BRPI0614723B1

BRPI0614723B1 - Ceramic precursor, ceramic filter and process to filter iron in melting

Info

Publication number: BRPI0614723B1
Application number: BRPI0614723-2A
Authority: BR
Inventors: A. Olson Rudolph; S. Aubrey Leonard; Chi Feng; J. Plantec Christopher; K. Redden Myron; P. Haack David
Original assignee: Porvair Plc
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2017-08-01
Also published as: CA2619246A1; EP1931446A2; RU2380138C2; WO2007021705A3; CN101448558B; ES2633614T3; HUE040038T2; CA2619246C; WO2007021705A2; BRPI0614723A2; EP1931446B1; CN101448558A; RU2008108220A

Abstract

filtro de espuma de ceramica aperfeiçoado para melhor filtração de ferro em fusão. um precursor de cerâmica, e filtro de cerâmica preparado com o mesmo, com 35-70% em peso de aluminossilicato refratário; 10-30% em peso de sílica coloidal; 0-2% em peso de bentonita modificada; 0-35% em peso de sílica sublimada; 0-10% em peso de formadores de poros e líquido.

Description

"PRECURSOR DE CERÂMICA, FILTRO DE CERÂMICA E PROCESSO PARA FILTRAR FERRO EM FUSÃO" Referência Cruzada a Pedidos Relacionados [001] O presente pedido reivindica prioridade do Pedido Provisório US 60/706.577, depositado em 8 de setembro de 2005, que está pendente e aqui incorporado a título de referência. O presente pedido é uma continuação-em-parte do Pedido de Patente pendente US 11/389.841, depositado em 27 de março de 2006, que reivindica a prioridade do Pedido Provisório US 60/665.760, depositado em 28 de março 2005, estando ambos aqui incorporados a titulo de referência.

Antecedentes [002] A presente invenção refere-se a um filtro de espuma de cerâmica aperfeiçoado. Mais particularmente, a presente invenção é relacionada a um filtro de espuma de cerâmica para ferro em fusão com propriedades mecânicas suficientes para uso na captura e retenção de escoras liquidas com alto teor de FeO, outras escórias de óxido de metal, e outros particulados carreados.

[003] Uma porção significante de fundições de ferro usa machos perfurados ("strainers") de mulita prensados ou extrudados. Espera-se que um filtro de espuma de cerâmica tenha um desempenho melhor que um macho perfurado devido ao trajeto de fluxo de fluido tortuoso, mas machos perfurados de mulita têm melhor desempenho do que seria esperado em aplicações de ferro dúctil considerando a configuração de fluxo reto dos machos perfurados de mulita. Formulou-se a hipótese que escória liquida no ferro dúctil em fusão molha melhor a superfície de mulita do que molha o SiC. Filtros de mulita podem mais bem reter a escória líquida durante fil-tração, mas filtros de espuma de mulita para aplicações em fundição não estavam disponíveis.

[004] Retenção de escória é difícil em filtros do tipo macho perfurado. Inclusões líquidas, muito embora molhem prontamente o material de macho perfurado de mulita, são facilmente deformáveis pelo ferro em fusão em escoamento e simplesmente fluem para baixo da parede do filtro para a saída. Muito frequentemente, machos perfurados agem para coa-lescer numerosas e pequenas inclusões de escória (tamanho não crítico) e as liberam de volta para o ferro em escoamento como uma inclusão maior.

[005] O estado da técnica para filtros de espuma de SiC ligado a sílica usados para filtração de ferro em fusão está descrito na Patente US 6.663.776. O filtro descrito nela produz a mais alta resistência à alta temperatura comercialmente conhecida para este tipo particular de filtro. Existem muitas companhias que fabricam filtros de SiC ligado a sílica para a indústria de ferro, por que é razoavelmente fácil fazer um filtro relativamente robusto deste tipo. Acredita-se que durante a queima, o grão de SiC no corpo se oxida parcialmente para vidro de sílica. O vidro de sílica permite que o grão de SiC se ligue bem com a matriz de li-gante de sílica, criando, assim, uma espuma relativamente robusta. No vazamento das fundições de ferro, particularmente ferro dúctil, uma escória líquida com alto teor de FeO é formada. A escória de alto teor de FeO não molha os filtros de espuma de SiC devido à reação carbotérmica entre o constituinte de carbono de grão de silica e as impurezas de grafite no Sic. A escória de FeO reage e CO gasoso se forma na interface escória-filtro, impedindo a escória de molhar e aderir ao filtro.

[006] A substituição de SiC com mulita provou ser elu-siva e o desenho próprio do ligante para formulação de um filtro com as propriedades mecânicas apropriadas tanto na temperatura ambiente como na alta não foi previamente descoberto. Assim, poder-se-ia fazer com razoável facilidade um filtro de SiC aceitável, mesmo guando um desenho de matriz subpadrão fosse usado, mas não com mulita.

[007] Um filtro de mulita com resistência suficiente para filtração de ferro líquido tem, até agora, aludido os pesquisadores.

Sumário de Invenção [008] Um objeto da presente invenção é proporcionar uma espuma de mulita, em que as características molhantes no ferro, é utilizada dentro do trajeto tortuoso da espuma para produzir um filtro, que é superior tanto à espuma de SiC ligada à silica como aos machos perfurados de mulita, criando fundições de ferro mais limpas e mais usináveis.

[009] Um outro objeto da presente invenção é proporcionar um método aperfeiçoado para filtrar ferro.

[0010] Um outro objeto da presente invenção é proporcionar um filtro com molhabilidade aperfeiçoada ao FeO, resistência a choque térmico aperfeiçoada e um trajeto de fluxo tortuoso.

[0011] É aqui proporcionado um precursor de cerâmica. O precursor de cerâmica tem 35-70% em peso de aluminossili-cato refratário; 10-30% em peso de silica coloidal; 0-2% em peso de bentonita modificada; 0-35% em peso de silica sublimada; 0-10% em peso de formador de poros e solvente.

[0012] Também é aqui proporcionado um filtro de cerâmica preparado pelo método para preparar um precursor de lama de cerâmica. O precursor de cerâmica tem 35-70% em peso de aluminossilicato refratário; 10-30% em peso de silica coloidal; 0-2% em peso de bentonita modificada; 0-35% em peso de silica sublimada; 0-10% em peso de formador de poros e solvente. Uma espuma orqânica é impreqnada com o precursor de cerâmica. A espuma orgânica impregnada é aquecida para uma temperatura suficiente para volatilizar a espuma orgânica e o formador de poros e sinterizar o precursor de cerâmica .

[0013] Também é aqui proporcionado um processo para filtrar ferro em fusão. 0 processo inclui preparar um filtro de espuma de cerâmica. O filtro é preparado por preparação de um precursor de cerâmica com 35-70% em peso de aluminossilicato refratário; 10-30% em peso de silica coloidal; 0-2% em peso de bentonita modificada; 0-35% em peso de silica sublimada; 0-10% em peso de formador de poros e solvente. Uma espuma orgânica é impregnada com o precursor de cerâmica seguido por aquecimento da espuma orgânica impregnada para uma temperatura suficiente para volatilizar a espuma orgânica e o formador de poros e sinterizar o precursor de cerâmica pa- ra formar um filtro. Ferro em fusão é passado através do filtro, em que a escória de FeO é retida pelo filtro.

Breve Descrição das Figuras [0014] A Figura 1 é uma vista macroscópica de um filtro da presente invenção.

[0015] A Figura 2 é uma vista microscópica eletrônica de um filtro da presente invenção tomada em uma ampliação de 50x.

[0016] A Figura 3 é uma vista em seção transversal microscópica eletrônica de um filtro da presente invenção depois do uso na filtração de ferro em fusão.

[0017] A Figura 4 é uma imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM).

[0018] A Figura 5 é uma imagem de espectroscopia dispersiva eletrônica (EDS).

[0019] A Figura 6 é uma imagem de EDS.

[0020] A Figura 7 é uma imagem de SEM.

[0021] A Figura 8 é uma imagem de SEM.

[0022] A Figura 9 é uma imagem de SEM.

[0023] A Figura 10 é uma imagem de SEM.

Descrição Detalhada [0024] A invenção proporciona um filtro de mulita ligada à silica com resistência suficiente, tanto na temperatura ambiente como na temperatura alta, e suficiente resistência a choque térmico, e um método para fabricar o filtro. A invenção proporciona também um método aperfeiçoado para filtrar metal em fusão.

[0025] O filtro é fabricado via a técnica de replica-ção de espuma, que é um método comum usado para fabricar espuma de cerâmica reticulada para uso como dispositivos de filtração de metal em fusão. No processo, a espuma de poliu-retano é revestida com lama de cerâmica, então secada e queimada. Durante a queima, a espuma de poliuretano dentro do revestimento de cerâmica se vaporiza, mas a estrutura de cerâmica permanece resultando em uma espuma similar a exoes-queleto tendo vazios ocos, onde o poliuretano uma vez residiu. A Fiqura 1 proporciona uma imaqem macroscópica da espuma de cerâmica. A estrutura é essencialmente uma conexão de tirantes com porosidade residindo em torno e dentro desses tirantes.

[0026] Na preparação de um filtro de cerâmica, a espuma é impreqnada com lama de cerâmica. A lama de cerâmica é então secada, a espuma é vaporizada e a cerâmica é sinteri-zada. O processo para formar um filtro de cerâmica é proporcionado nas Patentes US 4.056.586. US 4.456.833 e US 5.673.902, cada uma das quais é aqui incorporada a titulo de referência.

[0027] A lama empreqada depende do material de cerâmica desejado para a aplicação escolhida. Esse deve ter propriedades suficientes no produto final para suportar a aplicação particular com respeito ao ataque químico e deve ter resistência estrutural e/ou mecânica suficiente para resistir às condições particulares de temperatura elevada. Além disso, a lama deve ter um qrau de fluidez relativamente alto e ser compreendida de uma suspensão aquosa da cerâmica des- tinada a ser usada no filtro. Normalmente, a lama contém água. Aditivos, tais como ligantes e tensoativos, podem ser empregados na lama.

[0028] O material de espuma flexível é impregnado com a lama de cerâmica aguosa de modo que a telas similares a fibras são revestidas com ela e os vazios são preenchidos com ela. Normalmente, é preferido imergir, repetidamente, a espuma na lama e comprimir a espuma entre as imersões para assegurar impregnação completa da espuma.

[0029] A espuma impregnada é preferivelmente comprimida para expelir de 25 a 75% da lama enquanto deixa a porção de tela similar a fibras revestida com ela. Em uma operação continua, a espuma impregnada pode ser passada através de um laminador pré-ajustado para efetuar a expulsão desejada de lama da espuma e deixar a quantidade desejada impregnada nela. Isso pode ser feito, manualmente, por simplesmente espremer o material de espuma flexível até o ponto desejado. Nesse estágio, a espuma está ainda flexível e pode ser conformada em configurações adequadas para a tarefa específica de filtração, i.e. em chapas curvas, cilindros ocos, etc. É necessário manter a espuma conformada na posição por dispositivos convencionais até que o substrato polimérico seja decomposto, ou, preferivelmente, até que a cerâmica seja sinterizada. A espuma impregnada é então secada, ou por secagem a ar ou por secagem acelerada, em uma temperatura de 35° a 700°C, por de 2 minutos a 6 horas. Depois da secagem, o material é aquecido a uma temperatura elevada para ligar as partículas de cerâmica que constituem as telas similares a fibras. É preferido aquecer o material impregnado seco em dois estágios, sendo o primeiro estágio aquecer a uma temperatura de 350°C a 700°C e manter dentro desta faixa de temperatura por de 2 minutos a 6 horas de modo a queimar ou vo-latilizar a tela de espuma flexível. Claramente, essa etapa pode ser parte do ciclo de secagem, se desejado. A segunda etapa é aquecer para uma temperatura de 900 a 1.700°C e manter dentro desta faixa de temperatura por de 2 minutos a 10 horas, de modo a ligar a cerâmica. O produto resultante é uma espuma de cerâmica fundida tendo uma estrutura de célula aberta caracterizada por uma pluralidade de vazios interco-nectados circundados por uma tela da cerâmica. A espuma de cerâmica pode ter qualquer configuração desejada com base na configuração requerida para o particular processo de filtra-ção de metal em fusão.

[0030] O processo para formar o filtro inventivo compreende formar uma lama de precursores de cerâmica. Para os propósitos da presente invenção, os precursores de cerâmica da presente invenção incluem razões especificas de aluminos-silicato refratário, sílica coloidal, silica sublimada ou fundida e bentonita modificada. A lama pode compreender um tensoativo para diminuir a tensão superficial da fase aquosa para menos de 80 mN/m, para características molhantes aperfeiçoadas .

[0031] O termo "aluminossilicato refratário", como usado aqui, refere-se a matérias primas refratárias que compreendem, predominantemente, mulita e que possuem um cone pirométrico equivalente (CPE) de pelo menos 20. Essa classe de matérias primas é também conhecida na literatura sobre materiais refratários pelos sinônimos de argila refratária calcinada, agregado calcinado, calcinados refratários, calcinados de mulita, agregados refratários, cianita calcinada, mulita eletrofundida e chamotes.

[0032] O precursor de cerâmica da presente invenção compreende cerca de 35-70% em peso de aluminossilicato re-fratário, cerca de 10-30% em peso de silica coloidal, cerca de 0-2% em peso de bentonita ou bentonita modificada, gue tem um modificador de reologia polimérico adicionado, cerca de 0-35% em peso de silica sublimada ou fundida e cerca de 0-10% em peso de formador de poros, sendo o balanço feito com um solvente, preferivelmente água, presente em uma quan-tidade suficiente para permitir que a composição flua para a espuma. Cerca de 5-8% de água são particularmente preferidos como o solvente. Mais preferivelmente, a composição de cerâmica compreende 40-60% em peso e, mais preferivelmente, 50-60% em peso de aluminossilicato refratário. Abaixo de cerca de 40% em peso de aluminossilicato refratário, o FeO pode não molhar adequadamente as superfícies interiores do filtro para permitir que seja puxado para os interstícios onde ele fica retido. Os filtros feitos com menos que 50% em peso de aluminossilicato refratário podem ser também mais sensíveis a choque térmico na aplicação. Acima de cerca de 60% em peso de aluminossilicato refratário, a resistência do filtro fica comprometida. Mais preferivelmente, o precursor de cerâmica compreende 10-23% em peso de silica coloidal. Mais preferivelmente, o precursor de cerâmica compreende cerca de 0,6 a 1,5% em peso de bentonita ou bentonita modificada e, mais preferivelmente, cerca de 0,8% em peso de bentonita ou bentonita modificada. Mais preferivelmente, o precursor de cerâmica compreende cerca de 10-20% em peso de silica sublimada. Silica sublimada e fundida pode ser usada intercambia-velmente na presente invenção em uma razão de até a quantidade total da silica sublimada ou fundida como estabelecido aqui.

[0033] O filtro resultante proporciona um MOR a quente, medido a 1.428°C, de 137,895 kPa (20 psi) a 551,580 kPa (80 psi) em uma densidade relativa média de cerca de 14%.

[0034] A densidade do filtro resultante é preferivelmente pelo menos 8% em peso da densidade teórica a não mais que 18% em peso da densidade teórica. Acima de 18% da densidade teórica, a taxa de filtração é muito lenta para ser eficaz. Abaixo de 8% em peso da densidade teórica, a resistência do filtro é insuficiente para uso na filtração de ferro em fusão.

[0035] Aluminossilicato refratário é um material de ocorrência natural com uma composição nominal de 3AI2O3.2SÍO2. Na prática, o aluminossilicato refratário compreende de cerca de 45% em peso a 70% em peso de AI2O3 e cerca de 25% em peso a cerca de 50% em peso de SÍO2. Impurezas que ocorrem naturalmente estão presentes e aquele versado na técnica entendería que a remoção completa das impurezas teria um custo proibitivo. Na prática, aluminossilicato refratário tem cerca de 1,5-3% em peso de TÍO2, até cerca de 1,5% em peso de Fe2Ü3, até cerca de 0,06% em peso de CaO, até cerca de 0,8% em peso de MgO, até cerca de 0,09% em peso de Na2Ü, até cerca de 0,9% em peso de K2O e até cerca de 0,12% em peso de P2O5. Para os propósitos da presente invenção, os aluminossilicatos refratários preferidos são Mulcoa 47®, Mulcoa 60® e Mulcoa 70®, todos disponíveis da C-E Minerais of Americus, GA, mas qualquer pó de aluminossilicato refratário comercialmente disponível é adequado para a presente invenção.

[0036] É preferível adicionar materiais orgânicos voláteis à lama de cerâmica para ainda aumentar a porosidade.

[0037] Em uma modalidade alternativa, um precursor de cerâmica compreendendo vazios moldados esfericamente nele pode ser conformado no molde desejado da cerâmica porosa e queimado como descrito na Patente US 6.773.825, que é aqui incorporada a título de referência.

[0038] Uma mistura de partículas de cerâmica e de metal e esferas orgânicas flexíveis como o formador de poros é preparada em um líquido, ou suspensão, e a mistura é conformada em um artigo moldado. O artigo moldado é secado e queimado de modo que as partículas são ligadas por sinterização. As esferas orgânicas e outros aditivos orgânicos são volati-lizados. As esferas são preferivelmente de baixa densidade e, mais preferivelmente, ocas. O tamanho dos vazios pode ser pré-selecionado por seleção das esferas de polímero apropriadas. A porosidade é também facilmente controlada pelo número de esferas de polímero adicionadas. É mais preferido que as esferas de polímero estejam cada uma em contato com pelo menos outras duas esferas de modo que uma rede de vazios seja criada no eventual difusor.

[0039] A uma suspensão de precursor de cerâmica são adicionadas esferas ocas, orgânicas, flexíveis, que são simultaneamente suspensas no solvente como um formador de poros. O precursor de cerâmica é então incorporado na espuma, conforme descrito posteriormente aqui, e secado para remover o solvente. Quando o precursor de cerâmica é queimado para formar uma cerâmica as esferas são volatilizadas resultando em vazios uniformemente distribuídos por todo o látice do filtro. Usando este método da invenção, uma faixa de porosi-dades pode ser obtida; contudo, para uso na filtração de ferro em fusão, é preferível que a porosidade não seja maior que 60%, devido à resistência à tensão térmica insuficiente em altos níveis de porosidade. A porosidade e o tamanho de poro são facilmente controlados pelo número e tamanhos de esferas de polímero usados. Depois da queima, o vazio é substancialmente do mesmo molde e tamanho que a esfera incluída. É mais preferível utilizar esferas com um diâmetro médio de 20 a 150 micra e mais preferivelmente 20 a 80 micra. Uma esfera de 80 micra é a mais preferida. Os formadores de poros orgânicos podem ser incluídos, inclusive farinha, celulose, amido e similares. Esferas orgânicas ocas são mais preferidas devido ao baixo volume de orgânico para volume de poro que pode ser obtido e o nível mínimo de resíduo orgânico que permanece após a queima. É mais preferido que a lama compreenda até cerca de 10% em peso de formadores de poros com base na esfera oca de 80 micra.

[0040] O material é conformado para o tamanho ou cortado para o tamanho. 0 material pode ser cortado para o tamanho tanto como uma cerâmica verde ou como uma cerâmica sinterizadá.

EXEMPLOS

Exemplo 1 [0041] Uma composição de precursor de cerâmica foi preparada utilizando os materiais listados na Tabela 1. Na Tabela 1, o aluminossilicato refratário usado foi Mulcoa 60®, triturado para -325 malhas, conforme disponível da C-E Minerais. Sílica coloidal foi usada como obtida da Nyacol-Bentonita modificada foi usada como obtida na Wyo-Bem, Inc. Sílica sublimada foi usada como obtida da CE Minerais. A composição foi queimada a 1.200°C, por 30 minutos. Sílica fundida podería substituir a sílica sublimada para aperfeiçoar a capacidade de corte da espuma de cerâmica no estado queimado. O módulo de ruptura foi medido à temperatura ambiente como relatado na Tabela 2. 0 módulo de ruptura foi medido a uma alta temperatura como relatado na Tabela 3.

Tabela 1: [0042] 0 módulo de ruptura médio {MOR) na temperatura ambiente do filtro é de aproximadamente 620,580 kPa {50 psi) sobre a faixa de densidade dada. Esse valor é aceitável para a maioria das aplicações de filtração de metal em fusão. Tabela 2: MOR na temperatura ambiente [0043] Para medir o MOR a quente de filtros de espuma de cerâmica de mulita ligada à silica, amostras, na temperatura ambiente, foram inseridas diretamente em um forno mantido a 1.428°C, então testadas na configuração de flexão a três pontos depois que o filtro foi inserido. Esse teste é análogo às condições em que o filtro é submetido durante a filtração de ferro. Os resultados são relatados na Tabela 3, Tabela 3: MOR a quente_______________________________ Exemplo 2 [0044] Para aperfeiçoar a retenção de escória líquida e capacidade, uma composição foi preparada como na Tabela 1 com a posterior inclusão de 4% em peso de esferas orgânicas ocas com um diâmetro de 80 (im. O filtro resultante foi examinado em microscópio eletrônico e a raicroestrutura resultante é mostrada na Figura 2. Quando a escória líquida molha o corpo da mulita, ela pode ser puxada para os mícroporos via ação capilar.

Exemplo 3 [0045] Um filtro foi preparado sob as mesmas condições que no Exemplo 1 com a composição proporcionada na Tabela 4. Mulcoa 70* foi usado como o aluminossi1icato refratãrio conforme disponível da C-E Minerais.

Tabela 4: [0046] MOR a quente médio resultante foi avaliado para ser 234,421 kPa (34 psi), em uma densidade relativa de espuma média de 14%.

Exernp 1 q· 4 [0047] Um filtro foi preparado sob as mesmas condições que no Exemplo 1 com a composição- proporcionada na Tabela 5. Mulcoa 47® foi usado como o aluminossilicato refratãrio conforme disponível da C-E Minerais e a cerâmica foi queimada a 1.225°C, por 5 minutos.

Tabela 5: [0048] MOR a quente médio resultante foi medido para ser 434,369 kPa (63 psi), em uma densidade relativa de espuma média de 14%, Exemplo 5 [0049] Filtros do tipo descrito no Exemplo 1 foram feitos e testados em uma fundição de ferro, Esses filtros foram testados em comparação com filtros de espuma de cerâmica de carbureto de silício padrão. No- teste, ferro em fusão cinzenta foi vertido através de uma rede de canais de alimentação de metal padrão e câmara de filtração, através do filtro- de teste e para um molde para fazer um componente de ferro- fundido comercial padrão. Depois da solidificação do metal e do resfriamento do sistema, os filtros de teste foram removidos, cortados, e polidos através de técnicas de preparação de espécime metalúrgico padrão, e examinados em seção transversal para evidência de captura, retenção e absorção de escória liquida na microporosidade do material de filtro. A Figura 3 mostra a micrografia da seção transversal da amostra produzida. Na figura, há evidência da penetração de escória liquida no corpo do filtro. Nesse caso, a escória de óxido de metal era uma mistura de impurezas de óxido de metal (silício, titânio, cálcio, manganês e alumínio) conforme determinado através de espectroscopia dispersiva de energia (EDS). Avaliação das amostras deste teste indicou penetração mais profunda da escória de óxido de metal na estrutura microporosa do filtro em comparação com aquela com um filtro de carbureto de silício padrão corrido sob as mesmas condições operacionais.

[0050] Em um teste similar, filtros inventivos preparados conforme descrição no Exemplo 1 e filtros de carbureto de silício padrão foram testados em uma aplicação em fundições cinzas de ferro padrão fundindo blocos de cilindro de ferro cinza. O padrão de fundição continha duas impressões de filtro. Cada impressão de filtro filtra o ferro requerido para preencher um único bloco de cilindro. Para cada teste, um filtro inventivo foi colocado em uma impressão de filtro e um filtro de carbureto de silício padrão foi colocado na outra impressão de filtro para controle. Quatro fundições foram produzidas em que cada uma estava isenta de defeitos de inclusão. Não houve diferença mensurável no tempo de flu- idez. A rede de canais de alimentação foi limpa e os segmentos de impressão de filtro foram removidos da árvore de rede de canais de alimentação para avaliação metalúrgica. 0 segmento de impressão de filtro da árvore de rede de canais de alimentação foi seccionado para expor os filamentos do filtro. A impressão do filtro inventivo foi examinada para sinais de falha mecânica. Não houve evidência de deflexão ou de deterioração na estrutura do filamento. Não houve sinais de rachadura ou envergamento do filtro inventivo, confirmando assim que o filtro é capaz de suportar tensão mecânica e térmica suficiente para aplicações de filtração de ferro.

[0051] Os filtros foram examinados para determinar a quantidade e o tipo de material de inclusão capturado pelos filamentos do filtro. As Figuras 4 e 10 ilustram o material de inclusão capturado. O exame de ambos os filtros, inventivo e de controle, revelou uma grande quantidade de grãos de areia capturados na extremidade guia de ambos os filtros. Em algumas áreas, o filtro foi completamente bloqueado pelos grãos de areia. Exemplos de grãos de areia são claramente mostrados na Figura 4 para o filtro de controle e nas Figuras 8 e 9 para o filtro inventivo. A Figura 5 mostra os resultados de uma microanálise de raios X de espectroscopia dispersiva de energia (EDAX) confirmando que a inclusão é uma partícula de SÍO2 ou de areia de sílica.

[0052] O componente principal da inclusão foi uma fase de escória de óxido de metal mostrada nas Figuras 4, 7, 8, 9 e 10. Essa escória foi examinada e verificou-se que ela continha óxido de silício, óxido de cálcio, óxido de manganês, óxido de alumínio e óxido de titânio. Essa escória foi encontrada em todos os quatro filtros. A quantidade da escória de óxido variou pela localização dentro de cada filtro individual, mas este material de inclusão era abundante em cada filtro e foi facilmente encontrado durante o exame de cada filtro. Além disso, essa escória de óxido de metal continha pequenas contas ou qotículas de ferro puro. Essas qotículas são usualmente formadas pela redução de óxido de ferro a ferro elementar pelo precipitado de carbono conforme o ferro solidifica. Essas qotículas de ferro foram observadas em ambos os filtros de controle e os filtros inventivos. Essas qotículas são usualmente criadas por turbulência dentro do sistema de rede de canais de alimentação.

[0053] Não houve diferença siqnificante na composição da escória capturada pelo material de filtro de controle versus o material do filtro inventivo. A única diferença observada nos dois materiais de cerâmica diferentes foi a profundidade de penetração da escória de óxido de metal no filtro inventivo versus o controle. As Fiquras 9 e 10 mostram claramente que o filtro inventivo parece puxar a escória para o filtro muito mais eficazmente que o controle. A penetração da escória no filtro inventivo foi muito mais proeminente que no filtro comparativo. Já que ambos os filtros, inventivo e comparativo, foram colocados dentro do mesmo molde, não foi surpresa o fato de eles terem capturado materiais de inclusão similares. Com base em inspeção visual, pareceu que o filtro inventivo tinha capturado mais inclusões que o filtro comparativo.

[0054] O filtro inventivo resistiu à tensão térmica e mecânica de uma aplicação de fundição cinza de ferro de produção. Não houve evidência de qualquer deterioração mecânica ou química do filtro.

[0055] A invenção foi descrita com particular referência às modalidades preferidas sem limitar a mesma. Aquele versado na técnica seria levado a modalidades que não se desviam do escopo da presente invenção como mais especifica-damente estabelecido nas reivindicações apensas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Precursor de cerâmica CARACTERIZADO por compreender : 35-70% em peso de aluminossilicato refratário; 10-30% em peso de sílica coloidal; 0-2% em peso de bentonita; 0- 35% em peso de sílica sublimada; 1- 10% em peso de formadores de poros; e líquido.

2. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos formadores de poro são esferas ocas.

3. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas esferas ocas têm um diâmetro de 20 a 150 μιη.

4. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 40-60% em peso de aluminossilicato refratário .

5. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 10-23% em peso de silica coloidal.

6. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0-1,5% de bentonita.

7. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0,8% em peso de bentonita.

8. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0-20% em peso de silica sublimada.

9. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 10-20% em peso de silica sublimada.

10. Precursor de cerâmica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito liquido é água.

11. Filtro de cerâmica CARACTERIZADO por ser preparado pelo método de: preparar um precursor de cerâmica compreendendo: 35-70% em peso de aluminossilicato refratário; 10-30% em peso de silica coloidal; 0-2% em peso de bentonita; 0-35% em peso de silica sublimada; 0-10% em peso de formadores de poros; e solvente; impregnar uma espuma orgânica com o dito precursor de cerâmica; aquecer a dita espuma orgânica impregnada até uma temperatura suficiente para volatilizar a dita espuma orgânica e ligar o dito precursor de cerâmica, em que o dito filtro tem uma densidade de 8-18%.

12. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos formadores de poros são esferas ocas.

13. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que as esferas ocas têm um diâmetro de 20 a 150 μιη.

14. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 50-60% em peso de aluminossilicato refratá-rio.

15. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 40-60% em peso de aluminossilicato refratá-rio.

16. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 10-23% em peso de silica coloidal.

17. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0-1,5% em peso de bentonita.

18. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0,8% em peso de bentonita.

19. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0-20% em peso de silica sublimada.

20. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 10-20% em peso de silica sublimada.

21. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito solvente é água.

22. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito filtro tem um MOR a quente de 172,37 a 827,37 kPa (25 a 120 psi).

23. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito filtro tem uma densidade que é cerca de 12% da densidade teórica.

24. Filtro de cerâmica, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita bentonita é bento-nita modificada.

25. Processo para filtrar ferro em fusão CARACTERIZADO por compreender: preparar um filtro de espuma de cerâmica pelas etapas de: preparar um precursor de cerâmica que compreende: 35-70% em peso de aluminossilicato refratário; 10-30% em peso de silica coloidal; 0-2% em peso de bentonita; 0-35% em peso de silica sublimada; 0-10% em peso de formadores de poro; e solvente; impregnar uma espuma orgânica com o dito precursor de cerâmica; aquecer a dita espuma orgânica impregnada até uma temperatura suficiente para volatilizar a dita espuma orgânica e sinterizar o dito precursor de cerâmica para formar um filtro; e passar o ferro em fusão através do dito filtro, em que a escória de FeO é retida pelo dito filtro.

26. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que os ditos formadores de poros são esferas ocas.

27. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas esferas ocas têm um diâmetro de 20 a 150 μιη.

28. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 50-60% em peso de alumi-nossilicato refratário.

29. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 40-60% em peso de alumi-nossilicato refratário.

30. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 10-23% em peso de silica coloidal.

31. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0-1,5% em peso de bento-nita.

32. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 0,8% em peso de bentoni-ta.

33. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o di- to precursor de cerâmica compreende 0-20% em peso de sílica sublimada.

34. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito precursor de cerâmica compreende 10-20% em peso de silica sublimada.

35. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito solvente é água.

36. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito filtro tem um MOR a quente de 172,37 a 827,37 kPa (25 a 120 psi).

37. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito filtro tem uma densidade relativa que é de cerca de 12% da densidade teórica.

38. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito filtro tem uma densidade relativa de 8-18%.

39. Processo para filtrar ferro em fusão, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita bentonita é bentonita modificada.