Opublikowano dnia 30 stycznia 1963 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46536 w Moo KI. 31 l, 12/frl KI. internat. B 22 d Gero Metallurgical Corporation*) Boston, Stan Massachusetts, Stany Zjednoczone Ameryki Sposób prózniowego odlewania metalu i urzadzenie do stosowania tego sposobu Patent trwa od dnia 2 stycznia 1962 r.Usuwanie szkodliwych skladników gazowych z cieklego metalu okresla sie powszechnie ter¬ minem „odgazowanie".Odgazowanie prowadzi sie róznymi sposoba¬ mi. Odgazowanie w odpowiednio wysokiej próz¬ ni polega na szybkim usunieciu gazów z for¬ my odlewniczej, co wymaga nadzwyczajnej sprawnosci srodków uszczelniajacych i urza¬ dzenia pompujacego o duzej wydajnosci. Pró¬ znia musi byc w pelni utrzymana przez caly czas odlewania cieklego metalu. W tym czasie srodki uszczelniajace sa narazone na dzia¬ lanie temperatury, która oddzialywuje na ma¬ terial uszczelnienia. Ponadto pozostaje pro¬ blem zmiany wymiarów czesci tych powierzch¬ ni, które utrzymuja srodki uszczelniajace.Zmiany wymiarów powstaja na skutek ter¬ micznego oddzialywania cieklego metalu, sply¬ wy Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest John B. Gero. wajacego do formy i powodujacego zróznico¬ wana rozszerzalnosc tych czesci. Nalezy jesz¬ cze uwzglednic zagadnienie wymiany uszcze¬ lek przy ciaglym odlewaniu stali. Ten ciagly sposób odlewania wymaga urzadzenia o takiej konstrukcji, aby mozna bylo szybko zestawic i uszczelnic kazda z szeregu niejednolitych form odlewniczych o stosunkowo chropowa¬ tej powierzchni. Istniejace urzadzenia nie od¬ powiadaja tym wymaganiom. Sposoby i urza¬ dzenia obecnie stosowane nie zapewniaja utrzy¬ mywania szczelnosci niezbednej dla zachowa¬ nia wlasciwej prózni i nie przewiduja zad¬ nych srodków do wymiany uszczelnienia.Przedmiotem wynalazku sa sposoby odle¬ wania cieklych metali pod zmniejszonym cis¬ nieniem i urzadzenie do stosowania tego spo¬ sobu oraz srodki do skutecznego i szybkiego uszczelnienia i utrzymywania prózni w ko¬ morze odgazowywania, w celu wyprodukowa¬ nia stali o wysokiej jakosci, oraz umozliwie-nia odlewania pod zmniejszonym cisnieniem róznorakich duzych i malych wlewków z jed¬ nego wytopu lub kadzi odlewniczej.W sposobie odlewania prózniowego cieklego metalu wedlug wynalazku oraz w urzadzeniu do stosowania tego sposobu, powietrze usuwa sie z komory odgazowywania a stopiony me¬ tal spuszcza sie z kadzi odlewniczej, który po przeplynieciu przez odpowietrzona komore odgazowywania splywa do formy odlewniczej. W operacji tej wystepuje zróznicowana rozszerzal¬ nosc komory odgazowania i formy. Miedzy komora odgazowania i forma odlewnicza umieszczona jest ulegajaca odksztalceniu i od¬ porna na cieplo masa mieszanki uszczelniajacej, która pod dzialaniem sil deformujacych podczas odlewania, kompensuje rozszerzalnosc i utrzy¬ muje szczelnosc w komorze odgazowania i for¬ mie. Mieszanka Uszczelniajaca rozklada sie po zakonczeniu odlewania i moze byc w latwy sposób usunieta. Mieszanka do uszczelnienia powinna byc dostatecznie plastyczna, aby mo¬ gla przylegac do powierzchni metalu komory odgazowania i formy odlewniczej oraz stward¬ niec przy zetknieciu z powietrzem w celu utworzenia twardej, zdolnej do odksztalcenia sie elastycznej masy, trwale przylegajacej do tych powierzchni. W tym stanie stwardnienia nie powinna ulegac rozplynieciu lub rozklado¬ wi w ciagu ograniczonego okresu czasu od¬ powiadajacego okresowi dolewania metalu, po czym powinna rozkladac sie na sucha, w po¬ staci proszku mase, która mozna latwo usu¬ nac z formy.Stwierdzono, ze przez zastosowanie mieszan¬ ki uszczelniajacej, w postaci masy uszczelnia¬ jacej, umieszczonej na zewnatrz miedzy ko¬ mora odgazowywania i forma odlewnicza, mo¬ zna otrzymac niezwykle wysoka próznie, w porównaniu z próznia otrzymywana w konwen¬ cjonalnych urzadzeniach.Jako przyklad niezwykle wysokiej prózni moze posluzyc fakt otrzymania przed odle¬ waniem w komorze odgazowania absolutnego cisnienia rzedu wielkosci mniejszej od jed¬ nego mikrona. Po rozpoczeciu odlewania, abso¬ lutne cisnienie odczytane w mikronach przej¬ sciowo wzrasta od jednego mikrona np. do 300 — 500 mikronów. Nastepnie, gdy odlewanie kontynuuje sie w odstepach czasu od 1 do 10 minut, cisnienie zgodnie z wynalazkiem gwal¬ townie zmniejsza do wartosci znacznie niz¬ szych, na przyklad do 200 mikronów lub do 50 mikronów, a nawet jeszcze nizszej. W typowym procesie odlewania prowadzonym sposobem wedlug wynalazku obserwowano cisnienie bar¬ dzo niskie, odpowiadajace 45 mikronom. Nalezy pamietac, ze dokladna wartosc cisnienia w kazdej operacji odlewania zalezy od jakosci metalu, który odlewa sie oraz od innych wa¬ runków. To ostatnie niskie cisnienie stanowi przeciwienstwo do optymalnych odczytan cis¬ nienia, otrzymanego w konwencjonalnych, urza¬ dzeniach i odpowiadajacych cisnieniu 700^2000 mikronów. Zrozumiale jest, ze bardzo niskie absolutne cisnienie rzedu od 500 do 20 mikro- nów lub jeszcze mniejsze sa konieczne dla wydajnego odlewania metali o wysokiej tem¬ peraturze topnienia* Zostalo stwierdzone, ze przez wytworzenie i utrzymywanie nadzwyczaj niskiego cisnienia w komorze odgazowywania, przez która prze¬ plywa strumien stopionego metalu, mozna osiagnac bardzo korzystne wyniki wskutek znacznie zwiekszonego usuwania szkodliwych gazów. W ten sposób równiez mozna zapobiegac powtórnemu utlenianiu i powtórnej absorpcji gazów, które moga wystepowac, gdy odgazo- wany metal z kadzi odlewniczej jest odlewany do kokili, otwartych.Przyklady wykonania urzadzenia wedlug wy¬ nalazku sa uwidocznione na rysunku.Fig. 1 przedstawia przekrój pionowy uprosz¬ czonej postaci urzadzenia do odlewania pod zmniejszonym cisnieniem wedlug wynalazku i procesu odlewania cieklego metalu w próz¬ ni, fig. 2 — widok powiekszonego fragmentu urzadzenia do odlewania pod zmniejszonym cisnieniem i elementów uszczelniajacych we¬ dlug fig. 1, dotyczacy urzadzenia grzejnego do uaktywnienia elementów uszczelniajacych, fig. 3 — pionowy przekrój innej postaci urzadze¬ nia do odlewania pod zmniejszonym cisnie¬ niem, zwlaszcza odpowiedniej do odlewania wielu kokili z jednej kadzi odlewniczej, fig. 4 — widok perspektywiczny fragmentu urzadze¬ nia, uszczelniajacego uwidocznionego na fig. 3, fig. 5 — perspektywiczny widok konstrukcji formy odlewniczej z fig. 3, uwidocznionej od¬ dzielnie od komory odgazowywania w celu unaocznienia specjalnej budowy kanalowej, fig. 6 — przekrój pompy prózniowej i mechanizm zaworu kontrolnego wedlug wynalazku, uwi¬ docznionego po lewej stronie na fig. 3, fig. 7 — widok perspektywiczny urzadzenia do od¬ lewania pod zmniejszonym cisnieniem pola¬ czonego z urzadzeniem do prowadzenia szeregu odlewów z jednej kadzi odlewniczej, fig. 8 — widok fragnientu schematu wyjasniajacego spo¬ sób uszczelnienia, stosowany w urzadzeniach w £ «*-wedlug fig. 3—7, a fig. 9 — przekrój urzadzenia w przyblizeniu wzdluz linii 9-r-9 na fig. 8.Sposób uszczelnienia wedlug wynalazku, mo¬ zna stasowac w róznych odmianach do odle¬ wania i przy jego pomocy mozna wytwarzac bardzo niskie cisnienie. Na przyklad na fig. 1 i 2 jest przedstawiona komora odgazowywa¬ nia umieszczona na formie odlewniczej, a ma¬ sa* uszczelniajaca znajduje sie na zewnatrz liiiii laczacych te czesci. Jest to jeden z ro¬ dzaj i urzadzenia do odlewania pod zmniej¬ szonym cisnieniem. Fig, 3—9 wyjasniaja nieco inne urzadzenie, w którym ochronna mieszan¬ ka uszczelniajaca jest umieszczona wokolo urzadzenia ekspansyjnego, co umozliwia uzys¬ kanie bardzo niskiego cisnienia przy odlewa¬ niu, w których stosuje sie szereg form odlew¬ niczych.. Zostalo stwierdzone, ze najkorzystniejsza mieszanka wedlug Wynalazku jest mieszanka uszczelniajaca, zlozona z trzech skladników, a mianowicie z niskoczasteczkowego poliete- ru glicydu, produktu kondensacji takiego po- lieteru z glikolem i czynnika utwardzajacego.Skladnik pierwszy wytwarza sie przez re¬ akcje dwuhydrofenolu i epichlorohydryny, otrzymany polieter glicydylu, ma przecietny ciezar czasteczkowy 350—450 F. Skladnik drugi jest produktem reakcji takiego polieteru gli¬ cydylu z glikolem na przyklad glikolem ety¬ lenowym, otrzymuje sie produkt o ciezarze czasteczkowym 385—485 F. Skladnik trzeci jest czynnikiem utwardzajacym, który powoduje sieciowanie zwiazków epoksydowych. Korzyst¬ nym czynnikiem utwardzajacym jest miesza¬ nina zasadniczego utwardzajacego dwubezwod- nika kwasu piromelitowego i dodatkowego czynnika utwardzajacego, skladajacego sie z jednego lub kilku bezwodników kwasów orga¬ nicznych.Jezeli jest konieczne skrócenie czasu utwar¬ dzania mozna do mieszaniny dodawac rózne znane przyspieszacze utwardzania, takie jak alfametylobenzylo — dwumetyloamina, n-bu- tyloamina, pirydyna i N-metylopirydyna. Sto¬ suje sie je w katalitycznych ilosciach 0,5—3°/o w stosunku wagowym w stosunku do ciezaru zywicy w kompozycji.Oprócz powyzszych zasadowych skladilików korzystnie jest dodawac do kompozycji rózne wypelniacze w celu nadania odpowiedniej lep¬ kosci, zwiekszenia« przewodnictwa cieplnegjp i wskutek \jtego* osiagniecia nawet wiekszej utwardzalnosci i nizszego wspólczynnika eks¬ pansja. Jako wypelniacze mozna stosowac drób- nosproszkowany glin, zelazo, miedz tlenek glinu sproszkowana krzemionke, mike i azbest. Mate¬ rialy wlókniste jak drobny azbest, maja ten¬ dencje do wiazania zywicy i przeciwdzialania róznicom w termicznej ekspansji miedzy zy¬ wica i zwiazanym metalem. Ilosc wypelnia¬ cza moze byc rózna i wynosi od paru procent do trzy — lub czterokrotnego ciezaru zywicy.Na fig. 1 i 2 cyfra z jest oznaczona forma od¬ lewnicza, majaca gniazdo 4. Powszechnie sto¬ sowany do dzis typ konwencjonalnej formy, moze miec w przyblizeniu objetosc gniazda równa 16 stopom szesciennym. Forma odlew¬ nicza jest korzystnie umieszczona na ciezkiej, plaskiej plycie 6. W górnej czesci wlewnica posiada na ogól plaska lecz szorstka niejedno¬ lita powierzchnie 8, otaczajaca wokolo forme 4, na której osadza sie komore odgazowywa¬ nia 10. Istniejace konwencjonalne formy do odlewania zelaza, typu stosowanego w odlew¬ nictwie mozna ekonomicznie wykorzystac w sposobie wedlug wynalazku.Odpowiednia postac komory odgazowywa¬ nia 10 sklada sie z górnej czesci stanowiacej pojemnik lOa i z dolnej czesci to jest prze¬ wodu lOb. Te segmenty sa rozdzielone sciana poprzeczna We, po srodku której jest utwo¬ rzony otwór odlewniczy 12, normalnie zamknie¬ ty topliwa pokrywa zamykajaca 14 z alumi¬ nium lub innego materialu. Pokrywe 14 zabez¬ pieczaja sworznie 16 i 18. Przy splywaniu go¬ racego metalu z przewozonej kadzi odlewni¬ czej 22 (fig. 1), pokrywa 14 stapia sie i gora¬ cy metal splywa przez otwór 12 w dól przez przewód lOb do formy odlewniczej.Polaczenie komory odgazowywania i formy odlewniczej wedlug wynalazku polega na za¬ stosowaniu komory odgazowywania o objetos¬ ci mniejszej od objetosci formy odlewniczej.Na przyklad przez wlewnie formy o 0,488 cm3, zostalo stwierdzone, ze mozna stosowac komo¬ re odgazowywania o objetosci w przyblize¬ niu 0.140 m3. Stwierdzono wiecv ze przez za¬ stosowanie komory odgazowywania o objetos¬ ci mniejszej od objetosci górnej czesci formy odlewniczej, mozna otrzymywac bardzo dobra próznie rzedu jednego mikrona w ciagu okre¬ su 1—2 minut, czego nie mozna bylo osiagnac w znanych urzadzeniach do odlewania pod zmniejszonym cisnieniem.W dolnej czesci przewodu lOb jest umiesz¬ czona pierscieniowo, ogniotrwala nadstawka wlewnicy 19, wykonana z odtlenionej stali.Istotpa sprawa -jest pierscieniowe umieszcze¬ nie masy 20 pomiedzy pierscieniowa nadstaw- **!¦=ka 19 i wewnetrznym obwodem formy 2, co zapobiega wylewaniu cieklego metalu w tym miejscu. Najczesciej materialem do zapobie¬ gania splywaniu cieklego metalu miedzy for¬ ma i ogniotrwala nadstawka 19 jest ubita wel¬ na stalowa.Komora odgazowywania 10 posiada srodki do usuwania gazów z przewodu lOb. W tym celu w czesci sciany bocznej przewodu lOb jest umieszczona szczelnie rura 26. Z zewnetrznym koncem rury 26 jest polaczona pompa próz¬ niowa, nie uwidoczniona na rysunku.Przy odlewaniu umieszcza sie komore odga¬ zowywania na szorstkiej, niejednolitej górnej powierzchni formy odlewniczej i uszczelnia mieszanka uszczelniajaca, o wyzej podanych wlasciwosciach. Tworzac uszczelke, mase z mieszanki uszczelniajacej 30 umieszcza sie na zewnatrz wokolo polaczenia komory odgazo¬ wywania 10 i formy odlewniczej 2. Mieszan¬ ke uszczelniajaca stosuje sie w cieklym stanie tak, aby po zetknieciu z powierzchniami me¬ talowymi komory odgazowywania i formy od¬ lewniczej, scisle przylegala do powierzchni tych czesci mimo nierównosci i ich powierzchni.Po nalozeniu mieszanki utwardza sie ja przez ogrzewanie. Mieszanke uszczelniajaca mozna stosowac przed albo po umieszczeniu komo¬ ry odgazowywania na powierzchni 8 formy odlewniczej. W zwyklych warunkach prowa¬ dzenia procesu w komorze odgazowywania i w formie odlewniczej, temperatura wynosi od 50°C do 200°C, co umozliwia dostateczne utwardzanie masy. Mieszanka uszczelniajaca 30 utwardza sie tworzac cialo stale, trwale zlaczone z czesciami metalowymi, z którymi sie styka. Przed odlewaniem usuwa sie po¬ wietrze z komory odgazowywania i z formy w celu wytworzenia pozadanej prózni. Nor¬ malnie stwierdza sie, ze w okresie przed od¬ lewaniem mozna osiagnac absolutne cisnienie w przyblizeniu 20 mikronów w ciagu okolo 30 sekund. Kontynuujac usuwanie powietrza w przyblizeniu w ciagu jednej minuty mozna uzyskac cisnienie rzedu jednego mikrona.Szybkosc wypompowywania powietrza i gazów jest bardzo krytyczna przy ciaglym odlewa¬ niu z jednej kadzi odlewniczej do szeregu form odlewniczych, poniewaz moga wystepowac stra¬ ty temperatury w cieklym metalu przy odle¬ waniu, co moze spowodowac niepozadane ze¬ stalenie sie metalu w kadzi odlewniczej. W zna¬ nych urzadzeniach bardzo czesto zakrzeply me¬ tal pozostaje na skutek duzego spadku tern* peratury w kadzi odlewniczej.Ze stopionego metalu na skutek zmniejsze¬ nia cisnienia przy splywaniu z dyszy do ko¬ mory odgazowywania, gwaltownie wydzielaja sie gazy takie jak wodór, azot i tlen w postaci tlenku wegla. W tym samym czasie ciekly metal splywa do formy, przy czym gazy sa w dalszym ciagu usuwane.Zawartosc gazów w cieklym metalu mozna bardzo znacznie zmniejszyc dwoma sposobami, z metalu rozproszonego i metalu zebranego w formie. Szczególnie wazne jest zmniejsze¬ nie zawartosci wegla, gdy poczatkowa zawar¬ tosc wegla jest niska. Usuwanie tlenku wegla jest odtlenianiem wysokoweglowej stali i od- tlenianiem i odweglaniem niskoweglowej stali.Ciekly metal M z formy odlewniczej 2 od¬ daje energie cieplna przez forme odlewnicza ze znacznie wieksza szybkoscia niz to wy¬ stepuje w przewodzie 10 b komory odgazowy¬ wania. W wyniku tego powierzchnia 8 formy od¬ lewniczej 2 rozszerza sie odmiennie w stosun¬ ku do przewodu lOb komory odgazowywania.Uszczelnienie pracuje w zakresie temperatur zaleznych od temperatury formy, która równa sie temperaturze pokojowej lub wynosi 70°C — 200°C. Te ostatnie temperatury moga wy¬ stepowac w wyniku wczesniejszego uzycia for¬ my, oziebionej nastepnie do tych temperatur, w celu usuniecia gesi stalowej lub moga byc ogrzewane do tych temperatur, na przyklad plomieniem gazowym. Czas odlewania wynosi cd jednej do 10 minut i w tym czasie tempe¬ ratura moze wahac sie od 50°C — 150°C, a na¬ wet wyzej w zaleznosci od odleglosci mieszan¬ ki uszczelniajacej od powierzchni granicznej stopionego metalu. Mieszanka uszczelniajaca wedlug wynalazku w ciagu krótkiego okresu po odlaniu utrzymuje stan próznioszczelnego uszczelnienia, po czym zaczyna sie rozkladaj co poczatkowo uwidocznia sie dymieniem. Tem¬ peratury w formie odlewniczej po zakoncze¬ niu odlewania podnosza sie bardzo szybko do 150°C, a nawet 700CC i wyzej. W tych tem¬ peraturach masa uszczelniajaca 30 prawie zu¬ pelnie spala sie pozostawiajac bardzo drobno sproszkowana pozostalosc, która latwo usunac szczotka i zastapic nowa masa uszczelniajaca.W przykladzie wynalazku uwidocznionym na fig. 1 i 2, dla regulowania rozszerzalnosci komory odgazowywania w stosunku do rozsze¬ rzalnosci formy odlewniczej, stosuje sie we- zownice grzejna. Na fig. 1 12 uwidoczniony jest grzejnik 32 znajdujacy sie w ochronnej pierscieniowej obudowie 34, umieszczonej wo¬ kolo segmentu lOb komory odgazowywania Cpowyzej masy uszczelniajacej 30< Grzejnik 32 jest ogrzewany przy pomocy pradu elektrycz¬ nego, grzejnik ogrzewa i rozszerza, segment 1 Ob komory odgazowywania. Rozszerzalnosc ta jest regulowana,, co umozliwia kompensacje rozszerzalnosci formy odlewniczej 2. Przez do¬ stosowanie natezenia pradu elektrycznego do podnoszenia sie temperatury w formie 2, moz¬ na zapobiec lub wplywac na zróznicowanie rozszerzalnosci.Przez zastosowanie regulowanej rozszerzal¬ nosci komory odgazowywania, umozliwia sie uzycie mieszanki uszczelniajacej, mniejszej elastycznosci lub zdolnosci odksztalcania dla uzyskania szczelnego powiazania kilku czesci ze soba. Czynnosc ta jest wiec znacznie lat¬ wiejsza. Wyjasnia to np. fig. 2, na której prze¬ rywane linie wskazuja czesci skladowe lOb, 2 i 30, linie te przedstawiaja schemtycznie regulo¬ wana rozszerzalnosc formy odlewniczej i komo¬ ry odgazowywania prawie tego samego stopnia.Przy regulowaniu rozszerzalnosci jednego elementu urzadzenia do odlewania, w stosun¬ ku do drugiego elementu mozna stosowac uklady o mniejszej zdolnosci odksztalcenia sie celem wzajemnego uszczelniania sie. Ten spo¬ sób kompensacji rozszerzalnosci moze byc sto¬ sowany w praktyce przez uzycie róznych zwiaz¬ ków w mieszance uszczelniajacej, odpornych na nagly wzrost temperatury przy odlewaniu metalu do kokili. Znane sa równiez inne spo¬ soby zmiany rozszerzalnosci jednego elementu w odniesieniu do drugiego, na przyklad mecha¬ niczne.Fig. 3—9 przedstawiaja inna korzystna po¬ stac sposobu i urzadzenia do. przeprowadzania procesu odgazowywania, zwlaszcza przy odle¬ waniu ciaglym, do szeregu kokili.W dobrze wyposazonych odlewniach, dzwig przenosi kadz odlewnicza, napelniona cieklym metalem do czesci odlewni, w której sa umiesz¬ czone formy odlewnicze. Powszechnie w typo¬ wym sposobie postepowania pracownika za pomoca specjalnego urzadzenia, reguluje szyb¬ kie odlewanie cieklego metalu kolejno od jed¬ nej formy odlewniczej, do nastepnej. W takiej operacji jest wazne rozdzielanie cieklego me¬ talu na male porcje i szybkie wypompowywa¬ nie gazów, celem zalania pod zmniejszonym cisnieniem znacznej ilosci form odlewniczych.Urzadzenie uwidocznione na fig* 3—9 doty¬ czy szczególnie tego typu operacji i sklada sie z pomostu P (fig. 7), wzdluz jednej strony któ¬ rego znajduja sie szyny ft,tRl, na których jest umieszczony wózek; T do .przewozenia form.Na wózku T umieszczonych jest szereg form odlewniczych C, Cl, C2, C3.Formy odlewnicze sa polaczone szczelnie - z odpowiednimi komorami odgazowywania D, Dl, D2 i D3. Powyzej pomostu P jest umiesz¬ czony przesuwajacy sie dzwig z czescia O re¬ gulujaca operacje, poruszajaca sie wzdluz pod¬ niesionych szyn R2 i R3 na odpowiednich rol¬ kach. Konstrukcja dzwigu obejmuje dalej po¬ przecznie umieszczone szyny R4 i R5, na któ¬ rych znajduje sie posuwajacy sie podnosnik H z zawieszona kadzia odlewnicza L. Na szy¬ nach R3 i R6 umieszczona jest ruchoma pam¬ pa prózniowa V i wózek VI.Fig. 3 przedstawia kadz odlewnicza i komore odgazowywania, podobna do przedstawianych na fig. 7, w nieoo wiekszej skali. Na fig. 3 uwidoczniony jest typ formy odlewniczej zna¬ ny z fig. 1 i 2, wraz z odpowiednia komora odgazowywania. Jednakze forma ta ma spe¬ cjalne wyzlobienie i sprezysty brzeg uszczelki.Brzeg ten jest umieszczony w dnie komary odgazowywania i bedzie opisany bardziej szcze¬ gólowo dalej.Kadz odlewnicza LI uwidoczniona na fig. 3, stanowi konwencjonalny typ kadzi, zaopatrzo¬ nej w dnie w dysze 60 do spustu cieklego me¬ talu i w odpowiednia zatyczke 62. Stopiony metal Ml przeplywa z kadzi odlewniczej LI do komory odgazowywania 10', polaczonej szczelnie z forma odlewnicza 2'. Do komory odgazowywania wlaczona jest dolna kadz od¬ lewnicza L2, zaopatrzona w ogniotrwala okla^ dzine 22'. Ciekly metal opuszcza fcadz L2 przez dysze 22at jak to jest przedstawione schema¬ tycznie na fig. 3.Górna czesc komory odgazowywania 10' two¬ rzy czesc rurowa IV, majaca kolnierz 13', na którym opiera sie tuleja 18' kadzi, w kolnierzu 20b, na którym jest umieszczony kolnierz 20a dolnej kadzi odlewniczej L2. Cyfra 20d ozna¬ cza uszczelke. Wykladzina kadzi 22' jest rów¬ niez zaopatrzona w topliwy, aluminiowy lub magnezowy krazek 26' szczelnie polaczony z tu¬ leja kadzi 18' za pomoca kolnierza 24', jest zawieszona ogniotrwala tarcza ochronna 28', majaca za zadanie ograniczanie kierunku roz- prysku kropelek cieklego metalu wedlug linii uwidocznionych na fig. 3.Komora odgazowywania 10' moze miec kaz¬ dy wymagany ksztalt i cylindryczna zewnetrz¬ na obudowe, zakonczona w swej dolnej czesci rurowym lozyskiem lOc, w ksztalcie skrzyni, w celu pokrywania sie z prostoliniowym ksztal¬ tem -formy odlewniczej 2\ jak; to jest uwido- ^ 5 ^oznione na fig. 5. Dolny brzeg lozyska 10c jest umieszczony na powierzchni nastawki 8' formy odlewniczej 2'.Wedlug wynalazku komore odgazowywania laczy sie z elastycznym metalowym' brzegiem 12', umieszczonym w dolnej czesci komory odgazowywania (fig. 3) o pofaldowaniu pro¬ stopadlym do obwodu brzegu, jak to wyrazniej jest pokazane na fig. 8 i 9, a równiez na fig. 4. Ten elastyczny brzeg 12' ma dolna krawedz osadzona w mieszance uszczelniajacej 30, umie¬ szczonej w wyzlobieniu 31 utworzonym na powierzchni 8' formy odlewniczej 2\ Brzeg rozciaga sie wokolo formy i tworzy zdolna do odksztalcenia sie sciane uszczelniajaca, szcze¬ gólnie podatna do rozciagania sie po obwo¬ dzie, Mozna zaobserwowac, ze lozysko 10c znajduje sie po stronie wewnetrznej brzegu uszczelniajacego w polozeniu, majacym za za¬ danie ochranianie go od wysokich temperatur wystepujacych w formie odlewniczej i w ko¬ morze odgazowywania, podczas odlewania.Elastyczny brzeg 12' przedstawiony jest na fig. 8 i 9 w nieco wiekszej skali, na którym prze¬ rywana linia wskazuje schematycznie zmiany w polozeniu wyzlobienia, masy uszczelniaja¬ cej i brzegu wystepujace podczas zróznicowa¬ nej rozszerzalnosci formy odlewniczej 2' przy odlewaniu do kokili.Brzeg 12' jest wykonany z arkusza sprezy¬ stej stali pofaldowanej wzdluz linii pionowej, jak to jest uwidocznione na fig. 3 i 4. Na sku¬ tek pofaldowanej konstrukcji i rodzaju stali, brzeg jest dostosowany do wyginania sie w dwóch kierunkach. Brzeg moze wyginac sie w taki sposób, ze zwieksza wymiary obwodo¬ we ze zwiekszeniem obwodu wyzlobienia 31' w formie odlewniczej, jak równiez dolna kra¬ wedz brzegu moze wyginac sie wewnatrz kra¬ wedzi nadstawki lub na zewnatrz jej. Oby¬ dwie te zmiany sa przedstawione przerywana linia, uwzgledniajaca równiez rozszerzalnosc której ten element sam podlega.Zostalo stwierdzane, ze w takich samych wa¬ runkach zróznicowanej rozszerzalnosci termicz¬ nej, polaczenie mieszanki uszczelniajacej, wy¬ zlobienia i brzegu daje optymalne uszczelnie¬ nie. Mozna sadzic, ze pofaldowany brzeg roz¬ ciaga sie wraa z rozszerzaniem sie wyzlobie¬ nia w formie odlewniczej. W istocie brzeg roz¬ szerza sie, ale zachowuje utrzymywanie po¬ laczenia ze spodem mieszanki uszczelniajacej w wyzlobieniu.Zrozumiale jest, skoro tylko ustali sie próz¬ nia w komorze odgazowywania, cisnienie atmo¬ sferyczne wywiera ucisk na strone zewnetrz¬ na brzegu i te czesc mieszanki uszczelniaja¬ cej, która znajduje sie pomiedzy brzegiem i zewnetrzna krawedzia wyzlobienia. Zachodzi to zgodnie z rozszerzaniem sie formy i daz¬ noscia do rozciagania masy uszczelniajacej w tym samym czasie, gdy na uszczelnienie wy¬ wiera wplyw wzrastajaca wysoka temperatura.A wiec sa rózne sily deformujace, które dzia¬ lajac na mase uszczelniajaca i pofaldowany brzeg wywieraja dzialanie stabilizujace i kom¬ pensujace. Zamocowanie dolnego zakonczenia brzegu jest szczególnie wazne ze wzgledu na cisnienie atmosferyczne. W niektórych przypad¬ kach dolna krawedz brzegu moze byc umiesz¬ czona na dnie wyzlobienia w innych przypad¬ kach jest korzystniejsze, aby brzeg byl w nieco odleglejszym polozeniu wobec< dna wyzlobienia.Przy wytwarzaniu prózni za pomoca opisa¬ nego urzadzenia uszczelniajacego moze byc równiez konieczne dodawanie dodatków sto- powych lub innych. Stosuje sie w tym celu specjalne urzadzenie pompujace. Z jednej stro - ny komory odgazowywania 10' znajduje sie ot¬ wór wpustowy 40\ majacy usuwalne szklo op¬ tyczne, wytrzymale na wysokie temperatury i uszczelnione za pomoca uszczelki z gumy '44'.Po stronie przeciwnej komory odgazowywania 10', znajduje sie prózniowa wylotowa rura roz- galezna 10d, uwidoczniona fragmentarycznie na fig. 3 oraz fig. 6. Rura rozgalezna lOd po¬ laczona jest pompa prózniowa 50', a pomiedzy rura rozgalezna 50' znajduje sie mechanizm zaworowy, skladajacy sie z obslugiwanego pne¬ umatycznie trójdroznego, wysoko — próznio¬ wego zaworu 70'.Mechanizm zaworowy 70' obejmuje zawór upustowy powietrza 72', zawór omijajacy 74' i zawór glówny 90'. Zawór glówny 90' sklada sie z walu zaworowego 92' umieszczonego w uszczelce 98', do dolnego konca walu jest umocowany krazek zamykajacy 94' dostosowa¬ ny do gniazda zaworu 70a. Trójdrozny zawór jest polaczony z rura rozgalezna w odpowiedni sposób, na przyklad za pomoca elastycznego polaczenia 78'. Mozna równiez stosowac filtr przeponowy 76' umieszczony tak, zeby chro¬ nil mechanizm zaworowy przed czastkami cie¬ klego metalu i zanieczyszczeniem podczas ope¬ racji.Chcac dodac okreslone materialy do ciekle¬ go metalu podczas operacji odgazowywania, mozna w takim przypadku dodawanie prze¬ prowadzic wprost • d^ dna kadzi odlewniczej w czasie odlewania lub mozna zastosowac do* -•—¦datkówe urzadzenie, przedstawione po prawej stronie fig. 3. Urzadzenie to'obejmuje na przy¬ klad beben 32' podzielony na segmenty za¬ montowany na wale 36a, uszczelniony w miej- scu 36' w lozysku. Cyfra 34' oznacza obraca¬ jaca sie galke do obracania bebna w punkcie ponizej leja 30 b. Material, który ma byc do¬ dawany do cieklego metalu oznaczony przez A, znajduje sie w zbiorniku A' i przechodzi przez i, lej 30b w dól przez pochylnie 30c. Zbiornik i A' normalnie jest zamkniety przykrywa A", \ zaopatrzona w uszczelke A'".- W urzadzeniu uwidocznionym na fig. 3 naj¬ pierw przygotowuje sie „goraca nadstawke" 19* o korpusie z materialu ogniotrwalego, umieszczonym w górnej czesci formy odlewni¬ czej 2' jak to jest uwidocznione na fig. 3 i uszczelnionym ubita welna stalowa w Was¬ kiej przestrzeni pomiedzy wewnetrzna powierz¬ chnia formy 2' i zewnetrzna powierzchnie „go¬ racej nastawki" 19'. Welna stalowa jest ozna¬ czona cyfra 5'. Nalezy zwrócic uwage, ze kor¬ pus z materialu ogniotrwalego nadstawki 19' zasadniczo siega ponizej powierzchni 8' wierz¬ cholka formy odlewniczej 2' tak, ze segment 19' dziala jako izolacja cieplna i oslona ochron¬ na dla górnej powierzchni forma 2\ w której umieszczona jest mieszanka uszczelniajaca 30'.Przy stosowaniu mieszanki uszczelniajacej 30', wprowadza sie ja w stanie cieklym do wglebienia 31' rozciagajacego sie wokolo for¬ my odlewniczej, w celu wypelnienia tej prze¬ strzeni. Gdy mieszanka jest jeszcze miekka, w stanie cieklym umieszcza sie w niej brzeg uszczelniajacy 12' wraz z czescia We komory odgazowywania, która spoczywa na górnej po¬ wierzchni 8' formy odlewniczej. Dolna kra¬ wedz brzegu uszczelniajacego 12' starannie osadza sie w mieszance uszczelniajacej tak, ze siega ona na znaczna odleglosc ponizej powierzchni 8' formy. Jednakze nadstawka 19' jest zaglebiona znacznie ponizej dna wyzlobie¬ nia 31' tak, ze izolacja cieplna i wyzej wspom¬ niany efekt ochronny jest utrzymany wokolo wierzcholka formy. Zostalo stwierdzone, ze sto¬ sujac przegrode cieplna i czynnik izolujacy w sposób opisany, mozna opóznic przeplyw ciepla z cieklego metalu w czesci górnej for¬ my odlewniczej, w której znajduje sie wyzlo¬ bienie i mieszanka uszczelniajaca. Jest to po¬ mocne, gdy ma sie do czynienia z mieszanka uszczelniajaca, o ograniczonej odpornosci na nagly wzrost temperatury i zapewnia, ze nie wystapi przedwczesny rozklad chemiczny mie¬ szanki uszczelniajacej.Jak zostalo podane, mieszanka uszczelnia-2* jaca zostaje utwardzona w temperaturach od 50°C do 200°C i takie temperatury moga w wielu przypadkach wystepowac w zastosowa¬ nej i ochlodzonej formie odlewniczaj. Jezeli forma jest czesciowo oziebiana wówczas moz¬ na ja ogrzac. W tym celu mozna na przyklad zastosowac zwykly palnik gazowy zamontowa¬ ny okolo zewnetrznej strony formy. Skoro tylko mieszanka zostanie calkowicie utwar-' dzona, urzadzenie jest gotowe do przyjecia cie¬ klego metalu. - Przy odlewaniu pojedynczej kokili, tempe¬ rature stapiajacego sie glinowego lub ma¬ gnezowego krazka 26' mozna uzaleznic od temperatury kadzi odlewniczej L2. Jednakze podczas odlewania szeregu odlewów stapiajacy sie krazek 26' jest przymocowany do wykla¬ dziny 18' za pomoca kolnierza 24' i sworzni 24a w sposób juz opisany. Nalezy zwrócic uwa¬ ge, ze kadz odlewnicza L2 bez stapiajacego sie krazka moze byc zawsze podstawiona w wykladzine i wskutek tego moze byc przeno¬ szona od formy do formy. To pozwala na wiek¬ sza elastycznosc, mniejsza ilosc' kadzi odlew niczych L2, mniej pracy przy usuwaniu skrze¬ pu, naprawiania czesci ogniotrwalych itd.Ogniotrwala wykladzina 22' kadzi odlewniczej L2 mozna ogrzewac za pomoca zwyklego pal¬ nika gazowego, do ciemno-czerwonego przed odlewaniem, azeby zapobiec tworzeniu sie skrzepu lub zestalenia sie metalu przechodza¬ cego z kadzi odlewniczej LI do kadzi L2.Jezeli wymagane jest wprowadzenie dodat¬ ków stopowych cieklego metalu, to starannie odwazane dodatki stopowe umieszcza sie w zbiorniku i przykrywa oraz uszczelnia za po¬ moca kolnierza 30a i „O" — pierscienia 30'.Wziernik szklany 42' umieszcza sie nad pier¬ scieniem uszczelniajacym 44'. Filtr przepono¬ wy 76' umieszcza sie w wpuscie zaopatrzonym w zawór i w tulei 78'. Gdy zestaw jest juz gotów do uruchomienia zaczynaja pracowac pompy prózniowe 50'. Trzydrozny zawór 70' jest obslugiwany przez trójstopniowy wylacznik przyciskowy znanego typu, nie uwidoczniony na rysunku. Przesuwajac wylacznik przycisko¬ wy do pierwszego polozenia zamyka sie nor¬ malnie otwarty dwucalowy zawór 72'. Nastep¬ nie wylacznik przesuwa sie do drugiego polo¬ zenia i otwiera sie normalnie zamkniety jed- nocalowy zawór omijajacy 74' i usuwa sie po¬ wietrze z gniazda formy i rury rozgaleznej Wd az cisnienie spadnie ponizej 2.000 mikro¬ nów. Na koncu wylacznik przyciskowy prze- — 7¦ —suwa sie do trzeciego polozenia i otwiera sie szesnastocalowy zawór talerzowy 94' i cisnie¬ nie szybko spada ponizej 10 mikronów. Jezeli dysponuje sie wystarczajacym okresem czasu, otrzymuje sie w konsekwencji cisnienie mniej¬ sze od 1 mikrona.Zawór omijajacy sluzy równiez jako zawór regulujacy dla dmuchaw przez umozliwienie ograniczonego przeplywu powietrza do pomp.Regulowany przeplyw powietrza przez zawór omijajacy 74' zmniejsza obciazenie pomp.Gdy forma jest odpowietrzona i cisnienie wynosi mniej niz 10 mikronów, metal Ml z pie¬ ca do topienia przeplywa do kadzi odlewni¬ czej i zajmuje takie polozenie, ze dysza 60 znajduje sie wprost nad kadzia dolna 22 w od¬ leglosci okolo 25 cm. Podnosi sie zatyczke 62 i metal Ml przeplywa do wstepnie ogrzanej kadzi L2. W dolnej czesci kadzi L2 w skutek jej stozkowego ksztaltu i malej objetosci tworzy sie szybko ciekle uszczelnienie. Gdy ciekle uszczelnienie powstanie, metal prze¬ plywa przez dysze 2Za i stapia krazek 26'.Strumien metalu wplywajac do komory od¬ gazowywania rozdrabnia sie na wielka ilosc kropelek w sposób wyzej opisany. Strumien cieklego metalu przy dyszy moze tworzyc kat w przyblizeniu na przyklad 90°—120°. Rodzaj dyszy 22a ma duze znaczenie w regulowaniu rozdrobnienia strumienia cieklego metalu i przeciwdziala przy odlewaniu ciezkich stopów do tworzenia duzych sopli tuz przy dyszy, które moga szybko narastac podczas odlewania az do spojenia sie z oslona 28', co spowoduje szkodliwe rozszerzanie sie rozprysku strumie¬ nia i oddzialywanie strumienia na „goraca nadstawke" i sciane formy odlewniczej.Do zmniejszenia rozproszenia strumienia cie¬ klego metalu w czasie spalania strumienia przez komore odgazowywania sluzy tuleja 28'.Tuleja 28' uniemozliwia osadzanie sie kropelek cieklego metalu na dolnych wewnetrznych czesciach komory odgazowywania, „goracej nad¬ stawki" i scianach formy odlewniczej.Uszkodzenia ogniotrwalej nadstawki 19 wply¬ waja ujemnie na czystosc odlewanego wlewka i powoduja tworzenie sie warstwy z kropelek metalu na scianie formy, które sa powodem skaz powierzchniowych walcowanych i kutych wyrobów. Zostalo stwierdzone, ze przez umiesz¬ czenie tulei. 26*,-powierzchnia odlewanych wlew¬ ków w; prózni otrzymuje sie znacznie korzyst¬ niejsze od- powierzchni wlewków odlewanych przy dostepie powietrza, - £o$czas/ „zalewania iormy odlewniczej wy-; stepuje dalsze wydzielanie sie gazu z metalu ML. Gdy poziom cieklego metalu .podnosi sie do nadstawki 19' przed przeciekaniem meta¬ lu pomiedzy nadstawka 19 i forma 2' i wej¬ sciem kolpaka, chroni welna stalowa 5\ Gdy poziom metalu w nastawce 19 osiagnie 3 lub 5 cm wysokosci nadstawki, zatyczka 62 obniza sie i zatrzymuje wyplyw cieklego me¬ talu z kadzi odlewniczej LI. Metal w kadzi L2 scieka do komory prózniowej i wypelnia aku¬ rat nadstawke 19. Natychmiast gdy metal prze¬ staje wyplywac z kadzi LI, mechanizm zawo¬ rowy 70' zwalnia zawór regulujacy, natomiast glówny zawór 94' i zawór omijajacy 74' zamy¬ ka sie, a w tym samym czasie otwiera sie zawór powietrzny. Tak wiec, gdy reszta ciekle¬ go metalu splynie z dyszy 22a, powietrze po¬ przez zawór 72 wypelnia komore prózniowa i rure rozgalezna.Bez zaworu powietrznego 72 komore próz¬ niowa i rure rozgalezna mozna wypelnic po¬ wietrzem wchodzacym przez dysze 22a po sply¬ nieciu reszty metalu z kadzi odlewniczej L2+ Ciag powietrza przez dysze 22a np. do komory o wysokiej prózni jest wystarczajacy, zeby usu¬ nac ciekly metal z nadstawki 19 i rozpylic go wokolo calej komory prózniowej i rury rozga- leznej. Skoro tylko zawór powietrzny 72 wpro¬ wadzi do komory prózniowej i rury rozgalez- nej powietrze pod cisnieniem atmosferycznym, szklo wziernika 42' usuwa sie i umieszcza sie rure 46' a przez otwór wpustowy wziernika 40' — lej 46a i 46' wprowadza sie material egzotermiczny na powierzchnie stopionego me¬ talu w nadstawce 19.Po zakonczeniu tego procesu usuwa sie ru¬ re rozgalezna a zestaw zlozony z formy odlew¬ niczej i przykrywy pozostawia sie do tego cza¬ su az odlany metal w formie calkowicie ze¬ stali sie, co moze trwac od jednej do kilku godzin na 2 do 4 ton odlewu. Podczas tego okresu cieplo z zestalajacego sie metalu pod¬ nosi temperature formy do 600°C—750°C i roz¬ klada mieszanke uszczelniajaca 30' na proszek.W czasie usuwania wlewka z formy, mieszan¬ ka zostaje rozlozona calkowicie. Po usunieciu wlewka wyzlobienie 31' w formie przedmuchu¬ je sie lub lekko szczotkuje sie i forma znowu jest gotowa do zalozenia uszczelnienia, gdy tylko dostatecznie oziebi sie.Przed odlewaniem, jak juz podano, z formy usuwa sie powietrze az do cisnienia 20 mikro- i^w»^J5iiM!LfilS^0 liiMiiiJ^ilELjLL^SZ6^ czas ^¦¦¦H mikro- na. Nalezy poSkresucY?^ ^C^76 mikronów stanowi jedna milionowa cisnienia atmosferycznego, i ze podczas odlewania obser¬ wuje sie czesto cisnienia ponizej 100—45 mi¬ kronów. To jest znacznie ponizej 750—2000 mi¬ kronów otrzymywanych w zwyklych procesach odlewania pod zmniejszonym cisnieniem.Opisany sposób i urzadzenie zwieksza spraw¬ nosc odlewania pod zmniejszonym cisnieniem w stopniu dotychczas nieosiagalnym. Przygo¬ towanie opisanych czesci urzadzenia i sposób prowadzenia procesów jest wynikiem doswiad¬ czen prowadzonych w odlewni stali, przy za¬ stosowaniu urzadzenia powszechnie uzywanego w przemysle stalowym. PL