NO175874B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et keramikkfilter for filtrering

av metallsmelter,i henhold til krav l's ingress .

Slike keramikkfiltere har lenge vært kjent og blir anvendt i støperier med godt resultat for å holde for-urensninger, som slagger, sand og ildfaste materialer,

vekk fra støpedelene som skal fremstilles.

Keramikkfiltere med skumstruktur med åpne celler blir vanligvis ferdigfremstilt ved impregnering av organisk skumstoff, f.eks. polyurethanskum, med et keramikkslam med lav viskositet eller ved impregnering med et slam med høy viskositet og utpressing av slamoverskuddet over valsepar. Når et slam med lav viskositet anvendes, fås en jevn for-deling av keramikkmaterialet over skummet. Når et slam med høy viskositet anvendes, kan alt efter skummets kom-presjonshardhet valseinnstillingen og slammets r.eologi opphopninger av slammasse dannes i det indre eller på de sider som forløper parallelt med transportretningen gjennom valsene.

For å sikre filtervirkningen må filteret oppvise en høy pålitelighet hva gjelder de termiske og mekaniske egenskaper overfor det flytende metall. For en viss prosentuell andel av kjente filtere forekommer, avhengig av be-lastningen, stadig brudd og erosjon av keramikken i det flytende metall. Dette inntrer spesielt innen området for sideflatene som strekker seg i det vesentlige i metall-r smeltens gjennomstrømningsretning, også når en øket material-ansamling på grunn av tilsvarende valsing befinner seg i sideflatenes område, såvel som på utad åpne hulkanaler i skumstrukturen. Det sistnevnte oppstår derved at når skum-stof fet impregneres, blir endel av slammet igjen fjernet ved transporten av de impregnerte skum, og når skumstoffet utbrennes, fører det derved dannede damptrykk til mer eller mindre slisseformige åpninger på de eksponerte cellesteg.

Fra WO 82/03339 er et keramikkfilter med skumstruktur med åpne celler på basis av høytsmeltende keramikk kjent, hvor filteret fremstilles ved impregnering av et organisk skumstoffmateriale med et keramikkslam med høy viskositet, tørking, oppvarming for å fjerne skumstoff-. materialet og kalsinering. Overskudd av slam blir fjernet efter gjennomimpregneringen av skumstoffet idet det impregnerte skumstoff føres gjennom et system av valsepar. I tillegg kan eksponerte cellesteg som ligger på filterets over-flate, sikres mot brudd idet det tørkede, impregnerte skumstoff i tillegg utsettes for en ytterligere impregnering med et keramisk slam på overflaten. Derved blir samtidig filterets temperaturbestandighet øket. Denne efterimpreg-nering er imidlertid på den ene side ugunstig forsåvidt som på grunn av denne ikke bare de eksponerte cellesteg,

men også de områder av filteret som ligger under disse,

blir forsynt med en ytterligere slampåføring som uheldig påvirker filterets gjennomtrengelighet, og på den annen side fører den ikke til en fasthet som er tilstrekkelig for flere anvendelsestilfeller, og nærmere bestemt spesielt ved større fallhøyder for meta11smeiten, slik at det fremdeles forholdsvis hyppig oppstår brudd og erosjon.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å frem-skaffe et keramikkfilter i henhold til krav l's ingress som har en øket mekanisk og termisk stabilitet overfor metallsmelter.

Denne oppgave løses i overensstemmelse med krav l's karakteriserende del.

Derved oppnås det at filterne oppviser en lukket ramme innen området for de omløpende sideflater. Spesielt blir derved de frie cellesteg lukket på gjennomstrømnings-flåtene ved hjelp av et sjikt som ikke uheldig påvirker filterets porøsitet.

Innen området for de omløpende sideflater (i til-felle av et filter med rund eller oval grunnflate foreligger bare én omløpende sideflate) av skumstoffet for det organiske skum som foreligger med dimensjonene for filteret som skal fremstilles, blir så mye materiale med ildfaste egenskaper bragt inn i skumstoffet at det i sideflatenes område over hele lengden i omfangsretningen fås et lukket sjikt med en dybde av 0,5-3 mm, og en etterbehandling i form av en belegning av de frie cellesteg på skumstrukturens gjennom-

strømningsflater blir foretatt med et materiale med ild-

faste egenskaper.

Belegningen av de frie cellesteg utføres fortrinnsvis med en tykkelse på 0,1-1 mm, hvorved spesielt belegnings-massen påføres i en mengde av 40-400 mg/cm 2.

Det lukkede sjikt på sideflatene såvel som belegget for de frie cellesteg blir fortrinnsvis fremstilt fra keramikkslammet.som anvendes for impregneringen. Materialer som anvendes for dette, er i og for seg kjente. Spesielt kommer stoffer med en høy hovedbestanddel av A^O^ eller andre høyildfaste stoffer, spesielt stoffer med høyt aluminium-oxydinnhold, som sillimanitt, mullitt eller sjamotte, på

tale. Det anvendte slams viskositet ligger med fordel innen området fra 10 4 til 2.10 4 cPs ved 20 r/min. Likeledes kan istedenfor slammet som anvendes for impregneringen, også et annet slam av ildfast materiale eller et middel som bindes i luft og har ildfaste egenskaper, som for eksempel vann-glass, silikasol, harpikser, aluminiumfosfater, zirkonium-oxyklorid eller ethylsilikat, anvendes for fremstillingen av det lukkede sjikt og/eller belegningen av de frie cellesteg.

Oppfinnelsen er nedenfor nærmere forklart ved hjelp

av de vedføyede figurer.

Fig. 1 viser et skjematisert, forstørret, utsnitt's-vist snitt gjennom et keramikkfilter før brenningen. Fig. 2a og 2b viser en utførelsesform av en frem-gangsmåte for fremstilling av et omløpende lukket sjikt. Fig. 3 og 4 viser to utførelsesformer av en frem-gangsmåte for fremstilling av to lukkede randsjikt som ligger overfor hverandre. Fig. 5 viser en prøvningsanordning for keramikkfiltere.

På Fig. 1 er et råfilter før brenningen vist i

snitt, hvor et skumstoffskjelett 1 av organisk materiale,

som f.eks. polyurethanskum eller et lignende organisk materiale, som for eksempel har parallellepipedisk form med fire omløpende sideflater 2 som grenser til hverandre,

og to parallelle gjennomstrømningsflater 3 som ligger over-

for hverandre, først er blitt impregnert med et keramikkslam 4 med høy viskositet. Som forklart detaljert nedenfor blir på alle sideflater 2 et lukket sjikt 5 med en dybde av 0,5-3 mm av ildfast materiale, spesielt av slammet som likeledes anvendes for impregneringen, dannet. Dessuten blir frie cellesteg 6 på gjennomstrømningsflåtene 3 forsynt med et belegg 7 av ildfast materiale, spesielt av slammet som også anvendes for impregneringen. Efter bren-nigen er skumstoffskjelettet utbrent og slammet blitt fast.

I henhold til Fig. 2a og 2b kan for oppnåelse av

et omløpende lukket sjikt 5 skumstoffskjelettet 1 som er blitt impregnert med slammet, sammentrykkes så sterkt innen området for sideflatene 2 ved hjelp av et stempel 8, som oppviser den samme grunnflate som skumstoffskjelettet 1,

at overskudd av slam kommer frem til sideflatenes 2 område og delvis ansamles lik en vulst på utsiden, som antydet på

Fig. 2a. Når trykket mot skumstoffskjelettet 1 oppheves ved å løfte stemplet 8, dannes på alle sider en lukket ramme av slam da overskuddsvulsten av slam på sideflatene 2 for-deler seg jevnt over sideflatene 2 når trykket oppheves. Derpå blir det impregnerte skum tørket og brent og dessuten før eller efter brenningen forsynt med belegget 7.

Som vist på Fig. 3 kan skumstoffskjelettet 1 også efter impregneringen med slam føres gjennom et båndpar 9 som åpner seg og mellom hvilket det impregnerte skumstoffskjelett 1 først sammentrykkes, hvorved overskudd av slam trykkes ut i sideretning og der danner en tilsvarende vulst. Efterhvert som det løper videre gjennom båndparet 9, blir skumstoffskjelettet 1 igjen utsatt for trykkopphevelse,

og slamvulsten blir jevnt fordelt over de to sideflater 2 som ligger overfor hverandre, slik at to lukkede sjikt 5 som ligger overfor hverandre, blir dannet.

I henhold til Fig. 4 blir de lukkede sjikt 5 dannet derved at de impregnerte og tørkede skumstoffskjeletter 1 ved hjelp av en horisontal transportinnretning 10 føres gjennom et loddrett stående valsepar 11 som på begge av to sideflater 2 som ligger overfor hverandre, påfører et tilsvarende ildfast materiale, slam eller materiale som bindes i luft,cg trykker dette inn i porestrukturen inntil den på forhånd beregnede dybde. På valseoverflåtene blir derved alltid en jevn . sjikttykkelse av materiale som skal påføres f.eks. ved hjelp av en rakel eller en valsestol, sikret.

D.enne metode for å danne lukkede sjikt 5 kan være innkoplet efter den metode som er vist på Fig. 3, for å forsyne alle fire sidefla.ter 2 med et lukket sjikt 5. Imidlertid kan også to innretninger i henhold til Fig. 4

med en stasjon for dreiing av skumstoffstrukturen 1 med 90° være innkoplet efter hverandre for å forsyne alle fire sideflater 2 med et lukket sjikt 5.

Istedenfor dette kan imidlertid det lukkede sjikt

5 også dannes på den måte at et sjikt av skumstoffmateriale med tilsvarende fint poretall klebes på skumstoffstruk-turens 1 sideflater 2 eller at disse forsynes med et flor av fine klebestofftråder. Ved impregneringen med slammet forblir de små porer hhv. mellomrom i det omløpende side-randområde fylt med slam, hvorved et omløpende lukket sjikt 5 dannes.

Metoden ifølge Fig. 4 kan imidlertid også benyttes for å forsyne sideflatene 2 av et allerede brent filter med et lukket sjikt 5 av materiale som bindes i luft og har ildfaste egenskaper.

Dessuten kan metoden ifølge Fig. 4 anvendes for å påføre belegget 7 enten efter tørkingen eller før brenningen i form av et slam eller efter brenningen i form av et materiale med ildfaste egenskaper og som bindes i luft.

Når skumkeramiske filtere anvendes for filtrering

av metallsmelter, som støpejern (f.eks. GGL, GGG, GT Ni-resist) i støpesystemet, vil det slaglignende oppstå såvel en termisk som en statisk belastning av filteret på grunn av det tilstrømmende flytende materiale. Graden av termisk belastning er mer eller mindre avhengig av sammensetning eller egenskapen til det brente slam som er blitt anvendt for fremstilling av kermikkfilteret.

Ytterligere stabilitetspåvirkende trekk er filterets bæreoverflater (mothold) i formen såvel som filterets strukturbetingede egenform. Den sistnevnte kan i henhold til utførelsesformen ifølge oppfinnelsen tydelig forbedres uten uheldig påvirkning av gjennomstrømningsmengden av det flytende materiale pr. tidsenhet.

I overensstemmelse hermed kan filteret ifølge oppfinnelsen i motsetning til vanlig fremstilte filtere utsettes for langt høyere belastninger (fall- og trykkhøyder) når det anvendes. Dette lar seg påvise ved hjelp av prøv-ningsanordningen som er vist på Fig. 5.

Den viste prøvningsanordning omfatter et reservoar 12 for mottagelse av flytende materiale og er lukket med en propp 13 på sin bunnside. Under reservoaret 12 befinner et filteropptak 14 seg med et standardisert kjerne-merke 15 som tar opp et filter 16 som for eksempel har en størrelse av 50 mm x 50 mm x 22 mm og som skal prøves. Mellom reservoaret 12 og filteropptaket 14 befinner et fallrør 17 seg som for eksempel lar seq forlenae med seksjoner 17 <1> med på forhånd bestemt lengde.

Filteret 16 som skal prøves, legges inn i prøvnings-merket 15 og blir efter at proppen 13 er blitt trukket ut, belastet med og gjennomstrømmet av en på forhånd bestemt type og mengde av jern.

Keramikkfiltere ifølge oppfinnelsen og med

den angitte størrelse (med omløpende lukket sjikt 5 med en tykkelse av 2 mm og et belegg 7 med en tykkelse av 0,5 mm) ble sammenlignet med i det vesentlige de samme keramikkfiltere som imidlertid på vanlig måte var blitt fremstilt bare med impregnering uten sjikt 5 og belegg 7 og dermed hadde den samme gjennomstrømningsmotstand, under anvendelse av prøvningsanordningen vist på Fig. 5 og med GGL som arbeidsmateriale. Vektspektrumet var i det vesentlige det samme for begge filtertyper. Dessuten ble begge filtertyper utsatt for den samme ovnsbehandling. Resultatet er angitt i den nedenstående tabell.

Vanlig Filter Vanlig Filter fremstilt iflg, oppt. fremstilt iflg, oppf.

Støpehøyde 450 mm 450 ram 527 mm 527 mm Støpetemp. °C 1440 - 1440 - 1438 - 1438 -

1379 1379 1380 1380 Antall prøvede 5 5 5 5 filtre

Derav brukket 3 0 4 0 Derav intakt 2 5 15

Claims (2)

1. Keramikkfiltere med skumstruktur med åpne celler og på basis av høytsmeltende keramikk, for filtrering av metallsmelter, med to gjennomstrømningsflater (3) som ligger overfor hverandre og forløper på tvers av metallsmeltens gjennomstrømningsretning, og med minst én sideflate (2) som strekker seg i gjennomstrømningsretningen, hvor et organisk skumstoffmateriale (1) er impregnert med et keramikkslam (4) med høy viskositet og fjernet ved oppvarming efter tørking av skumstoffmaterialet (1) og hvor det gjenværende keramikkmateriale (4) er brent og i tillegg en overflatesidig efterbehandling med ildfast materiale kan være foretatt efter tørkingen, karakterisert ved at sideflaten(e) (2) i omfangsretning samlet er forsynt med et lukket sjikt (5) av ildfast materiale med en dybde av 0,5-3 mm.

2. Keramikkfilter ifølge krav 1, karakterisert ved at sjiktet (5) er fremstilt av ildfast materiale av keramikkslammet anvendt for impregneringen.