente di dilatazione termica maggiore di circa 40 x 10~^/

Nel presente tubo di trasferimento, il tubo ad alta densità è circondato dal guscio a bassa densità. In generale, il guscio a bassa densità ha un coefficiente di dilatazione termica che è entro ±25%, di preferenza ±10%, o entro ±5%, di quella del tubo ad alta densità. Di maggiore preferenza, il guscio a bassa densità ha un coefficiente di dilatazione termica che è uguale o non significativamente differente da quello del tubo ad alta densità.

Il guscio a bassa densità ha una conduttività termica che è sempre significativamente inferiore a quella del tubo ad alta densità e che dipende largamente dairapplicazione del risultante tubo di trasferimento. Il guscio ha una conduttività termica, determinata empiricamente, che è sufficientemente bassa per impedire formazione di un alto gradiente termico significativamente dannoso attraverso la parete del tubo ad alta densità. In generale, il presente guscio impedisce distacco, o significativo distacco, di frammenti dei tubo ad alta densità entro il metallo fuso passante. Il guscio, attraverso la sua bassa conduttività termica e l’unione diretta al tubo ad alta densità, riduce fisicamente i gradienti termici attraverso la parete del tubo ad alta densità in modo sufficiente affinchè il presente tubo di trasferimento sia utile per trasferimento di metallo fuso. L'unione diretta del guscio al tubo ad alta densità facilita il contenimento del tubo ad alta densità e il trasferimento di benefici sforzi compressivi biassiali al tubo ad alta densità. Dei gradienti termici che sarebbero significativamente dannosi al tubo ad alta densità non hanno significativi effetti dannosi sul guscio a bassa densità a causa del suo minore modulo elastico e della sua maggior robustezza. In generale, la conduttività termica del guscio varia da circa il 10% a circa il 90% in meno o da circa il 20% a circa il 50% in meno di quella del tubo ad alta densità.

Il guscio a bassa densità ha una densità che dipende grandemente dalla particolare applicazione del tubo di trasferimento e viene determinata empiricamente. In generale, per un guscio a bassa densità di data composizione chimica, maggiore è il suo volume di pori, minore è la sua conduttività termica. In generale, il guscio a bassa densità ha una densità variabile da circa il 40% a circa Γ80%, di frequente da circa il 50% a circa il 70% o da circa il 60% a circa il 65% della sua densità teorica. La porosità nel guscio a bassa densità è intercollegata.

Le dimensioni di grani dei guscio a bassa densità possono variare in dipendenza largamente della porosità qui desiderata. Può essere di dimensioni generalmente variabili da circa 5 micron a circa 10 micron o da circa 10 micron a circa 90 micron. In generale, le sue dimensioni medie di grani variano da circa 10 micron a circa 80 micron o da circa 10 micron a circa 70 micron.

Il guscio a bassa densità può variare largamente di forma. Ha uno spessore minimo di parete che dipende grandemente dalla particolare applicazione del tubo di trasferimento e viene determinato empiricamente. Il suo spessore minimo di parete dovrebbe essere sufficiente ad impedire effetti dannosi, o significativi effetti dannosi, sul tubo ad alta densità quando un metallo fuso viene passato attraverso il medesimo. In generale, lo spessore minimo di parete del guscio è di circa 1 mm. Lo spessore massimo di parete del guscio ad alta densità può essere grande quanto desiderato. Iq generale, lo spessore del guscio a bassa densità varia da circa 1 mm a circa 100 mm, o da circa 2 mm a circa 50 mm o da circa 3 mm a circa 10 mm.

Il guscio a bassa densità è un corpo integrale. In generale, copre la parete superficiale esterna del tubo ad alta densità non lasciando alcuna sua zona significativa esposta. Per esempio, se desiderato, una zona estrema o entrambe le zone estreme del tubo ad alta densità possono essere lasciate esposte nel risultante tubo di trasferimento, se necessario, per infilarlo in un particolare dispositivo. Di preferenza, il guscio a bassa densità lascia niente o sostanzialmente niente della parete superficiale esterna del tubo ad alta densità esposta.

Il guscio a bassa densità è formato un materiale di ossido ceramico, la cui composizione può variare dipendendo largamente dalia particolare applicazione del tubo di trasferimento ed è determinata empiricamente.

Di preferenza, il guscio a bassa densità è formato da un materiale di ossido ceramico scelto dal .gruppo consistente di allumina, berillo, magnesio, alluminato di magnesio, mullite, ossido di ittrio, zircone e loro miscele. Lo zircone è zircone stabilizzato formato generalmente dalla struttura cubica, o da una combinazione di strutture cubiche, monocline e tetragonali.

Il presente processo per produrre un tubo di trasferimento, formato da un tubo ad alta densità avente unito direttamente alla sua parete superficiale esterna, senza lasciare alcuna sua zona significativa esposta, un guscio policristallino continuo con una densità massima di circa Γ80% della densità teorica, comprende impiegare un tubo cavo policristallino ad alta densità formato da materiale ossido ceramico, detto tubo ad alta densità avendo una densità di almeno circa il 90% della sua densità teorica, impiegare un materiale di ossido ceramico in particelle che sinterizza per formare detto guscio, impiegare uno stampo avente una zona chiusa e una zona estrema aperta ed una parete interna sufficiente a consentire la formazione di detto tubo di trasferimento, disporre detto tubo ad alta densità in detto stampo con la sua intera parete superficiale esterna distanziata dalla parete interna di detto stampo, formando perciò uno spazio per ricevere detto materiale in particelle formatore di guscio, depositare detto materiale in particelle formatore di guscio in detto stampo entro lo spazio tra detto tubo ad alta densità e la parete interna di detto stampo per formare un corpo di materiale in particelle liberamente depositato, detto materiale in particelle formatore di guscio essendo depositato in una quantità sufficiente a formare detto guscio, riscaldare il complesso risultante ad una temperatura alla quale detto materiale formatore di guscio sinterizza per produrre detto tubo di trasferimento, detta sinterizzazione essendo eseguita in un’atmosfera o in un vuoto parziale che non ha significativi effetti deleteri su detto complesso, detto stampo non avendo significativi effetti deleteri su detto tubo di trasferimento.

Il materiale in particelle di ossido ceramico sinterizzabile usato per formare il guscio, cioè la polvere formatrice di guscio, può variare in dimensioni di particelle ma dovrebbe essere di dimensioni, o di distribuzione di dimensioni, determinate empiricamente, che produrranno il desiderato guscio sinterizzato. In una realizzazione, la polvere formatrice di guscio è formata da particelle grossolane variabili generalmente di dimensioni da circa 1S micron a circa 40 micron. In un’altra realizzazione, la polvere formatrice di guscio è formata da particelle di dimensioni distribuite, di solito miscele di polveri fini e grossolane, variabili generalmente da circa un micron a circa 100 micron. Una sola polvere fine, cioè una polvere avente dimensioni inferiori a circa 10 micron non è utile per produrre è il guscio a bassa densità.

La polvere formatrice di guscio può variare largamente di composizione dipendendo largamente dal particolare desiderato guscio a bassa densità. Dovrebbe essere una composizione che produce il desiderato guscio unito direttamente alla parete superficiale esterna del tubo ad alta densità. Per esempio, può essere formato da sola polvere di ossido ceramico, o da una miscela della polvere di ossido ceramico e di una quantità sufficiente di un agente sinterizzante per la medesima di ossido ceramico e di una quantità sufficiente di un agente sinterizzante per la medesima determinato empiricamente. Il materiale sinteri zzabile in particelle di zircone conterrebbe un suo agente stabilizzante ed è noto nella tecnica.

Nell'eseguire il presente processo, si impiega uno stampo che è di dimensioni e forme tale da accogliere la produzione del tubo di trasferimento, cioè, del tubo ad alta densità e di una quantità di polvere formatrice di guscio richiesta per produrre il guscio desiderato. In generale, lo stampo ha due zone estreme opposte, una zona estrema chiusa e una zona estrema aperta. Di frequente, lo stampo è nella forma di un cilindro cavo chiuso ad un estremo e aperto all’estremo opposto. La lunghezza della parete di stampo dovrebbe essere almeno sufficiente a consentire la formazione del guscio desiderato.

Nel presente processo, lo stampo non ha effetto deleterio, o non ha significativi effetti deleteri, sulla produzione del tubo di trasferimento o sul tubo di trasferimento. Almeno la superficie dello stampo e di preferenza l’intero stampo, & in pratica chimicamente inerte rispetto ai componenti usati per formare il tubo di trasferimento. La superficie di stampaggio non dovrebbe aderire ai componenti usati per formare il tubo di trasferimento. Di preferenza, la superficie di stampaggio è formata da nitruro di boro e, più preferibilmente, l’intero stampo è formato da nitruro di boro.

La figura 3 illustra un preferito complesso 30 utile per produrre il presente tubo di trasferimento. Un tubo ad alta densità 32 è disposto centralmente entro uno stampo 31 che è chiuso nella sua zona estrema inferiore 33 ed aperto nella sua zona estrema superiore 34. Una polvere 33 formatrice di stampo è disposta nello spazio tra la parete superficiale esterna 36 del tubo 32 e una parete di formatura 37 dello stampo 31.

Un tubo solido di nitruro di boro è disponibile commercialmente e può essere usato per costruire lo stampo simile a quello mostrato in figura 3. Per esempio, il tubo di nitruro di boro disponibile commercialmente può essere scavato mediante lavorazione a macchina in modo convenzionale e munito di una piastra di nitruro di boro per formare la zona di fondo 33. Tuttavia, dei pezzi di nitruro di boro disponibili commercialmente frequentemente contengono ossido di boro e possono contenere altri materiali che si attaccherebbero alla polvere formatrice di guscio durante la sinterizzazione ed impedirebbero la produzione del tubo di trasferimento. Perciò, prima dell’uso, pezzi di nitruro di boro disponibili commercialmente sono messi in forno per rimuovere sufficientemente dai medesimi materiale che provocherebbe adesione alla superficie di stampaggio. In generale, una cottura dei pezzi di nitruro di boro in un vuoto parziale di circa 0,2666 mbar (0,2 torr) a temperatura di circa 1900°C per circa un’ora è sufficiente a produrre le desiderate superfici di stampaggio non aderenti.

In generale, neli’eseguire il presente processo, il tubo ad alta densità è disposto in modo sostanzialmente centrale entro lo stampo in un modo che consentirebbe formazione del guscio sulla sua parete superficiale esterna in modo sostanzialmente uniforme.

La polvere formatrice di guscio è depositata nello spazio tra la parete superficiale esterna del tubo ad alta densità e la parete interna dello stampo per produrre un corpo depositato liberamente di polvere che si ritira via dalla superficie interna dello stampo senza restrizione durante la sinterizzazione. La polvere formatrice di guscio è caricata dolcemente nel suo spazio entro lo stampo per circondare il tubo ad alta densità ed essere in contatto diretto con la parete esterna del tubo ad alta densità e con la parete interna dello stampo. In generale, la polvere formatrice di stampo riempie o riempie sostanzialmente tale spazio. Non si dovrebbe applicare alcuna forza di compressione alla polvere. Qualora una forza di compressione fosse applicata alla polvere nello stampo e quindi tolta, parte della polvere compressa salterà indietro, ma una parte rimarrà fisicamente unita assieme, creando perciò fessure nel corpo di polvere che alla sinterizzazione produrranno un corpo sinterizzato con incrinature dannose o che è nella forma di isole. Al contrario, il presente guscio è un corpo integrale esente da incrinature o esente da incrinature dannose, cioè incrinature che espongono la parete superficiale esterna del tubo ad alta densità. Perciò, nel presente processo, la polvere formatrice di guscio è posizionata nello stampo in modo che il risultante corpo di polvere nello stampo è esente da fessure che impedirebbero la produzione del presente guscio continuo.

Il compleso risultante, un esempio del quale è il complesso 30, può essere posto in un convenzionale forno da sinterizzazione, come un forno di molibdeno, dove la polvere formatrice di guscio è sinterizzata per produrre il presente tubo di trasferimento. La sinterizzazione è eseguita in un’atmosfera che non ha significativi effetti deleteri sul processo o sul risultante tubo di trasferimento. Di preferenza, l'atmosfera di sinterizzazione è non ossidante rispetto al nitrurodi boro. Tìpica di una tale atmosfera gassosa utile è un gas nobile come argon. In generale, l'atmosfera gassosa è all’incirca o sotto alla pressione atmosferica. In generale, il vuoto varia da meno della pressione atmosferica a circa 0,1333 mbar (0,1 torr).

La sinterizzazione viene eseguita ad una temperatura e per un periodo di tempo, determinato empiricamente, che addenserà, cioè sinterizzerà, la polvere formatrice di guscio per produrre un guscio di desiderata bassa densità. In generale, la temperatura di sinterizzazione varia da circa 1000% a circa 1900%, di frequente da circa 1600°C a circa 1850%, dove la particolare temperatura di sinterizzazione dipende largamente dal particolare materiale che deve essere sinterizzato. In generale, la sinterizzazione è completata in meno di un'ora. In generale, la polvere formatrice di guscio sinterizza in modo sostanzialmente anisotropo, cioè generalmente subisce significativo ritiro radiale ma non significativo ritiro longitudinale.

La risultante struttura sinterizzata, cioè il tubo di trasferimento, è raffreddata ad una velocità che non ha significativi effetti deleteri sulla medesima, cioè il raffreddamento dovrebbe essere eseguito ad una velocità che impedisce incrinature del tubo di trasferimento. Il tubo di trasferimento può essere raffreddato in forno, in generale, è raffreddato nella medesima atmosfera o vuoto nella quale è eseguita la sinterizzazione. Generalmente, dovrebbe essere raffreddato fino a circa a temperatura ambiente, cioè da circa 20 a circa 30 °C.

In figura 4, il complesso 40 illustra il complesso di figura 3 dopo che è stata eseguita la sinterizzazione. La figura 4 mostra un guscio sinterizzato 41 a bassa densità unito direttamente alla parete superficiale esterna 43 del tubo 42 ad alta densità comprendente perciò il presente tubo di trasferimento 46. La figura 4 illustra che non è capitato alcun legame o incollamento tra la parete 44 dello stampo 45 e il guscio 4L

Il presente tubo di trasferimento è un corpo integrale utile per trasferire il metallo fuso, particolarmente leghe o superleghe. Il presente tubo di trasferimento è particolarmente utile per (trasferire metalli fusi, leghe o superleghe ad una temperatura variabile da circa 500% a meno di 1900%, o da sopra 1000'C a meno di 1900 3⁄4, o da circa 11OO°C a circa 1800%, o da circa 1300°C a circa 1600°C. In generale, il tubo di trasferimento è preriscaldato ad una. temperatura entro circa 300°C rispetto a quella del metallo fuso che deve essere passato attraverso il medesimo. Altrimenti, possono capitare incrinature nel componente di tubo ad alta densità del tubo di trasferimento. Un preriscaldamento del tubo di trasferimento può essere eseguito in modo convenzionale, come mediante un riscaldatore esterno a resistenza o un riscaldatore ad induzione.

Il presente tubo di trasferimento non ha significativi effetti deleteri sul metallo fuso, su leghe o superleghe metalliche passate attraverso il medesimo. Esso è chimicamente inerte o in pratica chimicamente inerte, rispetto al metallo fuso, alia lega metallica o alla superlega passati attraverso il medesimo.

In generale, il tubo di trasferimento è dimensionalmente stabile o in sostanza dimensionalmente stabile alla temperatura di uso. Di preferenza, il guscio a bassa densità non si ritira, o non si ritira in grado significativo, alla temperatura di uso del tubo di trasferimento.

La presente invenzione consente una produzione diretta di tubo di trasferimento utile nel trasferire metalli fusi. Tuttavia, se desiderato, il tubo di trasferimento può essere lavorato in modo convenzionale per soddisfare specifiche richieste.

Il presente tubo di trasferimento i particolarmente utile nell’industria dell’acciaio per la colata di lingotti.

L’invenzione è inoltre illustrata dai seguenti esempi nei quali il procedimento era il seguente, se non altrimenti affermato:

Venne usato un forno a resistenza con riscaldatori di molibdeno.

Sinterizzazione e raffreddamento vennero eseguiti in elio a circa la pressione atmosferica.

Il tubo di trasferimento sinterizzato venne raffreddato in forno fino a temperatura ambiente, cioè tra circa 20 e circa 30°c.

Vennero usate tecniche standard per caratterizzare il tubo di trasferimento.

ESEMPIO 1

Venne usato un tubo cilindrico cavo ad atta densità disponibile commercialmente di allumina policristallina. Il tubo aveva densità di circa il 99% della densità teorica e dimensioni medie di grani di circa 20 micron. Il tubo era cilindrico con un passaggio cilindrico della medesima sezione attraverso il medesimo. II tubo aveva un diametro interno di circa 5 mm e uno spessore di parete di circa 1 mm ed una lunghez^ di circa 54 mm. La polvere formatrice di guscio era formata da particelle di allumina di grado abrasivo avente dimensioni medie di circa 25 micron.

Venne costruito uno stampo di nitruro di boro. In particolare, una barra massiccia di nitruro di boro disponibile commercialmente avente diametro di circa 22 mm venne scavata mediante lavorazione a macchina in modo convenzionale per produrre un tulio cavo avente un passaggio cilindrico di sostanzialmente la medesima sezione estendentesi attraverso il medesimo. Il tubo cavo di nitruro di boro aveva uno spessore di parete di circa 3 mm e una lunghezza di circa 38 mm. Un altro pezzo di barra massiccia di nitruro di boro disponibile commercialmente fu lavorato per formare un pezzo sostanzialmente piano con una periferia flangiata che venne infilato in una porzione estrema del tubo scavato per formare uno stampo con una porzione estrema chiusa e una porzione estrema aperta.

Questo stampo venne riscaldato in un vuoto di circa 0,1333 mbar (0,1 torr) a 1900% per un’ora e quindi raffreddato in forno a temperatura ambiente. Lo stampo subi’ una perdita di peso del 6%. Questo trattamento termico fu previsto per eliminare dal nitruro di boro ogni traccia di B2O3 che potrebbe provocare adesione delle particelle di allumina alla parete dello stampo.

Il tubo ad alta densità venne quindi disposto in modo sostanzialmente centrale nello stampo di nitruro di boro. Circa 25 g di polvere di allumina formatrice di guscio vennero scossi dolcemente nello spazio tra la parete esterna del tubo di allumina ad alta densità e la parete interna dello stampo per riempire lo spazio. La polvere di allumina nello spazio era un corpo depositato liberamente di polvere in contatto diretto con la superficie esterna del tubo di allumina ad alta densità e la superficie interna dello stampo.

Il risultante complesso venne posto diritto in forno, cioè con la zona estrema aperta dello stampo esposta all’atmosfera del forno e riscaldato ad una velocità di 30°C al minuto per 10 minuti, tenuto isotermicamente a 1800°C e quindi raffreddato in forno a temperatura ambiente.

Un esame del complesso mostrò che l’allumina non si attacò alla superficie interna dello stampo.

Il risultante tubo dì trasferimento venne formato dal tubo ad alta densità con un guscio a bassa densità unito direttamente alla sua parete superficiale esterna lasciando nessuna delle pareti superficiali esterne esposta. Il guscio era totalmente privo di incrinature. Sembrò che la polvere di allumina avesse subito un ritiro radiale di circa il 10% ed essenzialmente nessun ritito longitudinale. Un disaccoppiamento della polvere di allumina depositata liberamente dalla superficie di nitruro di boro ha consentito alla polvere di subire un ritiro sostanzialmente anisotropo senza incrinature. Il guscio sembrava aver dimensioni medie di particelle di circa 25 micron.

Il tubo di trasferimento venne tagliato per produrre una sua sezione lunga circa un centimetro che venne usata per determinare la densità del guscio che era del 59,9%. La porosità del guscio era intercollegata.

ESEMPIO 2

Il procedimento e i materiali usati in questo esempio per produrre un tubo di trasferimento erano i medesimi esposti neU’esempio 1.

Il risultante tubo di trasferimento compariva identico a quello prodotto nell’esempio 1.

Il tubo di trasferimento venne quindi posto in ùn manicotto di sostegno di nitruro di boro e lega Renè 95 fusa, che era a 1600°Ο, venne passata attraverso il medesimo per circa 3 minuti. Il metallo fuso venne raccolto in un crogiolo dove solidificò in un lingotto. Un esame del tubo di trasferimento mostrò che erano capitate incrinature nel componente di tubo ad alta densità ma che la parte rimase intatta.

ESEMPIO 3

Il procedimento e i materiali usati in questo esempio per produrre un tubo di trasferimento erano i medesimi esposti nell'esempio 1.

Il risultante tubo di trasferimento appariva identico a quello prodotto nell'esempio 1.

Il tubo di trasferimento venne quindi posto in un manicotto di sostegno di nitruro di boro e un forno con avvolto filo di molibdeno venne posto attorno al medesimo per riscaldarlo ad una temperatura entro 300°C rispetto a 1600 °C.

La lega Reni 95 fusa, che era a I600°C, venne passata attraverso il tubo riscaldato per circa 3 minuti. Il metallo liquido venne raccolto in un crogiolo dove solidificò in un lingotto.

L’esame del tubo di trasferimento mostrò che il metallo liquido non aveva effetti deleteri sul medesimo. Non furono visibili incrinature nel componente di tubo ad alta densità.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Processo per produrre un tubo di trasferimento utile per il trasferimento di metallo fuso, formato da un tubo cavo ad alta densità avente legato direttamente alla sua parete superficiale esterna, lasciando nessuna sua parte significativa esposta, un guscio policristallino continuo con una densità massima di circa 80% della densità teorica, che comprende impiegare un tubo cavo policristallino ad alta densità formato da ossido ceramico, detto tubo ad alta densità avendo una densità di almeno circa il 90% della sua densità teorica, impiegare materiale ossido ceramico in particelle che sinterizza per formare detto guscio, impiegare uno stampo avente una zona estrema chiusa e una zona estrema aperta e una parete interna sufficiente a consentire formazione di detto tubo dì trasferimento, disporre detto tubo ad alta densità in detto stampo con la sua intera parete superficiale esterna distanziata da detta parete interna di detto stampo, formando perciò uno spazio per ricevere detto materiale in particelle formatore di guscio, depositare detto materiale in particelle formatore di guscio in detto spazio tra detto tubo ad alta densità e detta parete interna di detto stampo per formare un corpo di materiale in particelle depositato liberamente, detto materiale in particelle formatore di guscio essendo depositato in una quantità sufficiente a formare detto guscio, riscaldare il risultante complesso ad una temperatura alla quale sinterizza il materiale formatore di guscio per produrre detto tubo di trasferimento, detta sinterizzazione essendo eseguita in un’atmosfera o in un vuoto parziale che non ha significativi effetti deleteri su detto complesso, detto stampo non avendo significativi effetti deleteri su detto tubo di trasferimento.
2. Il processo secondo rivendicazione 1, nel quale detto tubo ad alta densità è formato da materiale ossido ceramico scelto dal gruppo consistente di allumina, berillo, magnesia, alluminato di magnesio, mullite, ossido di ittrio, zircone e loro miscele.
3. Il processo secondo rivendicazione 1, nel quale detto guscio è formato da materiale ossido ceramico scelto dal gruppo consistente, di allumina, berillo, magnesia, alluminato di magnesio, mullite, ossido di ittrio, zircone e loro miscele.
4. Il processo secondo rivendicazione 1, nel quale detto guscio ha una densità variabile da circa il 40% a circa Γ80% della sua densità teorica.
5. Il processo secodno rivendicazione 1, nel quale detto tubo ad alta densità ha una densità variabile da circa il 90% a circa il 100% della sua densità teorica.
6. il processo secondo rivendicazione 1, nel quale detto tubo di trasferimento è formato di allumina.
7. Il processo secondo rivendicazione 1 , nel quale detto stampo è formato di nitruro di boro.
8. Il processo secondo rivendicazione 1, nel quale detta temperatura di sinterizzazione varia da circa 1000<°>C a circa 1900°C.
9. Tubo di trasferimento utile per trasferire metallo fuso formato da un tubo cavo ad alta densità avente unito direttamente solo alla sua parete superficiale esterna, lasciando nessuna sua zona significativa esposta, un singolo guscio continuo a bassa densità, detto tubo ad alta densità e detto guscio a bassa densità essendo formati da materiale di ossido ceramico policristallino, detto tubo ad alta densità avendo una densità di almeno circa il 90% delia sua densità teorica, detto tubo ad alta densità avendo un passaggio estendentesi sulla sua lunghezza con sezione almeno sufficiente per trasferire metallo fuso attraverso il medesimo, detto guscio a bassa densità variando di densità da circa il 40% a circa l’80% della sua densità teorica, detto guscio a bassa densità avendo conduttività termica di almeno circa il 10% inferiore a quella di detto tubo ad alta densità, detto guscio a bassa densità avendo coefficiente di dilatazione termica entro circa ±25% del coefficiente di dilatazione termica di detto tubo ad alta densità.
10. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, nel quale detto tubo ad alta densità è formato da materiale ossido ceramico scelto dal gruppo consistente di allumina, berillo, magnesio, alluminato dì magnesio, mullìte, ossido di ittrio, zircone e loro miscele.
11. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, nel quale detto guscio è formato da materiale ossido ceramico e scelto dal gruppo consistente di allumina, berillo, magnesia, alluminato di magnesio, mullite, ossido di ittrio, zircone e loro miscele.
12. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, nel quale detto tubo di trasferimento è fatto di allumina.
13. Il tubo di trasferimento di rivendicazione 9, nel quale detto guscio ha una densità variabile da circa il 50% a circa il 70%.
14. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, del quale detto tubo ad alta densità ha spessore minimo di parete di circa 0,125 mm.
15. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, nel quale detto guscio ha uno spessore minimo di parete di circa 1 mm.
16. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, nel quale detto tubo ad alta densità e detto passaggio sono sostanzialmente cilindrici.
17. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 9, nel quale detto guscio ha un coefficiente di dilatazione termica che è sostanzialmente uguale a quello del tubo ad alta densità.
18. Tubo di trasferimento utile per trasferire metallo fuso formato da un tubo cavo ad alta densità avente un singolo guscio continuo a. bassa densità munito direttamente solo alla sua parete superficiale esterna non lasciante alcuna sua porzione significativa esposta, detto tubo ad alta densità e detto guscio a bassa densità essendo formati da allumina policristallina, detto tubo ad alta densità avendo una densità variabile da circa il 95% a circa il 99% della sua densità teorica e uno spessore minimo di parete di circa 0,25 mm, detto tubo ad alta densità avendo un passaggio estendentesi sulla sua lunghezza con sezione almeno sufficiente per il trasferimento di metallo fuso attraverso il medesimo, detto guscio a bassa densità variando di densità da circa il 50% a circa il 70% della sua densità teorica, detto guscio a bassa densità avendo uno spessore minimo di parete di circa 2 mm.
19. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 18, nel quale detto guscio lascia niente di detta parete superficiale esterna di detto tubo ad alta densità esposto.
20. Il tubo di trasferimento secondo rivendicazione 18, nel quale detto tubo di trasferimento, detto passaggio e detto guscio sono sostanzialmente cilindrici,