NO148381B

NO148381B - Keramisk skumfilter for filtrering av smeltet metall, fremgangsmaate for dets fremstilling samt anvendelse av filtret

Info

Publication number: NO148381B
Application number: NO761038A
Authority: NO
Inventors: John C Yarwood; James E Dore; Robert K Preuss; Michael J Pryor; Thomas J Gray
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1983-06-20
Also published as: CH622230A5; DE2613023C2; NO761038L; IT1060714B; YU78276A; FR2305407B1; CA1059535A; BR7601848A; NO801371L; NL182289C; JPS51142162A; NO150165B; NO148381C; AT365088B; FR2305407A1; NL7603208A; DE2613023A1; ATA225376A; JPS6017563B2; DE2660717C2

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et keramisk skumfilter egnet for filtrering av smeltet metall og med en struktur av åpne celler, og det særegne ved det kera-

miske skumfilter i henhold til oppfinnelsen er at det har et flertall gjensidige forbundne hulrom omgitt av et gitter av det keramiske material, idet filtret har

-7

en luftpermeabilitet i omradet fra 400 til 8000 x 10

cm 2 , en porøsitet på ° 0,80 til 0,95, et oo'reantal<l> på 2 til 20 porer pr. lineær cm, og en tykkelse på fra 10 til 100 millimeter.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av det nevnte skumfilter, hvor et skum med svamD-aktig skjelettstruktur av en hydrofob, organisk polymer impregneres med en vandig oppslemning av en tiksotrop keramisk sammensetning i en mengde tilstrekkelig for høyest mulig impregnering og fullstendig metning av skjelettstrukturen, den overskytende oppslemning fjernes fra den impregnerte skjelettstruktur ved at. skjelettstrukturen føres gjennom en spalte mellom fast innstilte valser,

den impregnerte skjelettstruktur tørkes og oppvarmes for fjernelse av den organiske substans, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at den organiske skjelettstrukturen som har en tilbakespringningselastisitet på over 255» og varig sammentrykking på høyst 30ss ved 50% sammentrykking, impregneres med oppslemningen under omrøring av oppslemningen som har en tiksotrop keramisk sammensetning og en viskositet i området fra 1 x 10<3> til 80 x 10<3> eps., foretrukket 10 x 103 til

40 x 10 3 eps., og under impregneringen av sk -jelettstrukturen

underkastes oppslemningen en innvirkning av skjærkrefter ved intensiv omrøring, elting eller lignende og trykkes sammen ved minst to gangert gjennomføring mellom fast innstilte valser med 50 til 90%, foretrukket 70 til 80%

ved en av passeringene og 70 til 90% ved en ytterligere passering.

Oppfinnelsen vedrører også anvendelse av det keramiske skumfilter for filtrering av smeltet metall, særlig smeltet aluminium.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Porøse keramiske skum-materialer er f.eks. beskrevet i

US-PS 3-090.094 og 3-097.930 og er kjent for å være

spesielt nyttige ved filtrering av smeltede metaller, som . beskrevet mer detaljert i US-PS 3.893.917.

Smeltet metall, spesielt smeltet aluminium, inneholder

i praksis vanligvis medrevne faststoffer som er skadelige for det endelige støpte metallprodukt. Disse medrevne faststoffer viser seg som inklusjoner i det ferdige støpte produkt etter at det smeltede metall er størknet og fører til at sluttproduktet er mindre duktilt eller har dårlige egenskaper med hensyn til glanspolering og anodisering. Inklusjonene kan skrives seg fra flere kilder og kan f.eks. skrives seg fra overflateoksydfilmer som er blitt brukket opp og medrevet i det resulterende smeltede metall. I tillegg kan inklusjonene skrive seg fra uoppløselige forurensninger, som f.eks. karbider, borider og andre eller fra eroderte ildfaste materialer fra ovner og beholdere.

Det er selvfølgelig meget ønskelig å utvikle et forbedret filter for anvendelse for å fjerne eller nedsette til et minimum medrevne faststoffer i det endelige støpte produkt, spesielt med hensyn til smeltet aluminium og spesielt f.eks. når det resulterende metall skal anvendes i et deko-rativt produkt, som f.eks. dekorative paneler eller plater fremstilt fra 5000 serien av aluminiumlegeringer (Al-Mg), eller aluminiumlegeringer 5252 (Al-Mg 2,5) og 5657 (AlMg 0,8). Andre aluminiumlegeringer som' vil forbedres ved forbedret filtrering omfatter: Aluminium-kondensatorfolie fremstilt fra 1000-rekken av aluminiumlegeringer (kommersiell Al), som aluminiumlegeringer 114s og 1138 for å redusere nålehull-mangler i tynnvalseprodukter og oppnå

maksimal produktivitet ved valsing, videre ekstruderingslegeringer med hoy styrke, som f.eks. aluminiumlegeringene 202 4 (AlCuMg) og 7075 (AlCuMgZn) for å oppnå hoy ultra-sonisk kvalitet, og endelig ekstruderingslegeringer av 6000 rekken (AlMgSi) av aluminiumlegeringer, som aluminiumlegering 6061 (AlMgSi 1 Cu) for å oppnå hovere produktivitet ved ekstruderingsoperasjoner, etc.

Inklusjoner bevirker som nevnt ovenfor nedsatte egenskaper

i den endelige storknede legering og forer til nedsettelse av behandlingseffektivitet og tap av egenskaper i sluttproduktet. En type av overflatemangler som er spesielt viktig ved dekorative paneler fremstilt fra aluminiumlegering 5252 (AlMg 2,5) er f.eks. en langstrakt mangel kjent som en "lineær"mangel.

Rigorøse smeltebehandlingsprosesser som f.eks. gassomrøring nedsetter opptreden av disse mangler, men disse er imidlertid ikke brukbare for å redusere ulempene til et tilfredsstillende nivå for kritiske anvendelser. Konvensjonelt anvendes smeltefiltrering for å nedsette graden av slike mangler, og andre mangler som bevirkes ved nærværet av inklusjoner i smeiten. Den mest vanlige form for smelté-filtrering innbefatter bruk av åpne vevede glassduk-sikter anbragt i overførings- og helle-beholderne eller i den smeltede dam av metall i toppen av en størknende barre.

Disse filtere er funnet bare å være delvis effektive da

de bare fjerner de større inklusjoner. En annen type av filter i vanlig bruk er et lagfilter fremstilt av f.eks. lagdelt aluminiumoksyd. Slike filtere har mange mangler, hvorav de mest alvorlige er de store vanskeligheter man moter ved å styre og opprettholde den porestørrelse som er nødvendig for effektiv filtrering. En annen vanskelighet med slike filtere er deres tendens til å frembringe en første mengde av metall med dårlig kvalitet ved begynnelsen av hver etterfølgende utstopningsperiode. Denne oppførsel resulterer i en såkalt "butt-ende-effekt" for barren,

dvs. det oppnås barrer med endedeler med relativt dårlig

kvalitet som må kuttes av og resirkuleres. Videre må metallet i et lagfilter holdes smeltet selv når filtret ikke er i bruk.

I sammenligning med dette synes porøse keramiske filtere

å være meget fordelaktige, men heldig bruk av disse ved foredlingsfunksjoner som f.eks. filtrering av smeltet metall krever at filterne har spesielle fysikalske og kjemiske egenskaper. Spesielt krever en keramisk skumgjenstand en viss permeabilitet og strukturell ensartet-

het for effektivt å filtrere smeltet metall i kommersielt tålbare hastigheter og renhetsnivåer. Som en selvfølgelig egenskap på skummaterialet motstå kjemisk angrep fra det smeltede metall for å lette dets varige bruk som et filter.

Det er tidligere foreslått forskjellige metoder for fremstilling av keramiske skummaterialer. Spesielt foreslår US-PS 3.111.396 at et organisk polymer skummaterial impregnert med et ildfast material sammentrykkes ved passering gjennom valser innstilt til å bevirke fjernelse av overskudd av ildfast material. Denne teknikk, som er sammenlignbar med en lang rekke forskjellige konvensjonelle utpressingsmetoder anvendt på dette området lider av en iboende mangel ved at den tykke oppslemning ikke er fullstendig jevnt fordelt gjennom hele gjenstanden. Det ytre areal av gjenstanden vil således gjerne være mer tynt belagt med tykk oppslemning enn arealet nær midtlinjen.

Slike mangler er særlig uttalte ved yttergrensene for

det permeabilitetsområdet som er funnet egnet for bruk ved fremstilling av filtere for smeltet metall. Filtere som har en høy permeabilitet vil således gjerne ha uønskede svake overflater og kanter mens filtere med relativ lav permeabilitet gjerne vil fremvise uønsket midtlinje-blokkering. Begge de nevnte mangler gjør at de resulterende skummaterialer er uegnet for bruk ved filtrering av smeltet metall.

Det er et hovedformål for den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe et keramisk skumfilter som har betraktelig høytemperaturmotstand slik at det kan anvendes for en rekke forskjellige smeltede metaller og slik at dets struktur er motstandsdyktig overfor nedbrytning under de strenge betingelser for bruk forbundet med filtrering av smeltet metall.

Et ytterligere formål for den foreliggende oppfinnelse har vært å fremstille et slikt filter ved hjelp av en grei fremstillingsprosess ved rimelige omkostninger, og som overvinner de ovennevnte mangler, ikke forurenser smeiten og ikke fører til forringelse av de ønskelige egenskaper i det endelige metallprodukt.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er nøyaktig

og hurtig og fører til produkter med permeabiliteter innenfor nøyaktig innstilte toleranser, med strukturell ensartethet og fri for mangler som f.eks. midtlinje-blokkering og andre overflatesvakheter, idet fremgangsmåten egner seg for hurtig produksjonsteknikk i kommersiell skala.

Andre formål og fordeler vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse.

Det er funnet at de nevnte formål og fordeler lett kan oppnås.

I den normale situasjonen anvendes et relativt tynt filter i henhold til oppfinnelsen med en luftpermeabilitet på fra

-7 2

400 til 2500 x 10 cm , en porøsitet eller hulromsfraksjon på 0,80 til 0,95 og et poreantall fra 8 til 18 porer pr. lineær cm, spesielt ved filtrering av en aluminiumlegering av 5000-rekken. Hvis imidlertid det tilførte metall er spesielt urent, bør man først filtrere metallet gjennom et relativt grovt keramisk skumfilter med et poreantall på mellom 2 og 8 porer pr. lineær cm, luftpermeabiliteter

på 2500 til 8000 X 10 7cm2 og porøsiteter eller hul-romsfraksjoner på mellom 0,90 og 0,95. Dette kan gjennomføres ved å tilveiebringe et enkelt keramisk filter med en gradering av egenskaper eller ved å anvende en rekke filtere med forskjellig porøsitet.

Fordelaktig anvendes en strømningshastighet av smeltet

3 2

metall gjennom filteret på fra 5 til 50 cm pr. cm filterareal pr. minutt. Ved en alternativ utførelsesform for fremgangsmåten kan det smeltede metall først filtreres gjennom et relativt grovt keramisk skumfilter i henhold til oppfinnelsen, etterfulgt av filtrering gjennom et relativt fint, foretrukket filter i henhold til oppfinnelsen. Det foregående filtreringstrinn kan anvende en rekke av keramiske skumfiltere med minskende porøsitet og er spesielt brukbart for spesielt urene smelter.

Som nevnt har det ovennevnte keramiske skumfilter vist

seg å være spesielt brukbart for filtrering av smeltet metall, spesielt smeltet aluminium. Det keramiske skumfilter i henhold til oppfinnelsen er et billig material som greit kan anvendes på basis av "bruk og kast".

Som nevnt er det keramiske skummaterial i henhold til oppfinnelsen karakterisert ved at det har en åpen cellestruktur med et flertall gjensidig forbundne hulrom omgitt av et gitter av det keramiske material. Det er funnet at egenskapene for filterne i henhold til den foreliggende oppfinnelse fører til at filterne er overraskende effektive for filtrering av smeltet metall, spesielt aluminium, ved lave omkostninger og under oppnåelse av overraskende filtreringseffektiviteter med en fleksibilitet som ikke tidligere kunne oppnås.

Kombinasjonen av egenskaper i filteret i henhold til oppfinnelsen er kritisk for oppnåelse av de ønskelige resultater i henhold til oppfinnelsen. Som angitt tidligere har de keramiske skumfiltere i henhold til oppfinnelsen en luftpermeabilitet i området fra 400 til 8000 x 10 -7 cm 2, og i det vanlige og foretrukne tilfelle i området fra 400 til 2500 x 10 -7 cm 2. Luftpermeabiliteten bestemmes ved å blåse luft gjennom det keramiske skum med målt hastighet. I samsvar med denne fremgangsmåte måles trykkfallet ved å bestemme trykkforskjellen mellom luft som går inn i skummet og luften som går ut av skummet for et definert areal og tykkelse av skummet. Luftpermeabiliteten bestemmes så i samsvar med følgende formel:

hvori K er luftpermeabiliteten, ^u er den dynamiske viskositet av luften, Q er strømningshastigheten for luft gjennom legemet, L er lengden, dvs. tykkelsen av det keramiske filtermaterial, A er arealet, dvs. det angitte areal av skummet og Ap er trykkfallet. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse anvendes det en luftstrøms-hastighet på 0,857 standard m 3 pr. minutt og et areal på•

73 cm 2. Den foregående bestemmelse av permeabiliteten kan filles i teksten Micromeretics av J.M. Dallavalle utgitt av Pitman 1948 på side 263. Det kan derfor sees at luftpermeabiliteten er en funksjon av mange variable. F.eks. volumdensitet, porestørrelse, overflateareal og

hvor kompliserte strømningsbanene er. Det er funnet at

-7 2

permeabiliteter større enn 2500 x 10 cm gir utilstrekkelig filtrering med mindre smeiten er spesielt uren

_7 og i dette tilfelle kan permeabiliterer opp til 8000 x 10 cm anvendes, mens permeabiliteter på mindre enn 400 x

-7 2

10 cm gir upraktiske høye statiske trykkstigninger.

Et spesielt foretrukket permeabilitetsområde er funnet å være fra 1000 til 1500 x 10 7 cm 2 hvori optimal filtrering og lave statiske trykkøkninger oppnås.

I tillegg til det foregående har de keramiske filtere i henhold til oppfinnelsen en porøsitet eller tomromsfraksjon på fra 0,80 til 0,95. Denne variable definerer mengden av porer eller hulrom i det keramiske legeme og kan bestemmes i samsvar med følgende formel:

hvori f = total porøsitet eller tomromsfraks i on, cL =

p t

sann densitet av det faste keramiske legeme og d^ = volumdensitet av det keramiske skumlegeme. Den foregående formel kan finnes i teksten Introduction to Ceramics av W.D Kingery, utgitt 1960, av John Wiley på side 416.

Det er funnet at optimale resultater oppnås i samsvar med porøsitetsverdier på fra 0,85 til 0,90. Den spesifikke verdi for dfc vil selvfølgelig avhenge av det spesielle keramiske legeme. F.eks. vil for aluminiumoksyd-kromoksydbaserte keramiske substanser de foregående porøsitetsverdier tilsvarer volumdensiteter på fra 0,65 til 0,25 g/cm 3 og de optimale verdier tilsvarer fra 0,35 til 0,45 g/cm 3. Som angitt ovenfor bør de relativt grove filtere for den foregående anvendelse ha en porøsitet mellom 0,90 og 0,95.

I tillegg til det foregående har det keramiske filter i henhold til oppfinnelsen et effektivt område av poreantall angitt som antall porer pr. lineær cm, nemlig fra 2 til 20 porer pr. cm, fra 8 til 18 porer pr. cm i det vanlige og foretrukne tilfellet, og optimalt fra 10 til 14 porer pr. cm.

De foregående tre variable, nemlig permeabiliteten, porøsiteten og poreantallet, er kritiske for oppnåelse av de sterkt forbedrede egenskaper i filterne i henhold til oppfinnelsen. Disse variable påvirker nemlig hverandre i å oppnå den overraskende effektivitet av filterne i henhold til oppfinnelsen. De definerer i virkeligheten hvor mange porer eller hull som forefinnes i filteret, hvor-ledes de er forbundet- med hverandre og hvor store de er, overflatearealet av det keramiske gitter og de definerer et overraskende effektivt keramisk skumfilter.

Det keramiske skumfilter i henhold til oppfinnelsen vil videre ha et effektivt område av filtertykkelse fra 10 til

— 72 luftpermeabilitet i området fra 400 til 8000 x 10 cm , og i det vanlige og foretrukne tilfelle i området fra -7 2 400 til 2500 x 10 cm . Luftpermeabiliteten bestemmes ved å blåse luft gjennom det keramiske skum med målt hastighet. I samsvar med denne fremgangsmåte måles trykkfallet ved å bestemme trykkforskjellen mellom luft som går inn i skummet og luften som går ut av skummet for et definert areal og tykkelse av skummet. Luftpermeabiliteten bestemmes så i samsvar med følgende formel: hvori K er luftpermeabiliteten, ^u er den dynamiske viskositet av luften, Q er strømningshastigheten for luft gjennom legemet, L er lengden, dvs. tykkelsen av det keramiske filtermaterial, A er arealet, dvs. det angitte areal av skummet og Ap er trykkfallet. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse anvendes det en luftstrøms-hastighet på 0,857 standard m pr. minutt og et areal på 73 cm 2. Den foregående bestemmelse av permeabiliteten kan filles i teksten Micromeretics av J.M. Dallavalle utgitt av Pitman 1948 på side 263. Det kan derfor sees at luftpermeabiliteten er en funksjon av mange variable. F.eks. volumdensitet, porestørrelse, overflateareal og

hvor kompliserte strømningsbanene er. Det er funnet at

-7 2

_7 og i dette tilfelle kan permeabiliterer opp til 8000 x 10 cm 2 anvendes, mens permeabiliteter på • mindre enn 400 x

-7 2

10 cm gir upraktiske høye statiske trykkstigninger.

Et spesielt foretrukket permeabilitetsområde er funnet å

_ 2

være fra 1000 til 1500 x 10 7 cm hvori optimal filtrering og lave statiske trykkøkninger oppnås.

hvori f p = total porøsitet eller tomromsfraks J i on, cL t = sann densitet av det faste keramiske legeme og d^ = volumdensitet av det keramiske skumlegeme. Den foregående formel kan finnes i teksten Introduction to Ceramics av W.D Kingery, utgitt 1960, av John Wiley på side 416. Det er funnet at optimale resultater oppnås i samsvar med porøsitetsverdier på fra 0,85 til 0,90. Den spesifikke verdi for dfc vil selvfølgelig avhenge av det spesielle keramiske legeme. F.eks. vil for aluminiumoksyd-kromoksydbaserte keramiske substanser de foregående porøsitetsverdier tilsvarer volumdensiteter på fra 0,65 til 0,25 g/cm 3 og de optimale verdier tilsvarer fra 0,35 til 0,45 g/cm 3. Som angitt ovenfor bør de relativt grove filtere for den foregående anvendelse ha en porøsitet mellom 0,90 og 0,95.

De foregående tre variable, nemlig permeabiliteten, porøsiteten og poreantallet, er kritiske for oppnåelse av de sterkt forbedrede egenskaper i filterne i henhold til oppfinnelsen. Disse variable påvirker nemlig hverandre i å oppnå den overraskende effektivitet av filterne i henhold til oppfinnelsen. De definerer i virkeligheten hvor mange porer eller hull som forefinnes i filteret, hvor-ledes de er forbundet med hverandre og hvor store de er, overflatearealet av det keramiske gitter og de definerer et overraskende effektivt keramisk skumfilter.

100 mm, dvs. en tykkelse i retning av metal1strømmen.

Den optimale filtertykkelse er fra 25 til 65 mm. Det er funnet at filtere med mindre enn 10 mm tykkelse ikke er effektive for å fjerne hovedmengden av ikke-metalliske bestanddeler fra det smeltede metall, mens økninger av tykkelser over 100 mm vil medføre nedsatte filtrerings-hastigheter da det mest effektive område for filtret er de første 25 til 35 mm av tykkelsen. En ytterligere og betydningsfull egenskap ved de effektive filtere i henhold til oppfinnelsen er at de bør ha en i det vesentlige ensartet struktur. For å tilveiebringe et effektivt filter for smeltet metall må det keramiske skumlegeme ha en høy grad av ensartet struktur. Selv om noen prosent-andeler av de blokkerte porer derfor er nyttige og ønskelige ved at de øker strømningsbanekompleksiteten bør disse blokkeringer være homogent fordelt gjennom det keramiske legeme og ikke være gruppert sammen. Gruppering av blokkeringer vil bare føre til kanaldannelse og ueffektiv filtrering. En lang rekke materialer kan anvendes for fremstilling av det keramiske skumfilter i henhold til oppfinnelsen. Det er en fordel ved den foreliggende oppfinnelse at den lave pris og lette fremstilling av filterne i henhold til den foreliggende oppfinnelse gjør filterne egnet for engangs-anvendelse.

Med mindre annet er angitt, er alle prosentangivelser for sammensetning basert på vektandeler i det følgende.

Den viktigste komponent i det keramiske skummaterial i henhold til oppfinnelsen er A^O^ i en mengde på fra 40 til 95% og foretrukket fra 45 til 55%..A1203 er spesielt ønskelig for anvendelse som et keramisk filter da det ikke angripes av smeltet aluminium eller smeltet kobber, f.eks. mens derimot silisiumoksyd angripes av disse materialer. Videre har aluminiumoksyd rimelig styrke til å motstå kjemisk angrep og strukturell og/eller mekanisk styrke til å motstå de spesielle forhøyede temperaturbetingelser.

I tillegg til dette kan det keramiske material i henhold til oppfinnelsen inneholde opptil 25% C^O^ og foretrukket 10 til 17% Cr203.

Denne komponent er særlig betydningsfull da det er funnet

at den meddeler vesentlig bedre høytemperaturmotstandsevne, dvs. motstandsevne overfor angrep av det smeltede metall ved forhøyet temperatur. Slike keramiske materialer bør ha densitet mindre enn 30% av densiteten av kompakt keramisk material.

Videre inneholder det keramiske skummaterial fordelaktig produkteneav termisk spalting av 0,1 til 12% kaolin og/ eller bentonitt og 2,5 til 25% kalsineringsprodukter av et luftherdemiddel som er i det vesentlige ikke reaktivt overfor det smeltede metall, spesielt aluminium-fosfat i en mengde på 12-17%, alt på vektbasis. De foreliggende formål og fordeler oppnås lett ved hjelp av følgende fremstillingsmåte: I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er luftpermeabiliteten av den resulterende keramiske gjenstand funnet å avhenge av permeabiliteten av det organiske polymer skummaterial som anvendes for fremstillingen. Det er f.eks. fremstilt keramiske skum med permeabiliteter i området fra omtrent 800 til omtrent 2200 x 10 cm fra polyuretan-skummaterialer med luftpermeabiliteter på fra 4500 til -7 2 5 400 x 10 cm . Videre letter seleksjonen av permeabiliteten av det rå skum i området + 2% fremstillingen av et keramisk skum med en permeabilitet forut bestemt innenfor et område av +5%.

I tillegg til styringen av permeabiliteten må skummaterialet i henhold til oppfinnelsen ha strukturell ensartethet og et spesielt område for cellestørrelse. Strukturell ensartethet er funnet å ha sammenheng med elastisiteten av den organiske polymerskumforløper. Spesielt kan elastisitet bestemmes i forhold til bestemte standarder angitt i ASTM-D-1564-71 som vedrører egenskaper for varig sammentrykking og elastisitet målt ved hjelp av kuletilbakesprang. Varig sammentrykking, bestemt ved sammentrykkingsbelastnings-bøyeprøven, måler den grad som skummet

vender tilbake til sin opprinneliges størrelse eller

tykkelse etter sammentrykking til en nærmere angitt grad, f.eks. 50%. Skum som er funnet egnet for anvendelse for oppfinnelsen fremviser en varig sammentrykking på mindre enn 30% ved 5 0% sammentrykking og returnerer således til minst 70% av deres opprinnelige tykkelse etter at sammentrykkingen oppheves. Elastisitet, bestemt ved kule-tilbakesprangsforsøket, måler den motstand som materialet fremviser mot sammentrykking ved høyden av tilbakespranget av en stålkule sluppet fra en angitt høyde ned på en skumprøve. Prosentvis retur av kulen til den opprinnelige høyde bestemmes, og skum egnet for bruk ved den foreliggende oppfinnelse er funnet å ha kuletilbakesprang på mer enn 25%.

De ovennevnte egenskaper er målt på basis av forsøk gjennomført under tørre betingelser, men disse egenskaper må i det vesentlige bibeholdes i en vandig omgivelse som f.eks. under impregnering med den vandige keramiske tykke oppslemning. Det er følgelig funnet at hydrofobe skum er bedre og foretrekkes i forhold til hydrofile skum, da de siste utsettes for betraktelige tap i elastisitet i vandige omgivelser. Dette tap av elastisitet gir seg tilkjenne i forekomsten av de tidligere omtalte mangler med hensyn til midtlinjeblokkering.

Med de ovennevnte kriterier som bakgrunn, omfatter organiske polymer-skummaterialer som kan anvendes ved den foreliggende oppfinnelse en lang rekke sterkt elastiske, nettdannede hydrofobe materialer som f.eks. polyester og polyeter-polyuretanene, som "høyelasti ske" eller "koldt-herdende" uretanmaterialer hvori polymere isobyanater anvendes ved deres sammensetning; polyvinylskum av forskjellige kopolymerer; polyuretaner belagt med polyetylen eller polysiloksanpolymerer og kopolymerer, og skum fremstilt av forskjellige naturlige harpikser som f.eks. cellulosederivater. Skummene må brenne bort eller forflyktiges under brenningstemperåturen for det keramiske material hvormed de er blitt impregnert- Som tidligere angitt bør dimensjonene av skummet stort sett tilsvare dimensjonene av den ønskede keramiske gjenstand. Et skummaterial med en tykkelse på fra omtrent 1,2-10 cm anvendes når det resulterende keramiske skummaterial skal virke som et filter for smeltet metall.

I tillegg til egenskapene med hensyn til permeabilitet og ensartethet, må de ovenfor angitte polymere materialer ja en porestørrelse innenfor definerte grenser for at de skal gjøres effektive ved fremstilling av de smeltede metallfiltere. Poremetallet er funnet å være viktig for den strukturelle ensartethet av det keramiske skum og bør variere innenfor området fra 2 til 20 porer pr. cm.

Styringen av de ovenfor angitte variable bidrar til

den strukturelle ensartethet og permeabilitet av det resulterende filter og påvirker direkte metall-strømnings-hastigheten og effektiviteten ved kompleksiteten av strømningsbanen. Selv om disse faktorer er betydnings-fulle vil ytterligere faktorer bli drøftet i det følgende som samvirker til å gi ytterligere styring av den endelige keramiske skumgjenstand.

Det organiske skum som utvelges på bakgrunn av den ovennevnte drøftelse blir så impregnert med en tykk oppslemning av et tiksotropisk keramisk material. Egenskapen med tikso-tropi er viktig ved den foreliggende oppfinnelse da den påvirker ensartetheten av strukturen og styrken av den endelige keramiske skumgjenstand. Tiksotropiske materialer er dem som utviser en høy motstandsevne overfor flyting under lave skjærkrefter og tilsvarende en liten motstand mot flyting under relativt høye skjærkrefter.

Da dette har forbindelse med fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse må den keramiske tykke oppslemning ha tilstrekkelig fluiditet til hurtig å gå

inn i og fylle hulrommene i det organiske skummaterial og derved belegge det omgivende polymergitter, mens den har en tilstrekkelig viskositet til å motstå utrenning

eller avrenning fra skummet når impregneringen er full-

stendig. Det er funnet at visse keramiske materialer fremstilt i kombinasjon med spesielle luftherdemidler og midlertidige bindemidler fremviser den ønskede tiksotropiske karakter til en heldig gjennomføring av impregneringen.

Da den keramiske tykke oppslemning som anvendes heri kan variere i henhold til den endelige bruk av skummet,

kan det anvendes en lang rekke forskjellige keramiske materialer med forskjellig grad av varmemotstandsevne.

Spesielt kan materialer som aluminiumoksyd, kromoksyd, zirkoniumoksyd, magnesiumoksyd, titanoksyd, silisium-

oksyd og blandinger derav anvendes. Disse materialer er kjent for deres relativt høye varmemotstandsevne eller evne til å kunne anvendes ved situasjoner med høye temperaturer. Andre materialer med mindre varmemotstandsevne kan imidlertid også anvendes, som f.eks. mulittj, kalsinert leire og forskjellige glasstyper med høy mykningstemperåtur kan anvendes heri enten alene eller i kombinasjon med hverandre og med mer ildfaste materialer for fremstilling av den resulterende skumgjenstand, f.eks. i en mengde opp til 15%.

Hva angår brukbarheten av den resulterende gjenstand som

filter for smeltet metall, er det eneste krav som settes ved utvelgelsen av de spesielle keramiske materialer at de meddeler gjenstanden tilstrekkelig motstandsevne over-

for kjemiske angrep fra de smeltede legeringer i de bruks-

tider som det dreier seg om ved filtreringen. En spesiell sammensetning som har vært anvendt med hell om-

fatter en blanding av aluminiumoksyd og kromoksyd.

Den ovennevnte sammensetning omfatter også et romtemperatur-bindemiddel eller luftherdemiddel som gir styrke til den rå oppslemning, spesielt under brenningen og de eventuelle sintringsoperasjoner hvor skummet underkastes termisk påkjenning. Skumfilteret i henhold til oppfinnelsen inneholder fordelaktig fra 2,5 til 25% kalsineringsprodukter av et luftherdemiddel som er omtrent ikke-reaktivt for det smeltede metall. Luftherdemidlet eller bindemidlet bringer den keramiske oppslemning til å størkne eller herde uten behov for oppvarming, og foretrukket ved tørking, normalt ved en kjemisk reaksjon under oppvarming til moderate temperaturer. Det foretrukne luftherdemiddel er aluminium-ortofosfat, foretrukket i form av en 50% vandig løsning. Andre luftherdemidler som kan anvendes omfatter f.eks. magnesiumortoborat, aluminiumhydroksyklorid, etc. Alkalimetallsilikater som f.eks. natrium-silikater kan anvendes i det minste delvis, men de er imidlertid mindre ønskelige da smelting og derav følgende tap av bindekraften opptrer ved temperaturer omtrent 816°C. Videre vil silisiuminnholdet deri, og mulig natriiuminnholdet, oppløses i smeiten. Tilsvarende kan etylsilikat og andre fosfater anvendes men er mindre ønskelige. Aluminiumortofosfat foretrekkes spesielt på grunn av dets meget ønskelige kombinasjon av egenskaper, dvs. ikke-reaktivitet, stabilitet over et stort temperaturområde og gode herdeegenskaper.

Som angitt ovenfor tilsettes luftherdemidlet foretrukket som en vandig suspensjon omfattende like deler bindemiddel og vann spesielt i tilfellet med aluminiumortofosfat. Bindemidlet gir styrke til utgangsproduktet før dannelsen av den keramiske binding, dvs. etter avbrenningen eller avdrivningen av gitteret av fleksibelt skummaterial. Bindematerialet gir tilstrekkelig styrke til å holde blandingen sammen for dannelse av sluttproduktet. I virkeligheten er stabiliteten og styrken av den kjemiske binding tilveiebragt av det foretrukne luftherdemiddel tilstrekkelig for mange anvendelser til å muliggjøre bruk av produktet i dette trinn uten høytemperatursintring. Denne styrke er ganske stor og forekommer over et stort temperaturområde. En foretrukket utførelsesform av filteret anvender fra 12 til 17 vektprosent aluminiumortofosfat.

I tillegg til det ovenfor omtalte bindemiddel anvendes fordelaktig midler som heri omtales som rheologiske midler som tjener til å fremme de ønskede tiksotrope egenskaper av oppslemningen. Forskjellige materialer er kjent som kan tjene som rheologiske midler, blant dem visse organiske materialer som f.eks. karboksymetylcellulose og hydroksy-etylcellulose, og visse uorganiske materialer som f.eks. bentonitt og kaolin. Av de materialer som er tilgjengelige for dette er bentonitt funnet å være spesielt foretrukket. Bentonitt er en naturlig forekommende leire bestående hovedsakelig av aluminium og forskjellige silikater, vanligvis omfattende mengder av magnesium og jern. I tillegg til å fremme de tiksotrope egenskaper av oppslemningen,

utøver bentonitt en liten herdende eller bindende funksjon,

da visse glassaktige faser fremstilles ved brenning av gjenstanden som gir økt styrke i den endelige skumstruktur.

I tillegg til bentonitt kan også en liten mengde kaolin anvendes som gir både bindings og rheologisk forbedring til den endelige oppslemning. Kaolin er en leire som hovedsakelig består av aluminiumoksyd og silisiumoksyd. Selvfølgelig kan man anvende de kjemiske ekvivalenter av

de ovennevnte materialer for å tilnærme deres sammensetninger. Det generelle område for tilsetning av de rheologiske

midler er fordelaktig fra 0,1 til omtrent 12 vektprosent av oppslemningen. Ved en foretrukket utførelsesform tilsettes de rheologiske midler i en mengde på fra 0,5 til 5 vekt%.

Selv om, som angitt ovenfor, det tiksotropiske keramiske material kan fremstilles innenfor en lang rekke forskjellige sammensetninger, er en spesiell sammensetning funnet å være særdeles godt egnet, idet denne sammensetning omfatter aluminiumoksyd i en mengde på 40 til 95%, og foretrukket fra 45 til 55%, kromoksyd i en mengde på opptil 25%, og foretrukket fra 10 til 11%, kaolin i en mengde opp til 10%,

og foretrukket fra 2 til 5%, bentonitt i en mengde på

fra 0,1 til 10%, og foretrukket fra 0,5 til 2%, kolloidalt

aluminiumortofosfat (50% oppløsning) i en mengde på fra omtrent 5 til 50%, og foretrukket fra omtrent 25 til 35% av oppslemningen. Ytterligere vann kan tilsettes til den ovennevnte sammensetning i mengder som oppgår til omtrent 20%, og foretrukket fra omtrent 5 til 10% for å innstille viskositeten, som drøftet detaljert i det følgende. Generelt er fra 10 til 40%

vann tilstede i oppslemningen, basert på summen av de tørre komponenter. Selv om den ovennevnte sammensetning er foreslått på bakgrunn av foretrukne områder, er det klart at andre sammensetninger kan fremstilles fra de tidligere anførte bestanddeler.

I tillegg til dens tiksotrope egenskaper må den keramiske tykke oppslemning ha en nøyaktig styrt viskositet ved og under impregneringstiden. Graden av viskositet er funnet å utøve en viktig virkning på oppnåelsen av en re-produserbar ensartet keramisk gjenstand. Det ønskede viskositetsområde er funnet å være fra 1 x 10 3 til 80 x 10<3 >eps (centipoise), og fortrinnsvis i området fra 10 x 10<3>

til 40 x 10 3 eps. Viskositeten reguleres under sammensetningen av oppslemningen og må være innenfor de angitte områder ved det tidspunkt når oppslemningen skal impregnere det organiske polymerskum. Som angitt ovenfor er en grei måte for å regulere og derved styre viskositeten på at man varierer overskudd av vanninnhold innenfor de områder som er angitt tidligere. For oppfinnelsens formål måles viskositeten ved 25°C med et nummer 6 Brookfield RTV spindel-viskosimeter ved 20 omdreininger pr. minutt etter 20 minutters rotasjon, idet den tykke oppslemning på forhånd var blandet i en Hobart Mixer blandeinnretning ved 60 omdreininger pr. minutt i 30 minutter.

Når den keramiske oppslemning er innstilt innenfor de nevnte viskositetsgrenser, kan impregneringen av det organiske skummaterial gjennomføres. Stykker av nettdannet polyuretanskum med poreantall mellom 2 og 20 porer pr. lineær cm neddykkes i oppslemningen inntil hulrommene i skummet er fullt mettet. Impregnering kan gjennomføres på flere måter. F.eks. kan skumstykket totalt neddykkes i oppslemningen og føres gjennom et par valser som like-

ledes er neddykket deri for å trykke ut fra porene i skummet ved sammentrykkingen hvorved skummet, som utvider seg på nytt ved å tre ut fra valsene, vil suge inn oppslemning og derved fylles med denne. En annen teknikk som kan anvendes innbefatter å anbringe skummaterialet over et bak av oppslemningen i en innelukket beholder, evakuere beholderen til et redusert trykk, neddykke skummet i badet av oppslemning og deretter å utligne undertrykket i beholderen. Denne metode som omfatter en modifisering av vakuum-impregneringsmetoden vil også resultére i en total metting av skummet med oppslemning. Andre former av impregnering omfattende standart vakuum-impregneringsteknikk med enkelt å utøve undertrykk på en side av skummet mens oppslemning suges inn gjennom den motsatte side, kan selvfølgelig anvendes heri og eventuelt andre metoder som vil tjene formålet.

En foretrukket impregneringsteknikk som er anvendt heri omfatter fullstendig neddykking av skummet i et bad av oppslemning og gjentatt sammentrykking og ekspansjon av skummet ved hjelp av en mekanisk neddykkingsinnretning fremstilt av en perforert stålplate. Denne prosess gjennom-føres i løpet av 30 sekunder til 1 minutt, eller selvfølgelig inntil mellomrommene i skummet er fullstendig mettet. På bakgrunn av den tiksotrope natur av oppslemningen som drøftet tidligere, er det spesielt fordelaktig og<viktig at oppslemningen kontinuerlig omrøres under impregneringen for å opprettholde den ønskede strømningshastighet inn i skummaterialet. Denne omrøring kan gjennomføres på en lang rekke måter, f.eks, ved kontinuerlig omrøring av oppslemningen med høy hastighet. En teknikk som er anvendt omfatter kontinuerlig vibrering av oppslemningen under impregneringen. Det bemerkes til dette punkt at alle de ovenfor drøftede impregneringsmåter krever at oppslemningen holdes i sin høyt strømningsdyktige tilstand ved en eller annen form for skjærkraftvirkning som f.eks.

vibrasjon e.l. Ved fullført impregnering av skummaterialet stanses omrøringen. Den oppslemning som nå forelgger inne

i skummet blir motstandsdyktig overfor flyting og til-bakeholdes omtrent fullstendig deri, med lite tap på

grunn av utstrømning under den etterfølgende overføring av skummet fra impregneringsområdet.

Etter fullført impregnering av skummet med oppslemning behandles det impregnerte skummaterial for å fjerne overskudd av oppslemning fra dette. Denne fjernelse eller utpressing av overskudd av oppslemning må nøyaktig styres og gjennomføres ensartet gjennom hele skumlegemet for å

oppnå en ensartet keramisk gjenstand. Som tidligere omtalt er det kjent en lang rekke forskjellige konvensjonelle metoder for å fjerne oppslemning fra impregnert organisk skum, men metoder omfattende pressing, utblåsing med trykk-luft, sentrifugering og endog passering gjennom valser gir ikke tilfredsstillende resultater for formålet. Generelt, i det tilfelle hvor passering gjennom valser anvendes,

vil den resulterende gjenstand enten ha mangelen med midtlinjeblokkering, hvori overskudd av oppslemning er tilbake og agglomererer inne i midten av gjenstanden, eller ytre overflatesvakhet, hvor utilstrekkelig keramisk materiale er tilbake etter utpressingen og gjenstanden er mekanisk svak.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det funnet at utpressing fordelaktig gjennomføres slik at den resulterer i ensartet keramiske skumartikler ved hjelp av en fremgangsmåte omfattende å foreta minst to passeringer av det impregnerte skummaterial gjennom forut innstilte valser for å bevirke sammentrykkingen av materialet i området på fra omtrent 50 til 90% av dets tykkelse for en passering og 70 til 90% av tykkelsen for en ytterligere passering. Flere valsepasseringer gjennomført ved de samme eller

økede prosentvise tykkelsesreduksjoner vil således gi en keramisk gjenstand med økt styrke og frihet fra midtlinjeblokkering. Videre vil anvendelsen av flere valsepasseringer tilveiebringe den nøyaktige styring av permeabiliteten av den endelige keramiske gjenstand som er spesielt

kritisk når slike gjenstander fremstilles for bruk som filtere for smeltet metall.

Et ytterligere betydningsfullt trekk vedrørende ut-pressingsteknikken i henhold til den foreliggende oppfinnelse er den bruk som gjøres av den tiksotropiske natur av den tykke oppslemning i valseoperasjonen. På grunn av at oppslemningen således strømmer fritt under høye skjærkrefter, men forblir tilsynelatende statisk når skjærkreftene opphører, kan nøyaktig styring over opp-slemningsfjerningen oppnås ved styring av valsegapet (prosent reduksjon), valsehastighet (prosent reduksjon), valsehastighet og/eller valsediameter. Spesifikt bestemmer styring av valsegap og valsehastighet den skjærkraft som oppslemningen utsettes form og følgelig graden av dens fjernelse og geometrien av den fornyede fordeling på gitteret i det valsede skum.

Den foretrukne valseteknikk omfatter en dobbelt passering selv om flere passeringer kan være ønskelig i enkelte tilfeller som f.eks. når skummaterialet har en tykkelse større enn 5 cm. Som tidligere angitt er de respektive prosentvise reduksjoner som er blitt bestemt med en dobbelt passering 50 til 90% for første passering og 70 til 90% for den annen passering. Foretrukne prosentvise reduksjoner innenfor de angitte områder er 70 til 80% for den første passering og 70 til 90% for den annen passering.

Utpressing kan gjennomføres med et konvensjonelt valse-apparat bestående av to samvirkende valser. Skummaterialet vil således føres gjennom valsesystemet en første gang,

og deretter resirkuleres for den annen passering. I

det tilfellet når den annen passering skal gjennomføres ved en forskjellig prosentvis reduksjon kan et par valsesystemer egnet monteres i avstand fra hverandre slik at skummaterialet kan passere gjennom de respektive reduksjoner

i rekkefølge. En ytterligere variasjon for å gi etter-følgende valsegapinnstillinger omfatter en enkel passering gjennom et formevalseanlegg med tre valser som avgrenser de respektive etterfølgende valsegapinnstillinger. Denne teknikk frembyr fordelen med en dobbelt passering i en enkel operasjon under- anvendelse av bare et enkelt valsesystem.

I tillegg til de valsesystemer som er omtalt ovenfor kan

de valser som anvendes deri fordelaktig være belagt med et material, som f.eks. sand e.l. for å øke friksjonen mellom skummaterialet og valsene og derved forhindre eller nedsette etterslepingen ved valsingen. Et ytterligere trekk ved apparatet anvendt ved utpressing av oppslemningen omfatter et bevegelig bord anbragt ved utløpet av valse-stativet til å understøtte og overføre det nyvalsede skum når dette kommer ut fra valsene. Samlet vil anvendelsen av belagte valser og et bevegelig utløpsbord tjene til større sammenheng» strukturensartethet og form av det valsede produkt, da de vil utjevne uønskede deformasjons-virkninger og nedsette unødvendig håndtering av skum-gjenstanden, som kan forstyrre oppslemningsfordelingen,

til et minimum.

Som tidligere angitt har anvendelsen av flere valsepasseringer som fordel en uventet økning i permeabiliteten av den endelige skumgjenstand. Således i tilfellet hvor to passeringer gjennom valsene gjennomføres ved den samme prosentvise reduksjon, har permeabiliteten av den endelige gjenstand øket med 30 til 50%. Denne økning er betydningsfull på bakgrunn av at en slik passering fører til en mer ensartet oppslemningsfordeling og til slutt større og mer ensartede gjenstander enn dem som kunne opDnås ved sammen-lignbare enkle passeringsreduksjoner. Videre har passeringer gjennomført slik at den annen eller etterfølgende valsepasseringer har en høyere prosentvis reduksjon enn den første passering, resultert i permeabilitetsøkninger på mer enn 100% i forhold til den enkle passerings-plan.

Etter at utpressing av overskudd av oppslemning er fullstendig kan de resulterende skumstrukturer tørkes og om ønsket brennes for å gi en sintret eller smeltet keramisk skumgjenstand. Tørkesekvensen anvendes for det primære formål å fjerne det organiske polymerskum fra gjenstanden. Generelt kan konvensjonelle tørkemetoder anvendes for

dette, men det bør huskes på at en passende oppvarmingshastighet for fjernelse av skummet bør ta i betraktning den varme som tilveiebringes ved oksydasjonen av selve skummet. Virkningen av dette forhold er særlig merkbar ved oppvarming av store masser av skummet hvor et ganske stort volum av oppvarmingskammeret kan opptas av gjenstanden.

I slike tilfeller kan det være nødvendig å holde materialet ved en temperatur fra 200 til 370°C for å unngå for stor oppvarming som skriver seg fra eksoterm kjemisk reaksjon som kan bringe de keramiske filamenter til brudd under termisk påkjenning. Den eksakte temperatur foreskrives av den spesielle organiske skumbase som anvendes og behøver ikke ytterligere drøftes heri.

Som angitt ovenfor, kan det keramiske skum om ønsket varmebehandles videre eller brennes for å smelte de keramiske partikler sammen til en meget ildfast struktur. Som angitt tidligere er denne praksis eventuell, som f.eks. ved anvendelse av skumgjenstandene i henhold til oppfinnelsen som filtere for smeltet aluminium, og det er funnet at skummaterialet bare behøver å varmebehandles ved en temperatur på fra 540 til 600°C for å fjerne den organiske komponent.

Den resulterende gjenstand vil være egnet som sådan for

bruk med aluminium-legeringssmelter ved temperaturer så

høye som 760°C. I dette tilfellet vil luftherde- eller bindemidlet gi den nødvendige styrke til gjenstanden, og den fulle sintringsbehandling vil ikke være nødvendig.

Under anvendelse av den ovennevnte metode kan keramiske

skum fremstilles i tykkelsesområdet fra 6 til 100 mm og med et areal opp til omtrent 1 m 2 eller mer. Skum-materialene

vil på basis vil på basis av anvendt skum ha poreantall på fra 2 til 20 porer pr. cm med permeabiliteter på

fra omtrent 100 x IO"<7> til 10.000 x IO<-7> cm<2> og volumdensiteter på fra 0,2 g/cm 3 til 1 g/cm 3.

Når skumfilteret i henhold til den foreliggende oppfinnelse anvendes som filter for smeltet metall er luftpermeabili-tetene fra 400 til 8000 x 10<-7> cm<2> og poreantallet er fra 2 til 20 porer pr. cm. Som angitt tidligere kan selvfølgelig både permeabiliteter og porestørrelse varieres for å passes til den spesielle endelige anvendelse av gjenstanden. Således kan f.eks. et relativt fint filter fremstilles som vil ha en luftpermeabilitet på fra 400

-72

til 2500 x 10 cm og et poretall på fra 8 til 18 porer pr. cm. En slik gjenstand vil være egnet for filtrering av aluminiumlegeringer av 5000 serien. Hvis imidlertid,

når man filtrerer smeltet metall, det innførte metall er spesielt urent, bør man på forhånd filtrere metallet gjennom et relativt grovt keramisk skumfilter med et poreantall på mellom 2 og 8 porer pr. cm, og en luftpermeabilitet på fra 2500 til 8000 x 10 -7 cm 2. Dette kan gjennomføres ved å tilveiebringe et enkelt filter med en gradering av egenskapene eller ved å anvende en rekke filtere med forskjellig porøsitet.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen muliggjør den nøyaktige styring av permeabiliteten av den resulterende keramiske skumgjenstand. Videre vil de skum som fremstilles i henhold til oppfinnelsen ha ensartet struktur, da hverken midtlinje-blokkering eller svake ytre overflater opptrer.

Når gjenstandene i henhold til den foreliggende oppfinnelse anvendes ved filtrering av smeltet metall er det funnet at de med hell kan motstå påkjenningene ved langvarig å utsettes for en strøm av smeltet metall uten blokkering eller brudd,

og det resulterende metallfiltrat har uventet forbedret renhet.

Det resulterende produkt er et sammenbundet keramisk skummaterial med en åpen cellestruktur karakterisert ved et flertall gjensidig forbundne hulrom omgitt av et gitter av keramisk material, idet skummaterialet har de ovennevnte egenskaper. Hvis man ønsker et enkelt skumfilter med en gradering av egenskapene fra grov silfin.over tykkelsen derav, kan man kombinere to eller flere stykker polyuretanskum med passende forskjellige porestørrelser. Det keramiske skum kan selvfølgelig ha en hvilken som helst ønsket konfigurasjon basert på den konfigurasjon som trenges for den spesielle filtreringsprosess for det smeltede metall. Selv om naturligvis disse konfigurasjoner kan varieres

etter ønske, kan spesielle konfigurasjoner foretrekkes for filtrering i en overføringsbeholder mellom ovnen og støpe-formen ved filtrering av smeltet aluminium. En lang rekke forskjellige passende konfigurasjoner kan lett og greit fremstilles på bakgrunn av den fleksibilitet som tilveiebringes ved den fremstillingsprosess som anvendes. Det er en spesiell fordel ved det keramiske skummaterial i henhold til oppfinnelsen at det nevnte keramiske skum har til-strekkelige styrkeegenskaper til å motstå angrep av smeltet metall og trenger fordelaktig heller ikke store statiske trykkhøyder av smeltet metall for å igangsette filtrerings-prosessen.

Ved anvendelse av filtret for filtrering av smeltet metall helles det smeltede metall gjennom det keramiske material med en hastighet på fra 12,5 til 125 dm 3 pr. dm 2 filter-3 2 areal pr. minutt, og foretrukket fra 25 til 75 dm pr. dm filterareal pr. minutt for aluminium. Metall-strømnings-hastigheter ved normale aluminiumstøpeoperasjoner kan variere fra et minimum fra omtrent 90 kg/min., til et maksimum på mer enn 900 kg metall pr, minutt, med en typisk metall-strømningshastighet på omtrent 225 kg pr. minutt. De keramiske materialer i henhold til oppfinnelsen er vel egnet til å virke tilfredsstillende under anvendelse av metallstrømningshastigheter som beskrevet ovenfor. Normalt bør for aluminium den spesielle spesifikke strømningshastighet for metall inne i filteret ikke overstige 35 kg metall pr.

dm 2 filtertverrsnitt pr. minutt og foretrukket mindre enn 21 kg pr. dm 2 pr. minutt. Høyere strømningshastigheter gjennom filtret enn angitt ovenfor resulterer i at filterne slipper igjennom for mange uønskede ikke-metalliske bestanddeler for fremstilling av et høy-kvalitets plateprodukt, Den nedre grense styres av praktiske størrelsesbetraktninger og ville kreve et upraktisk stort filter for å behandle metallstrømningshastigheter på over 450 kg pr. minutt, dvs. et firkantet keramisk filter med sidekant større enn 114 cm eller 130 dm 2 ville kreves.

Et typisk filter kan derfor defineres som en firkant med sidekant 70 cm eller omtrent 16 dm 2 innrettet til å slippe gjennom 225 kg metall pr. minutt ved en spesifikk strømnings-hastighet på 14 kg pr. dm 2.

I tillegg til det foregående er kvaliteten av det tilførte metall en viktig variabel. Hvis det tilførte metall er spesielt urent og hvis det foretrukne, relativt fine skummaterial anvendes, vil det hurtig tilstoppe det keramiske filter. Den kvalitet som oppnås, dvs. kvaliteten i det resultende filtrerte metall, er en funksjon av kvaliteten av det tilførte metall. Følgelig bør en minste tilført kvalitet anvendes for å sikre en god kvalitet i produkt-metallet. For å sikre en god produktkvalitet, kan man foreløpig filtrere det smeltede metall gjennom et relativt grovt keramisk skumfilter og optimalt anvende en rekke skumfiltere med minkende porøsitet. Således, som angitt tidligere, ville et typisk foreløpig filtreringstrinn, anvende et relativt grovt keramisk skumfilter med et poreantall på mellom 2 og 8 porer pr. cm, luftpermeabiliteter

-7 2

pa 2500 til 8000 x 10 cm , porøsiteter eller hulrom-andeler på mellom 0,90 og 0,95, volumdensiteter på mellom 0,20 og 0,15 og tykkelser på 10 til 100 mm. En rekke av slike filtere med minkende permeabilitet er spesielt egnet. Alternativt kan et enkelt foreløpig filtre eller et enkelt

filter anvendes med en gradering av egenskapene fra grov (høy permeabilitet) til fin (lav permeabilitet) over dets tykkelse.

De spesifikke trekk ved den foreliggende oppfinnels vil

fremgå klarere av de følgende illustrerende eksempler.

EKSEMPEL 1

Et polyuretanskum ble fremstilt med en tykkelse på ca.

10 cm. En vandig keramisk tykk oppslemning ble fremstilt med følgende sammensetning: 47% A^O^, 13% C^O^, 3,5% kaolin, 1% bentonitt og 14 1/2% kolloidalt aluminium-ortofosfat tilsatt som en vandig løsning med en like stor mengde vann. Den tykke oppslemning inneholdt 82% faststoffer og 18% vann. Skummaterialet ble neddykket i oppslemningen og eltet

for å fjerne luft og i det vesentlige fylle hulrommene med oppslemning og også belegge gitteret i skummaterialet med oppslemning. Det resulterende impregnerte skum ble fjernet fra oppslemningen og utsatt for sammentrykking ved føring gjennom forhåndsinnstilte valser for å presse omtrent 80% av oppslemningen ut fra skummet. Skummaterialet sprang tilbake til.sin opprinnelige dimensjon etter føring gjennom valsene og da var polyuretangitteret dekket med en omtrent ensartet rest av den keramiske oppslemning. Materialet ble ovnstørket ved 125°C i 1 time, oppvarmet sakte med oppvarmingshastighet på 0,5°C pr. minutt til 500°C for å avdrive vannet og tillate avbrenning av polyuretangitteret og/eller utbrenning uten sammenfalling av det keramiske material og uten å ødelegge den gitteraktige keramiske konfigurasjon. Skummet ble holdt ved 500°C i 1 time og ble deretter oppvarmet til 135o°C med en hastighet på 1°C

pr. minutt, holdt ved 1350°C i 5 timer for å tillate det keramiske material å sintre sammen og derved tilveiebringe et åpen-cellet .keramisk skummaterial med en konfigurasjon tilsvarende det opprinnelige polyuretan-skummaterial.

Egenskapene av det resulterende skum var som følger:

EKSEMPEL II

22500 kg aluminiumlegering 5252 inneholdende 2,3% magnesium, 0,04% silisium, 0,05% jern og 0,06% kobber ble smeltet i en gassfyrt åpen herdeovn og spylt med klorgass i henhold til vanlig praksis. Det ufiltrerte metall ble så støpt til 50 x 135 cm tverrsnitt valsebarrer som hver veide 4500 kg.

En ytterligere porsjon med den samme sammensetning ble smeltet og forberedt for støping i samsvar med den samme praksis, men med den forskjell at metallet ble ført med en hastighet på 14 kg/dm 2/min. gjennom det keramiske skumfilter fremstilt i eksempel 1 installert i hellebeholderen før metallet ble støpt til valsebarrer. Et statisk metalltrykk på bare 15 cm var nødvendig for å filtret skulle begynne å virke og under støpingen av det løpende trykktap som bygget seg opp fra 0,3 til 2,5 cm etter at 3.500 kg metall var blitt filtrert derigjennom.

Trykk-filterprøver beskrevet i neste avsnitt ble gjennom-ført for metallet tatt fra oppstrøms- og nedstrømssiden av filtret under støpingen av det filtrerte metall og fra hellebeholderen under støpingen av det ufiltrerte metall. Filtreringsvirkningen av det keramiske skumfilter i henhold til oppfinnelsen viste seg å være utmerket. Tverrsnitt av trykkfilterskiver fra det ufiltrerte metall

ble sammenlignet med tverrsnitt av trykkfilterskivene fra det filtrerte metall. Disse tverrsnitt viste klart at

det i metallet filtrert med det keramiske skumfilter i henhold til oppfinnelsen forefantes lite eller ingen rest mens betraktelige mengder rest forekom i tverr-

snittet av trykkfilterskiven fra det ufiltrerte metall. Tilsvarende ble en trykkfilterskive tilveiebragt på opp-strømssiden av det keramiske skumfilter og viste nærvær av betraktelige mengder rester. Dette viser klart effektiviteten av det keramiske skumfilter i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Trykkfilter-forsøket beskrevet ovenfor er en fremgangsmåte for konsentrering og undersøkelse av ikke-metalliske bestanddeler spesielt i en 9 - 11,3 kg prøve av smeltet aluminium. Det smeltede aluminiuj i dette forsøk helles forsiktig inn

i en forhåndsoppvarmet 11,3 kg leire-grafitt digel hvor det i bunnen er innført en 30 mm diameter, 3 mm tykk porøs skiveformet topp av silisiumoksyd. 90% av metallet presses gjennom skiven ved utøvelse av lufttrykk og det resterende metall størknet in situ. Skiven og tilstøtende metall kuttes så opp, poleres og undersøkes ved vanlig metallografisk teknikk for å vise mengden av ikke-metalliske bestanddeler som er frafiltrert,

EKSEMPEL III

Valseblokkene fremstilt i eksempel II ble alle valset ned til 0,75 mm tykkelse og prøver av platen fra steder tilsvarende topp- og buttendetverrsnittene av valseblokkene ble undersøkt for å påvise hyppigheten av linjefeil pr. overflateenhet av platen. Platen fremstilt fra filtrert metall ble funnet å inneholde omtrent io ganger færre linjefeil enn platen fremstilt fra ufiltrert metall som angitt i den følgende tabell I. Dette er en ytterligere sterk antydning av effektiviteten av det keramiske skumfilter i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

I tillegg til det foregående ble det brukte keramiske skumfilter anvendt i eksempel II undersøkt metallografisk. Betraktelige langstrakte oksyd-inneslutninger og fine ikke-metalliske partikler ble funnet å være innesluttet i gitteret i filteret og dette viser ytterligere bevis på filtreringsevnen til filtret i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

I tillegg ble mekaniske egenskaper og sammensetning under-søkt i metallfiltret i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Gode mekaniske egenskaper ble oppnådd og ingen metallforurensning ble funnet å eksistere i det resulterende produkt på grunn av bruken av det keramiske filter i henhold til oppfinnelsen.

EKSEMPEL IV

Ytterligere 22500 kg smeltet aluminiumlegering 5252 ble fremstilt som i eksempel II. I dette tilfellet ble, metallet filtrert gjennom et rørformet aluminiumoksydlag i samsvar med konvensjonell praksisk før støpingen til valseblokker for sammenlignende formål. valseblokken støpt på denne måte ble valset ned til 0,75 mm platetykkelse og prøver ble fjernet på steder i den resulterende spole tilsvarende tykkenden av valseblokken, et sted 50 cm fra buttenden og valse-blokktoppen. Prøvene ble så undersøkt for å påvise forekomsten av linjefeil. Resultatene av denne undersøkelse er vist i den følgende tabell I sammen med lignende data for forsøk gjennomført med ufiltrert metall og keramisk skumfilter-metall fra eksempel II. Resultatene i denne tabell gis som prosent med ufiltrert metall som sammenligningsgrunnlag.

Disse resultater viser, klart den reduserte kvalitet av buttendeområdet av valseblokken fremstilt ved filtrering med det kommersielle lagfilter sammenlignet med kvaliteten fremstilt ved filtret i henhold til den foreliggende opp-finne Ise.

EKSEMPEL V

Ytterligere 22500 kg aluminiumlegering 5 25 2 ble fremstilt som i eksempel II. Metallet ble ført gjennom et keramisk skumfilter fremstilt som i eksempel I, med filtret anordnet i hellebeholderen på en måte tilsvarende den som er beskrevet i eksempel II. Filtret som ble anvendt var identisk med det i eksempel I med unntagelse av at det tilgjengelige filterareal var redusert med 2/3 med et resultat at den spesifikke strømningshastighet av metall i filtret var 42 kg pr. dm 2 pr. minutt som er høyere enn den maksimale angitte strømningshastighet for filtere i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

De resulterende valseblokker ble alle valset ned til 0,75mm tykkelse og prøver ble tatt ut og undersøkt for å påvise forekomsten 'av linjefeil på den måte som er beskrevet i eksempel IV. Resultatene av denne undersøkelse er angitt i den følgende Tabell II og sammenlignet med ekvivalente undersøkelser gjennomført med ufiltrert metall og metall filtrert gjennom det keramiske skummaterial som i eksempel VI med en strømningshastighet på 14 kg pr. dm^ pr. minutt. Resultatene er gitt som prosent med ufiltrert metall som sammenligningsgrunnlag.

Det foregående viser klart den reduserte produktkvalitet oppnådd når man overstiger det spesifikke strømningshastig-hetsområde for filtere i henhold til oppfinnelsen.

EKSEMPEL VI

Ytterligere 22500 kg aluminiumlegering 5 25 2 ble fremstilt som i eksempel II. Metallet ble ført gjennom et keramisk skumfilter fremstilt i samsvar med eksempel I anordnet i hellebeholderen på den måte som er beskrevet i eksempel II. Filtret var tilsvarende som i eksempel I med hensyn til sammensetning, tykkelse og strukturell ensartethet, men var forskjellig med hensyn til følgende forhold:

I tillegg var den spesifikke metallstrømningshastighet i filtret omtrent 28 kg pr. dirr pr. minutt. De fysikalske egenskaper for filtret og metallstrømningshastigheten er således innenfor rammen for det som angis for filtere i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, men utenfor det foretrukne området med hensyn til permeabilitet, porøsitet, poreantall og spesifikk metallstrømningshastighet i filtret.

De således oppnådde valseblokker ble alle valset ned til 0,75 mm tykkelse og prøver fra steder tilsvarende toppenden og buttenden av valseblokkene ble undersøkt for å påvise forekomsten av linjefeil på lignende måte som beskrevet i eksempel IV. Resultatene av denne undersøkelse er angitt i den følgende tabell III og er sammenlignet med resultatet av ekvivalente undersøkelser gjennomført med ufiltrert metall og metallfiltrert gjennom det foretrukne keramiske skummaterial fra eksempel I. Resultatene er gitt som prosent med ufiltrert metall som sammenligningsgrunnlag.

Det foregående viser således klart at bruken filtret innenfor en bredere ramme resulterte i omtrent 50% nedsettelse av forekomsten av linjefeil i motsetning til en 90% nedsettelse ved å arbeide i samsvar med de foretrukne betingelser.

Ytterligere fordeler og trekk ved fremgangsmåten i henhold

til oppfinnelsen for fremstilling av de keramiske skum vil lettere fremgå av de følgende eksempler.

EKSEMPEL VII

Et polyester-polyuretan-skummaterial ble tilveiebragt med en tykkelse på 5 cm inneholdende 12 porer pr. lineær cm og med en luftpermeabilitet på 4600 x 10 — 7 cm 2. En vandig keramisk tykk oppslemning omfattende 47% aluminiumoksyd,

13% kromoksyd, 3,5% kaolin, 1% bentonitt, 29% av en 50% vandig løsning av aluminiumortofosfat (=14,5% aluminiumortofosfat)

ble blandet i en Hobartblandeinnretning med 60 omdreininger pr. minutt i 1 time. Etter en halv times blanding ble en prøve fjernet for viskositetsundersøkelse. Denne prøve viste at oppslemningen hadde en viskositet på 25,5 x 10<3> eps ved 25°C målt med et Brookfield nr. 6 RVT spindelviskometer ved 20 omdreininger pr. minutt etter 20 minutters prøvetid. En prøve av skummaterialet ble neddykket i oppslemningen og

gjentatte ganger sammentrykket og ekspandert med en stempelinnretning i omtrent 30 sekunder mens oppslemnings-badet ble vibrert ved 50 perioder pr. sekund for å fylle hulrommene med oppslemning. Skumprøven impregnert på

denne måte ble tatt fra oppslemningen og ført gjennom sandkorn-belagte valser innstilt til å gi en 70% nedsettelse i tykkelsen for å presse ut overskudd av oppslemning. Valsene hadde diameter 76 mm og ble drevet med en hastighet på 12,5 omdreininger pr. minutt. Prøven viste omtrent fullstendig elastisk tilbakegang etter av valsingen var fullført.

Prøven ble så tørket i en ovn ved 6 5°C i 1 time og 95°C

i 2 timer. Den tørkede prøve ble så oppvarmet fra 95°C

til 260°C med 56°C/time og deretter til 315°C ved ll°C/time, ot til 345°C ved 56°C/time og holdt ved denne temperatur i 4 timer for å fjerne polyuretangitteret uten sammenfalling av det keramiske gitter. Den sakte oppvarmingshastighet fra 260°C gil 315°C var nødvendig for å

forhindre en plutselig temperatur-økning som skrev seg fra oksydasjonen av polyuretan.

Den resulterende prøve ble så brent i en ovn under opp-varmingshastigheter på 56°C/time til 540°C og 224°C/time til 1315°C etterfulgt av en avkjøling i ovnen.

Den brente prøve viste seg å ha god styrke og overflaten var. motstandsdyktig mot avskaling. Dens permeabilitet — 12 2 ble målt til 400 x 10 cm og dens volumdensitet 0,74 g/cm . Gjenstanden hadde god mekanisk styrke og dens bruddmodul ble funnet å være 17,6 g/mm . Oppkutting av legemet viste imidlertid at den hadde en ikke-ensartet struktur, da den led av en midtlinjeblokkering som ville utelukke dens bruk for mange anvendelser som f.eks. filtrering av smeltet metall.

EKSEMPEL VIII

En annen prøve ble fremstilt i samsvar med fremgangs-

måten anvendt i eksempel V, men den unntagelse at det ble foretatt en forandring i prosent reduksjon av sammentrykkingen ved valsingen. I det foreliggende eksempel ble valsegapet innstilt til å gi en 86%

reduksjon, omfattende en vesentlig økning i forhold til sammentrykkingen i eksempel VII.

Den brente prøve syntes å være bra, men hadde ganske svake overflater og kanter slik at den lett ble utsatt for avskaling ved hård behandling. Dens permeabilitet ble målt som 1600 x 10 -7 cm 2 og volumdensitet 0,39 g/cm 2. Gjenstanden hadde tilfredsstillende mekanisk styrke og dens bruddmodul ble funnet å være 12,7 g/mm<2>. Overskjæring av gjenstanden viste at den var helt ensartet selv om de ytre gitterdeler var noe finere enn dem i midten, hvilket forklarte dens karakteristiske svake overflater. Dette ganske ensartete legeme ville være egnet for anvendelser kvor overflatestyrke er av mindre viktighet i forhold til ensartethet, og utgjør inne noen ulempe. Skjørheten av legemet ville imidlertid gjøre det uegnet for anvendelse som et filter, spesielt for smeltet aluminium.

EKSEMPEL IX

En ytterligere prøve fremstilt i samsvar med eksempel VII

ble underkastet en valsing med to passeringer under anvendelse av henhv. valsereduksjoner på<*>75% (første passering) og 86% (annen passering). Den ovennevnte doble passering var innenfor oppfinnelsens ramme.

Den brente prøve syntes å være bra og hadde sterke overflater og kanter. Dens permeabilitet ble målt som 1700 x 10 cm 2 og volumdensiteten var 0,41 g/cm 2. Legemet hadde utmerket styrke og dets bruddmodul ble funnet å være 19 g/mm 2. Overskjæring av legemet viste at det var særdeles ensartet med et moderat antall blokkerte porer jevnt fordelt i massen. Denne ensartede sterke prøve ville være egnet for kritiske anvendelser som f.eks. filtrering av smeltet metall.

EKSEMPEL X

En ytterligere prøve ble fremstilt med et polyester-polyuretanskum med en tykkelse på 5 cm inneholdende 12 porer pr. lineær cm og med en luftpermeabilitet på -7 2

6000 x 10 cm . Den anvendte keramiske oppslemning hadde samme sammensetning som i eksempel VII, men hadde en viskositet pa 31 x 10° eps., pga. tilsetning av noe vann.

Skumprøven ble impregnert på den måte som er omhandlet i eksempel I. Utpressing av oppslemning ble gjennomført med en dobbelt passering gjennom valser, hvori den første passering ble innstilt til en reduksjon på 62%, og den annen passering til en reduksjon på 86%.

Den resulterende prøve ble tørket og brent, og ble ved undersøkelse fastslått å ha en luftpermeabilitet på -7 2

1700 x 10 cm . Prøven hadde en ensartet struktur som var fri for overflateskjørhet og midtlinjeblokkering og var derfor egnet for bruk som filter for smeltet metall.

E KSEMPEL XI

En ytterligere prøve ble fremstilt i samsvar med eksempel VII for ytterligere å illustrere den foreliggende oppfinnelse. Polyester-polyuretanskum ble anvendt som var forskjellig

fra de tidligere prøver ved at det hadde en luftperme-

-7 2

abilitet pa 4700 x 10 cm . Likeledes var den keramiske oppslemning den samme med unntagelse av at dens viskositet

3

va 25 x 10 eps.

Som angitt var behandlingen identisk med eksempel VII,

med den forskjell at utpressingen ble gjennomført med en dobbelt passering gjennom valser hvori den første passering ble gjennomført med en 84% reduksjon mens den annen passering ble innstilt ved 86%.

Ved tørking og brenning ble den resulterende prøve like-

ledes funnet å være bra og ensartet, og fri for både overflatesvakhet og midtlinjeblokkering. Prøven hadde en permeabilitet på 2600 x 10 — 7 cm 2 og ble ansett egnet for bruk som et filter for smeltet metall.

Med mindre annet er angitt er alle prosentangivelser i vektprosent.

Som tidligere angitt, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse betraktelige fordeler ved filtrering av smeltet metall, spesielt aluminium. Den foreliggende oppfinnelse muliggjør således f.eks. filtrering av smeltet metall med en filterplate som lett kan fjernes og som lett og hurtig kan settes inn i filtreringsapparatet og lett og greit fjernes fra dette. Når det anvendes en keramisk skumfilterplate kan det oppnås ytterst høye filtrerings-ytelser og disse ytelser kan oppnås under anvendelse av en filterplate for engangs bruk, som dette vil fremgå av de vedføyde tegninger som viser eksempelvise utførelsesformer av et keramisk skumfilter og anvendelse av et plateformet skumfilter i kombinasjon med et filterkammer for å illu-

strere anvendelsesområdet for oppfinnelsen.

Fig. 1 er et planrikk av et filterkammer omfattende en filterplate anbragt deri omtrent vannrett stilling.

Fig. 2 er et snitt langs linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3A er er perspektivriss av filterplaten vist i fig. 1 og 2. Fig. 3B er et perspektivriss av en modifisert filterplate i likhet med filterplaten vist i fig. 3A. Fig. 4 er et planriss av en annen utførelsesform av filterkammeret hvori filterplaten er anordnet omtrent loddrett .

Fig. 5 er et snitt langs linjen V-V i fig. 4.

Fig. 6 er et perspektivriss av filterplaten vist i fig.

4 og 5, og

Fig. 7 er et snitt av en annen utførelsesform hvori filterplaten er anordnet over en tilhørende helletut.

Et filterkammer vist i fig. 1 og 2 er deler av et over-føringssystem for smeltet metall med hellepanner, hellebeholdere, overføringsbeholdere, metallbehandlingsgruber, eller lignende. Filterapparatet 2 kan om ønsket bygges opp av to seksjoner 2a og 2b som kan være skrudd sammen ved hjelp av hvilke som helst innretninger, f.eks. ved flenser langs kantene (ikke vist). Det spesielle filter-apparat vist i fig. 1 og 2 er en overføringsbeholder inneholdende et sentralt filterkammer 3 som får sin tilførsel gjennom et innløp 4 og hvor metallet passerer ut av filterkammeret via utløpet 5. Det smeltede metall kan komme inn i innløpet 4 ved hvilke som helst egnede innretninger, f.eks. helletuten 6. Filterkammeret 3 er et skålformet kammer hvor bunnen er forsynt med en fordypning under nivået for innløpet 4 slik at det smeltede metall som kommer inn i filterkammeret 3 kan renne nedover gjennom filterplaten anordnet på plass i filterkammeret. Filterkammeret 3 kan ha en ringkant 7 som fullstendig kan omgi den øvre del av filterkammeret. Som vist i fig. 1 omgir filterkammerkanten 7 filterkammeret på alle sider med unntagelse av i nærheten av innløpet 4. Filterkammerkanten 7 er forbundet med side-veggen 8 som strekker seg nedover til filterkammergulvet 9 som har en avskrånet omkretsdel elleråpning 10 (fig. 2) som strekker seg rundt gulvet for å passe til den avskrånede veggflate på filterplaten. Filterplaten 11 har en tilsvarende avskrånet omkretsflate 12 tilpasset den avskrånede veggflate 10 i filterkammeret. Den avskrånede omkretsflate på filteret 12 er forsynt med elastiske tetningsmidler 13 som er motstandsdyktige overfor det smeltede metall, og filterplaten 11 og tetningsinnretningene 13 er stukket inn i filterkammeret 3 slik at sammensetningen av filterplate og tetningsinnretninger er i inngrep med den avskrånede veggflate i filterkammeret.

Således, som vist i fig. 1 og 2, er filtret 11 omtrent vannrett anordnet i en beholder. Filteret som vist har en kvadratisk konfigurasjon, men eh hvilken som helst psssende form kan lett anvendes for filteret, f.eks. sirkel-formet, sekskantet eller lignende.

Filterplaten 11 er anordnet i en fordypet seksjon av et filterkammer eller filterskål 3, f.eks. i gulvdelen 9

derav. Smeltet metall tilføres filtret 11 ved via innløpet 4 inn i filterkammeret 3. Det smeltede metall passerer nedover gjennom filtret 11 inn i fordypningen 14 under filterplaten 11. Filteret 11 er tettende holdt på

plass ved hjelp av en elastisk tetning 13 slik at filterplaten lett kan stikkes inn ved trykk loddrett nedover og lett fjernes ved trykk loddrett oppover. Alternativt,

som angitt ovenfor, kan filterkammeret være delt og beveget sideveis for å bringe filterplaten forsynt med en tettende pakning på plass i filterkammeret, med filterplaten fastholdt deri ved hjelp av en skrustikke-virkning. Foretrukket er den avskrånede omkretsoverflate på filterkammeret avskrånet i en vinkel på fra 2 til 20°C og filterplaten er foretrukket forsynt med en tilsvarende avskrånende overflate 12 i en vinkel på fra 2 til 20°C. Filterplaten 11 er foretrukket hovedsakelig vannrett anordnet eller anordnet

ved en vinkel på fra 1 til 5° stigende oppover mot metall-utløpet 5 for å forhindre inneslutting av luft mot under-siden av filteret. I tillegg er gulvet 15 i for-

dypningen 14 under filterplaten 11'foretrukket anordnet hellende nedover i en vinkel på fra 1 til 5° mot utløpet 5 for å lette utrenning av metall i drift og etter full-føring av helle- eller overføringsoperasjonen.

Alternativt, om ønsket, kan filterkammeret være delt vannrett, f.eks. langs et vannrett plan under gulvet 9, eller

i en vinkel under gulvet 9, spesielt for å lette rensing

av fordypningen 14. Det kan være ønskelig å anordne den motsatte retning for hellingen av de avskrånede deler 10, slik at det oppnås en positiv tetning ved hjelp av veggdelen i fordypningen 14. Som vist i fig. 3A har filterplaten 11 en avskrånet omkretsflate 12 innrettet til å svare til den avskrånede flate 10 i filterkammeret. Selvfølgelig kan konstruksjonen varieres innenfor vide rammer, f.eks. som vist i fig. 3B hvor en tilsvarende plan overflate 16

er anordnet rundt hele omkretsen av filterplaten 11 inntil den avskrånede overflate 12. Figurene 3A og 3B viser filter-plater hvori den avskrånede overflate strekker seg rundt hele omkretsen av platen, men det kan være greiere å anordne dette slik at den avskrånede overflate strekker seg rundt mindre enn hele omkretsen, som i fig. 6 hvori den avskrånede overflate strekker seg rundt to sider av platen.

Det sees således at filterplaten med fordel kan anvendes

på en rekke steder, omfattende hellepanner, hellebeholdere, overføringsbeholdere, helletuter og metallbehandlingsgruber. Filteret bør ikke anbringes i den umiddelbare nærhet av turbulent smeltet metallstrøm, spesielt hvor slik turbulens resulterer i oksyd-dannelse og medrivning. Dette er tilfellet for turbulens både på oppstrøms- og nedstrømssiden av filteret. Turbulens på oppstrømssiden av filteret med medfølgende oksydmedrivning fører gjerne til kanaldannelse

i filteret, ueffektiv filtrering og i alvorlige tilfeller for tidlig blokkering av filteret. Turbulens på nedstrøms-siden av filteret vil gjerne oppheve de fordeler som oppnås ved filteret og på nytt fylle det smeltede metall med oksyd eller andre ikke-metalliske bestanddeler som er tilstede eller dannes på overflaten av metallet. Kilder for turbulens som ofte forekommer er ovns-tappehull, helletuter og andre innretninger som bevirker hurtig endring i strømningstverrsnittet og følgelig høye hastig-hetsgradienter. Den spesielle filterinstallasjon må selvfølgelig velges med omhu for å sikre at den ikke blir en ytterligere kilde for turbulens. De foregående betraktninger vedrørende turbulens er selvfølgelig viktige for kjemisk reaktive metaller, som f.eks. aluminium og magneskum og deres legeringer som lett oksyderes ved kontakt med luft. Disse betraktninger er imidlertid også av viktighet for mindre reaktive metaller, som f.eks. kobber og dets legereringer. Innretninger er selvfølgelig tilgjengelige for å eliminere turbulens, som f.eks.

passende anbragte skovler.

Som det kan ses av det foregående kan filterplaten med fordel anordnes omtrent vannrett. I tillegg kan filteret om ønskes anordnes omtrent loddrett eller i en mellomliggende vinkel i forhold til strømmen av smeltet metall. Den loddrette anbringelse av filterplaten skal beskrives for en spesifikk utførelsesform i det følgende. Det vannrett anbragte filter har imidlertid to viktige fordeler i forhold til et loddrett anordnet filter. For det første, ved å anvende den store lengde av en hellebeholder eller lengden og bredden av en hellepanne kan et stort filterareal lett og fordelaktig tilpasses. På den annen side, for å oppta et stort filterareal i loddrett installasjon, må man generelt ta tilflukt til en dyp beholder eller panne. Slike geometriske begrensninger har ofte stor praktisk betydning, spesielt med hensyn til tilpasning til eksisterende støpe-anlegg. En ytterligere fordel ved et vannrett filter er at det sikrer at alle deler av filtret vil begynne å virke under omtrent det samme 'statiske metalltrykk mens derimot et loddrett filter selvfølgelig vil begynne å virke under et statisk trykk som varierer fra topp til bunn.

Av denne grunn vil selvfølgelig et loddrett filter begynne

å virke på en ujevn måte. De øvrige deler av et loddrett filter vil ikke slippe gjennom så mye metall som de nedre deler og kan ofte ikke komme til virkning overhodet. Videre vil endringer i statisk trykk på oppstrømssiden av filteret ha mer virkning på et loddrett filter enn på et vannrett filter og kan resultere i plutsering eller vesentlige tap av begynnende virkning til de øvre deler av filteret og endog at dette tilstoppes av størket metall. For å nedsette tap av området som igangsettes under drift bør et filter forbli neddykket under et minimum trykk av smeltet metall. Dette er lettere å oppnå med et vannrett filter enn med et loddrett. Udekkede områder,

som ikke er igangsatt, i et loddrett filter over metall-overflaten kan også resultere i at filteret går i stykker på grunn av- termiske spenninger fra de høye temperaturgradi-enter oppnådd under slike betingelser. Av de nevnte grunner blir således et vannrett eller omtrent vannrett anordnet filter foretrukket.

En ulempe med vannrett anbragte filtere er imidlertid at luft kan innesluttes under disse filtere. Dette kan i sin tur føre til oksyd-dannelse på nedstrømssiden av filteret og til kanalisering av strømmen gjennom filtret og følgelig mindre enn optimal filtrering. Denne type inneslutting unn-gås ved loddrett anordning av filtret.

Det er videre funnet at de foregående ulemper med vannrett anordnede filtere kan nedsettes til et minimum mens hovedsakelig alle fordeler med et vannrett anordnet filter bibeholdes ved å anordne filteret på skrå i en liten vinkel på fra 1 til 5° i forhold til horisontalen. En slik anbringelse tillater at luften kan slippe ut under de første faser av filtrets utnyttelse uten å gi avkall på den jevne eller i det vesentlige jevne neddykkingsdybde av filterlegemet som følger av den vannrette anbringelse. Foretrukket, som vist i fig. 2, bør det høye punkt på

den vannrett anordnede filterflate befinne seg ved den ytterste nedstrømsende av filtret slik at unnslipping av luft lettes ved den feiende bevegelse av metallstrømmen. det kan ses at trekket med et i det vesentlige vannrett anordnet, oppover hellende filter er meget fordelaktig slik at utmerkede resultater kan oppnås under anvendelse av dette trekk uten bruk av avskrånede omkretsflater, som f.eks. ved anvendelse av et delt filterkammer og ved fastholding av filteret deri med en skrustikkevirkning. Selvfølgelig kan det også anordnes egnede tetningsinnretninger og også gulvet 15 i fordypningen 14 under filterplaten 11 er foretrukket anordnet på skrå som tidligere angitt.

Fig. 4 og 5 viser et loddrett anordnet filteranlegg i en overføringsbeholder.I utførelsesformen 4 og 5 holdes en filterplate 20 på plass ved hjelp av en ildfast demning 21 og anbragt i en renne 22 i et filterkammer 23. Smeltet metall tilføres filterkammeret 23 via innløpsbeholderen

24 og passerer vannrett inn i filterkammerrommet 25 og deretter gjennom filterplaten 20 inn i utløpsbeholderen 26. Filterplaten 20 er forseglet inn i rennen 22 ved hjelp av

en keramisk fiberpakning 27 som fullstendig omgir filterplaten 20. Filterplaten 20 som på forhånd er forsynt med pakningen og demningen 21 anbringes i rennen 22 og for-segles på -plass ved hjelp av kiler 28. Et dreneringshull 29 er anordnet for å tømme rommet 25 for metall etter av-sluttet helling eller overføring. Under drift kan dre-neringshullet 29 være lukket v ed hjelp av en plugg eller en annen egnet lukkeinnretning (ikke vist).

Filterplaten har fordelaktig en avkortet kjegleformet del eller segment av et fast legeme med skrå omkretsflater slik

at overflaten har en skrå konfigurasjon. Filterkammeret

25 har en tilsvarende skrå veggflate 30 (fig. 4) som passer til den skrå omkretsflate 31 på filterplaten (fig. 6). Filtret med tykkelse opp til flere cm og med areal flere kvadragdesimeter kan greit anordnes i beholdere på den ovennevnte måte. Demningen 21 og filterkammeret 23 kan fremstilles av vanlige konstruksjonsmaterialer. Filterkammeret 25 og tilsvarende beholderforinger kan greit fremstilles av støpbare ildfaste masser eller keramiske fliser. Demningen 21 og kilene 28 kan fremstilles av ildfaste plater hvis materialet som skal filtreres er en aluminium- eller en lavere-smeltende legering. Selvfølge-lig er tetningsinnretningen 27 foretrukket anordnet inntil den skrå filterflate 31, men som vist i fig. 4-6, når filterplaten er skrå bare på to (2) sideflater, er tetningsinnretningene foretrukket anordnet inntil alle omkretsflater av filterplaten inkluderende også de ikke-skrå omkretsflater.

Fig. 7 viser et eksempel på et vannrett anordnet avkortet kjegleformet filterplateanlegg innrettet til å gi til-førsel til en enkel helletut. I denne enhet er filterplaten 40 anbragt i en fordypning 41 i den ildfaste bunn 42 i en hellepanne eller skål 43. Under støping strømmer metall fra pannen 43 loddrett gjennom filterplaten 40 inn i kanalen 44 under filterplaten 40 og deretter inn i helletuten 45

som tilførsel til en valseblokk eller støping derunder. Filterplaten er anordnet med skrå omkretsflater 46 for tilpassing med en tilsvarende skrå flate 47 i fordypningen 41. En yttergivende tetningsinnretning 48 er anordnet mellom de tilsvarende skråflater slik at filtret 40, som er forsynt med pakning, på forhånd holdes på plass og tettes ved trykket ovenfra på en måte tilsvarende de tidligere utførelsesformer. Foretrukket bør innretninger være anordnet for å slippe

ut luftbobler fra bunnen av filtret.

faser av filtrets utnyttelse uten å gi avkall på den jevne eller i det vesentlige jevne neddykkingsdybde av filterlegemet som følger av den vannrette anbringelse. Foretrukket, som vist i fig. 2, bør det høye punkt på

den vannrett anordnede filterflate befinne seg ved den ytterste nedstrømsende av filtret slik at unnslipping av luft lettes ved den feiende bevegelse av meta11strømmen. det kan ses at trekket med et i det vesentlige vannrett anordnet, oppover hellende filter er meget fordelaktig slik at utmerkede resultater kan oppnås under anvendelse av dette trekk uten bruk av avskrånede omkretsflater, som f.eks. ved anvendelse av et delt filterkammer og ved fastholding av filteret deri med en skrustikkevirkning. Selvfølgelig kan det også anordnes egnede tetningsinnretninger og også gulvet 15 i fordypningen 14 under filterplaten 11 er foretrukket anordnet på skrå som tidligere angitt.

en keramisk fiberpakning 27 som fullstendig omgir filterplaten 20. Filterplaten 20 som på forhånd er forsynt med pakningen og demningen 21 anbringes i rennen 22 og for-segles på plass ved hjelp av kiler 28. Et dreneringshull 29 er anordnet for å tømme rommet 25 for metall etter av-sluttet helling eller overføring. Under drift kan dre-neringshullet 29 være lukket v ed hjelp av en plugg eller en annen egnet lukkeinnretning (ikke vist).

Filterplaten har fordelaktig en avkortet kjegleformet del eller segment av et fast legeme med skrå omkretsflater slik at overflaten har en skrå konfigurasjon. Filterkammeret 25 har en tilsvarende skrå veggflate 30 (fig. 4) som passer til den skrå omkretsflate 31 på filterplaten (fig. 6). Filtret med tykkelse opp til flere cm og med areal flere kvadragdesimeter kan greit anordnes i beholdere på den ovennevnte måte. Demningen 21 og filterkammeret 23 kan fremstilles av vanlige konstruksjonsmaterialer. Filterkammeret 25 og tilsvarende beholderforinger kan greit fremstilles av støpbare ildfaste masser eller keramiske fliser. Demningen 21 og kilene 28 kan fremstilles av ildfaste plater hvis materialet som skal filtreres er en aluminium- eller en lavere-smeltende legering. Selvfølge-lig er tetningsinnretningen 27 foretrukket anordnet inntil den skrå filterflate 31, men som vist i fig. 4-6, når filterplaten er skrå bare på to (2) sideflater, er tetningsinnretningene foretrukket anordnet inntil alle omkretsflater av filterplaten inkluderende også de ikke-skrå omkretsflater.

ut luftbobler fra bunnen av filtret.

Claims

1. Keramisk skumfilter egnet for filtrering av smeltet metall og med en struktur av åpne celler, karakterisert ved at det har et flertall gjensidig forbundne hulrom omgitt av et gitter av det keramiske material, idet filtret har en luftpermeabilitet i området fra 400 til 8000 x 10 cm , en porøsitet på 0,80 til 0,95, et poreantall på 2 til 20 porer pr. lineær cm, og en tykkelse på fra 10 til 100 millimeter.

2. Filter som angitt i krav 1, k ar r a k t e r i s e r t ved at det har en luft- -7 2 permeabilitet i omradet fra 400 til 2500 x 10 cm , foretrukket 1000 til 1500 x IO<-7> cm<2>, en porøsitet på 0,85 til 0,90, et poreantall på 8 til 18, foretrukket 10 til 14 pr. lineær cm, og en tykkelse på 35 til 65 millimeter.

3. Filter som angitt i krav 1, karakterisert ved at det har en densitet på mindre enn 30% av den teoretiske densitet for kompakt keramisk material, og har sammensetning 40 til 95 og foretrukket 45 til 55 vekt% A^O^, opptil 25 og foretrukket 10 til 17 vekt% Cr203, 0,1 til 12 og foretrukket 0,5 til 5 vekt% kalsineringsprodukter av bentonitt og/eller kaolin, og 2,5 til 25 vekt% kalsineringsprodukter av et luftherdemiddel som er i det vesentlige ikkereaktivt overfor det smeltede metall, foretrukket aluminium-ortofosfat i en mengde på 12 til 17 vekt%.

4. Fremgangsmåte for fremstilling av et keramisk skumfilter som angitt i krav 1, hvor et skum med svampaktig skjelettstruktur av en hydrofob, organisk polymer impregneres med en vandig oppslemning av en tiksotrop keramisk sammensetning i en mengde tilstrekkelig for høyest mulig impregnering og fullstendig metning av skjelettstrukturen, den overskytende oppslemning fjernes fra den impregnerte skjelettstruktur ved at skjelettstrukturen føres gjennom en spalte mellom fast innstilte valser, den impregnerte skjelettstruktur tørkes og oppvarmes for fjernelse av den organiske substans, karakterisert ved at den organiske skjelettstrukturen som har en tilbakespringningselastisitet på over 25% og varig sammentrykking på høyst 30% ved 50% sammentrykking, impregneres med oppslemningen under om-røring av oppslemningen som har en tiksotrop keramisk sammensetning og en viskositet i området fra 1 x 10 til 80 x IO<3> eps., foretrukket 10 x 10<3> til 40 x IO<3> eps., og under impregneringen av skjelettstrukturen underkastes oppslemningen en innvirkning av skjærkrefter ved intensiv omrøring, elting eller lignende og trykkes sammen ved minst to gangers gjennomføring mellom fast innstilte valser med 50 til 90%, foretrukket 70 til 80% ved en av passeringene og 70 til 90% ved en ytterligere passering.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at det anvendes en vandig oppslemning inneholdende 10 - 40 vekt% vann basert på summen av de tørre komponenter omfattende fra 40 til 95 og fortrinnsvis 45 til 55 vekt% aluminiumoksyd, opptil 25 og fortrinnsvis 10 - 17 vekt% kromoksyd, aluminiumortofosfat i en mengde på fra 12 til 17 vekt%, kaolin i en mengde på 2 til 5 vekt% og bentonitt i en mengde på fra 0,5 til 2 vekt%.

6. Anvendelse av det keramiske skumfilter angitt i krav 1, for filtrering av smeltet metall, spesielt smeltet aluminium.