EP0074978A1 - Ceramic filter, method for manufacturing and utilizing this filter - Google Patents

Ceramic filter, method for manufacturing and utilizing this filter

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EP0074978A1
EP0074978A1 EP82900929A EP82900929A EP0074978A1 EP 0074978 A1 EP0074978 A1 EP 0074978A1 EP 82900929 A EP82900929 A EP 82900929A EP 82900929 A EP82900929 A EP 82900929A EP 0074978 A1 EP0074978 A1 EP 0074978A1
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EP
European Patent Office
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ceramic filter
filter
ceramic
gekenn
foam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82900929A
Other languages
German (de)
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Inventor
Franz Hofmann
Hans Günter TRAPP
Rolf Rietzscher
Jürgen Otto
Wolfgang Kaettlitz
Gerd Trinki
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Georg Fischer AG
Original Assignee
Georg Fischer AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Georg Fischer AG filed Critical Georg Fischer AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/0615—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances the burned-out substance being a monolitic element having approximately the same dimensions as the final article, e.g. a porous polyurethane sheet or a prepreg obtained by bonding together resin particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2093—Ceramic foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/084—Breaker cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/086—Filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C22B21/066—Treatment of circulating aluminium, e.g. by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a ceramic filter with an open-cell foam structure based on Al-O or other highly refractory, in particular high-alumina materials for filtering metal melts, a process for its production and its use for cleaning molten metals and metal alloys, preferably iron .
  • DE-OS 2 848 005 describes a porous ceramic filter with a relatively low permeability for filtering
  • OMPI Aluminum melting known.
  • the main object of the present invention is to provide a ceramic filter which also enables effective cleaning of such metal melts which have a high degree of resistance to temperatures above 1000 ° C., in particular of cast iron.
  • the task is to create a ceramic filter of the aforementioned type, which has a high temperature resistance in the range of 1350 - 1650 C and allows a high potting speed.
  • Another object of the present invention is to provide a method for the production of such a ceramic filter, which both guarantees compliance with the required specifications and also permits rational production for mass production.
  • the invention thus relates to a ceramic filter with an open-cell foam structure based on Al 2 O_ or other highly refractory substances for filtering metal melts, characterized by a flow rate of 200 to 5000 cm 3 of melt per cm 2 of filter area per minute.
  • the flow rate according to the invention can be achieved by a large number of combinations of the main parameters, number of pores per cm / porosity / thickness of the filter, and applies to a position of the pouring funnel above the filter of 15 to 30 cm.
  • the filters according to the invention in particular when casting cast iron, have a significantly improved cleaning effect compared to the previously known agents and, because of their temperature resistance, also have increased operational reliability.
  • the use of the filter according to the invention does not change the composition of the filtered melt.
  • a ceramic filter which is preferably 0.5 to 18 per centimeter in length 0.5 - 8, has pores.
  • the desired coarse toxicity results in a lower porosity compared to known filters, which extends from 0.95 down to 0.3.
  • the porosity P is determined using the following formula:
  • the open-cell foam structure should have a high degree of uniformity. It should be noted here that at most 5%, preferably at most 2%, blocked pores, if possible in a uniform distribution, are present in order to avoid channel formation and thus a reduction in the efficiency of the filter.
  • a large number of materials can be used to manufacture the filter according to the invention.
  • the main constituent is preferably Al 2 O 3 in an amount of 60-95% by weight, preferably 75-80% by weight.
  • highly refractory materials in particular those containing high alumina, can also be used, e.g. Sillimannite, mullite or chamotte.
  • aluminosilicates for example kaolin
  • aluminosilicates for example kaolin
  • Another component is the glow product of a binder, e.g. Monoaluminum phosphate, which by the setting process according to the formula:
  • An open-cell foam structure of an organic material is impregnated with a slurry of a composition containing ceramic aluminum oxide and a binder. The slurry solvent and organic substance are then removed. - 6 -
  • the organic material can be a reticulated.
  • the slurry is preferably an aqueous e.g. with a share of 3 - 8% water.
  • the composition advantageously has a viscosity in the range of 10 4 to 2-104 centipoise at 20 revolutions per minute.
  • the excess slurry is removed from the foam by passing the impregnated foam through a system of pairs of rollers. The foam is then dried to remove the water.
  • the organic substance and the residual water can be removed by heating, for example to above 225 ° C.
  • Particularly effective filters can be produced by subjecting them to a re-impregnation in order to secure the exposed cell webs lying on the surface of the filter against breaking and to give the filter an increased temperature resistance.
  • the dried and impregnated foam described above is subjected to a further impregnation with a ceramic slurry on the surface, dried again and heated to remove the organic substance and at temperatures between 1200 ° C and 1500 ° C, preferably between 1350 C and 1450 ° C calcined.
  • the impregnated ceramic filter is dried at temperatures between 150 ° C. and 600 ° C., preferably between 250 ° C. and 350 ° C.
  • a wetting agent in an amount of, for example, 0.5-2.0% by weight has proven to be advantageous.
  • the thixotropic ceramic material can be produced according to the above in a variety of formulations, but particularly good results are obtained with 65% A1 2 0 3 , 3% kaolin, 1% alkylbenzenesulfonate as wetting agent, 25% monoaluminum phosphate and 6 % Water achieved.
  • the filter earths are used in front of or in the sand mold or the mold, with installation to be as close as possible to the casting.
  • 1 to 6 show partial sections of the cavities of a mold in a perspective view.
  • Fig. 1 shows the arrangement of a ceramic filter 1 in the barrel 2 of a mold, such as a sand mold, where
  • the barrel is arranged between a sprue 3 having a sprue and the mold cavity (not shown).
  • the first part 2a of the barrel branching off from the sprue 3 is arranged in the lower mold part, the ceramic filter 1 being arranged at the other widened end thereof.
  • the second part 2b of the barrel is then arranged in the upper part of the mold and leads from the shown extended end, which is arranged above the ceramic filter 1, to the mold cavity.
  • the melt poured into the sprue 3 thus flows through the ceramic filter from bottom to top, the filtered melt passing through part 2b of the barrel into the mold cavity.
  • FIG 3 shows the arrangement of a ceramic filter 1 designed as a round plate between the sprue 3 and the barrel 2 leading to the mold cavity, the filter 1 likewise being easily insertable into the mold base provided with the barrel 2 and from above is flowed through by the melt below.
  • FIG. 4 shows the arrangement of the ceramic filter 1 between the barrel 2 and a closed feeder 4 - also called ingot - arranged above it in the upper part of the mold, from which the melt directly into the cavity of the mold to be produced Casting 5 arrives.
  • the ceramic filter 1 is flowed through by the melt from bottom to top and can be inserted into the bottom part of the mold from above.
  • the ceramic filter 1 is arranged between the closed feeder 4 and the mold cavity for the casting 5.
  • the plate-shaped ceramic filter 1 is used in a vertical position in the bottom mold part and / or upper mold and also serves as a pre-recorded breaking point - also called refractive core - 'for the separation of the casting 5 from the group consisting of sprue 3, Run 2 and Suiter 4 gating system.
  • FIG. 6 shows the direct use of a ceramic filter 1 between the inlet spigot 3 and the casting 5, the ceramic filter 1 also forming the predetermined breaking point here.
  • the ceramic filter is flowed through by the melt from top to bottom, whereby an arrangement on the lower part of the casting 5 with a flow from bottom to top is also possible.

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Abstract

Un filtre en ceramique de structure poreuse a alveoles ouvertes, a base d'oxyde d'aluminium ou d'autres substances hautement refractaires, en particulier a teneur elevee en alumine, est utilise pour filtrer, respectivement pour purifier des metaux en fusion dont la temperature de coulee est superieure a 1000 C, notamment de la fonte en fusion, lors de la coulee dans des moules en sable ou dans des coquilles. La vitesse de passage a travers le filtre s'eleve a 200 - 5000 cm3 de matiere en fusion par cm2 de surface du filtre par minute. La fabrication du filtre en ceramique utilisable a la maniere d'un article a jeter est realisee a l'aide d'un liant au phosphate de monoaluminium.A ceramic filter of porous structure with open cells, based on aluminum oxide or other highly refractory substances, in particular with a high alumina content, is used to filter, respectively to purify molten metals whose temperature of casting is higher than 1000 C, in particular of the molten cast iron, during the casting in molds in sand or in shells. The speed of passage through the filter is 200 - 5000 cm3 of molten material per cm2 of filter surface per minute. The manufacture of the ceramic filter which can be used as a disposable article is carried out using a monoaluminum phosphate binder.

Description

Keramikfilter, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung Ceramic filter, process for its production and its use
Die Erfindung betrifft einen Keramikfilter mit offen- zelliger Schaumstruktur auf der Basis von Al-O oder sonstigen hochfeuerfesten, insbesondere hochtonerdehaltigen Stoffen zum Filtrieren von Metallschmelzen, ein Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung zur Reinigung von geschmolzenen Metallen und Metalllegierungen, vorzugs¬ weise von Eisen.The invention relates to a ceramic filter with an open-cell foam structure based on Al-O or other highly refractory, in particular high-alumina materials for filtering metal melts, a process for its production and its use for cleaning molten metals and metal alloys, preferably iron .
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 ver¬ wenden. Nachteilig ist hierbei die unzureichende Filter¬ wirkung aufgrund der relativ grossen Löcher der Siebkerne. Auch hochfeuerfeste Glasfasersiebe haben sich in der Praxis nicht bewährt.When casting metals that require melting temperatures above 1000 C, e.g. Cast iron, cast steel or cast steel alloys, it is known to use sieve cores from fired chamottes or core sand for filtering. The disadvantage here is the insufficient filter action due to the relatively large holes in the screen cores. Even highly refractory glass fiber screens have not proven themselves in practice.
Aus der DE-OS 2 848 005 ist ein poröser Keramikfilter relativ geringer Durchlässigkeit zum Filtrieren vonDE-OS 2 848 005 describes a porous ceramic filter with a relatively low permeability for filtering
OMPI Aluminiumschmelzen bekannt. Die geringe Durchlässigkeit von 12,7 - 127 cm 3 flüssigen Metalls pro cm2 Filterober¬ fläche 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 vorbe¬ kannten Keramikfilters macht diesen allerdings ungeeignet für den Einsatz beim Vergiessen von Metallen mit einer deutlich höheren Vergiesstemperatur, wie beispielsweise Eisen und dessen Legierungen.OMPI Aluminum melting known. The low permeability of 12.7 - 127 cm 3 of liquid metal per cm 2 of filter surface and minute (at a height of the pouring funnel above the filter of 15 to 30 cm) and the limited temperature resistance of aluminum melts with a casting temperature of approx. 750 C designed known ceramic filters make them unsuitable for use when casting metals with a significantly higher casting temperature, such as iron and its alloys.
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Keramikfilter zu schaffen, der eine wirkungsvolle Reini¬ gung auch von solchen Metallschmelzen ermöglicht, die eeiinnee VVeerrggiieesssstteemmppeerraattuurr *von über 1000 C aufweisen, ins- besondere von Gusseisen.The main object of the present invention is to provide a ceramic filter which also enables effective cleaning of such metal melts which have a high degree of resistance to temperatures above 1000 ° C., in particular of cast iron.
Im speziellen liegt die Aufgabe in der Schaffung eines Keramikfilters der vorgenannten Art, welcher eine hohe Temperaturbeständigkeit im Bereich von 1350 - 1650 C aufweist und eine hohe Vergiessgeschwindigkeit erlaubt.In particular, the task is to create a ceramic filter of the aforementioned type, which has a high temperature resistance in the range of 1350 - 1650 C and allows a high potting speed.
Eine weitere Aufgabe bei vorliegender Erfindung besteht in der ZurverfügungsStellung eines Verfahrens zur Her¬ stellung eines solchen Keramikfilters, das sowohl die Einhaltung der erforderlichen Spezifikationen garantiert als auch eine rationelle Fertigung für die Massenproduk¬ tion erlaubt.Another object of the present invention is to provide a method for the production of such a ceramic filter, which both guarantees compliance with the required specifications and also permits rational production for mass production.
"Weitere Aufgaben und Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich. Erfindungsgemäss werden die Aufgaben nach einem Produkt gemäss Anspruch 1, vorzugsweise gemäss Anspruch 2 und nach einem Verfahren gemäss Anspruch 12 gelöst."Other tasks and advantages are apparent from the description below. According to the invention, the objects are achieved according to a product according to claim 1, preferably according to claim 2 and according to a method according to claim 12.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Keramikfilter mit offenzelliger Schaumstruktur auf der Basis von Al20_ oder sonstigen hochfeuerfesten Stoffen zum Filtrieren von Me¬ tallschmelzen, gekennzeichnet durch eine Durchflussge¬ sscchhwwiinnddiiggkkeeiitt vvoonn .200 - 5000 cm 3 Schmelze pro cm2 Filter- fläche pro Minute.The invention thus relates to a ceramic filter with an open-cell foam structure based on Al 2 O_ or other highly refractory substances for filtering metal melts, characterized by a flow rate of 200 to 5000 cm 3 of melt per cm 2 of filter area per minute.
Die erfindungsgemässe Durchflussgeschwindigkeit lässt sich durch eine Vielzahl von Kombinationen der Hauptparameter Porenanzahl pro cm / Porosität / Dicke des Filters er¬ reichen und gilt für eine Lage des Eingusstrichters über dem Filter von 15 bis 30 cm.The flow rate according to the invention can be achieved by a large number of combinations of the main parameters, number of pores per cm / porosity / thickness of the filter, and applies to a position of the pouring funnel above the filter of 15 to 30 cm.
Es ist gefunden worden, dass die erfindungsgemässen Filter, insbesondere beim Vergiessen von Gusseisen, gegenüber den bisher bekannten Mitteln eine deutlich verbesserte Reini¬ gungswirkung und wegen ihrer Temperaturbeständigkeit auch eine erhöhte Betriebssicherheit aufweisen. Zudem bewirkt die Verwendung des erfindungsgemässen Filters keine Ver¬ änderung der Zusammensetzung der filtrierten Schmelze.It has been found that the filters according to the invention, in particular when casting cast iron, have a significantly improved cleaning effect compared to the previously known agents and, because of their temperature resistance, also have increased operational reliability. In addition, the use of the filter according to the invention does not change the composition of the filtered melt.
Zahlreiche Vorteile werden bei der Verwendung des erfin¬ dungsgemässen Filters erreicht, von denen eine Anzahl vorstehend erwähnt sind und nachstehend ausführlicher besprochen werden.Numerous advantages are achieved when using the filter according to the invention, a number of which are mentioned above and are discussed in more detail below.
Vorteilhafterweise wird ein Keramikfilter verwendet, welcher pro Zentimeter Längenausdehnung 0,5 - 18, vorzugsweise 0,5 - 8, Poren aufweist. Die relative Grobporigkeit des erfindungsgemässen Filters zusammen mit einer möglichst geringen Dicke des Filters z.B. 1 cm bewirken eine hohe Durchflussgeschwindigkeit, was eine Schonung des Form¬ stoffes bedeutet.Advantageously, a ceramic filter is used, which is preferably 0.5 to 18 per centimeter in length 0.5 - 8, has pores. The relative coarse pores of the filter according to the invention together with the smallest possible thickness of the filter, for example 1 cm, result in a high flow rate, which means protecting the molding material.
Durch die gewünschte Grobpoxigkeit 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:The desired coarse toxicity results in a lower porosity compared to known filters, which extends from 0.95 down to 0.3. The porosity P is determined using the following formula:
*κ " ds* κ "d s
K in der d_ die Dichte der festen keramischen Masse und d_ die Dichte des keramischen Schaumes ist.K in which d_ is the density of the solid ceramic mass and d_ the density of the ceramic foam.
um ein wirksames Filter zu erhalten sollte die offen- zellige 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 Kanal¬ bildung und damit eine Herabsetzung des Wirkungsgrades des Filters zu vermeiden.In order to obtain an effective filter, the open-cell foam structure should have a high degree of uniformity. It should be noted here that at most 5%, preferably at most 2%, blocked pores, if possible in a uniform distribution, are present in order to avoid channel formation and thus a reduction in the efficiency of the filter.
Eine grosse Anzahl von Materialien kann zur Herstellung des erfindungsgemässen Filters verwendet werden.A large number of materials can be used to manufacture the filter according to the invention.
Hauptbestandteil ist dabei vorzugsweise Al2O3 in einer Menge von 60 - 95 Gew. %, vorzugsweise von 75 - 80 Gew. %.The main constituent is preferably Al 2 O 3 in an amount of 60-95% by weight, preferably 75-80% by weight.
Es können aber auch andere hochfeuerfeste, insbesondere hochtonerdehaltige Stoffe verwendet werden, wie z.B. Silli- mannit, Mullit oder Schamotte.However, other highly refractory materials, in particular those containing high alumina, can also be used, e.g. Sillimannite, mullite or chamotte.
'BUREΛ Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Aluminiumoxidpulver erwiesen bei dem mindestens 90 % der Partikel eine maximale Ausdehnung von 4*10 m, vor¬ zugsweise l-lθ" m und eine plättchenförmige Struktur aufweisen.'BUREΛ The use of aluminum oxide powder has proven to be particularly advantageous in which at least 90% of the particles have a maximum extent of 4 * 10 m, preferably l-l0 " m and a plate-like structure.
Weitere Bestandteile des erfindungsgemässen Filters sind Glühprodukte von Alumosilikaten, beispielsweise Kaolin, in einer Menge von 2 - 10 Gew. %, vorzugsweise von 3 - 5 Gew. %.Further constituents of the filter according to the invention are annealed products of aluminosilicates, for example kaolin, in an amount of 2 to 10% by weight, preferably 3 to 5% by weight.
Ein weiterer Bestandteil ist das Glühprodukt eines Binders, z.B. Monoaluminiumphosphat, der durch den Abbindeprozess nach der Formel:Another component is the glow product of a binder, e.g. Monoaluminum phosphate, which by the setting process according to the formula:
Al203 + A1(H2P04)3 ^3A1P04 + 3H20Al 2 0 3 + A1 (H 2 P0 4 ) 3 ^ 3A1P0 4 + 3H 2 0
zu Alu iniumorthophosphat umgewandelt wird.is converted to aluminum orthophosphate.
Die Verwendung von Cr20-, wie sie bei bekannten Filtern zur Hochtemperaturbeständigkeit notwendig ist, erübrigt sich beim erfindungsgemässen Filter.The use of Cr 2 0-, as is necessary in known filters for high temperature resistance, is not necessary in the filter according to the invention.
Nach vorliegender Erfindung werden die vorstehenden Auf¬ gaben und die Vorteile in einfacher Weise nach dem folgen¬ den Herstellungsverfahren erhalten.According to the present invention, the above tasks and the advantages are obtained in a simple manner by the following manufacturing process.
Eine offenzellige Schaumstruktur eines organischen Mate¬ rials wird mit einer Aufschlämmung einer keramischen Aluminiumoxid enthaltenden Zusammensetzung und einem Binder imprägniert. Anschliessend wird das Lösungsmittel der Aufschlämmung und die organische Substanz entfernt. - 6 -An open-cell foam structure of an organic material is impregnated with a slurry of a composition containing ceramic aluminum oxide and a binder. The slurry solvent and organic substance are then removed. - 6 -
Das organische Material kann ein retikulierter. Polyurethan¬ schaum auf Polyester- oder Polyätherbasis mit einem εkelettartigen Netz von Zellstegen dreidimensionaler Struktur sein.The organic material can be a reticulated. Polyurethane foam based on polyester or polyether with a skeleton-like network of cell webs of three-dimensional structure.
Die Aufschlämmung ist vorzugsweise eine wässerige z.B. mit einem Anteil von 3 - 8 % Wasser.The slurry is preferably an aqueous e.g. with a share of 3 - 8% water.
Die wässerige Aufschlämmung der hochthixotropen keramischenThe aqueous slurry of the highly thixotropic ceramic
Zusammensetzung weist vorteilhafterweise eine Viskosität im Bereich von 10 4 bis 2-104 Zentipoise bei 20 Umdrehungen pro Minute auf.The composition advantageously has a viscosity in the range of 10 4 to 2-104 centipoise at 20 revolutions per minute.
Nach der vollständigen Durchtränkung des Schaumstoffes wird die überschüssige Aufschlämmung vom Schaumstoff entfernt, indem der imprägnierte Schaumstoff durch ein System von Walzenpaaren geführt wird. Danach wird der Schaumstoff getrocknet um das Wasser zu entfernen. DieAfter the foam has been completely saturated, the excess slurry is removed from the foam by passing the impregnated foam through a system of pairs of rollers. The foam is then dried to remove the water. The
Entfernung der organischen Substanz und des Restwassers kkaannnn dduurr<ch Erhitzen, beispielsweise auf über 225 C erfolgen.The organic substance and the residual water can be removed by heating, for example to above 225 ° C.
Besonders wirkungsvolle Filter können dadurch hergestellt werden, dass man sie einer Nach-Iinprägnierung unterwirft um die an der Oberfläche des Filters liegenden exponier¬ ten Zellstege gegen das Abbrechen zu sichern und um dem Filter eine erhöhte Temperaturbeständigkeit zu verleihen. Dazu wird der oben beschriebene, getrocknete und impräg¬ nierte Schaumstoff an der Oberfläche einer weiteren Imprägnierung mit einer keramischen Au schlämmung unter¬ worfen, nochmals getrocknet und zwecks Entfernung der organischen Substanz erhitzt und bei Temperaturen zwischen 1200° C und 1500° C, vorzugsweise zwischen 1350 C und 1450° C calziniert.Particularly effective filters can be produced by subjecting them to a re-impregnation in order to secure the exposed cell webs lying on the surface of the filter against breaking and to give the filter an increased temperature resistance. For this purpose, the dried and impregnated foam described above is subjected to a further impregnation with a ceramic slurry on the surface, dried again and heated to remove the organic substance and at temperatures between 1200 ° C and 1500 ° C, preferably between 1350 C and 1450 ° C calcined.
Diese Oberflächenimprägnierung kann entweder vor oder nach dem Brennvorgang erfolgen. Nach erfolgtem Brennvorgang wird der nachimprägnierte Keramikfilter bei Temperaturen zwischen 150° C und 600° C, vorzugsweise zwischen 250 C und 350 C getrocknet.This surface impregnation can take place either before or after the firing process. After the firing process, the impregnated ceramic filter is dried at temperatures between 150 ° C. and 600 ° C., preferably between 250 ° C. and 350 ° C.
Bei der Imprägnierung und Nachimprägnierung hat sich die Verwendung eines Netzmittels in einer Menge von beispiels¬ weise 0,5 - 2,0 Gew. % als vorteilhaft erwiesen.In the impregnation and post-impregnation, the use of a wetting agent in an amount of, for example, 0.5-2.0% by weight has proven to be advantageous.
Das thixotrope keramische Material kann gemäss vorstehen¬ den Ausführungen in einer Vielzahl von Rezepturen herge¬ stellt werden, besonders gute Resultate werden jedoch mit 65 % A1203, 3 % Kaolin, 1 % Alkylbenzolsulfonat als Netz¬ mittel, 25 % Monoaluminiumphosphat und 6 % Wasser erzielt.The thixotropic ceramic material can be produced according to the above in a variety of formulations, but particularly good results are obtained with 65% A1 2 0 3 , 3% kaolin, 1% alkylbenzenesulfonate as wetting agent, 25% monoaluminum phosphate and 6 % Water achieved.
Die Filter- erden vor oder in der Sandform bzw. der Kokille verwendet, wobei ein Einbau möglichst nahe am Gussstück er¬ folgen soll.The filter earths are used in front of or in the sand mold or the mold, with installation to be as close as possible to the casting.
In den beiliegenden Zeichnungen sind unterschiedliche Anordnungen eines Keramikfilters in einer Giessform dar¬ gestellt.Different arrangements of a ceramic filter in a casting mold are shown in the accompanying drawings.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen Teilausschnitte der Hohlräume einer Form in perspektivischer Darstellung.1 to 6 show partial sections of the cavities of a mold in a perspective view.
Die Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Keramikfilters 1 im Lauf 2 einer Giessform, wie z.B. einer Sandform, wobeiFig. 1 shows the arrangement of a ceramic filter 1 in the barrel 2 of a mold, such as a sand mold, where
OMPI 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 anderem erweiterten Ende der Keramikfilter 1 ange¬ ordnet ist. Der zweite Teil 2b des Laufes ist dann im Formoberteil angeordnet und führt von dem gezeigten er¬ weiterten, 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.OMPI the barrel is arranged between a sprue 3 having a sprue and the mold cavity (not shown). The first part 2a of the barrel branching off from the sprue 3 is arranged in the lower mold part, the ceramic filter 1 being arranged at the other widened end thereof. The second part 2b of the barrel is then arranged in the upper part of the mold and leads from the shown extended end, which is arranged above the ceramic filter 1, to the mold cavity. The melt poured into the sprue 3 thus flows through the ceramic filter from bottom to top, the filtered melt passing through part 2b of the barrel into the mold cavity.
Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher der erste Teil 2a des Laufes 2 im Formoberteil und der zweite Teil 2b des Laufes 2 mit dem Keramikfilter 1 im Formunterteil angeordnet ist, wodurch die Schmelze den Keramikfilter von oben nach unten durchfliesst. In beiden Fällen ist der Keramikfilter sehr einfach von oben in den Formunter¬ teil einsetzbar.2 shows an arrangement in which the first part 2a of the barrel 2 is arranged in the upper mold part and the second part 2b of the barrel 2 with the ceramic filter 1 in the lower mold part, as a result of which the melt flows through the ceramic filter from top to bottom. In both cases, the ceramic filter can be inserted very easily into the lower part of the mold from above.
Fig. 3 zeigt die Anordnung eines als runde Platte ausge¬ bildeten 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 Form- - unterteil einsetzbar ist und von oben nach unten von der Schmelze durchflössen wird.3 shows the arrangement of a ceramic filter 1 designed as a round plate between the sprue 3 and the barrel 2 leading to the mold cavity, the filter 1 likewise being easily insertable into the mold base provided with the barrel 2 and from above is flowed through by the melt below.
Fig. 4 zeigt die Anordnung des Keramikfilters 1 zwischen dem Lauf 2 und einem darüber im Formoberteil angeordneten geschlossenen Speiser 4 - genannt auch Massel - von welchem die Schmelze direkt in den Formhohlraum des herzustellenden Gussstückes 5 gelangt. Der Keramikfilter 1 wird von der Schmelze von unten nach oben durchflössen und ist von oben in den Formunterteil einsetzbar.FIG. 4 shows the arrangement of the ceramic filter 1 between the barrel 2 and a closed feeder 4 - also called ingot - arranged above it in the upper part of the mold, from which the melt directly into the cavity of the mold to be produced Casting 5 arrives. The ceramic filter 1 is flowed through by the melt from bottom to top and can be inserted into the bottom part of the mold from above.
In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Keramikfilter 1 zwischen dem geschlossenen Speiser 4 und dem Formhohlraum für das Gussstück 5 angeordnet. Der plattenförmige Keramikfilter 1 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 4 bestehenden Eingusssystem.In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, the ceramic filter 1 is arranged between the closed feeder 4 and the mold cavity for the casting 5. The plate-shaped ceramic filter 1 is used in a vertical position in the bottom mold part and / or upper mold and also serves as a pre-recorded breaking point - also called refractive core - 'for the separation of the casting 5 from the group consisting of sprue 3, Run 2 and Speiser 4 gating system.
Fig. 6 zeigt den direkten Einsatz eines Keramikfilters 1 zwischen 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 durch¬ flössen wobei eine Anordnung am unteren Teil des Guss¬ stückes 5 mit Durchfluss von unten nach oben ebenfalls möglich ist. 6 shows the direct use of a ceramic filter 1 between the inlet spigot 3 and the casting 5, the ceramic filter 1 also forming the predetermined breaking point here. As can be seen from FIG. 6, the ceramic filter is flowed through by the melt from top to bottom, whereby an arrangement on the lower part of the casting 5 with a flow from bottom to top is also possible.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Keramikfilter mit offenzelliger Schaumstruktur auf der Basis von Al-0- oder sonstigen hochfeuerfesten Stoffen zum Filtrieren von Metallschmelzen, gekenn¬ zeichnet durch eine Durchflussgeschwindigkeit von1. Ceramic filter with an open-cell foam structure based on Al-0 or other highly refractory substances for filtering metal melts, characterized by a flow rate of
200 - 5000 cm 3 Schmelze pro cm2 Filterfläche pro200 - 5000 cm 3 melt per cm2 filter area per
Minute.Minute.
2. Keramikfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Durchflussgeschwindigkeit von 1000 - 400O cm2. Ceramic filter according to claim 1, characterized by a flow rate of 1000 - 400O cm
22nd
Schmelze pro cm Filterfläche pro Minute, vorzugs¬ weise von 1300 bis 3700 cm/min.Melt per cm filter area per minute, preferably from 1300 to 3700 cm / min.
3. Keramikfilter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Porenanzahl von 0,5 - 18 pro cm Längen- ausdehnung des Filters, vorzugsweise von 0,5 — 8 pro cm.3. Ceramic filter according to claim 1 or 2, characterized by a number of pores of 0.5 - 18 per cm length of the filter, preferably from 0.5 - 8 per cm.
4. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Porosität von 0,3 - 0,95, vorzugsweise von 0,3 - 0,8.4. Ceramic filter according to claim 1 to 3, characterized by a porosity of 0.3-0.95, preferably 0.3-0.8.
5. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet5. Ceramic filter according to claim 1 to 4, characterized
"BU REΛ ∑ durch einen Gehalt an hochtonerdehaltigen Stoffen, vor¬ zugsweise an Al-0- von 60 - 95 Gew. %, vorzugsweise von 75 - 80 Gew. %."BU REΛ ∑ a content of high-alumina substances, preferably Al-0, of 60-95% by weight, preferably 75-80% by weight.
6. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Glühprodukten von Alumosilikaten beispielsweise Kaolin, von 1 - 10 Gew. %, vorzugsweise von 1 - 5 Gew. %.6. Ceramic filter according to claim 1 to 5, characterized by a content of annealing products of aluminosilicates, for example kaolin, from 1 to 10% by weight, preferably from 1 to 5% by weight.
7. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass mindestens 90 % der A120_ - Partikel eine maximale Ausdehnung von 4*10 m, vorzugsweise von 1*10 m aufweisen.7. Ceramic filter according to claims 1 to 6, characterized in that at least 90% of the A1 2 0_ particles have a maximum dimension of 4 * 10 m, preferably 1 * 10 m.
8. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Dicke des Filters 5 bis 30 mm be¬ trägt.8. Ceramic filter according to claims 1 to 7, characterized in that the thickness of the filter is 5 to 30 mm.
9. Keramikfilter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Durchflussmenge von 2 - 40, vorzugsweise von 18 -9. Ceramic filter according to claim 2, characterized by a flow rate of 2 - 40, preferably 18 -
28 kg Schmelze pro cm 2 Filterfläche pro -Minute.28 kg melt per cm 2 filter area per minute.
10. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass es weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 2 % blockierte Poren aufweist die in regelmässigen Abständen angeordnet sind.10. Ceramic filter according to claim 1 to 9, characterized gekenn¬ characterized in that it has less than 5%, preferably less than 2% blocked pores which are arranged at regular intervals.
11. Keramikfilter nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass es keine chromhaltigen Substanzen, ins¬ besondere kein Cr.O-, enthält.11. Ceramic filter according to claim 1 to 10, characterized gekenn¬ characterized in that it contains no chromium-containing substances, in particular no Cr.O-.
12. Verfahren zur Herstellung eines Keramikfilters nach12. Method of manufacturing a ceramic filter according to
"BυREΛt p .pi iPO Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man eine offenzellige Schaumstruktur eines organischen Materials mit einer Aufschlämmung einer keramischen, Al-O- - enthaltenden Zusammensetzung und einem Binder imprägniert und anschliessend das Lösungsmittel der Aufschlämmung und die organische Substanz entfernt."BυREΛt p .pi iPO Claims 1 to 11, characterized in that an open-cell foam structure of an organic material is impregnated with a slurry of a ceramic composition containing Al-O- and a binder and then the solvent of the slurry and the organic substance are removed.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man eine offenzellige Schaumstruktur eines organi¬ schen Materials mit einer wässerigen Aufschlämmung von Al-O, - Partikeln, vorzugsweise in einer Menge von 60 - 70 Gew. % und AKH-PO.),, vorzugsweise in einer Menge von 10 - 30 Gew. % imprägniert und an¬ schliessend das Wasser und die organische Substanz, vorzugsweise durch Erhitzen auf über 225 C, entfernt.13. The method according to claim 12, characterized in that an open-cell foam structure of an organic material with an aqueous slurry of Al-O, - particles, preferably in an amount of 60-70% by weight and AKH-PO.), , preferably impregnated in an amount of 10-30% by weight and then the water and the organic substance are removed, preferably by heating to above 225 ° C.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das organische Material aus einem retikulierten Polyurethanschaum auf Polyester- oder Polyätherbasis mit einem skelettartigen Netz von Zellstegen dreidimensionaler Struktur besteht.14. The method according to claim 12 or 13, characterized gekenn¬ characterized in that the organic material consists of a reticulated polyurethane foam based on polyester or polyether with a skeletal network of cell webs three-dimensional structure.
15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass man ein offenzelliges organisches Polymerisat mit einer wässerigen Aufschlämmung einer hochthixotropen keramischen Zusammensetzung mit einer Viskosität im Bereich von 10*10 bis 20*10 Centipoise bei 20 D/min. bis zur vollständigen Durchtränkung des Schaumstoffes imprägniert und danach überschüssige Aufschlämmung von dem Schaumstoff entfernt, indem der imprägnierte Schaumstoff durch ein System von Walzen¬ paaren geführt wird und anschliessend den Schaumstoff trocknet. 15. The method according to claim 12 to 14, characterized gekenn¬ characterized in that an open-celled organic polymer with an aqueous slurry of a highly thixotropic ceramic composition with a viscosity in the range of 10 * 10 to 20 * 10 centipoise at 20 D / min. impregnated until the foam is completely saturated and then excess slurry is removed from the foam by passing the impregnated foam through a system of pairs of rollers and then drying the foam.
16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der getrocknete und imprägnierte Schaumstoff an der Oberfläche einer Nachimprägnie¬ rung mit einer keramischen Aufschlämmung unter¬ worfen, getrocknet, zum Entfernen der organischen Substanz erhitzt und bei Temperaturen zwischen 800 C und 1500° C, vorzugsweise zwischen 1200 C und 1450 C, calziniert wird.16. The method according to claim 12 to 15, characterized gekenn¬ characterized in that the dried and impregnated foam on the surface of a post-impregnation with a ceramic slurry subjected, dried, heated to remove the organic substance and at temperatures between 800 C and 1500 ° C, preferably between 1200 C and 1450 C, calcined.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass man die Nachimprägnierung nach dem Brennvorgang vornimmt und danach den Keramikfilter bei Temperaturen zwischen 150 C und 600 C, vorzugsweise zwischen 250° C und 350° C, trocknet.17. The method according to claim 16, characterized in that one carries out the post-impregnation after the firing process and then the ceramic filter at temperatures between 150 C and 600 C, preferably between 250 ° C and 350 ° C.
18. Verfahren nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass bei der Imprägnierung ein Netzmittel, vorzugsweise ein "organisches Derivat der Sulfonsäure in einer Menge von vorzugsweise 0,5 - 2 Gew. % ver¬ wendet wird.18. The method according to claim 12 to 17, characterized gekenn¬ characterized in that a wetting agent, preferably an " organic derivative of sulfonic acid in an amount of preferably 0.5-2% by weight is used in the impregnation.
19. Verwendung eines Keramikfilters nach Anspruch 1 bis 11 zur Reinigung von geschmolzenen Metallen.,und Metall¬ legierungen, vorzugsweise von Eisen, mit einer Ver¬ giesstemperatur von über lOOO C, insbesondere beim Vergiessen in Sandformen oder Kokillen.19. Use of a ceramic filter according to claims 1 to 11 for cleaning molten metals, and metal alloys, preferably iron, with a casting temperature of above 100 ° C., in particular when casting in sand molds or molds.
20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze eine Gusseisenschmelze, vor¬ zugsweise eine kugelgraphitisch erstarrende, ist.20. Use according to claim 19, characterized in that the metal melt is a cast iron melt, preferably a spherically graphite solidifying.
21. Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Keramikfilter (1) im Lauf (2) der Form angeordnet ist.21. Use according to claim 19 or 20, characterized in records that the ceramic filter (1) is arranged in the barrel (2) of the mold.
22. Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Keramikfilter (1) zwischen Einguss22. Use according to claim 19 or 20, characterized gekenn¬ characterized in that the ceramic filter (1) between the sprue
(3) und Lauf (2) angeordnet ist.(3) and barrel (2) is arranged.
23. Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Keramikfilter (1) zwischen Lauf23. Use according to claim 19 or 20, characterized gekenn¬ characterized in that the ceramic filter (1) between the barrel
(2) und Speiser (4) angeordnet ist.(2) and feeder (4) is arranged.
24. Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Keramikfilter (1) zwischen Speiser24. Use according to claim 19 or 20, characterized gekenn¬ characterized in that the ceramic filter (1) between feeder
(4) und Gussstück (5) angeordnet ist und gleichzeitig als vorgezeichnete Bruchstelle (Brechkern) verwendet wird.(4) and casting (5) is arranged and at the same time used as a predetermined breaking point (crushing core).
25. Verwendung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Keramikfilter (1) zwischen dem, vorzugsweise als Speiser dienenden Einlaufzapfen25. Use according to claim 19 or 20, characterized gekenn¬ characterized in that the ceramic filter (1) between the, preferably serving as a feed pin
(3) und dem Gussstück (5) angeordnet ist und gleich¬ zeitig als vorgezeichnete Bruchstelle (Brechkern) verwendet wird. (3) and the casting (5) is arranged and at the same time used as a predetermined breaking point (breaking core).
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Inventor name: OTTO, JUERGEN

Inventor name: TRAPP, HANS GUENTER

Inventor name: RIETZSCHER, ROLF

Inventor name: KAETTLITZ, WOLFGANG