PL 71 983 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest reaktor do redukcji zawartosci siarki w wytopionym zeliwie, umozliwiajacy wykonanie odlewów z wysokojakosciowego zeliwa sferoidalnego lub wermikularnego. Obecnie w odlewnictwie stosowane sa dwie podstawowe technologie wytapiania cieklego ze- liwa – proces elektryczny lub proces zeliwiakowy. W przypadku gdy stosowany jest proces wytapiania elektrycznego nie wystepuje problem nadmiernej zawartosci siarki w zeliwie. Gdy stosowany jest proces zeliwiakowy wytopione zeliwo zawiera podwyzszona zawartosc siarki, co spowodowane jest specyfika procesu topienia. W celu wykonania odlewów spelniajacych wymogi wysokiej jakosci, koniecznym jest zapewnienie odpowiedniego skladu chemicznego zeliwa wyjsciowego wytopionego w piecu, a nastepnie jego uszla- chetnienie w zabiegach sferoidyzacji lub wermikularyzacji, a takze modyfikacji, poprzez wprowadzenie do cieklego stopu odpowiedniej dawki sferoidyzatora, lub wermikularyzatora oraz modyfikatora. Aby mozliwym bylo przeprowadzenie procesu uszlachetniania zeliwa zawierajacego podwyz- szona zawartosc siarki, konieczne jest wykonanie dodatkowej specjalistycznej jego obróbki polegajacej na obnizeniu zawartosci tejze siarki. Jest to proces bardzo szkodliwy pod wzgledem ekologicznym, za- równo dla pracowników odlewni, jak i ogólnie dla srodowiska. Wiaze sie on z koniecznoscia wprowa- dzania glównie sody oraz innych szkodliwych substancji do kadzi odlewniczej, do której nastepnie, w temperaturze okolo 1500°C, wlewane jest ciekle zeliwo. Powoduje to rozklad wprowadzonych do ka- dzi zwiazków chemicznych, a tym samym wydzielanie sie szkodliwych substancji. Obecnie mozliwe jest tylko czesciowe odsiarczanie zeliwa, stad przy zbyt wysokiej zawartosci siarki w roztopionym zeliwie odsiarczanie nie jest w pelni skuteczne. Zeliwo takie nie ulega w pelni procesowi sferoidyzacji lub we- rmikularyzacji i z tego wzgledu proces odsiarczenia jest bardzo rzadko stosowany. Przez lata wykorzystywania magnezu jako sferoidyzatora, lub tez wermikularyzatora, opraco- wano szereg metod jego wprowadzania do roztopionego zeliwa. Obecnie procesy te przeprowadza sie najpowszechniej w kadzi odlewniczej, najczesciej poprzez wprowadzanie do kapieli przewodu elastycz- nego zawierajacego magnez, a takze modyfikator, które rozpuszczajac sie uszlachetniaja zeliwo. Powszechnie znana jest równiez inna metoda sferoidyzacji lub wermikularyzacji, tzw. metoda In- mold, w której ogólna zasada procesu uszlachetniania zeliwa polega na umieszczeniu w specjalnie od- wzorowanej wnece w masie formy odlewniczej, w ukladzie wlewowym, zapraw odlewniczych, sferoidy- zatora oraz modyfikatora. Podczas zalewania formy cieklym zeliwem wyjsciowym metal rozpuszcza te zaprawy, a w wyniku zachodzacych reakcji chemicznych powstaje zeliwo sferoidalne lub wermikularne. Istnieja rózne rozwiazania technologiczne tej metody majace na celu zwiekszenie jej efektywnosci, jed- nakze w zadnej z nich nie uzywa sie „reaktora” wykonanego poza wneka formy odlewniczej, a nastepnie w niej umieszczonego celem wykonania odlewów z zeliwa sferoidalnego lub wermikularnego. Metody te stosowane sa do uszlachetniania zeliwa nie zawierajacego podwyzszonej zawartosci siarki. Znany z opisu patentowego PL220357B1 reaktor do wytwarzania zeliwa wysokojakosciowego, zwlaszcza sferoidalnego lub wermikularnego, wyposazony w komore reakcyjna zawierajaca sferoidy- zator i modyfikator lub wermikularyzator i modyfikator. Wspomniany reaktor ma postac foremnej bryly geometrycznej z uformowana wewnatrz co najmniej jedna komora reakcyjna, posiadajaca otwór dolo- towy laczacy ja z wlewem glównym formy oraz otwór wylotowy przysloniety filtrem ceramicznym, la- czacy ja z ukladem wlewowym formy odtwarzajacej ksztalt odlewu. Obudowa reaktora wykonana jest z masy ceramicznej zawierajacej 95–99,5% wagowych piasku kwarcowego lub piasku otaczanego zy- wica, lub wlókna kaolinowego, zas reszte stanowi nosnik wegla blyszczacego w postaci zywicy fenolo- wej albo fenolowo-formaldehydowej, albo kompozycji szkla wodnego z zywica weglowodorowa. Ko- rzystnie reaktor ma dwie komory reakcyjne, przy czym w scianie oddzielajacej komory znajduje sie otwór przesloniety filtrem ceramicznym. Reaktor do redukcji zawartosci siarki w wytopionym zeliwie, bedacy bryla geometryczna z ufor- mowana wewnatrz tej bryly co najmniej jedna komora reakcyjna na zaprawe w postaci sferoidyzatora i modyfikatora lub wermikularyzatora i modyfikatora, oraz wyposazona w dwa otwory – wlotowy i wylo- towy, charakteryzuje sie tym, ze bryla o jednej plaszczyznie symetrii posiada komore dolna i komore górna w ukladzie pionowym, rozdzielone ksztaltka o dwóch prostokatnych plaskich ramionach usytuo- wanych pod katem rozwartym z zakresu 100–150°, przy czym kazda z komór sklada sie z dwóch nie- równych czesci, kazdej na planie prostokata, zas w komorze dolnej pomiedzy jej obiema czesciami znajduje sie pionowa sciana podzialowa, na której wsparte jest jedno z ramion ksztaltki i której wysokosc jest mniejsza od wysokosci scian komory dolnej, wyposazona po stronie wiekszej czesci komory dolnej PL 71 983 Y1 3 w pionowa wypustke podporowa ksztaltki, natomiast komora górna ma w dluzszej scianie wzdluzne wyzlobienie odpowiadajace dluzszej krawedzi jednego z ramion ksztaltki oraz pionowa wypustke stabi- lizujaca ksztaltki, przy czym pomiedzy wieksza a mniejsza czescia komory górnej znajduje sie wzdluzne wyniesienie stabilizujace filtra, który jest umieszczony w mniejszej czesci komory dolnej i w mniejszej czesci komory górnej, ponadto dluzsze sciany mniejszych czesci komory dolnej i komory górnej maja odpowiadajace sobie wyciecia tworzace otwór wylotowy, zas otwór wlotowy jest ograniczony od góry krawedzia jednego z ramion ksztaltki, natomiast w dnie wiekszej czesci komory dolnej znajduje sie miej- sce na zaprawe. Korzystnie, jedno z ramion ksztaltki jest wsparte dluzsza krawedzia na wzdluznym wyzlobieniu w dluzszej scianie komory dolnej. Korzystnie, wypustka jest nizsza od scian komory górnej. Korzystnie, sciany boczne mniejszej czesci komory górnej sa przedluzone do wnetrza czesci wiekszej komory górnej. Reaktor znajduje zastosowanie w technologii wykonywania odlewów szczególnie z pionowym podzialem formy metoda Disamatic, a jego wymiary i konstrukcja umozliwiaja umieszczenie go w for- mach odlewniczych urzadzeniem stosowanym do zakladania rdzeni do form. Zastosowane w reaktorze róznego rodzaju pionowe podpory, wyniesienia i przegrody wydluzaja droge i czas przeplywu metalu przez caly reaktor, powodujac jego zawirowania. Rozwiazanie zastoso- wane wewnatrz reaktora wydluza droge i czas przeplywu metalu, sprzyjajac szczególnie dobremu roz- puszczaniu zapraw w cieklym metalu oraz lepszemu przebiegowi zachodzacych reakcji chemicznych, a szczególnie zmniejszeniu zawartosci siarki w zeliwie, a takze nadspodziewanie poprawia efekt jego sferoidyzacji lub wermikularyzacji. Ze wzgledu na koniecznosc zapewnienia homogenicznosci cieklego metalu w calej objetosci formy odlewniczej, jednym z podstawowych zagadnien bylo zaprojektowanie w przedmiotowym rozwia- zaniu odpowiednich dróg przeplywu metalu, które umozliwialyby wprowadzenie do wneki formy cieklego stopu o wysokiej jednorodnosci, zapewniajacej otrzymanie zeliwa sferoidalnego lub wermikularnego wysokiej jakosci. Elementy reaktora (komory reakcyjnej) wytrzymuja wysoka temperature oraz cisnienie metalo- statyczne przez caly czas przeplywu metalu, to jest przez okolo 25 sekund, przy czym samo urzadzenie charakteryzuje sie trwaloscia wykluczajaca zablokowanie przeplywu metalu na filtrze lub przedostanie sie poprzez filtr czastek elementów reaktora do odlewu, co powodowaloby jego oczywista dyskwalifi- kacje. Nalezy tu szczególnie wskazac, ze w przypadku stosowania takiego reaktora nie jest potrzebny dodatkowy proces odsiarczania zeliwa w kadzi odlewniczej. Ponadto nie zwieksza sie szkodliwosc procesu, natomiast poprawia sie jego ekonomika. Bardzo wysokie powinowactwo starki do magnezu oraz wydluzony czas kontaktu tych pierwiastków sprzyjaja zarówno procesowi odsiarczenia jak, i sfe- roidyzacji metalu. Reaktor wykonywany jest poza forma odlewnicza z suchej masy ceramicznej, w specjalnym oprzyrzadowaniu, dzieki temu podczas zachodzacych w nim procesów uszlachetniania cieklego zeliwa nie wystepuje efekt rozkladu wody i szkodliwego zagazowania zeliwa produktami jej rozkladu, tak jak zdarza sie to w innych znanych ze stanu techniki metodach sferoidyzacji Inmold. Dlatego reaktor taki mozna stosowac w formach odlewniczych wykonywanych z róznego rodzaju mas formierskich, zarówno wilgotnych, gdzie spoiwem jest bentonit, jak i suchych, w których spoiwem piasku formierskiego sa róz- nego typu zywice. Reaktor jest umieszczany w formie odlewniczej, w ciagu ukladu wlewowego, podczas skladania dwóch polówek formy, przy czym jest to wyrób jednorazowego uzytku podobnie jak forma odlewnicza. Reaktor przewidziany jest do stosowania w technologii wykonywania odlewów z pionowym podzialem formy plaszczyzna. Przedmiot wzoru uzytkowego jest przedstawiony na rysunkach, gdzie Fig. 1 stanowi rysunek zlo- zeniowy reaktora z przekrojami B-B i C-C, Fig. 2 – widok komory dolnej reaktora z jej przekrojem A-A, Fig. 3 – widok komory górnej reaktora z jej przekrojem A-A, zas Fig. 4 przedstawia widok ksztaltki z jej przekrojem A-A. Reaktor stanowi bryla o jednej plaszczyznie symetrii O-O podzielona na dwie komory – dolna 1 i górna 2, usytuowane w ukladzie pionowym i rozdzielone czesciowo ksztaltka 3, przy czym kazda ko- mora 1 i 2 sklada sie z dwóch nierównych czesci, kazdej na planie prostokata. W dolnej komorze 1 miedzy obiema jej czesciami znajduje sie pionowa sciana podzialowa 4, której wysokosc jest mniejsza od wysokosci scian komory dolnej 1, wyposazona jest po stronie wiekszej czesci komory dolnej 1 w pio- nowa wypustke 5 stanowiaca podpore dla ksztaltki 3. Ksztaltka 3 ma dwa prostokatne plaskie ramiona 6 PL 71 983 Y1 4 i 7 tworzace kat rozwarty w zakresie od 100 do 150°, przy czym krawedz ramienia 6 ogranicza od góry regularny otwór wlotowy 9 metalu, zas drugie ramie 7 jest wsparte na pionowej scianie podzialowej 4 komory dolnej 1. Dodatkowo, ramie 6 jest wsparte dluzsza krawedzia na wzdluznym wyzlobieniu 8 w dluzszej scianie komory dolnej 1. Komora górna 2 ma w dluzszej scianie wzdluzne wyzlobienie 10 odpowiadajace dluzszej krawe- dzi ramienia 6 ksztaltki 3 oraz pionowa wypustke 11 stabilizujaca ksztaltki 3, przy czym wypustka 11 jest nizsza od scian komory górnej 2. Miedzy wieksza i mniejsza czescia komory górnej 2 znajduje sie niewielkie wzdluzne wyniesienie stabilizujace 12 filtra 13. Sciany boczne mniejszej czesci komory górnej 2 sa nieco przedluzone do wnetrza czesci wiek- szej komory górnej 2, stanowiac dodatkowe profile kierujace przeplyw cieklego zeliwa. W dnie wiekszej czesci komory dolnej 1 znajduje sie miejsce na zaprawe w postaci sferoidyzatora lub wermikularyzatora oraz modyfikatora, natomiast w przestrzeni mniejszej czesci komory dolnej 1 i mniejszej czesci komory górnej 2 znajduje sie filtr 13. Dluzsze sciany mniejszych czesci komory dolnej 1 i komory górnej 2 maja odpowiadajace sobie wyciecia tworzace otwór wylotowy 14 metalu z reaktora. Podczas zalewania reaktora cieklym zeliwem, w wyniku zachodzacego pod wplywem wysokiej temperatury procesu pirolizy materialu organicznego – nosnika wegla blyszczacego zawartego w masie ceramicznej reaktora, nastepuje jego zgazowanie i w formie odlewniczej powstaje atmosfera reduk- cyjna. Wegiel blyszczacy wydziela sie z fazy gazowej i osadza sie na powierzchni reaktora. Sklad masy, z której wykonany jest reaktor zapewnia wydzielenie sie co najmniej 0,1% wagowego wegla blyszcza- cego, a ta ilosc gwarantuje utrzymanie wewnatrz reaktora atmosfery redukcyjnej niezbednej dla prawi- dlowego przebiegu, w pierwszej kolejnosci, procesu odsiarczania, co jest warunkiem sferoidyzacji lub wermikularyzacji zeliwa. Atmosfera redukcyjna w komorze reakcyjnej, oprócz powstawania atmosfery redukcyjnej w samej formie odlewniczej, powoduje równiez obnizenie o okolo 60% zawartosci tlenu bezposrednio w zeliwie, co wplywa stabilizujaco na przebieg procesów metalurgicznych i korzystnie na wlasciwosci otrzymywanego zeliwa, a w konsekwencji na wlasciwosci otrzymywanych odlewów. PL PL PL PL PL PL PL