PL27110B1 - Sposób obróbki stopów zawierajacych dodatki latwo utleniajace sie. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy obróbki stopów, zawierajacych latwo utleniajace sie dodatki metali, zwlaszcza zas zapobie¬ gania nadmiernemu wypalaniu sie stopów o przewaznej zawartosci glinu, do których dodano skladników, reagujacych z powie¬ trzem w wysokiej temperaturze.Wiadomo powszechnie, ze na pota- sowce i wapniowce oddzialywa powietrze w zwyklych warunkach, w wyniku czego powstaja rozmaite niemetaliczne zwiazki.Oddzialywanie powietrza poteguje sie wraz ze wzrostem temperatury, az zajdzie rzeczywiscie widoczne spalanie sie tych zwiazków. Wynikiem tej reakcji sa sub¬ stancje o wygladzie niemetalicznym, któ¬ re w kapieli cieklego metalu plywaja po jej powierzchni. Ciekle stopy, zawierajace potasowce i wapniowce, równiez ulegaja wypalaniu sie, zwlaszcza podczas doda¬ wania utleniajacych skladników do ciekle¬ go metalu podstawowego. W warunkach, które czesto panuja w odlewniach, do cie¬ klego metalu, stanowiacego podstawe sto¬ pu, dodaje sie dodatków bez zadnej nawet próby wylaczenia powietrza od zetkniecia sie z cieklym wsadem. W wyniku takiego postepowania na powierzchni cieklego wsadu gromadzi sie gruba piana zuzlowa, która stanowi strate metalu, zwlaszcza zas — najbardziej utleniajacych sie skladni¬ ków stopu.Wytwarzanie nadmiernej ilosci zuzla na powierzchni cieklych stopów nie nasu-baloby specjalnych zastrzezen, gdyby zu¬ zel ten po wchlonieciu go przez ciekly stop \idi nadawal mu wlasciwosci niepozada- "*' nybh.' Nie nia! t ki zuzla nie moga sie stale mieszac z cie¬ klym metalem, znajdujacym sie w ruchu, w celu wytworzenia jednorodnej mieszani¬ ny skladników, tworzacych stop ze sklad¬ nikami wlanymi pózniej do kapieli. Wla¬ czenie jednak nierozpuszczalnych nieme¬ talicznych czastek do metalu moze utrud¬ niac pózniejsza mechaniczna obróbke sto¬ pu z powodu powstawania w odlewie twar¬ dych miejsc. Ponadto obecnosc czastek zuzla, które przenikly do metalu, wywoluje zmiany w budowie stopu, co oslabia przed¬ mioty wykonane z takiego stopu. W, nie¬ których przypadkach zanieczyszczenia nie¬ metaliczne moga sluzyc jako osrodki na¬ gryzajacych oddzialywan iw taki sposób sprzyjac rozpadaniu sie przedmiotu meta¬ lowego. Wytwarzanie sie zuzla stanowi strate metalu wyraznie niekorzystna tam, gdzie do podstawowego stopu dodaje sie niewielkie ilosci latwo utleniajacych sie skladników i gdzie zatrzymanie tych sklad¬ ników w stopie jest rzecza istotna.W zwyklych warunkach topienia znacz¬ na czesc tych skladników moze byc stra¬ cona wskutek ich spalenia sie, przez co po¬ zadany wplyw dodawanego skladnika nie bedzie osiagniety wcale lub bedzie znacz¬ nie oslabiony. W dodatku do powyzej wspomnianych szkodliwych wplywów zu¬ zla, blonka tlenków, tworzaca sie na po¬ wierzchni metalu wlewanego do formy, moze takze przeszkadzac przeplywaniu cieklego metalu i w ten sposób przeszka¬ dzac wytworzeniu dobrych odlewów.Rozmaite srodki, sluzace do oslabiania albo zapobiegania spalaniu latwo utlenia¬ jacych sie metali, byly juz stosowane z rozmaitym powodzeniem. Przeprowadzano np. stapianie w prózni, lecz tego rodzaju zabieg wymaga stosowania specjalnego u- rzadzenia, kosztownego pod wzgledem u- irzymania i eksploatacji. Stosowano rów¬ niez pokrywanie cieklego metalu powloka cieklych soli, jako srodka zapobiegajacego zetknieciu sie powietrza z utleniajacymi sie dodatkami albo stopami, lecz i ten spo¬ sób wykazuje duze niedogodnosci, które stanowia: trudnosc utrzymania pozadanej mieszaniny, koniecznosc suszenia jej przed stosowaniem, straty przy topieniu, wresz¬ cie usuwanie cieklej powloki z cieklego wsadu przed wlaniem go do form.Jednym z celów wynalazku niniejszego jest uzycie prostych ale skutecznych srod¬ ków, które powstrzymuja spalanie sie la¬ two utleniajacych sie skladników przy do¬ dawaniu ich do cieklych metali. Dalszym celem jest takze zastosowanie srodka, u- mozliwiajacego osiagniecie powyzszego ce¬ lu bez potrzeby stosowania specjalnej apa¬ ratury i specjalnego sposobu postepowania.Równiez celem wynalazku jest powstrzy¬ mywanie spalania sie latwo utleniajacych sie dodatków oraz zapobieganie powstawa¬ niu jakichkolwiek niepozadanych osadów na powierzchni cieklego metalu i pochla¬ nianiu ich przez metal, przy czym srodek, odpowiedni do tego celu, powinien byc za¬ wsze w etanie suchym, nie wytwarzac pary wodnej oraz nie dzialac szkodliwie na oto¬ czenie* Wedlug wynalazku niniejszego do tego celu stosuje sie zestalony dwutlenek we¬ gla, potocznie zwany suchym lodem. Dwu¬ tlenek wegla, umieszczony na powierzchni cieklego wsadu, w normalnych warunkach atmosferycznych wytwarza atmosfere o- chronna, która wydatnie oslabia, a nawet zapobiega calkowicie spalaniu sie dodane¬ go skladnika albo utleniajacego sie stopu, Dwutlenek wegla nie dziala na latwo utle¬ niajace sie pierwiastki, to tez moze byc uzy¬ ty jako srodek chroniacy dany skladnik w chwili, gdy sie go dodaje do cieklej kapie¬ li, jak równiez chroni on utworzony w na¬ stepstwie tego stop od dzialania tlenu, a- zotu i pary wodnej z powietrza. Dotych- — 2 —izks mniemano, ze jsst rzecza nadzwyczaj niebezpieczna wprowadzanie zestalonego gazu o temperaturze, znacznie nizszej od punktu zamarzania wody, w zetkniecie sie z cialem o wysokiej temperaturze. Wedlug wynalazku przy zachowaniu pewnej ostroz¬ nosci mozna bezpiecznie pokrywac zestalo¬ nym dwutlenkiem wegla, tak zwanym su¬ chym lodem, powierzchnie cieklego wsadu nie powodujac przez to ani wybuchu, ani tez „wyrzucenia" cieklej kapieli. Suchy lód stopniowo ulatnia sie i tworzy ochron¬ na warstwe suchego dwutlenku wegla w stanie gazowym tuz przy powierzchni cie¬ klej kapieli, przez co istotnie zapobiega do¬ stepowi powietrza do cieklego metalu. Gaz ten wytwarza sie dostatecznie szybko, przez co stale utrzymuje sie sztuczna o- chrone z dwutlenku wegla tuz przy po¬ wierzchni metalu cieklego.Suchy lód i powstajacy z niego gaz dwutlenku wegla posiadaja pewne wlasci¬ wosci, które nadaja im wyrazna przewage nad poprzednimi usilowaniami zuzytkowa¬ nia tego gazu, jako srodka ochraniajacego latwo utleniajacy sie metal przed utlenie¬ niem. Gazy spalinowe, np, zawierajace dwutlenek wegla, zostaly juz wypróbowa¬ ne jako gazy ochronne, lecz wysoka tem¬ peratura tych gazów i obecnosc w nich in¬ nych skladników, a mianowicie azotu i pa¬ ry wodnej, nie zapewnialy dobrej ochrony kapieli od utleniania.Para wodna jest specjalnie szkodliwym skladnikiem powietrza, który zwieksza sto¬ pien nagryzania metalu. Nawet dwutlenek wegla, który mozna zwykle otrzymac w handlu w postaci gazu sprezonego lub skro¬ plonego, zawiera pare wodna w takiej ilo¬ sci, ze wedlug prób nie mozna go stosowac do zapobiegania utlenianiu sie latwo utle¬ niajacych sie dodatków stopu. Jedyny do¬ tychczas stosowany w praktyce sposób wy¬ dalania wody z powietrza, zawartego w piecu, polegal na przepuszczeniu tego po¬ wietrza przez aparaty odwadniajace, lecz wykonywania tego sposobu zaniechano z powodu zwiazanych z tym duzych kosz¬ tów, Dwutlenek wegla wedlug wynalazku daje latwo dostepne i dogodne zródlo su¬ chego, zimnego gazu. Latwiej jest manipu¬ lowac gazem tym w stalej postaci, ponie¬ waz nie potrzeba zadnej specjalnej apa¬ ratury do regulowania przeplywu gazu, do wpuszczania go do komory pieca lub pro¬ wadzenia go dookola tygla, zawierajacego ciekly metal. Nalezy tylko np, umiescic ka¬ walek stalego dwutlenku wegla na po¬ wierzchni cieklej kapieli metalowej, aby szybko wydzielil sie gaz ochronny z dwu¬ tlenku wegla o wysokiej skutecznosci. Wy¬ tworzony gaz jest poczatkowo bardzo zi¬ mny, gdyz wydziela sie on z ciala stalego o temperaturze okolo — 78°C, Poniewaz gaz ten jest zimny, jednostka jego objeto¬ sci jest ciezsza od jednostki objetosci tego samego gazu w wysokiej temperaturze, wskutek czego gaz ten dazy do pozostawa¬ nia w poblizu powierzchni metalu przez czas dluzszy. Niska temperatura gazu sa¬ ma przez sie przeciwdziala reakcji ciekle¬ go wsadu ze skladnikami atmosfery pieca, poniewaz szybkosc reakcji zwykle wzrasta ze wzrostem temperatury. Lód suchy nie zawiera równiez pary wodnej w ilosci wy¬ starczajacej do utleniania. Stosowanie su¬ chego lodu daje ponadto inne korzysci, a mianowicie, ze gaz ten nie pozostawia zad¬ nego osadu na powierzchni kapieli oraz na sciankach urzadzenia i nie trzeba wobec tego czyscic metalowej aparatury po kaz¬ dym nagrzaniu jej, Stezenie uzytego gazu w zwyklych warunkach nie jest zbyt du¬ ze, aby mógl on byc szkodliwy dla otocze¬ nia, a zwlaszcza dla robotników.Nie jest rzecza istotna, aby gaz dwu¬ tlenku wegla znajdowal sie stale przez ca¬ ly okres topienia i dodawania skladników stopu ponad kapiela w tym przypadku, gdy podstawowy metal stopu nie wypala sie latwo. Przy wyrobie stopu glino-magne- - 3 -lóWego stwierdzono! ze nie potrzeba sto¬ nowac suchego lodu wczesniej, niz przed samym dodawaniem magnezu. Magnez i po¬ dobne latwo utleniajace sie metale sa do¬ dawane zwykle na krótko przed odlewa¬ niem stopu, wobec czego dwutlenku wegla trzeba uzywac tylko w ciagu krótkiego o- kresu czasu pomiedzy dodaniem takich skladników stopu* a wylaniem metalu do formy. Pozadane jest równiez stosowanie ochronnej atmosfery dwutlenku wegla przy przetapianiu stopu; do tego celu mozna z korzyscia uzyc suchego lodu.Ilosc suchego lodu, która nalezy uzyc, musi wystarczyc do wytwarzania stalej i obfitej ilosci gazu, który bedzie przeciw¬ dzialal przedostawaniu sie powietrza do powierzchni metalu. Stale wydzielanie sie coraz to swiezej porcji dwutlenku wegla zapobiegnie takze mieszaniu sie go z po¬ wietrzem przy samej powierzchni metalu.Rzeczywista ilosc suchego lodu, potrzebna do ochrony danego wsadu metalu, zalezy od wielkosci powierzchni, wystawionej na dzialanie powietrza, czasu, potrzebnego na rozpuszczenie dodanych skladników stopo¬ wych, oraz temperatury kapieli. Przy ob¬ róbce stopów, których glówna zawartosc stanowi glin, ustalono w praktyce, ze 1,2 kg lodu suchego na 1 m2 powierzchni ka¬ pieli wystarcza na okres kilkunastu minut do ochrony stopu od wypalania sie. Stosu¬ jac dwutlenek wegla w stanie stalym stwierdzono, ze lepiej jest stosowac wzglednie nie wielkie jego kawalki i doda¬ wac ich od czasu do czasu, niz stosowac kawalki duze, któreby daly te sama ilosc gazu. Suchy lód, handlowo czysty, zupel¬ nie nadaje sie do obróbki wedlug wynalaz¬ ku latwo utleniajacych sie metali i stopów.Termin „suchy lód" uzyty tu jest tylko ja¬ ko dogodne oznaczenie dwutlenku wegla w stanie stalym i nie ma na celu wskazania jakiegokolwiek specjalnego zródla lub spo¬ sobu wyrobu dwutlenku wegla w stanie stalym.Latwo utleniajace sie pierwiastki, o któ¬ rych tu byla mowa, sa to potas, sód, ma¬ gnez, lit, wapn, bar, stront, beryl, fosfor, arsen, selen, tellur oraz inne podobne, któ¬ re sie spalaja w zetknieciu sie z powie¬ trzem bedac dodane do cieklej kapieli me¬ talowej.Termin „utlenianie" albo „spalanie" nalezy tu rozumiec jako reakcje powyz¬ szych pierwiastków z którymkolwiek lub ze wszystkimi skladnikami, normalnie znaj¬ dujacymi sie w powietrzu otaczajacym lub w powietrzu zawartym w piecu. Stopami, których glówna zawartosc stanowi glin, sa w znaczeniu wynalazku niniejszego te, któ¬ re zawieraja 50% lub wiecej glinu. Glin lub inny metal, stanowiacy przewazna czesc stopu, jest uwazany za glówny metal stopu. W zastrzezeniu patentowym termin „roztopiony metal" nalezy rozumiec, jako obejmujacy zarówno wstepne przyrzadza¬ nie stopu, to jest dodawanie do cieklego metalu glównego skladników stopowych, jako tez utrzymywanie przygotowanego stopu w stanie cieklym albo tez roztapianie ponownie stopu po jego skrzepnieciu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób obróbki stopów zawierajacych dodatki latwo utleniajace sie, znamienny tym, ze w celu zabezpieczenia wzmianko¬ wanych latwo utleniajacych sie dodatków stopu na powierzchni roztopionego metalu umieszcza sie staly dwutlenek wegla. Aluminium Limited. Zastepca: I. Myszczynski, , , - aI rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL