DE8226292U1 - Keramikfilter - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY
HEiNZ-JOACHiM HUBER
REINER PRIETSCH

MÖNCHEN 21 „ _o ^ __n

GOTTHARDSTR. 81 ¹⁷· September 1982

14.361-I/vm

Georg Fischer Aktiengesellschaft, CH-8201 Schaffhausen (Schweiz)

"Keramikfilter"

Die Neuerung betrifft einen Keramikfilter mit offenzelliger Schaumstruktur auf der Basis von A1„O oder sonstigen hochfeuerfesten , insbesondere hochtonerdehaltigen Stoffen zum Filtrieren von Metallschmelzen.

Beim Vergießen von Metallen, welche Schmelztemperaturen über 1000° C erfordern, wie z.B. Gußeisen, Stahlguß bzw. Stahlgußlegierungen ist es bekannt, für die Filterung Siebkerne aus gebrannten Schamotten oder Kernsand zu verwenden. Nachteilig ist hierbei die unzureichende Filterwirkung aufgrund der relativ großen Löcher der Siebkerne. Auch hochfeuerfeste Glasfasersiebe haber. sich in der Praxis nicht bewährt.

Aus der DE-OS 2 848 005 ist ein poröser Keramikfilter relativ geringer Durchlässigkeit zum Filtrieren von Aluminiumschmelzen bekannt. Die geringe Durchlässigkeit von 12,7 bis 127 cm flüssigen Metalls pro cm Filteroberflache und Minute (bei einer Höhe des Eingußtrichters über dem Filter von 15 bis 30 cm) und die beschränkte Temperaturbeständigkeit des für Aluminiumschmelzen mit einer Vergießtemperatur von ca. 750° C ausgelegten vorbekannten Keramikfilters macht diesen allerdings ungeeignet für den Einsatz beim Vergießen von Metallen mit einer deutlich höheren Vergießtemperatur, wie beispielsweise Eisen und dessen Legierungen. - 2 -

Aufgabe der Neuerung ist es, einen Keramikfilter zu schaffen, der eine wirkungsvolle Reinigung auch von solchen Metallschmelzen ermöglicht, die eine Verp;ießtemperatur von über 1000° C aufweisen, insbesondere von Gußeisen. Hierbei wird ein Keramikfilter angestrebt, der eine hohe Temperaturbeständigkeit im Bereich von 1350 bis I650⁰ C aufweist und eine hohe Vergießgeschwindigkeit erlaubt.

Diese Aufgabe ist bei einem Keramikfilter der eingangs genannten Art gemäß der Neuerung durch eine Durchflußgeschwindigkeit von 200 b
löst.

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200 bis 5OOO cm Schmelze pro cm Filterfläche pro Minute ge-

Eine derartige Durchflußpeschwindigkeit läßt sich durch eine Vielzahl von Kombinationen der Hauptparameter Porenzahl pro cm/ Porosität/Dicke des Filters erreichen und gilt für eine Lage des Einfußtrichters über dem Filter von 15 bis 30 cm..

Es hat sich gezeigt, daß Keramikfilter gemäß der Neuerung, insbesondere beim Vergießen von Gußeisen, gegenüber den bisher bekannten Mitteln eine deutlich verbesserte Reinigungswirkung und wegen ihrer Temperaturbeständigkeit auch eine erhöhte Betriebssicherheit aufweisen. Zudem bewirkt die Verwendung von Keramikfiltern gemäß der Neuerung keine Veränderung der Zusammensetzung der filtrierten Schmelze.

Besonders vorteilhaft ist ein Keramikfilter gemäß der Neuerung, wenn es eine Porosität von 0,5-8 besitzt. Die relative Großporigkeit des Keramikfilters gemäß der Neuerung zusammen mit einer möglichst geringen Dicke des Filters, z.B. 1 cm, bewirken eine hohe Durchflußgeschwindigkeit, was eine Schonung des Formstoffes bedeutet.

Durch die gewünschte Grobporigkeit ergibt sich gegenüber bekannten Filtern eine geringere Porosität, die sich von 0,95 bis hinunter zu 0,3 erstreckt. Die Porosität P wird dabei nach folgender Formel bestimmt:

ρ _ ^dK - ^ds

' ^dK

in der d_K die Dichte der festen keramischen Masse und d_g die Dichte des keramischen Schaumes ist.

Um ein wirksames Filter zu erhalten, sollte die offenzellige Schaumstruktur einen hohen Gleichförmigkeitsgrad aufweisen. Dabei ist zu beachten, daß höchstens 5 %, vorzugsweise höchstens 2 % blockierte Poren, möglichst in gleichmäßiger Verteilung, vorhanden sind, um eine Kanalbildung und damit eine Herabsetzung des Wirkungsgrades des Filters zu vermeiden.

Eine große Anzahl von Materialien kann zur Herstellung von Keramikfiltern gemäß der Neuerung verwendet werden. Hauptbestandteil ist dabei vorzugsweise AIpO, in einer Menge von 60 bis 95 Gew. %, vorzugsweise von 75 bis 80 Gew. %. Es können aber auch andere hochfeuerfeste, insbesondere hochtonerdehaltige Stoffe verwendet werden, wie z.B. Sillimannit, Mullit oder Schamotte. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Aluminiumoxidpulver erwiesen bei dem mindestens 90 % der Partikel eine maximale Ausdehnung von ¹TlO"⁵ m, vorzugsweise 1*10 und eine plättchenförmige Struktur aufweisen.

Weitere Bestandteile des Keramikfilters gemäß der Neuerung sind Glühprodukte von Alumosilikaten, beispielsweise Kaolin, in einer Menge von 2 bis 10 Gew. %, vorzugsweise von 3 bis 5 Gew. %. Ein weiterer Bestandteil ist das Glühprodukt, eines Binders, z.B. Monoaluminiumphosphat, der durch den Abbindeprozeß nach der Formel:

Al₂O₃ + Al (H

zu Aluininiumorthophosphat umgewandelt wird. Die Verwendung von Cr₂O , wie sie bei bekannten Filtern zur Hochtemperaturbeständigkeit notwendig ist, erübrigt sich bei Keramikfiltern nach

der Neuerung.

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In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise gewählte Ausführungen eines Keramikfilters nach der Neuerung in einer Gießform in Teilausschnitten der Hohlräume einer Form schaubildlich dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Keramikfilters 1 im Lauf 2 einer Gießform, wie z.B. einer Sandform, wobei der Lauf zwischen einem, einen Eingußtrichter aufweisenden Einguß 3 und dem weiter nicht dargestellten Formhohlraum angeordnet ist. Der vom !' Einguß 3 abzweigende erste Teil 2a des Laufes ist im Formunterteil angeordnet, wobei an dessen anderen erweiterten Ende der Keramikfilter 1 angeordnet ist. Der zweite Teil 2b des κ Laufes ist dann im Formoberteil angeordnet und führt von dem jf gezeigten erweiterten, über dem Keramikfilter 1 angeordneten einem Ende zum Formhohlraum. Die in den Einguß 3 eingegossene Schmelze durchfließt somit den Keramikfilter von unten nach :. oben, wobei die gefilterte Schmelze durch den Teil 2b des Laufes in den Formhohlraum gelangt.

\ Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher der erste Teil 2a des Laufes 2 im Formoberteil und der zweite Teil 2b des Laufes 2 '^r\ mit dem Keramikfilter 1 im Formunterteil angeordnet ist, wo- ;; durch die Schmelze den Keramikfilter von oben nach unten ί durchfließt. In beiden Fällen ist der Keramikfilter sehr ein-[i fach von oben in den Formunterteil einsetzbar. ti

κ Fig. 3 zeigt die Anordnung eines als runde Platte ausgebildeten Keramikfilters 1 zwischen dem Einguß 3 und dem zum Formhohlraum führenden Lauf 2, wobei der Filter 1 ebenfalls leicht in den mit dem Lauf 2 versehenen Formunterteil einsetzbar ist und von oben nach unten von der Schmelze durchflossen wird.

Fig.4 zeigt die Anordnung des Keramikfilters 1 zwischen dem Lauf 2 und einem darüber im Formoberteil angeordneten geschlossenen Speiser ¹I - genannt auch Massel - von welchem die Schmelze direkt in den Formhohlraum des herzustellenden Gußstückes 5 gelangt. Der Keramikfilter 1 wird von der Schmelze

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von unten nach oben durchflossen und ist von oben in den Formunterteil einsetzbar.

In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Keramikfilter 1 zwischen dem geschlossenen Speiser Ί und dem Formhohlraum für das Gußstück 5 angeordnet. Der plattenförmige Keramikfilter i ist in senkrechter Lage in den Formunterteil und/oder Formoberteil einsetzbar und dient gleichzeitig als vorgezeichnete Brechstelle - auch Brechkern genannt - zur Trennung des Gußstückes 5 von dem aus Einguß 3, Lauf 2 und Speiser Ί bestehenden Eingußsystem.

Fig. 6 zeigt den direkten Einsatz eines Keramikfilters 1 zwischai dem Einlaufzapfen 3 und dem Gußstück 5» wobei hier ebenfalls der Keramikfilter 1 die vorgezeichnete Brechstelle bildet. Der Keramikfilter wird wie aus Fig. 6 ersichtlich von oben nach unten von der Schmelze durchflossen, wobei eine Anordnung am unteren Teil des Gußstückes 5 mit Durchfluß von unten nach oben ebenfalls möglich ist.

Claims (5)

Fischerijjj* ·· ·· *' ϊ ι · · · · *) I I > 1 ) 1 I J · ι '*■(Schweiz)- 6 -GeorgAktiengesellschaft, CH-8201SchaffhausenSchutzansprüche:

1. Keramikfilter mit offenzelliger Schaumstruktur auf der Basis von AIpO, oder sonstigen hochfeuerfesten Stoffen zum Filtrieren von Metallschmelzen, gekennzeichnet durch eine Durch-

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flußgeschwindigkeit von 1300 bis 5000 cnr Schmelze pro cm Pilterflache pro Minute.

2. Keramikfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine

Durchflußg(?schvfindigkeit von I3OO bis 4000 cnr Schmelze pro ϊ ο

f cm Filterflächt, pro Minute, vorzugsweise von 13ΟΟ bis 3700

cm/min.

3. Keramikfilter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Porosität von 0,3 bis 0,8.

4. Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Durchflußmenge von 2 bis 40 kg, vorzugsweise von 18 bis 28 kg Schmelze pro cm Filterfläche pro Minute.

5. Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 2 % blockierte Poren aufweist, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.