Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do wytwarzania rur z zeliwa sferoidal- nego o strukturze kontrolowanej* Wytwarzanie rur nastepuje przez olaglo ioh odlewanie z zeliwa steroidalnego i obróbke cieplna nadajaca rurze zadana strukture9 na przyklad ale nie wylacznie, strukture bainity- ozna.Znane jest z francuskiego zgloszenia patentowego nr Bk 00 382 zlozonego 10 stycznia 198*1 r*, wytwarzanie rur przez syfonowe, ciagle odlewanie pionowe rury s zeliwa, bet stoso¬ wania rdzenia* Znane jest z francuskiego opisu patentowego nr Zk 15 501 wytwarzanie rur z zeliwa przez pionowe, ciagle odlewanie z góry ze stosowaniem rdzenia, w celu utworzenia otworu.Ponadto znane Jest z francuskiego opisu patentowego nr 25 22 291 wytwarzanie rur, przez odlewanie odsrodkowe z zeliwa sferoldalnego, o strukturze bainitycznej uzyskanej przez obróbke cieplna po odlewaniu odsrodkowym* Wedlug tego patentu, obróbka cieplna jest wykony¬ wana w sposób bardzo korzystny poozynajac od fazy hartowania w kokili od odlewania odsrod¬ kowego, umozliwiajacego znaczna oszczednosc czasu i energii, do podgrzewania przy obróbce cieplnej, a otrzymana struktura bainityczna jest korzystniejsza w stosunku do struktury fer- rytycznej, zwykle otrzymywanej dla rur z zeliwa* Struktura bainityczna rury z zeliwa sfero-, idalnego umozliwia znaczne zwiekszenie granicy sprezystosol i wytrzymalosci na zerMnle dla tej samej wartosoi wydluzenia, jesli aie olioe wykonac rury s zeliwa o zwykle wymaganych ce¬ chach mechanioznyeh, oraz znaozne zmniejszenie ciezaru, przez zmniejszenie grubosoi rur z zeliwa o strukturze batnityosnej, w stosunku do znanyoh rur o strukturze ferrytyosa*J« Znany sposób wytwarzania rur z zeliwa przez odlewanie odsrodkowe jest etapowy* Ma on te zalete, ze umozliwia hartowanie austenityczne na miejscu, to jest wewnatrz kokili odsrod¬ kowej jak to przedstawiono we francuskim opisie patentowym nr 25 22 291*2 1Vl 856 Celem wynalazku jest wykonanie rur z zeliwa sferoidalnego majaoyoh okreslona struk¬ ture, na przyklad ale nie wylaoznie, balnltyozna, w procesie odlewania olagl.ego, a zwlasz- oza struktury jednorodnej w calym przekroju rury, 1 to w sposób powtarzalny przemyslowo po- aimo malej zdolnosol zeliwa sferoidalnego do hartowania* Cel ten osiagnieto przez opracowanie sposobu ciaglego wytwarzania rur z zeliwa sfero- idaInego o strukturze Jednorodnej 1 kontrolowanej, wybranej sposród struktur zawierajacych bainit, bainit i ferryt lub ferryt i perlit, w którym formuje sie rure przez odlewanie cia¬ gle wewnatrz chlodzonego krystalizatora rurowego, z zeliwa zawierajacego wagowo: wegiel 2,5 -4$, krzem 2-4$, mangan 0,1-0,6$, molibden do 0,5$, nikiel do 3,5$, miedz do 11 $, magnez do 0,5$, siarka maksimum do 0,1$, fosfor maksimum do 0,06$, reszta zelazo* Zgodnie z wyna¬ lazkiem, po wyjsciu z chlodzonego krystalizatora rurowego przeprowadza sie rure poprzez fluidalna kapiel ze stalyoh ozastek ogniotrwalyoh, oblodzonyoh do temperatury znacznie niz¬ szej od temperatury rury na wyjsoiu z chlodzonego krystalizatora rurowego* Urzadzenie wedlug wynalazku do ciaglego wytwarzania rur z zeliwa sferoidalnego o stru¬ kturze kontrolowanej zawiera srodki do zasilania cieklym zeliwem chlodzonego krystalizato- ra rurowego do ciaglego odlewania, oraz wanne fluidyzaoyjna ze stalymi czastkami ogniotrwa¬ lymi, przy czym wanna jest zaopatrzona w rurowa wezownice z obiegiem wody, zanurzona w ka¬ pieli fluidalnej i zawiera co najmniej jeden otwór wejsciowy lub wyjsciowy dla rury, usy¬ tuowany przed fluidalna kapiela piaskowa znajdujaoa sie w wannie* Dzieki sposobowi i urza¬ dzeniu wedlug wynalazku obróbka cieplna polegajaca na chlodzeniu rury z zeliwa sferoidalne¬ go wychodzacej w sposób ciagly z krystalizat ora, jest bardzo jednorodna i powtarzalna, 00 umozliwia otrzymanie bardzo dokladnej i jednorodnej struktury rury* W szczególnosci obrób¬ ka cieplna w kapieli fluidalnej z czasteczkami ogniotrwalymi, nastepujaca bezposrednio po odlaniu rury z zeliwa, umozliwia otrzymanie hartownosoi zeliwa wyzszej od hartownosci, któ*» ra mogloby mieó to zeliwo w przypadku gdy pozwala sie odlanej rurze wystygnac, a nastepnie podgrzewa ja w celu hartowania* Wynalazek umozliwia wiec bezposrednie otrzymanie boz ulep¬ szania cieplnego zadanej struktury rury z zeliwa, wychodzacej z krystalizatora* Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig* 1 przedstawia urzadzenie do olaglego odlewania syfonowego rury bezkielichowej w prze¬ kroju pionowym, fig* 2 - urzadzenie do obróbki cieplnej, w przekroju pionowym, fig* 3 - fragment urzadzenia do obróbki cieplnej, w widoku z przodu, fig* k - fragment urzadzenia do obróbki cieplnej, w przekroju wzdluz linii k-k oznaczonej na fig* 2, fig* 5 - wykres o- bróbki cieplnej zawierajacy linie zmian temperatury rury z zeliwa w funkcji czasu obróbki cieplnej, w celu otrzymania struktury bainityoznej, fig. 6 - inny przyklad wykonania urza¬ dzenia do odlewania ciaglego z góry bezkieliohowej rury z zeliwa, w przekroju pionowym, fig* 7 - wykres podobny do wykresu z fig. 5$ dla obróbki cieplnej w celu otrzymania struk¬ tury ferrytyozno-perlitycznoj* Wedlug przykladu wykonania przedstawionego na fig. 1 wyna¬ lazek jest stosowany do ciaglego odlewania syfonowego rury T z zeliwa* Urzadzenie wedlug wynalazku jest zasilane cieklym zeliwem przez blok syfonowy* Blok syfonowy 1 /fig* 1/ z materialu ogniotrwalego, na przyklad typu gllno-krzem, zawiera prze¬ wód wlewowy o ksztalcie litery L, zaopatrzony w lej wlewowy 2 w czesci górnej, do zasila¬ nia grawitaoyjnego, a w ozesoi dolnej ma otwór wlewowy 3, usytuowany przy podstawie krysta¬ lizatora do formowania rury T.V osi XX otworu wlewowego 3 jest usytuowany rurowy krystalizator lub chlodzony tygiel, posiadajacy wylozenie h grafitowe, którego srednica wewnetrzna odpowiada srednicy wewnetrz¬ nej rury T, i plaszcz chlodzacy 5, na przyklad z miedzi, zaopatrzony w obieg wody chlodza¬ cej, która wplywa przewodem 6 1 wyplywa przewodem 7* Wylozenie k grafitowe spoczywa bezpo¬ srednio na bloku syfonowym 1* Plaszcz chlodzacy 5 usytuowany wokól wylozenia kt stykajacy sie z nim na prawie calej wysokosci, nie styka sie bezposrednio z blokiem syfonowym 1, ale Jest od niego oddzielony przez piersoieniowa, ogniotrwala podstawe dystansowa 8* Czesc gór¬ na plaszcza chlodzacego 5 jest usytuowana powyzej ozesoi górnej wylozenia k z grafitu. Wy¬ lozenie k i plaszcz 5 tworza chlodzony tygiel lub krystalizator*144 856 3 Urzadzenie do obróbki oieplnej zawiera wanne fluidyzacyjna do zanurzania rury Tf w sro¬ dowisku fluidalnym o kontrolowanej temperaturze, tuleje izolacyjna rury T do zmniejszenia jej oblodzenia, oraz znany piec tunelowy do utrzymywania rury T w okreslonej temperaturze* Zgodnie z wynalazkiem wanna fluidyzacyjna jest umieszozona na osi XX krystalizator* 4* 5 i rury T z zeliwa, powyzej krystalizatora9 a wiec za rura w kierunku jej formowania* Wanna 9 Jest otwarta w czesci górnej 1 spoczywa, na przyklad na czesci górnej plaszcza chlodzacego 5 lub na korpusie nie przedstawionym na rysunku* Wanna 9 ma pierscieniowe dno o o»i XX maja¬ ce kolowy otwór 10 odpowiadajacy zewnetrznej srednicy rury T z zeliwa, która swobodnie prze¬ chodzi przez ten otwór 10* Powyzej pierscieniowego dna otworu 10 i równolegle do togo dna, jest zamooowana porowata plyta 11 oddalona od tego dna, tworzaca komore 12 wlotu powietrza pod zadanym olsnieniem, na przyklad 2-8 barów* Powietrze pod cisnieniem jest doprowadzane do komory 12 przewodem 13, 1 jego przeplyw jest sterowany regulatorem 14 zawierajacym na przy¬ klad reduktor i manometr* Powyzej porowatej plyty 11 znajduje sie otwarta komora fluidyzacy¬ jna, która zawiera pewna ilosc czastek stalych, korzystnie ogniotrwalyoh, na przyklad pias¬ ku lub krzemionki lub tlenku glinu, tworzacych fluidalna kapiel piaskowa 15. W tej komorze fluidyzacyjnej Jest umieszczona pewna ilosc zwojów rurowych zwinietych srubowo i tworzacych wezownioe 16, o srednicy zawartej miedzy srednica wewnetrzna wanny 9 i srednica otworu 10* Przez wezownice 16 przeplywa woda chlodzaca, wplywajaca przewodem 17 1 wyplywajaca przewodem 18.Powyzej wanny 9 w tej samej osi XX, jest usytuowany zgodnie z wynalazkiem, kominek 33 o srednicy wewnetrznej wiekszej od srednicy zewnetrznej wytwarzanej rury T* Kominek 33 obej¬ muje tuleje izolacyjna 34, na przyklad wykonana z warstwy wlókien mineralnych* Kominek 33 zmniejsza naturalne chlodzenie rury T* Chlodzenie rury T jest wolniejsze wówczas, gdy tuleja izolacyjna 34 Jest grubsza* Wysokosc kominka 33 jest 00 najmniej równa dlugosci odcietego kawalka rury T.Zgodnie z wynalazkiem, kominek 33 zawiera usytuowane wewnatrz krazki lub rolki 35 do prowadzenia i podpierania rury T* Krazki 35 przechodzace przez tuleje izolacyjna 34 sa usy¬ tuowane równolegle do tworzaoyoh walcowego kominka 33 o osi XX i do tworzacych rury T* Co najmniej jedna czesc krazków 35 jest napedzana, w celu przemieszczania rury T* Zgodnie z wy¬ nalazkiem, kominek 33 i tuleja izolacyjna 34, która ten kominek zawiera, sa osadzone przechy¬ lnie* Kominek 33 moze przechylac sie o kat 90 i zawiera w czesci dolnej od strony przechy¬ lania, ucho przegubowe 36 /fig* 2, 3/• Do uoha 36 jest zamocowany trwale poziomy czop 37 o osi YY' prostopadlej do osi XX* V celu ulatwienia przechylania, kominek 33 zawiera powyzej li¬ cha 36, drugie ucho przechylowe 38, do którego jest zamocowany przegubowo koniec tloczyska 39 znanego dzwignika 40, którego drugi koniec, przeciwny do tloczyska 39, jest zamooowany przegubowo do korpusu 41 /fig* 3/» Dzwignik 40 jest na przyklad typu hydraulioznego, podwój¬ nego dzialania* W tym przykladzie /fig* 3/» w polozeniu wysuniecia tloczyska 39 /oznaczonym linia oiagla/, kominek 33 jest pionowy o osi XX, a w polozeniu cofniecia tloczyska 39 ozna¬ czonym linia przerywana, kominek 33 jsst poziomy o osi Xl-X1 i usytuowany na przedluzeniu wejsoia do tunelowego pieca podgrzewajacego 44 opisanego ponizej. Dzwignik 40 powoduje wiec przechylanie kominka 33 zgodnie ze strzalka AR.Znany pleo tunelowy 44 /fig* 2 i 4/ do utrzymywania rury T w okreslonej temperaturze, jest umieszczony na przedluzeniu tulei 34 i kominka 33 wówczas, gdy ten jest polozony wzdluz osi Xl-XI, ale jest usytuowany równiez wzdluz kierunku AR2 poziomo i prostopadle do osi XI¬ II lub do kierunku AR1, równoleglego do osi Xl«JCl* Pieo tunelowy 44, otwarty na obydwu kon¬ cach, zawiera boczny otwór wejsciowy 42 o osi Z1-JC1 i otwór wyjsciowy 43 o osi poziomej rów¬ noleglej do kierunku AR2* W celu przeprowadzenia przez niego rury T ze zmiana kierunku o kat 90 miedzy osia XI-XI lub kierunkiem AR1, i kierunkiem AR2, piec tunelowy 44 zawiera naste¬ pujace srodki do podpierania rur T* Sa to chowane rolki 45 do podpierania 1 przesuwania ru¬ ry T wzdluz strzalek AR1 równolegle do osi X1-X1* V celu przemieszczania rury 00 najmniej czesc krazków 35 tulei 34 i rolek 45 pieca 44, jest napedzana w znany sposób* Rolki 45 sa u- mieszczane na pionowych dzwignikach 47 przeznaczonych do ioh chowania ponizej torów 48 to-4 144 856 ozon la rury w kierunku AR2. Tory 48 , które podtrzymuja rury T, sa prostopadle do tworzacych rury T wchodzaoej do pieoa 44* W celu przesuwania kolejnych rur T w pleou tunelowym 44 wzd¬ luz strzalki AR2, sa zastosowane dwa blizniaoze lancuchy 49 bez konca, podparte na kolach 50 napedzanyoh w sposób nie przedstawiony na rysunku* Pieo tunelowy 44 zawiera pewna ilosc palników 469 na przyklad gazowych, tworzacych w jego wnetrzu atmosfere podgrzewajaca dla u- trzymania zadanej temperatury rury T* Tuz przy wyjsciu z wanny fluidyzacyjnej 9 ale przed urzadzeniem tnacym Kf jest umleszozony wyoiagaoz rur* Jest on utworzony na przyklad przez odcinek kominka 33a zaopatrzonego w tuleje izolacyjna 34at który jest podobny do kominka 33 i tulei 34, i zawiera napedzane krazki 35 napedzajace rure T ku górze* Za urzadzeniem z wanna fluidyzacyjna 9 i wyolagaozem 33a jest umieszczone znane urza¬ dzenie tnace K, przedstawione symbolicznie przez dwa ustawione przeoiwsobnie noze* Urzadze¬ nie tnace K jest na przyklad usytuowane miedzy wyolagaczem 33a i kominkiem 33* Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest nastepujace* Przed doprowadzeniem ciekle¬ go zeliwa do urzadzenia odpowiedni przyrzad lub "falszywa* rure /nie przedstawione/, stano¬ wiace stalowa tuleje o tej samej srednioy i o tej samej grubosci jak rura Ty wprowadza sie od góry krystalizatora poprzez wanne 9 do fluidyzaoji i obróbki cieplnej, az do poziomu znajdujacego sie ponizej górnego konca wylozenia 4 grafitowego* Nastepnie ciekle zeliwo jest doprowadzane wzdluz strzalki f do leja wlewowego 2 az do poziomu N usytuowanego nieco poni¬ zej czesci górnej wylozenia 4 krystalizatora* Ciekle zeliwo zawiera wagowo: wegiel 2,5-4,0$, krzem 2-4$, mangan 0,1-0,6%, molibden do 0,5%, nikiel do 3,5%, miedz do 11%, magnez do 0,5%, siarka maksimum do 0,1%, fosfor maksimum do 0,06%, reszta zelazo* Wanna 9 poczatkowo bez piasku, po wprowadzeniu przyrzadu, jest wypelniana piaskiem jak tylko przyrzad zostanie umle¬ szozony ponizej poziomu N* W wyniku tego przyrzad tworzy rurowa scianke wewnetrzna, której brakowalo dla pomieszczenia masy piasku* Woda chlodzaca jest doprowadzana przewodami 6 i 7 do plaszcza 5 i przewodami 17 i 18 do wezownicy 16* Jak wiadomo zeliwo chlodzi sie po zetknieciu z wylozeniom 4 wzdluz granicy krzepnie- oia S, o ksztalole w przyblizeniu stozkowym, i zgrzewa sie z przyrzadem, który jest nastep¬ nie ciagniety w kierunku ku górze przez napedzane krazki 35 kominka 33a, a nastepnie komin¬ ka 33, i który napedza skokowo powstaly kawalek rury T* Najpózniej wówczas, gdy przyrzad przechodzi jeszcze przez wanne 9 w kierunku strzalki f1 sprezone powietrze lub azot jest do¬ prowadzane przewodem 13 do komory wlotowej 12 gazu fluidyzacyjnego. Masa piasku jest wówczas fluldyzowana wokól wszystkich zwojów wezownicy 16, które sa zanurzone we fluidalnej kapieli piaskowej 15, az do poziomu zblizonego do poziomu górnego wanny 9, a wiec w przyblizeniu po¬ wyzej poziomu masy piasku przed fluidyzacja wówczas, gdy ta masa jost bezwladna. Dopiero wówczas kawalek rury T, który zastepuje przyrzad wownatrz wanny fluidyzacyjnej 9 podnosi sie wzdluz strzalki fi, po czym zaczyna sie obróbka cieplna rury T, postepujaca w sposób ciagly w miare jej przemieszczania sie w kierunku strzalki fi* Obróbka cieplna dla uzyskania struktury bainitycznej rury T jest wykonana w warunkach zmiany temperatury, przedstawionych na fig* 5 i opisanych we francuskim opisie patentowym nr 2 522 291* Pierwsza faza a b c hartowania dla uzyskania bainitu nastepuje zgodnie z krzy¬ wa z fig* 5, na której temperatury T c sa podane na osi rzednych, podczas gdy czasy t na o- si odoietyoh* Krzywa a *** h z fig* 5 przedstawia zmiane temperatury rury z zeliwa sferoidalnego w czasie gdy jest ona poddana obróbce cieplnej wedlug wynalazku* W wannie fluidyzacyjnej 9, w której fluidalna kapiel piaskowa 15 znajduje sie w tem¬ peraturze regulowanej do wartosci koniecznej dla otrzymania zadanej struktury, na przyklad 100-200-c dla struktury bainitycznej, dokonuje sie pierwsza faza obróbki cieplnej, która jest hartowanie bez ogrzewania, z wykorzystaniem ciepla rury wychodzacej z krystalizatora 4, 5* Temperatura kapieli piaskowej 15 wynoszaca 100-200 C jest utrzymywana na stalym pozio¬ mie dzieki krazeniu wody o temperaturze rzedu 20 C w przewodach 17 i 18* Od wydatku powiet¬ rza fluidyzacyjnego wchodzacego przewodem 13 i od predkosci krazenia wody, zalezy intensyw-144 856 5 nosc chlodzenia kapieli piaskowej 15 • Wydatek powietrza fluidyzacyjnego i predkosc krazenia o wody sa regulowane* Vyohodzaca z krystalIzatora rura T ma jeszcze temperature 1100 C w punk¬ cie a. Miedzy punktami a i b, na poziomie porowatej plyty 11, temperatura rury T gwaltownie obniza sie z okolo 1100°C do okolo 850 C lub do temperatury nieoo wyzszej* V punktach alb struktura rury T jest austenityczna.Od punktu b, na wejsciu da kapieli fluidalnej 159 do punktu o, na wyjsciu 2 kapieli fiu* o o idalnej 15, spadek temperatury T jest gwaltowny z 050 C do okolo 500 C i dokonuje sie w bar¬ dzo krótkim czasie podczas przejsola przez wanne fluidyzacyjna 9, w której rura T jest trak¬ towana na calej swojej powierzchni przez fluidalna kapiel piaskowa 15, utrzymywana przez ve- o zownlce 16 w temperaturze rzedu 100 do 200 C. Jest to hartowanie w celu uzyskania baliiitu.Kapiel fluidalna 15 pochlania wiec znaczne ilosci ciepla z rury T i to w sposób jednolity na calej sciance rury T zanurzonej w kapieli piaskowej 15 w taki sposób, ze kazdy punkt rury T jest poddany tej samej obróbce cieplnej.Faza posrednia ode wyjscia z wanny 9 i przejscia przez wyoiagaoz 33a i kominek 33 na¬ stepuje tuz po wyjsciu z wanny fluidyzacyjnej 9 rury Tf która wchodzi w wyciagacz 33a# chro¬ niacy ja przed ochlodzeniem i przemieszczana Jost przez napedzajace krazki 25 w kierunku ko¬ minka 33, z wolnym chlodzeniem naturalnym, który znajduje sie w polozeniu pionowym za urza¬ dzeniem tnacym K« Na krzywej temperatur z fig* 5, wejscie w kominek 33 odpowiada punktowi d. ? wiec Interwal przejscia z wyoiagaoza 33a miedzy wanna 9 i kominkiem 33, w którym Jest u- mieszczone narzedzie tnace Kf odpowiada odcinkowi krzywej o d, przy niewielkim obnizeniu temperatury scianki zewnetrznej rury T, przy czym punkt d znajduje sie w temperaturze blis¬ kiej 480 C. Chlodzenie rury T w tym kominku 33 jest wolne z racji umieszczenia tulei izola- cyjnoj 3^* Na wyjsciu kominka 33, w punkcie e, rura T znajduje sie w temperaturze rzedu 350 C. Giecie na kawalki rury T jest wykonane za pomoca urzadzenia tnacego K wówczas, gdy zada¬ na dlugosc rury T jest mniejsza od dlugosci kominka 33* Druga faza obróbki cieplnej polega na utrzymaniu rury w temperaturze w strofie zawartej miedzy odcinkami el f1 i e2 f2 krzywoj z fig* 5» Aby utrwalic strukture bainityczna otrzy¬ mana poprzednio, przeprowadza sie odcinek rury T we wnetrzu pieca tunelowego 44, przemiesz¬ czajac go w kierunku AR1 równolegle do osi poziomej X1-X1 przechylonego kominka 33. Aby to zrobic /fig* 2 i 3/ po uoieoiu odcinka rury T na zadana dlugosc przez urzadzenie K, dzwig¬ nik 40 jest uruchamiany tak, aby przechylic kominek 33 i rure T, która on zawiera i która o podpiera, o kat 90 w kierunku strzalki AR wokól osi YY czopa 37. Kominek 33 przechyla sie az do konoa skoku tloozyska 39 dzwignika 40, oznaczonego linia przerywana na fig. 3* Komi¬ nek przechodzi wleo z polozenia o osi pionowej XX w polozenie do osi poziomej X1-X1, na prze¬ dluzeniu i w poblizu wejscia 42 pieca tunelowego 44. Rura T, podparta przez krazki 35 pod¬ czas tego wychylania Jak równiez w nowym polozeniu X1-X1, jest zatem gotowa do wejscia do pieca tunelowego 44• Napedzane krazki 35 * nastepnie napedzane rolki 45 powoduja wejscie ru¬ ry T do pieca tunelowego 44 • Ve wnetrzu pieca tunelowego 44 rura T kontynuujao przemieszcza¬ nie poziome, jest poddana zmianie kierunku AR2, który prowadzi ja az do otworu wyjsciowego 43 z pieca 44. Ta zmiana kierunku jest dokonywana w sposób nastepujacy. Dzwigniki 4? chowa¬ ja rolki 45 ponizej torów 48 toczenia tak, ze rura T jest polozona na torach 48 i napedza¬ nych lancuchach 49 bez konca, które prowadza ja w nowym kierunku AR2 az do otworu wyjscio¬ wego 43 z pieoa. Piec tunelowy 44 jest ogrzewany palnikami gazowymi 46 do temperatury ta¬ kiej, zeby rura T przemieszczana wzdluz pieca 44 z predkoscia regulowana predkoscia napedu lancuchów 49 byla utrzymana w stalej temperaturze, zawartej miedzy dwiema izotermami wyzna¬ czajacymi granice górna jako odcinek e1-f1 lub izoterma o temperaturze 450°c /fig* 5/» 1 granice dolna jako odcinek e2-f2 lub izoterma o temperaturze 250°C. Miedzy granicami el-fl i e2-f2 utrzymanie w temperaturze rury T dokonuje sie wzdluz odcinka posredniego lub izoter¬ my ef, zawartej miedzy temperaturami 250°C i 450°C /fig. 5/, to jest w kominku 33. w którym rura T przechodzi z temperatury d przy wejsciu do kominka 33 1 wejsciu do pieca 44, zawar¬ tej miedzy temperaturami ol i e2f odpowiednio 450°c i 250°c. Ta faza obróbki cieplnej w ple-* ikk 856 cu podgrzewajacym Uk zapeimla stabilnosc balnltu i ewentualnie austenitu szczatkowego w os¬ nowie struktury* Poza punktami fi lub C2t rura T jest oblodzona jak to opisano ponizej* Rura T wychodzi z pieca tunelowego kk o temperaturze ^50 C-250 C, miedzy punktami f2 i fi bedac chlodzona w trzeciej i ostatniej fazie jak to opisano ponizej. Wewnatrz strefy zakreskowanej na fig. 5, zawartej miedzy odcinkami e1-f1 i e2-f2t z których odcinek ef jest oznaczony linia przerywana, nastepuje utrzymanie rury T w stalej temperaturze. Struktura baInityczna lub ewentualnie bainityczno-austenityczna jest jednorodna i daje optymalne ce¬ chy mechaniczne wskazane we francuskim opisie patentowym nr 2 522 291* Trzecia 1 ostatnia faza chlodzenia na wolnym powietrzu, przedstawiona przez odcinek fi gh lub f2 gh, jest przeprowadzana na wyjsciu z pieca tunelowego kkm Rura T jest chlodzona na wolnym powietrzu az do temperatury otoozenia na przyklad 5 C-25 C, wzdluz odcinka f1g, w krótkim okreslo cza¬ su i zachowuje ostatecznie te toraperature, która jest temperatura powietrza otaczajacego przedstawiona przez odcinek gh* Rura T z zeliwa sferoidalnego ma wówczas strukture bai.nl- tyczna lub mieszana strukture bainityczno-austenityozna.Mozna zatem wytwarzac i obranlac cieplnie rury z zeliwa, korzystnie rury wodociago¬ we f o srodnioaoh nominalnych od 600 do 2500 mm. a zwlaszcza 1000 do 1600 mm i o grubosci od 5 do 20 mm. Opisany sposób i urzadzenie sa wiec szczególnie korzystne dla wytwarzania rur z zeliwa o duzych srednicach i stosunkowo niewielkich grubosoiaoh. Zaleta rozwiazania wed¬ lug wynalazku jest to, ze pierwsza faza hartowania zaczyna sie w punkoie b krzywej z fig. 2 z wykorzystaniem ciepla uformowanej rury T, bez dostarczania oiepla w colu doprowadzenia rury T do temperatury okolo 800-85O C.Dzieki polaczeniu krystalIzatora h, 5 oraz wanny 9 otrzymuje sie hartownosc rury T z zeliwa sferoidalnego duzo wyzsza niz ta, która osiagnietoby po oohlodzeniu rury, a nas¬ tepnie jej ogrzewaniu do temperatury 800-850 C. Zastosowanie wanny 9 z fluidalna kapiela piaskowa 15 zapewnia jednolitosc temperatury rury T na calej jej dlugosci i na calej jej sciance walcowej, a takze zapewnia dokladnosc i powtarzalnosc obróbki cieplnej.Ponadto zastosowanie fluidalnej kapieli piaskowej 15, lub z innych odpowiednich cza¬ stek materialu stalego, jako srodka do zmniejszania temperatury rury T zamiast chlodzenia jej woda, jest bezpieczne z racji bliskosci plynnego zeliwa P.Jak to przedstawiono we wstepie dzieki bezposredniemu usytuowaniu po sobie lub sprze¬ zenia krystalizatora *l, 5 i wonny 9» to jest dzieki polaczeniu krystalizatora U, 5 i wanny fluidyzacyjnej 9, umozliwiajacemu hartowanie w celu uzyskania balnitu, przedstawiono przez odcinek bo z fig. 5* bezposrednio po wytworzeniu rury Tf to jest na wyjsciu z krystalizato¬ ra kf 5» otrzymuje sie lepsza hartownosc niz otrzymana po ochlodzeniu rury do temperatury nlzdzej od temperatury eutektoidalnoj wynoszacej 700-750 0, a nastepnie po podgrzewaniu jej do temperatury 85O C, w celu przeprowadzenia hartowania. Wynalazek zapewnia wiec powtarzal¬ no otrzymanie zadanej struktury bainityczneJ.Jak to zostanie przedstawione ponizej wynalazek zapewnia równiez otrzymanie innych struktur, zaleznie od temperatury fluidalnej kapieli piaskowej 15. Z racji latwosci regula- oji temperatury kapieli fluidalnej 15, przez regulacje temperatury i wydatku wody krazacej w wezownicy 16, i z racji jednolitosci temperatury obrabianej rury T na calej jej dlugosci obróbka cieplna jest bardzo dokladna i powtarzalna.Zgodnie z przykladem wykonania z fig. 6 sposób i urzadzenie do obróbki cieplnej wed¬ lug wynalazku, sa stosowane do ciaglego, pionowego odlewania z góry rury T z zeliwa. Wa¬ riant urzadzenia wedlug wynalazku - typu opisanego we francuskim opisie patentowym nr 2 4l5, 501 - jest wykonany wzgledem jednej osi XX odlewania ciaglego. Urzadzenie zawiera wów¬ czas uklad zasilania cieklym zeliwem, srodki do formowania rury z zeliwa i urzadzenie do ob¬ róbki cieplnej rur /fig* 6/.Zasilanie cieklym zeliwem, przedstawione czesciowo, nastepuje przez zbiornik wlewo¬ wy 19 umieszczony w czesci górnej urzadzenia, polaczony z kadzia odlewnicza o niskim cisnie¬ niu gazu lub ewentualnie z piecem elektrycznym, którego zawartosc jest podawana cisnieniu\kk S56 7 gazu obojetnego, takiego jak azot lub argon* Zbiornik wlewowy 19 zawiera w swój czesci dol¬ no J otwór wlowowy 20 o osi XX. srodki do formowania rury z zeliwa obejmuja otwór wlowowy 20, przez który przechodzi o- siowo rdzen 21 z grafitu, nadajacy ksztalt wewnetrzny wytwarzanej rurze T oraz glowice 22 krystalizatora 23, równiez z grafitu, nadajacoj wytwarzanej rurze T ksztalt zewnetrzny*Rdzen 21 ma cylindryczne wydrazenie zawierajace wewnatrz urzadzenie ogrzewajace, na przapfelad in- duktor Zh o ksztalcie wezownicy clilodzonej woda. Krystalizator 23 tworzy z rdzenlew 21 prze¬ strzen pierscieniowa 25 odpowiadajaca wymiarami wewnetrznymi i zewnetrznymi wytwarzanej ru¬ rze T, przy czym wewnatrz tej przestrzeni zeliwo F musi krystalizowac sie stopniowo wzdluz granicy krystalizacji, poczynajac od scianki krystalizatora 23* Glowica 22 krystalizatora tworzy z otworem wlewowym 20 przostrzon pierscieniowa wypoluiona przez izolacyjna tuleje og¬ niotrwala 26, przy czym tuleja 26 tworzy przeszkode dla ewentualnych strumieni chlodzacych oiekle zeliwo wychodzace ze zbiornika 19. Rurowy krystalizator 23, którego czesc dolna jest usytuowana na tej samej wysokosci co czesc dolna rdzenia 21, jest otoczony z luzem pierscie¬ niowym, przez rurowy plaszoz 27, z metalu lub ze stopu o dobrej przewodnosci ciepla takiego jak miedz, który rozszerza sie w swojej czesci górnej tworzac zbiornik 28, stanowiacy naczy¬ nie dla plaszcza z cieklego metalu 29 o niskiej temperaturze topnienia, na przyklad olowiu lub cyny, stykajacego sie z krystalizator om 23 na celej jego wysokosci za wyjatkiem glowicy 22. Plaszoz z oieklego metalu 29 o niskiej temperaturze topnienia, jest zasilany badz od gó¬ ry przewodem 30, badz od dolu przewodem 51» który sluzy równiez do usuwania oieklego metalu chlodzacego 29 wówczas, gdy to jest konieczne. Plaszoz 27 jest otoczony przez wydrazona tu¬ leje chlodzaca 32 z obiegiem wody, w której scianka wewnetrzna styka sie ze scianka zewnet¬ rzna plaszcza 27. Jak wiadomo, to wlasnie na wyjsciu z przestrzeni pierscieniowej 25 miedzy rdzeniem 21 i krystalizatorem 23, formowana rura T krzepnie calkowicie* Urzadzenie do obróbki cieplnej jest umieszczone ponizej krystalizatora 23 w jego osi XX, gdzie w odpowiedniej odloglosci od jego czesci dolnej, jest usytuowana wanna fluidyza¬ cyjna 9 z pierscieniowym dnem, majacym otwór 10 dla przejscia rury T i porowata plyte pier¬ scieniowa 11, majaca równiez otwór dla przejscia rury T* Wanna 9 zawiera powyzej porowatej plyty 11 fluidalna kapiel piaskowa 15, chlodzona przez rurowa wezownioe Srubowa 16 ze zwoja¬ mi chlodzonymi woda* Przez górna ozesc wanny fluidyzacyjnej 9 wchodzi rura T obrabiana oiep- Inie, zamiast pi^zez jej otwór 10 jak w przykladzie poprzednim* Jednakze zmiana temperatury rury T dokonuje sie przed i podczas przechodzenia przez wanne fluidyzacyjna 9 wzdluz tej sa¬ mej krzywej przechodzacej przez punkty a, b, oz fig* 5, powodujac uzyskanie struktury bal¬ iii tycznej.Za wanna 9 jest umieszczony wyciagacz 33b, z tuleja izolacyjna 3^b i napedzanymi kraz¬ kami 359 a nastepnie kominek 33 z tuleja izolacyjna 3*t, za którymi jest umieszczony pieo tu¬ nelowy do podgrzewania palnikami gazowymi /nie przedstawiony/, taki sam jak piec kk z fig* 2 i km Miedzy wyciagaozem 33b i kominkiem 33 jest usytuowane urzadzenie tnaoo K rure T* Po¬ dobnie jak na fig* 1-3 kominek zawiera w swojej czesci dolnej ucho 36 i czop 37 o osi YY do jego przechylania, jak równiez ucho 38 i srodki do przechylania pod katem 90°, które nie sa przedstawione na rysunku* Calkowita obróbka cieplna wedlug wynalazku zachodzi w tyoh samych warunkach jak w przy¬ kladzie z fig* 1-5 wedlug trzech faz przódstawionyeh na fig* 5, to jest w fazie hartowania na austenit-bainit najpierw wzdluz odcinka a, b miedzy krys tal izat orem 23 i wanna fluidyza¬ cyjna 91 nastepnie wzdluz odcinka b, o o gwaltownym spadku temperatury dla uzyskania baini- tu przy przejsciu przez wanne fluidyzacyjna 9 i wreszcie po odoieoiu rury T wzdluz poziome¬ go..odcinka ef lub izotermy ef, usytuowanego w strefie zakreskowanej zawartej miedzy izoter¬ ma górna e1-f1 o temperaturze ^50°C i izoterma dolna o2-f2 o temperaturze 250°C, nastepuje stabilizacja temperatury wewnatrz podgrzewajacego pieca tunelowego kk. Obróbka cieplna kon¬ czy sie ostatnia faza fi lub f2,g,h chlodzenia na wolnym powietrzu rury T wychodzacej z pie¬ ca kk* Zalety obróbki cieplnej sa takie same jak poprzednio, a jedyna róznica w stosunku do8 ikk 856 przykladu poprzedniego jest sposób wytwarzania rury przy zastosowaniu rdzenia 21 i przemie¬ szczania rury w kierunku do dolu wzdluz strzalki f2.Chociaz dotychczas znane obróbki cieplne nie umozliwialy powtarzalnosci zawartosci pro¬ centowej w strukturze perlitu t ani nawet takiej samaJ jogo zawartosoi na obydwu koncach ru¬ ry, to jesli ale ohoe otrzymac strukture Inna niz balnityozna, na przyklad strukturo bainit ?perlit lub ferryt+perlit o zawartosci perlitu dokladnie kontrolowanej9 to zgodnie z wyna¬ lazkiem mozna to otrzymac w sposób dokladny 1 przemyslowo powtarzalny. V przypadku zadanej struktury ferryt+perlit usuwa sie kominek 33« Podobnie obróbka wedlug wynalazku umozliwia powtarzalne otrzymywanie struktury bainit+ferryt. Dla uzyskania struktury bainit+ferryt temperatura kapieli fluidalnej 15 musi wynosic 100-200 C, podobnie jak dla samego bainitu.Ola struktury ferryt+perlit o okreslonej zawartosci kazdej z faz forrytu 1 perlitu 9 tomporatura kaploli fluidalnej 15 musi byc takav zeby predkosc ohlodzonia rury T przechodza* cej przez te kapiel byla stala* Inaczej mówiac stala predkosc oblodzenia rury T w pasmie trójfazowym /oL+ oL+ grafit/, przedstawionym na wykresie wedlug fig. 3 linia zakreskowana, gdzie pasmowi #* ? grafit jest tak nazywane, poniewaz ilustruje ono zakres przemiany eu- toktoidalnej zeliwa, w której wspólistnieja trzy fazy ferrytu, austenitu i grafitu na wyk¬ resie równowagi ukladu potrójnego zelazo—weglel-krzem, pozwala uzyskac zadany stosunek fer¬ rytu 1 perlitu.Stala i regulowana predkosc przejsoia rury T poprzez kapiel fluidalna 15 nadaje stala predkosc chlodzenia w pasmie trójfazowym /oC ? wstepne wybranie kazdej z faz: ferrytu i perlitu. Intensywnosc chlodzenia moze byc regulo¬ wana tak jak w przypadku hartowania w celu uzyskania bainitu przez dobór wydatku powietrza fluidyzacyjnego przewodem 13 i dobór predkosoi krazenia wody w wezownioy 16. Jesli sie chce zmniejszyc intonsywnosc oblodzenia, mozna usunac obiog wody w wezownioy 16 lub nawet zasta¬ pic wezownice 16 przez srodki ogrzewajace. Srodki ogrzewajace moga stanowic na przyklad o- porniki elektryczne, zanurzone w kapieli fluidalnej 15, lub otaczajace metalowa wanne 9, lub usytuowane tak aby podgrzewac powietrze fluidyzacyjne doprowadzane przewodem 13* Jako srodki podgrzewajace mozna równiez zastosowac palniki gazowe. Aby otrzymac strukture fer¬ ryt+perlit postepuje sie zgodnie z wykresem "temperatura, czas" na fig. 7.V pierwszej fazie a b o na wykresie punkt a odpowiada wychodzeniu rury T z krystaliza- tora kf 5. Podobnie jak w pierwszym przykladzie z fig. 5 temperatura wynosi 1100°C. Na wej¬ sciu do kapieli fluidalnej temperatura rury wynosi 650 C w punkcie b, podobnie jak na fig. 5. Na wyjsciu z kapieli fluidalnej w punkoi© o, temperatura rury T jest obnizona do wartos¬ ci wyzszej od 600°C. Nalezy zauwazyc, ze spadek temperatury wedlug wykresu na fig. 7 miedzy punktami b i o Jest duzo mniej gwaltowny i bardziej rozlozony w czasie niz w obróbce wedlug wykresu na fig. 5« Miedzy punktami b i o znajduje sie pasmo trójfazowe /o* + JT + grafit/ odpowiadajace strefie przomiany eutektoidalnej zeliwa, w zakresie temperatur 770°C-8lO°C, w którym pred¬ kosc chlodzenia rury jest stala. Pasmo /o£ ? tatniej fazie c, k rura T wychodzac na wolne powietrze z kapieli fluidalnej 15 i nie prze¬ chodzac juz przez kominek 33, jest poddana ohl odzeniu naturalnemu na wolnym powietrzu, zi¬ lustrowanemu przez odcinek krzywej o, k.Ciagla obróbka cieplna wedlug wynalazku umozliwia dokladne regulowanie wspólczynnika istniena fazy ferrytu i fazy perlitu, dzieki stalosoi parametrów takich jak predkosci wy¬ ciagania rury T, predkosci oblodzenia samej rury 1 stalosci temperatur we wszystkich punk¬ tach* urzadzenia, które sa zawarte miedzy punktem a, w którym rura T wychodzi poza krysta- lizatór *t, 5 i punktem e, w którym rura T wychodzi z kapieli fluidalnej 15.ikk 856 9 Zastrzezenia patentowe 1* Sposób ciaglego wytwarzania rur z zeliwa sferoidalnego o strukturze kontrolowanej, wybranej sposród struktur zawierajacyoh bainit, bainit 1 ferryt lub ferryt i perlit, w któ¬ rym formuje sie rure przez odlewanie ciaglo wewnatrz chlodzonego krystalizatora rurowego, z zeliwa zawierajacego wagowo: wegiel 295-Jt9o£9 krzom 2-k$9 mangan 0,1-0,6^, raolibdon do 095£j nikiel do 3,5#t miedz do 11#f magnez do 0,5#* siarka maksimum do 091#, fosfor maksi*im do 0t6i»t reszta zelazo, znamienny ty m9 ze po wyjsciu z chlodzonogo krys talizatora rurowego przeprowadza sie rure poprzez kapiel fluidalna z czastek ogniotrwalych, chlodzonych do temperatury znacznie nizszej od temperatury rury na wyjsciu z chlodzonogo krystalizatora rurowego* 2* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym.zew pierwszej fazie, majac ru¬ re wytworzona na wyjsciu krys talizat ora o temperaturze rzedu 1100 C, nadaje sie jej struk¬ ture austenityczna, pozostawia sie rure do ostygniecia az do temperatury rzedu 850 C, nas¬ tepnie chlodzi sie szybko i jednolioie rure na calej jej dlugosci przeprowadzajac Ja przez kapiel fluidalna z ogniotrwalych czastek stalych, w celu szybkiego doprowadzenia do tempera¬ tury okolo 500 c, osiagajac strukture bainityozna, nastepnie podczas fazy posredniej chlodzi sie wolno z temperatury 500 C do temperatury 250-450°C9 oddziela sie odcinok rury o okreslo¬ nej dlugosci, a nastepnie w drugiej fazie zwanej utrzymaniem stanu bainitycznego, przeprowa¬ dza sie ucieta rure przez piec tunelowy, utrzymujac ja w stalej temperaturze zawartej miedzy granicami izoterm k^O C 1 250 C, w oelu otrzymania jednorodnej struktury bainitycznej lub austenityczno-bainitycznej, wreszcie w ostaniej fazie pozostawia sie rure do ostygniecia na powietrzu* 3* Sposób wedlug zastrz* 1,znamienny tym, ze w pierwszej fazie utrzymuje sie w kapieli fluidalnej temperature 100°C-200°C, otrzymujao rure o strukturze co najmniej czesciowo bainltycznej* km Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym9zew celu otrzymania rury o st¬ rukturze ferryt + perlit, majac w pierwszej fazie rure wytworzona na wyjsciu z krystaliza- tora o temperaturze rzedu 1100 C, pozostawia sie rure do ostygnieoia az do temperatury rze¬ du 850 C, a nastepnie chlodzi sie jednolicie i ze stala predkoscia rure na calej jej dlugo¬ sci az do temperatury wyzszej od 600 C, przeprowadzajac ja przez kapiel fluidalna z ognio¬ trwalych czastek stalych, po czym w drugiej i ostatniej fazie pozostawia sie rure do natu¬ ralnego ostygniecia na powietrzu* 5« Sposób wedlug zastrz* 1 albo k9 znamienny tym, ze w oelu otrzymania struktury ferryt + perlit o okreslonym skladzie faz ferrytu L perlitu, utrzymuje sie w ka¬ pieli fluidalnej temperature taka, ze przejscie z zakresu przemiany autektoidalnej zeliwa, to jest z pasma /=C + ^f + grafit/ zwanego trójfazowym, w którym wspólistnieja trzy fazy fer¬ rytu 9 austenitu i grafitu, wykresu równowagi ukladu potrójnego zelazo-wegiel-krzem9 naste¬ puje ze stala predkoscia chlodzenia* 6* Urzadzenie do ciaglego wytwarzania rur z zeliwa sferoidalnego o strukturze kontro¬ lowanej, zawierajace srodki do zasilania cieklym zeliwom ohlodzonego krystalizatora rurowe¬ go, do ciaglego odlewania, znamienne tym, ze zawiera za chlodzonym krystalLza- torem /k, 5, 21, 23/ do odlewania ciaglego wanne fluidyzacyjna /°V ze stalymi czastkami og¬ niotrwalymi! przy czym wanna / zanurzona w kapieli fluidalnej /l5/f i zawiera 00 najmniej jeden otwór wejsciowy lub wyjs¬ ciowy /10/ dla rury /T/9 usytuowany przed fluidalna kapiela piaskowa /15/ znajdujaca sie w % wannie /9/. 7« Urzadzenie wedlug zastrz* 6, znamienne tym, ze w przypadku chlodzonego krys talizatora rurowego /k, 59 21, 23/ o osi pionowej /XX/9 wanna fluidyzacyjna /9/ zawie¬ ra w swojej czesci dolnej tylko jeden otwór /10/ o osi pionowej i Jest otwarta w swojej czesci górnej*10 ikk 856 8, Urzadzenie wedlug zastrz* 79 znamienne t y m, ze w przypadku oblodzonego krystalizatora rurowego /k9 5/ o osi pionowej /XX/ zasilanego cieklym zeliwem z dolu, wan¬ na fluidyzacyjna /9/ Jest umieszozona powyzej oblodzonego krystalizatora /k9 5/ a pojedyn- b«y otwór /10/ wanny /9/ Jest otworom wejsciowym rury /t/# 9* Urzadzenie wedlug zastrz* 6, znamienne t y m, ze w przypadku rurowego kry¬ stalizatora /23/ o osi pionowej /XX/ zasilanego cieklym zeliwem od góry, i wyposazonego w rdzen /2l/f wanna fluidyzacyjna /9/ Jest usytuowana ponizej oblodzonego krystalizatora /23/ a pojedynczy otwór wanny /9/ Jest otworem wyjsoiowym rury /T/* 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 6. znamienne t y mf ze za wanna fluidyzacyjna /9/ i za wyciagaczem /33sl9 33W Jest umieszczony kominek /33/ otaczajacy tuleje izolacyjna /3^/t przez która jest przeprowadzana wspólosiowo rura /T/'• 11 • Urzadzenie wedlug zastrz* 10, znamienne t y m, ze kominek /33/ jest za¬ opatrzony wewnatrz w krazki /35/ prowadzacet podpierajace i napedzajace rure /T/f a z zew¬ natrz w ucho /3ó/ przegubowe wokól poziomej osi /YY/, do przechylania o kat 90 kominka /33/ za pomoca srodków /39, ho/ do przechylania z polozenia o osi /XX/ do polozenia poziomego /X1-X1/, wspólosiowego z wejsciem /**2/ pieca tunolowogo /kh/ o osi poziomej /Xl-Xl/.144 856 fcl Hhlt F«2 T?lj I M144 856 t 3.3 *?K\\VsVX\\| kVo5t^\V;-H —! =f& i»| ^C-H rJ*9. .]»'.Ki — — — — — — — —L—~\ I I I PX J m» MI IlJj J*jA 1*9 Ifi 9 JfJJJJJ 1'fM L. N .' ' I . I • Pracownit PoSgrafkzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 220 zl PL PL PL PL PL PL PL