NL7906133A

NL7906133A - Poreus keramisch lichaam.

Info

Publication number: NL7906133A
Application number: NL7906133A
Authority: NL
Original assignee: Bridgestone Tire Co Ltd
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1980-02-14
Also published as: CA1137523A; NO792583L; GB2027688B; US4257810A; DE2932614C2; AU4941579A; FR2433002B1; ES483929A1; NO155149C; NO155149B; AU515591B2; DE2932614A1; GB2027688A; FR2433002A1

Description

* s - 1 - / N.O. 28.104

Bridgestone Tire Company Limited, te TOKIO, Japan Poreus keramisch lichaam

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op poreuze keramische lichamen, die geschikt zijn als filtermateriaal voor gesmolten metaal, zoals gesmolten aluminium en dergelijke en meert in het bijzonder op porezue keramische lichamen met uitstekende eigenschappen, zoals een filtermateriaal voor smelten van verse 5 metalen.

Sedert kort is er een aanzienlijk toegenomen vraag naar metalen voorwerpen, zoals aluminium blikken voor drank, aluminium foelies voor verpakking, koperdraden voor elektrische geleiders en dergelijke. Deze metalen voorwerpen, zoals dunne metaal- 10 platen met een dikte van niet meer dan 40Cyum, fijne metalen draden met een diameter van niet meer dan 100^um en dergelijke worden gewoonlijk vervaardigd door de respectievelijke gegoten metalen produkten te walsen of te trekken. Bij de vervaardiging van de metalen voorwerpen bestaat de sterke eis de dikte of diameter 15 dunner of fijner te maken. Wanneer echter het gegoten produkt een sporenhoeveelheid vaste verontreinigingen bevat, worden fouten veroorzaakt, doordat punten of streeppatronen worden voortgebracht in de voorwerpen tijdens het walsen en dat de breuk van draad veroorzaakt wordt tijdens het trekken. Het is derhalve noodzakelijk 20 gegoten produkten te gebruiken van hoge kwaliteit voor de vervaardiging van dergelijke dunne metaalplaten en draden en als gevolg dienen vaste verontreinigingen, die de hiervoor vermelde fouten veroorzaken, volledig te worden verwijderd uit het gegoten produkt· 25

In het algemeen zijn vrijwel alle vaste verontreinigingen oxiden en dergelijke, opgenomen in het gesmolten metaal, dat gebruikt wordt bij de vervaardiging van het gegoten produkt. Het is —sa- vereist deze vaste verontreinigingen te verwijderen door het 7906133 -Ί- ‘ * 2 filtreren van het gesmolten metaal. In het bijzonder is de verwijdering van microfijne vaste verontreinigingen vereist om de dunne metaalplaten en draden uit het gegoten metaalprodukt te vervaardigen.

Aangezien het gegoten metaalprodukt gewoonlijk vervaardigd 5 is door filtratie van een smelt van vers metaal, is tot dusverre een werkwijze toegepast voor het filtreren van vaste verontreinigingen door gesmolten metaal te voeren door een filterbed, dat bijvoorbeeld vervaardigd is uit aluminiumoxide-kogels met een diameter van enkele millimeters of een gesinterd aluminiumoxideli- 10 chaam* Echter is het filterbed onder toepassing van de aluminiumoxide-kogels geschikt voor de verwijdering van vaste verontreinigingen die grover zijn dan 100^,um, maar is ongeschikt voor de verwijdering van vaste microfijne verontreinigingen van minder dan 100^um. Anderzijds kan het gebruik van het gesinterde aluminium- 15 oxidelichaam de vaste verontreinigingen van zelfs ongeveer 1^,um verwijderen, maar een lange filtertijd wordt gebruikt tengevolge· van het grote drukverlies en als resultaat is de produktiviteit zeer gering en wordt de kwaliteit van het verkregen gietprodukt overbodig. 20

Voorts is tot dusverre het gebruik voorgesteld van keramische schuimstoffen met een open celstructuur als filtermate-riaal voor gesmolten metaal in het Japanse octrooischrift 142.162/76* Dergelijke keramische schuimstoffen worden vervaardigd door een polyurethan-schuim met open cellen te impregneren 25 met een water bevattende suspensie van een thixotroop keramisch· preparaat, door de overmaat suspensie uit de schuimstof te verwijderen met een meertrapswalspassageschema en vervolgens de schuimstof te drogen en te verhitten. Echter worden bij het herstel van de schuimstof na de verwijdering van de overmaat süspen- 30 sie membranen van de suspensie gevormd in de holten nabij het om-treksgedeelte van de schuimstof en in de richting van de vervor-mingsrichting ervan toe te schrijven aan de thioxotrope eigenschappen van de suspensie, zodat het verstoppen van de holte in de verkregen keramische schuimstof veelal veroorzaakt wordt tengevolge 35 van de aanwezigheid van de membranen nabij het omtreksgedeelte 7906133 3 van de schuimstof en in de richting van de dikte ervan. Toorts hevat de suspensie chroom- en fosforverbindingen, die overlast veroorzaken. Bovendien is de poriëngrootte van de verkregen keramische schuimstof relatief groot en dientengevolge is het drukver-lies gering, zodat bevestigd is, dat de keramische schuimstof on- 5 geschikt is voor de verwijdering van vaste microfijne verontreinigingen van enkele honderden nm tot enkele tientalen ^um, die de hiervoor vermelde fouten veroorzaken bij de vervaardiging van de dunne metaalplaten en draden. Daarom zijn nog geen filtermate-rialen ontwikkeld, die voldoen aan de twee tegenstrijdige functies, 10 waarvan één een functie is die in staat is op zekere wijze de vaste microfijne verontreinigingen uit gesmolten metaal te vangen en te verwijderen en de andere functie is, die in staat is doelmatig de filtratie-bewerking uit te voeren.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de verbete- 15 ring van de hiervoor vermelde nadelen van de conventionele keramische schuimstof en op het verschaffen van poreuze keramische lichamen, die gelijktijdig voldoen aan de twee tegenstrijdige functies en die op zekere wijze vaste microfijne deeltjes van verschillende honderden nm tot enkele tientallen yum uit te filtreren 20 gesmolten materiaal vangen en verwijderen. Dat wil zeggen de onderhavige uitvinding heeft betrekking op het verschaffen van poreuze keramische lichamen, die geschikt zijn als filtermateriaal voor smelten van metalen zoals aluminium, zink, koper en dergelijke bij de vervaardiging van dunne metalen platen met een dikte 25 van niet meer dan 400yum, bij voorkeur 20 tot 400ƒ urn of metaaldraden met een diameter van niet meer dan 100yum, bij voorkeur 10 tot 100yum.

Tolgens de onderhavige uitvinding wordt een poreus keramisch lichaam verschaft, dat geschikt is als filtermateriaal voor 30 gesmolten metaal en met een driedimensionale, cellulaire netwerk-r structuur met een veelvoud onderling verbonden holten zonder verstopping in elke richting, gekenmerkt door een poriëngrootte van 25 tot 35 poriën per strekkende centimeter, die verschijnen op een oppervlakte-doorsnede op willekeurige plaatsen, een massa- 35 dichtheid van 0,3 tot 0,7, een poreusheid van 75 tot 90 % en een 7906133 • 5 h drukverlies van ^,8- 30,0 ram als peilglas-druk bij passage van lucht door een lichaam met een dikte van 1 cm met een snelheid van 1 m/sec.

De onderhavige uitvinding zal nu meer gedetailleerd beschreven worden onder verwijzing naar de bijgevoegde tekening, 5 waarin:

Fig. 1 een perspectivisch aanzicht is van een uitvoeringsvorm van het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding, fig# 2 een ten dele vergroot zijaanzicht is van de uit- 10 voeringsvorm volgens fig. 1, fig# 3 een vergrote doorsnede is van een celstreng in het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding en fig. b een dwarsdoorsnede in lengterichting is van een uitvoeringsvorm onder toepassing van het poreuze keramische li- 15 chaam volgens de onderhavige uitvinding als een filtermateriaal voor gesmolten metaal.

In fig. 1 is een schetsmatige omtrek getoond van een poreus keramisch lichaam 1, gebruikt als filtermateriaal voor gesmolten metaal volgens de onderhavige uitvinding. Het porezue 20 keramische lichaam 1 wordt verkregen Hoor een keramische suspensie te hechten op een buigzame polyurethan-schuimstof met open cellen als substraat, dit door branden te verkolen en de schuim-stof te verwijderen. Het aldus verkregen poreuze keramische lichaam 1 heeft in hoofdzaak dezelfde driedimensionale, celvormige 25 netwerkstructuur als dat van de schuimstof, waarin een veelvoud onderling verbonden holten 2 daarin aanwezig zijn zonder verstopping in elke richting (zoals aangegeven in fig. 2). en gevormd is tot een omgekeerde, vierzijdige afgeknotte pyramide. Zoals aangegeven in fig. 3 wordt een continue holte 3, overeenkomend 30 met de vorm van de schuimstof gevormd binnen de celstrengen 1a van het poreuze keramische lichaam 1. Bovendien vormen de onderling verbonden holten 2 een stromingsweg voor gesmolten metaal.

Volgens de onderhavige uitvinding zijn de vorm en de afmetingen van het poreuze keramische lichaam 1, gebruikt als 35 filtermateriaal voor gesmolten metaal, niet kritisch, maar is 7906133 5 het bij voorkeur gevormd tot een omgekeerde afgeknotte kegel of dergelijke naast de hiervoor vermelde omgekeerde, vierzijdige, afgeknotte pyramide. Bij toepassing van het poreuze keramische lichaam gevormd tot de omgekeerde, vierzijdige, afgeknotte pyramide, heeft het een dikte d van 20 - 100 mm, bij voorkeur 4-0 - 3 75 mm en een korte zijdelengte 1 van 200 - 1000 mm, bij voorkeur 4-00 - 700 mm bij het overwegen van een sterkte, die bestand is tegen de belasting van gesmolten metaal en een filtergedrag tijdens de filtratie.

Volgens de onderhavige uitvinding heeft het poreuze ke- 10 ramische lichaam een driedimensionale, celvormige netwerkstructuur met een veelvoud onderling verbonden holten zander in hoofdzaak verstopping in elke richting en wordt gekenmerkt door een poriëngrootte van 25 - 35 poriën per strekkende centimeter in een willekeurig doorgesneden oppervlak en een drukverlies van 15 4,8 - 30,0 mm als peilglas-druk bij de passage van lucht door het lichaam met een dikte van 1 cm met een snelheid van 1 m/sec.

In het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding wordt de poriëngrootte in een willekeurig doorgesne- 20 den gebied gemeten door het ontlenen van de meting, die gewoonlijk wordt toegepast op buigzame polyurethan-schuimstoffen, dat wil zeggen de poriëngrootte wordt uitgedrukt door het aantal van alle poriën, die verschijnen in een willekeurig doorgesneden oppervlak per strekkende centimeter, wanneer het poreuze kerami- 25 sche lichaam op willekeurige plaatsen wordt doorgesneden. Voorts wordt het drukverlies gemeten volgens een tweede proef gedefinieerd door Japanese Air Cleaning Associate (JACA No. 10).

Wanneer het aantal poriën per strekkende centimeter minder is dan 25 is de functie van het vangen en vasthouden van 30 de vaste microfijne verontreinigingen slecht, terwijl wanneer het aantal poriën groter is dan 35* de celstreng van het poreuze keramische lichaam fijner wordt en wordt de sterkte van de celstreng onvoldoende, zelfs wanneer de massa-dichtheid van het lichaam wordt vergroot, zoals hierna vermeld. Als gevolg raken ' 35 7906133 ' 6 de celstrengen veelal tijdens het monteren op een filterdrager uit de koers of worden gebroken door een kolom gesmolten metaal en dientengevolge worden de stukken van de celstreng opgenomen in het gezuiverde gesmolten metaal tijdens de filtratie. Wanneer het drukverlies geringer is dan if, 8 mm verlaagt voorts het fil- 5 tergedrag tegen de vaste microfijne deeltjes van ongeveer 1Cyum aanzienlijk, terwijl wanneer het drukverlies groter is dan 30,0 mm de filtratiesnelheid aanzienlijk langzamer wordt en dientengevolge is een lange filtratietijd vereist.

Voorts wordt het poreuze keramische lichaam volgens de 10 onderhavige uitvinding gekenmerkt door een specifieke massa-dichtheid van 0,3 - 0,7 en een poreusheid van 75 - 90 %· Wanneer de massa-dichtheid buiten het hiervoor vermelde traject valt, kunnen de sterkte en het drukverlies van het poreuze keramische lichaam als filtermateriaal voor gesmolten metaal niet behouden 15 worden binnen de hiervoor gedefinieerde trajecten. Wanneer voorts de poreusheid geringer is dan 75 % wordt het drukverlies groter, is een lange filtratietijd vereist en vermindert ook de functie van het vasthouden van microfijne vaste verontreinigingen aanzienlijk, omdat de filtratie van microfijne vaste ver- 20 ontreinigingen verandert vanaf het inwendige van het poreuze keramische lichaam naar het oppervlak ervan, terwijl wanneer de poreusheid groter is dan 90 % de sterkte van het poreuze keramische lichaam als filtermateriaal voor gesmolten metaal vermindert. 25 e 7906133 * 7

In het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding zijn de hiervoor vermelde factoren relevant ten opzichte van elkaar voor het gebruik bij het filtreren van gesmolten metaal. In het bijzonder door beperking van het drukverlies tot een traject van 4>8 - 30,0 mm als peilglas-druk, wordt eerst de 5 zekere en doelmatige verwijdering verkregen van vaste microfijne verontreinigingen, die aanwezig zijn in een smelt van vers metaal of dergelijke. Het drukverlies is bij voorkeur binnen een traject van 16 - 30 mm als peilglas-druk om de microfijne vaste verontreinigingen meer doelmatig uit gesmolten metaal te filtreren. 10“

Zelfs wanneer echter het drukverlies binnen het hiervoor vermelde gedefinieerde traject ligt, wanneer te filtreren gesmolten metaal een grote hoeveelheid grovere vaste verontreinigingen bevat, vermindert het filtergedrag in korte tijd. Wanneer het derhalve beoogd wordt gesmolten metaal, dat een grote hoeveelheid grovere 15 vaste verontreinigingen bevat, zoals een smelt van opnieuw bereid aluminium of dergelijke, te filtreren, is het gewenst een voorlopige filtratie uit te voeren met een filtermateriaal, anders dan het poreuze keramische lichaam. Bovendien wordt het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding bij voorkeur ge- 20 bruikt voor het filtreren van de vaste microfijne verontreinigingen uit een smelt van vers metaal, dat een kleinere hoeveelheid grovere vaste verontreinigingen bevat.

Wanneer het poreuze keramische lichaam met een drukverlies van meer dan 30 mm als pèilglas-druk gebruikt wordt, zelfs wan- 25 neer beoogd wordt een smelt van zorgvuldig gesmolten aluminium te filtreren, is de filterhoeveelheid slechts 10 ton per poreus keramisch lichaam van 600 x 600 x 50 mm of wordt er veelal geen verwijdering van verontreinigingen uit de smelt tijdens het filtreren teweeggebracht. Anderzijds worden,wanneer het poreuze keramische 30 lichaam met een drukverlies van minder dan 4>8 mm als peilglas-druk gebruik: wordt, ongeveer enkele honderden tonnen gesmolten metaal door het lichaam gepasseerd, maar de kwaliteit van het verkregen gietprodukt is slecht en als gevolg wordt de putvormings-fout veelal veroorzaakt bij de fabricage van de metaalfoelies en 35 dunne vellen of de breukfout en niet-homogeniteit van elektrische 7906133 ' “ 8 geleidbaarheid worden veroorzaakt bij de vervaardiging van de metalen draden. Teneinde daarom metalen gietprodukten te vervaardigen van hoge kwaliteit door zeker en doelmatig de microfijne vaste verontreinigingen uit gesmolten metaal te vangen en te verwijderen, is het essentieel het drukverlies binnen het hiervoor 5 gedefinieerde traject te brengen.

Bij de vervaardiging van het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding verdient het de voorkeur een polyurethan schuimstof te gebruiken met een verknoopte skelet-structuur, waarin alle celmembraneh volledig verwijderd zijn 10 door verhitting, met een chemisch middel of dergelijke. Door toepassing van een dergelijke verknoopte, skeletvormige polyurethan schuimstof als substraat, kunnen op gunstige wijze poreuze kera-' mische lichamen 1 verkregen worden met het drukverlies van het hiervoor gedefinieerde traject en de verbeterde filtersnelheid 15 voor gesmolten metaal. Wanneer een polyurethan schuimstof met een geringe hoeveelheid celmembranen gebruikt wordt als substraat, verlaagt de structuur van het verkregen poreuze keramische lichaam 1 de filtersnelheid van gesmolten metaal, dat tegenstrijdig is aan de verbetering van de filtersnelheid, die bij de onderhavige uit- 20 vinding wordt beoogd. Wanneer voorts de verwijdering van de overmaat keramische suspensie, aangebracht op het substraat, zoals hierna beschreven, onvoldoende is of wanneer de overmaat van de keramische suspensie wordt verwijderd door vervorming van de schuimstof geimp^gneerd met de suspensie, wordt de verstopping 25 van de onderling verbonden holten gelijktijdig veroorzaakt in het verkregen poreuze keramische lichaam.

Volgens de onderhavige uitvinding is het materiaal van het poreuze keramische lichaam 1 bij voorkeur een cordiriet-fase met een verwekingstemperatuur van meer dan 1250°C, die verkregen wordt 30 door verbranding van een keramische suspensie, in hoofdzaak bestaande uit siliciumoxide, aluminiumoxide en magnesiumoxide bij een temperatuur van 1300 tot 1500°C. Dat wil zeggen het poreuze keramische lichaam 1 volgens de onderhavige uitvinding bevat geen chroom- en fosforverbindingen, die overlast veroorzaken en heeft 35 een grote thermische stootvastheid tengevolge van de cordiriet- 7906133 9 fase. Derhalve is het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding in staat de thermische schok te doorstaan, wanneer het wordt voorverhit tot een temperatuur in de huurt van de temperatuur van te filtreren gesmolten metaal of tijdens de fil-tratiebewerking en is voorts voldoende bestand tegen chemische 5 aantasting door gesmolten metaal.

Het poreuze keramische lichaam 1, zoals aangegeven in fig.1, wordt vervaardigd onder toepassing van een buigzame polyurethan schuimstof, waarin de celmembranen volledig zijn verwijderd door hitte of met een chemisch middel, als substraat, het impregneren 10 daarvan met een keramische suspensie, die in hoofdzaak bestaat uit siliciumoxide, aluminiumoxide en magnesiumoxide, die verpoederd zijn tot een deeltjesgrootte van niet meer dan 40yum, door verwijdering van een overmaat van de suspensie, die de celstrengen van de schuimstof bedekt door luchtverstuiving of dergelijke, 15 het drogen en verbranden van de op de schuimstof gehechte suspensie bij 1500 tot 1500°C voor het vormen van de cordiriet-fase.

Op deze wijze heeft het poreuze keramische lichaam 1 in hoofdzaak dezelfde structuur als die van het polyurethan schuimstofsubstraat, zodat het geheel verschillend is van het gebruikelijke filter- 20 materiaal, dat bijvoorbeeld vervaardigd is uit aluminiumoxide-kogels of een gesinterd aluminiumoxide-lichaam in de structuur van onderling verbonden holten als een stromingsweg voor gesmolten metaal. Dat wil zeggen de onderling verbonden holten 2 van het poreuze keramische lichaam komen overeen met de gevulde gedeelten 25 van het gebruikelijke filtermateriaal en elke holte 2 vormt een kooi van een pentagonaal dodecahedron, waarvan elke zijde de cel-streng 1a van de holte 2 is. Derhalve kan het poreuze keramische lichaam 1 niet alleen een laag drukverlies behouden met een grote poreusheid, maar kan tevens de mate van vasthouden van de vaste 50 verontreinigingen vergroten, omdat de vaste verontreinigingen binnen de kooi worden gevangen.

Wanneer het poreuze keramische lichaam 1 van de hiervoor vermelde structuur gebruikt wordt als filtermateriaal voor gesmolten metaal, zoals aangegeven in fig. 4> zijn alle zij-oppervlakken van 55 het lichaam 1 bedekt met een keramische laag 4j. indien noodzakelyk, 7906133 10 en vervolgens wordt het lichaam 1 bevestigd in een holte 6 met. een omgekeerde, vierzijdige afgeknotte pyramidevorm, die gevormd is in een drager 5· Bij de filtratiebewerking wordt gesmolten metaal geleid vanaf een bovenoppervlak 7 van het lichaam 1 in de onderling verbonden holten 2 en vervolgens naar buiten gestroomd 5 uit een grondoppervlak 8 van het lichaam 1, gedurende welke handeling vaste microfijne verontreinigingen verwijderd worden uit gesmolten metaal door de onderling verbonden holten 2 (Bovendien kan gesmolten metaal gestroomd worden vanaf een oppervlak met kleine afmeting van het lichaam tot een oppervlak ervan met grote 10 afmeting door het geven van een hoogteverschil van gesmolten metaal, die tegengesteld is aan het geval folgens fig. 4)·

Zoals hiervoor beschreven wordt het poreuze keramische lichaam 1 volgens de onderhavige uitvinding vervaardigd uit een verknoopt, buigzaam, skeletachtige polyurethan schuimstof als 15 substraat en wordt gekenmerkt, door een poriëngrootte van 25 tot 55 poriën per strekkende centimeter, een massadichtheid van 0,3 tot 0,7, een poreusheid van 75 tot 90 % en'een drukverlies van 4,8 tot 30,0 mm als peilglasdruk, bij passage van lucht door een lichaam met een dikte van 1 cm met een snelheid van 1 m/sec, 20 zodat vaste microfijne verontreinigingen van enkele honderden nm tot enkele tientallen yum zeker kunnen worden gevangen en uit gesmolten metaal worden verwijderd. Tolgens de onderhavige uitvinding kan een smelt van metalen met een smeltpunt van minder dan 1200°C, zoals aluminium, koper en dergelijke, snel en produktief 25 gefiltreerd worden bij een lineaire filtratiesnelheid van 20 tot 200 cm/min. Dat wil zeggen het poreuze keramische lichaam 1 volgens de onderhavige uitvinding voldoet gelijktijdig aan een functie, die in staat is zeker microfijne vaste verontreinigingen te vangen en te verwijderen en aan een functie voor het doelmatig 30 uitvoeren van de filtratie bij een geschikt drukverlies en wordt bij voorkeur gebruikt voor het verwijderen van de microfijne vaste verontreinigingen uit een smelt van vers metaal. Wanneer derhalve gesmolten metaal met een smeltpunt van minder dan 1200°C gefiltreerd wordt met het poreuze keramische lichaam 1 volgens de onder- 35 havige uitvinding, bevat het gefiltreerde gesmolten metaal geen 7906133 -11 .

V

microfijne vaste verontreinigingen, zodat dunne metaalplaten met een dikte van 20 tot 400^um of metaaldraden met een diameter van 10 tot 100^um vervaardigd kunnen worden uit het gefiltreerde gesmolten metaal zonder fouten te veroorzaken op het oppervlak of in het inwendige. 5

Volgens de onderhavige uitvinding worden de microfijne vaste verontreinigingen niet alleen gevangen op het oppervlak van het poreuze keramische lichaam 1 (als filtermateriaal), maar even-: eens in de onderling verbonden holten 2 ervan, zodat de verwijdering van microfijne vaste verontreinigingen zeker kan worden he- 10 reikt, terwijl voorts de mate van vasthouden van de microfijne vaste verontreinigingen, gevangen door het lichaam 1, groot is en als gevolg kan een tamelijk grote hoeveelheid vers metaal continu gefiltreerd worden. Aangezien voorts de sterkte van het poreuze keramische lichaam 1 groot is, worden er geen zodanige ongemakken 15 veroorzaakt, dat het poreuze keramische lichaam 1, in het bijzonder de celsfcreng 1a daarvan gebroken wordt door een geringe uitwendige kracht, wanneer het lichaam 1 gemonteerd wordt op de drager 5 of door de hitte van gesmolten metaal tijdens het filtreren. Dientengevolge kan op gunstige wijze worden voorkomen dat gebroken 20 stukken van de celstreng worden opgenomen in het gefiltreerde gesmolten metaal.

Voorts is het drukverlies van het poreuze keramische lichaam 1 volgens de onderhavige uitvinding groter, dan dat van het gebruikelijke filtermateriaal, zoals bijvoorbeeld beschreven in het 25

Japanse octrooischrift 142.162/76. Om derhalve gesmolten metaal te filtreren bij hetzelfde filteroppervlak en dezelfde snelheid als gebruikt bij het gebruikelijke filtermateriaal, is het noodzakelijk een hoeveelheid gesmolten materiaal met een grotere stroomsnelheid door het poreuze keramische lichaam te voeren. 50

Echter wordt het breken van het poreuze keramische lichaam zelfs niet veroorzaakt onder zodanige filteromstandigheden, zoals hiervoor beschreven. Als resultaat maftt het gebruik van het poreuze keramische lichaam de filtratie bewerking mogelijk, terwijl hetzelfde filtratie-oppervlak en dezelfde snelheid gehandhaafd 35 wonden als gebruikt bij het gebruikelijke filtermateriaal en kunnen 790 61 53 '12 voorts zeker de microfijne vaste verontreinigingen verwijderd worden, die nauwelijks worden gevangen door het gebruikelijke filtermateriaal.

Bovendien heeft het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding een zeer grote thermische bestandheid, 5 thermische schokweerstand en bestandheid tegen chemische aantasting door gesmolten metaal tengevolge van de cordiriet-fase, in hoofdzaak bestaande uit siliciumoxide, aluminiumoxide en magne-siumoxide, zodat het veilig de thermische schok kan doorstaan, wanneer het lichaam wordt voorverhit tot een temperatuur van te 10 filtreren gesmolten materiaal of tijdens de filtratie zonder aantasting door gesmolten metaal. Als resiüfcaat wordt het poreuze keramische lichaam bij voorkeur gebruikt als een filtermateriaal voor gesmolten metaal.

Be onderhavige uitvinding zal nu beschreven worden onder 15 verwijzing naar de volgende voorbeelden.

Vergeli.ikingsvoorbeeld 1 .

Keramische schuimstoffen werden op dezelfde wijze vervaardigd zoals beschreven in het Japanse octrooischrift 142.162/76 door het verschaffen als substraat van een veelvoud van verknoopte, 20 skeletvormige, buigzame polyurethan schuimstoffen als een omgekeerde, vierzijdige afgeknotte pyramide, waarvan het bovenste oppervlak een vierkant is van 593 x 593 mm, het onderste oppervlak een vierkant is van 561 x 561 mm en die een hoogte heeft van 55 mm, behalve dat het aantal poriën in de schuimstof was veran- 25 derd zoals aangegeven in tabel A. In dit geval werd de buigzame polyurethanschuimstof geïmpregneerd met een thixotrope keramische suspensie met een samenstelling van 47 % AlgO^, 13 % CrgO^, 3>5 % kaolien, 1 % bentoniet en 14>5 % colloidaal aluminium orthofos-faat toegevoegd als een water bevattende oplossing met een gelijke 50 hoeveelheid water, waarna de overmaat suspensie werd verwijderd door middel van walsen en de met de suspensie beklede schuimstof werd verbrand voor het verkrijgen van een keramische schuimstof met de eigenschappen, zoals aangegeven in tabel A.

7906133 13

TABEL A

Monster Mo. 1234 5

Aantal poriën per strekkende cm in 3,2 10 15 25 30 de schuimstof als het substraat

Drukverlies big niet niet een snelheid van 0,5 2,6 4,0 MetWiar meetïaar 1 m (mm als .peil-glas^druk)

Poreusheid (%) 88 87 85 77 75 I__

Zoals uit tabel A blijkt wordt de verstopping van holten opzienbarend, wanneer het aantal poriën in de polyurethan schuimstof groter is dan 25 per strekkende cm, behorende tot het gedefinieerde traject van de onderhavige uitvinding.

Voorbeeld I 5

Als substraat werden twee skeletvormige, verknoopte, buigzame polyurethan schuimstoffen gebruikt, waarvan de ene schuimstof 25 poriën per strekkende cm en de andere 30 poriën per strekkende cm bevat. Elke schuimstof was een omgekeerde, vierzijdige afgeknotte pyramide met een bovenste vierkant oppervlak van 10" '611 x 611 mm, een onderste vierkant oppervlak van 577 x 577 me en een hoogte van 53 mm.

In een roerréservoir werd een poedervormig mengsel gebracht van 50 delen cordiriet bereid door Marusu Yuyaku Company, Limited met als handelsnaam 2-8 en 50 delen aluminiumoxide bereid door 15

Sumitomo Aluminium Company, Limited met als handelsnaam AM-31 tezamen met een vloeibaar mengsel van silicasol en water met een mengverhouding van 2 : 1 en vervolgens werd de verkregen keramische suspensie een dag geroerd, waarbij de viscositeit op 1,5 poise werd ingesteld. 20

De buigzame polyurethan schuimstof werd geïmpregneerd met de keramische suspensie. Madat de schuimstof uit de suspensie was verwijderd, werd de overmaat suspensie zonder vervorming van de schuimstof verwijderd. Vervolgens werd de schuimstof, gehecht 7906133 14 met de suspensie, 24 uren bij 70°C gedroogd en vervolgens ge-impregneerd met de keramische suspensie met een viscositeit van ongeveer 0,2 poise. Na verwijdering van de overmaat suspensie werd de schuimstof, gehecht met de suspensie, 24 uren bij 70°C gedroogd. De hiervoor vermelde methode werd herhaald voor het 5 verkrijgen van een gegeven massadichtheid van een keramische schuimstof na verbranding.

Vervolgens werd de buigzame polyurethan schuimstof, die met de keramische suspensie was bekleed, verbrand bij ongeveer 1350°C voor het verkrijgen van een poreus keramisch lichaam 10 (of keramische schuimstof) met eigenschappen zoals aangegeven in tabel B zonder verstopping in één of andere richting.

TABEL· B

► ..................... r r > . Monster No. 67 15

Aantal poriën per strekkende cm 25 30 in de schuimstof als het substraat

Drukverlies bij een snelheid van 1 m (mm als peilglas-druk) 5 ^ ____ 20

Poreusheid (%) 82 86

Voorbeeld II

In dit voorbeeld werd gesmolten metaal gefiltreerd door toepassing van de monsters 1-7 als filtermateriaal.

Eerst werd een ruimte met een diepte van 500 mm verschaft in een stromingsweg voor gesmolten metaal. In de ruimte was een 25 vlakke verdelingsplaat opgesteld met een dikte van 60 mm op een plaats op 350 mm stroomafwaarts van het bovenste einde van de ruimte. In het midden van de verdeelplaat was een taps verlopende holte gevormd met een vierkant van 593 x 593 mm aan het bovenste oppervlak en een hellingshoek van 17»5° met betrekking tot een 30 richting loodrecht op het bovenste oppervlak. In de holte werd elk van de monsters bevestigd door een verpakking bestaande uit kaolien-wol ter voorkoming van drijven van de keramische schuimstof tijdens de filtratie van gesmolten metaal. Yoorts werd de ruimte voldoende voorverhit tot een gegeven temperatuur nabij de 35 7906133 15 filtettemperatuur voorafgaande aan het doorvoeren van gesmolten metaal. Vervolgens werd gesmolten metaal aan de ruimte toegevoerd op een zodanige wijze dat het niet diret valt op de keramische schuimstof, waarbij gesmolten metaal gaat door de onderling verbonden holten van de keramische schuimstof vanaf de bovenzijde 5 naar de onderzijde en via esn afvoeropening werd afgevoerd.

Een hoeveelheid van 22 ton aluminiumlegering 1145 werd gesmolten in een oven met open haard, doorgespoeld met een gemengd gas van chloor en stikstof op de gebruikelijke wijze en vervolgens doDr de ruimte geleid in de stromingsweg met een snelheid van 10 400 kg/min voor het gieten van drie gewalste ingots met een gewicht van elk 5 ton. Een dergelijke methode werd herhaald met toepassing van de keramische schuimstofmonsters 1-7 als het filtermateriaal of zonder keramische schuimstof in de ruimte.

Be verkregen ingots werden gewalst tot aluminiumfoelies 15 met een dikte van 7yum. Het aantal putjes met een diameter van niet meer dan 0,5 mm werd gemeten met betrekking tot elke alumi-niumfoelie, waarbij als resultaat de in tabel C vermelde waarden werden verkregen.

7806133 16 Ρ ΙΑ φ ΙΑ Ρ * ra ο ο ο ο Ö θ'- Ο τ- C0 ο ΙΑ V ΛΙ Β Ρ Ο Φ ΙΑ .ρ *· ra ο ιλ ο ο Ö MO Ο τ~ ΙΑ ο ία ε bO 60 Ρ Ö Ρ φ ·Η ·Η ρ ε a ra ο ö ο ö ο

Ö LA Ο Φ Ρ Φ Ρ I

Ο ΙΑ φ -Ρ Φ -Ρ S bo ra ho ra Μ ω Ρ Ö · S3 Φ *rl ·Η +j as ra o ö o ö o

Ö4· O Φ Ρ Φ P I

O IA Φ -Ρ Φ P

g bo ra bo ra P o Φ Al p «·

ra O IA LA AJ

fl ΓΑ oo O Τ Η

in CM

Φ V

-P »· ra o ia ΙΛ cm

o °° ° V V

o s

H

φ p -=f-

P Φ LA

(β P »

&f ra o tA IA MO

g*" ^ V V

s a Ή · v-

Ö P ‘H OO

Φ ii O «*

Φ O P o O O MO

bo rara

AJ

a

/~N O

s ^ o \ a o a \

/-> %-✓ S

B ^ P

\ φ Φ ε ρ φ p<

w bO -P

o bo ra Φ O O Φ P rö O Ti

bO Ρ ρ! P

o φ ρ rs O ·Η φ Pt Λ bo ·Η

b0 i—J

Ö Ö CÖ

•Η -Η 'ύ P

b0 bO C Ö Φ Φ -Η Φ Ρ Ρ Φ tö 7906133 17

Voorbeeld XII

Knuppels met een diameter van 152 werden vervaardigd door aluminiumlegering 6065 op dezelfde wijze zoals beschreven in voorbeeld II te filtreren. Deze knuppels werden tot schijven gesneden, die elk werden gemeten met betrekking tot het aantal witte vlek- 5 werd ken volgens het anodische oxydatieproces. Voortsvde bandproef uitgevoerd in een vorm met een diameter van 29 met betrekking tot elke knuppel voor het meten van het aantal zichtbare banden per 200 mm. De gemeten resultaten zijn in tabel D opgenomen.

Tabel D

geen mon- mon- mon- mon- mon- schuim- ster ster ster ster ster _stof_1_2_2_§_7 aantal witte vlekken 42,5 45,7 31,0 19,3 5,5 8,1 aantal banden 20,9 17,2 14,4 6,1 0,6 0,2

Zoals uit het voorafgaande blijkt kan het poreuze kera- 10 mische lichaam volgens de onderhavige uitvinding zeker en doelmatig microfijne vaste verontreinigingen van enkele honderden nm tot enkele tientallen ^um verwijderen bij het filtreren van gesmolten metaal bij een lineaire filtratiesnelheid van 20 -200 cm/ min. en heeft een grote mate van vasthouden van de verontreini- 15 gingen en een bevredigende mechanische sterkte en gegoten metaal-produkten van hoge kwaliteit kunnen vervaardigd worden door toepassing van een dergelijk poreus keramisch lichaam. Bij voorkeur is het poreuze keramische lichaam volgens de onderhavige uitvinding geschikt als filtermateriaal voor gesmolten metaal bij de ver- 20 vaardiging van dunne metalen platen met een dikte van niet meer dan 400^um, bij voorkeur 20 - 400yum of metaaldraden met een diameter van niet meer dan 100yum, bij voorkeur 10 - 100^um.

In de voorbeelden is het poreuze keramische lichaam gevormd tot een omgekeerde, vierzijdige, afgeknotte pyramide als 25 geheel, maar de onderhavige uitvinding kan ook belichaamd zijn in andere vormen of op andere wijzen worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden, 7906133

Claims

1. Poreus keramisch lichaam geschikt als filtermateriaal voor gesmolten metaal en met een driedimensionale,celvormige netwerkstructuur met een veelvoud onderling verbonden holten zonder verstopping in elke richting, gekenmerktdoor 5 25 tot 55 poriën per strekkende centimeter optredend in een op willekeurige plaatsen aangebracht snijoppervlak, een massa-dicht- heid van 0,5 - 0,7, een poreusheid van 75 - 90 % en een drukver-lies van 4,8 - 50,0 mm als peilglasdruk bij passage van lucht .door het lichaam met· een dikte van 1 cm met een snelheid van 10 1 m/sec.

2. Lichaam volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het lichaam gebruikt wordt als filtermateriaal voor gesmolten metaal, toe te passen bij de vervaardiging van dunne metaalplaten met een dikte van niet meer dan 400 yum of metaal- 15 draden met een diameter van niet meer dan 100 ^um.

5. Lichaam volgens conclusie 1, met h et kenmerk, dat het lichaam een drukverlies heeft van 16 - 50 mm als peilglasdruk.

4· Lichaam volgens conclusie 1, met het ken- 20 merk, dat het lichaam vervaardigd is door het verschaffen van een buigzame polyurethan-schuimstof met open cellen als substraat, het impregneren van de schuimstof met een keramische suspensie, het verwijderen van een overmaat suspensie zonder vervorming van de schuimstof en het verbranden van de schuimstof, 25 die met de keramische suspensie is bedekt, bij een temperatuur van 1500 tot 1500°C ter verwijdering van de schuimstof door ver-koling.

5· Lichaam volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de keramische suspensie in hoofdzaak bestaat uit 30 siliciumoxide, aluminiumoxide en magnesiumoxide.

6. Lichaam volgens conclusie 1, m e t h e t k e n-m e r k, dat het lichaam een cordirietfase is. 7906133