Bányászati és Kohászati Lapok - Öntöde, 1959. (10. évfolyam, 1-12. szám)
1959-01-01 / 1. szám
KOHÁSZATI LAPOK 1. szám X. évfolyam 1959. január ÖNTÖDE AZ ORSZÁGOS MAGYAR BÁNYÁSZATI ÉS KOHÁSZATI EGYESÜLET ÖNTÖDEI SZAKOSZTÁLYÁNAK FOLYÓIRATA Alapvető kísérletek hevített tápfejjel LIPOVETZ IVÁN és NÉMETH PÁL Vasipari Kutató Intézet Основные исследования экзотермических прибылен Grundlegende Versuche mit wärmeabgäbenden Aufgüssen Fundamental experiments with exothermic feeder heads Fogyási üregtől mentes öntvényeket a ferrostatikus nyomású, tehát közönséges tépfejekhez képest jóval kisebb térfogatú tápfejekkel is gyárthatunk, ha azokat oldalról és esetleg felülről is hőleadó anyagból készített maggal, illetve hőleadó porral hevítjük [1]. A hevítéshez javasoltak más módszereket is (pl. elektromos ív, hegesztőláng stb.), de ezek a drága és bonyolult berendezés miatt kevéssé terjedtek el [2]. A hőleadó burkolatos eljárás a Coldschmidt-féle aluminotermikus eljáráson alapszik, anyagösszetételében azonban az öntészeti követelményeknek megfelelően eltér attól. A Goldschmidt eljárásnak fő célja az alumíniummal való redukció útján történő fém-, illetve ötvözetelőállítás [3]. Jelen esetben az alumínium redukálóképességét nem fémkinyerésre használjuk fel, hanem az alumíniumoxidképződéskor felszabaduló hőmennyiséggel hevítjük a tápfejet. A hőleadó anyag alumíniumpor, esetleg magnéziumpor, oxigénhordozó, valamint töltő- és kötőanyag keveréke, melyben a folyékony fémmel való érintkezés hatására hőtermelő reakció megy végbe. Felhasználás szerint megkülönböztetünk : hőleadó tápfej burkolatot és hőleadó fedőport. A hőleadó tápfej burkolat lényegében formázható hevítőkeverékből készített szárított mag, amelyet a tápfej üregbe helyezünk, s öntés után vele a tápfejet oldalról hevítjük. A hőleadó fedőpor kötőanyagot nem tartalmaz. A fedőport az öntés befejeztekor a folyékony tápfejre szórjuk, tehát vele a tápfejet felülről melegítjük. A hőleadóburkolattal szemben több követelményt támasztunk. Ezek közül a legfontosabb, hogy a burkolat anyaga az öntött acél összetételét ne változtassa meg, sem az öntött acél valamelyik ötvözőjének kiégetésével, sem a burkolat valamely káros szennyezőjének a folyékony acélba való juttatásával. Az utóbbi megakadályozható, ha a burkolatanyag oxigénhordozó alkotójául az öntendő fém oxidját használjuk. Erre a célra az acél- és vasöntészetben legmegfelelőbbek a vasoxidfajták. Nagyobb mennyiségű vasoxid használata előnytelen hatású lehet. A reakció során ui. a redukálódott folyékony vas a burkolat és a tápfej között fémes kötést létesíthet, s megnehezülhet a burkolatnak a tápfejről való eltávolítása. Érkezett 1958. V. 8-án. D. K. : 621.746 . 464 A burkolatból tehát minél kevesebb vasnak szabad kiredukálódnia, s ezért a vasoxidot általában az alumínium és vasoxid sztöchiometriai arányához mérten kisebb mennyiségben adagoljuk. Az alumínium a vasoxid redukálásából nyert oxigén elfogyása után a levegő oxigénjének felhasználásával ég tovább. Az acélok mechanikai tulajdonságaira káros szenynyezők közül a kén bejutását kell megakadályozni, ezért kenet nagyobb mennyiségben tartalmazó oxidot nem szabad a keverékbe adagolni. A burkolat gázáteresztőképességének növelésére adagolt őrölt koksz is a lehető legkevesebb kenet tartalmazza. Az oxigénhordozó alkotónak könnyen redukálhatónak és nagy oxigéntartalmúnak kell lennie, s az is fontos, hogy a redukcióhoz szükséges hőmennyiség a lehető legkisebb legyen. A vasoxidfajták adott hőmérsékleten való redukálhatóságát a termodinamikai normálpotenciál értékéből, azaz a vasoxidból leváló oxidén parciális nyomásából lehet eldönteni [4]. A fémoxidok közül adott hőmérsékleten az az állandóbb, amelynek képződését negatívabb termodinamikai normálpotenciál kíséri. Ilyenkor az egyensúlyi állandó nagy, vagyis a fémoxidból keletkező oxigén parciális nyomása kicsi. Az 1. táblázat a vasoxid-1. táblázat A különböző vasoxidok termodinamikai normálpotenciálja és a keletkező oxigén parciális nyomása 1500 C°-on (1773 Kg) fajtáknak az acél kb. 1500 C° (1773 K°) öntési hőmérsékletén fennálló termodinamikai normálpotenciálját és a hozzájuk tartozó parciális oxigénnyomásokat szemlélteti. A táblázatból látható, hogy a vasoxidokból leváló oxigén parciális nyomása a ferrioxid esetében a legnagyobb, tehát adott körülmények között a ferrioxid redukciója indul meg először. A reakcióban igen fontos a redukálandó anyag leadta oxigénmennyiség, valamint a redukcióhoz szükséges hőmennyiség. A 2. táblázat az 1 kg oxigént tartalmazó vasoxidok súlyát, vastartalmát és az 1 kg oxigén leadásakor elfogyasztott hőmennyiségeket foglalja össze. A táblázatból kitűnik, hogy egyenlő mennyiségű oxigén leadásakor, a FeO-ból 1,5-ször, a Fe304-ból pedig 1,12-szer annyi vas redu- A feltételezett reakció G° 1773 K° Kcal/kmol oxigén PO2, atm. 2 Fe -f- 02 —> 2 FeO —73 000 10~9 6 Fe + 02 —> 2 Fe304 —43 000 io-м 4 Fe304 -j- 02 —» 6 Fe203 2 000 1Q-0.245