PL235276B1 - Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych - Google Patents
Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych Download PDFInfo
- Publication number
- PL235276B1 PL235276B1 PL408332A PL40833214A PL235276B1 PL 235276 B1 PL235276 B1 PL 235276B1 PL 408332 A PL408332 A PL 408332A PL 40833214 A PL40833214 A PL 40833214A PL 235276 B1 PL235276 B1 PL 235276B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ceramic
- carbon
- mass
- filters
- mixture
- Prior art date
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 125000005605 benzo group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest masa do wytwarzania filtrów piankowych, będąca mieszaniną proszków ceramicznych i węgla, zawieszoną w ciekłym nośniku. Masa zawiera węgiel kamienny spiekający w ilości od 10 do 40% wag., a ciekłym nośnikiem stałej mieszaniny ceramiczno-węglowej jest wodny roztwór zolu kwasu krzemowego.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych przeznaczonych do filtrowania ciekłych metali.
Filtracja ciekłych metali przez ceramiczne filtry piankowe jest stosowana powszechnie w praktyce odlewniczej. Proces ten umożliwia usuwanie z ciekłego metalu zanieczyszczeń w postaci wtrąceń niemetalicznych, które stanowią najczęstszą przyczynę występowania wad w odlewach. Dodatkowo przepływ przez filtr „uspokaja” strugę ciekłego metalu we wlewach doprowadzających, co zapobiega burzliwemu wypełnianiu wnęki formy. Uzyskana dzięki filtracji duża czystość i jednorodność metalu wpływa znacząco na poprawę właściwości mechanicznych odlewów, poprawę ich obrabialności oraz odporności na korozję. Obecnie stosowane filtry ceramiczne produkowane są z różnego rodzaju tworzyw, komponowanych z surowców ogniotrwałych, takich jak: AI2O3, SiO2, SiC czy ZrO2. Wybór tworzywa i jego skład zależy od rodzaju filtrowanego metalu. Przygotowanie masy do wytwarzania piankowych filtrów ceramicznych polega na ujednorodnieniu mieszaniny wybranych proszków ceramicznych z odpowiednio dobranymi spoiwami, dodatkami i wodą. Tak przygotowaną masą o lejnej konsystencji impregnuje się elastyczną, polimerową piankę, którą następnie poddaje się suszeniu. Po wysuszeniu, na powierzchnię pianki nanosi się kolejną warstwę masy, ponownie suszy i wypala w te mperaturze 1000-1750°C. O temperaturze wypalania decyduje skład masy. Filtry ceramiczne, szczególnie w przypadku wykonywania dużych odlewów wymagających dłuższego czasu zalewania form, mają tendencję do stopniowego zatykania się, będącego efektem krzepnięcia metalu w kanałach filtra, spowodowanego zbyt szybkim schładzaniem metalu w trakcie filtrowania. Ma to związek z dużą pojemnością cieplną filtrów ceramicznych. Uniknięcie tego typu problemów wymaga dodatkowego podniesienia temperatury roztopionego metalu. Praktyka ta jest nieekonomiczna, a dodatkowo niekorzystnie wpływa na właściwości termomechaniczne filtrów powodując ich pęknięcia i deformacje. W związku z tym opracowano nowy rodzaj filtrów, do składu których poza surowcami ceramicznymi wprowadzono węgiel. Jego dodatek wpływa na obniżenie gęstości tworzywa z którego wykonany jest filtr, a tym samym zmniejsza jego pojemność cieplną powodując, że w trakcie procesu filtracji schładzanie stopionego metalu jest wolniejsze. Ponieważ w tego typu filtrze fazą wiążącą cząstki ceramiczne jest spoiwo węglowe, ich obróbka termiczna odbywa się w warunkach beztlenowych w temperaturze 600-1000°C, znacznie niższej w porównaniu z temperaturą stosowaną w procesie otrzymywania filtrów ceramicznych bez udziału węgla.
Znane są sposoby wytwarzania piankowych filtrów ceramiczno-węglowych stosowanych w przemyśle odlewniczym, między innymi z patentów polskich nr 208375 i nr 208861. Według metod opisanych w patentach w roli prekursorów węgla wprowadzanego do masy ceramicznej stosuje się jednocześnie dwa różne surowce węglonośne:
1. surowce stałe o wysokiej zawartości węgla pierwiastkowego: grafit naturalny lub sztuczny (elektrografit), antracyt, koks węglowy lub naftowy - jako źródło węgla,
2. surowce pseudociekłe tj. ulegające stopieniu i następnie spiekaniu: paki, smoły, żywice, asfalty - jako źródło węgla i spoiwo węglowe wiążące ceramiczne składniki masy.
Ciekłym nośnikiem stałej mieszaniny surowców ceramiczno-węglowych jest woda.
Surowce pseudociekłe stosowane jako spoiwa i prekursory węgla stanowią składniki o wysokiej emisyjności organicznych substancji szkodliwych, w tym wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i benzo/a/pirenu. Wadą surowców stałych wprowadzających węgiel jest ich wysoka cena i ograniczona dostępność.
Celem wynalazku jest zastąpienie stosowanych aktualnie surowców wprowadzających węgiel pierwiastkowy oraz szkodliwych spoiw węglowych, węglem kamiennym, spiekającym o właściwościach koksotwórczych i spoiwem węglowym o wyższych walorach ekologicznych.
Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych według wynalazku będąca mieszaniną proszku ceramicznego, węgla kamiennego i spoiwa węglowego, zawieszoną w ciekłym nośniku, zawiera węgiel kamienny, spiekający w ilości od 10 do 40% wag., a ciekłym nośnikiem stałej mieszaniny ceramiczno-węglowej jest wodny roztwór zolu kwasu krzemowego.
Wynalazek wykorzystuje specjalną właściwość węgla spiekającego (węgiel koksujący typu 35.1 lub 35.2 wg klasyfikacji polskiej) polegającą na tym, że podczas ogrzewania w temperaturze ok. 200°C węgiel ten zaczyna przechodzić w stan plastyczny, a następnie w temperaturze około 500°C ulega spiekaniu. Dzięki tej właściwości, podczas ogrzewania masy, którą stanowi mieszanina cząstek ceramicznych i sproszkowanego węgla, węgiel przechodząc początkowo w stan plastyczny powleka ziarna składników ceramicznych i skleja je, a następnie ze wzrostem temperatury spieka się dając tworzywo
PL 235 276 B1 ceramiczno-węglowe, z którego wykonany jest filtr. Tym sposobem węgiel spiekający, spełniając swą podstawową rolę jako źródło węgla pierwiastkowego, pełni jednocześnie rolę spoiwa zwiększającego wytrzymałość filtrów po wypaleniu. W celu osiągnięcia wymaganej wytrzymałości filtra po wypaleniu, do masy z której jest on formowany wprowadzane jest również spoiwo węglowe, którego ilość w przypadku stosowania węgla kamiennego, spiekającego może być znacznie ograniczona. Spoiwo to, w odróżnieniu od wszystkich aktualnie stosowanych rozwiązań, jest bardziej bezpieczne ekologicznie. Jest to zmodyfikowany pak węglowy o obniżonej zawartości benzo/a/pirenu, np. Carbores. Z kolei, w celu nadania filtrom większej wytrzymałości po suszeniu, w odróżnieniu od wszystkich znanych, chronionych rozwiązań, ciekłym nośnikiem stałej mieszaniny ceramiczno-węglowej, zamiast czystej wody, jest wodny roztwór zolu kwasu krzemowego. Dodatkiem wprowadzanym do składu masy jest lignosulfonian sodu poprawiający właściwości reologiczne masy.
Przygotowanie masy według wynalazku polega na tym, że proszek ceramiczny, korzystnie w formie a-Al2Oa, mieszany jest z rozdrobnionym węglem kamiennym, spiekającym w ilości 10-40% wag., oraz z rozdrobnionym ekologicznym spoiwem węglowym w ilości 5-30% wag. Następnie, mieszanina proszku ceramicznego i surowców węglonośnych zarabiana jest wodnym roztworem zolu kwasu k rzemowego w ilości 25-35% wag. i uzupełniana dodatkiem rozpuszczonego w wodzie lignosulfonianu sodowego w ilości 0,2-0,8% wag. Uzyskaną sposobem według wynalazku masą powlekane są pianki polimerowe, które po wysuszeniu wypala się w temperaturze 600-1000°C w atmosferze beztlenowej.
Skład masy ceramiczno-węglowej do wytwarzania filtrów piankowych pokazany jest w przykładach wykonania.
| P r z y k ł a d I tlenek glinu, a-AI2O3 węgiel kamienny, spiekający Carbores zol kwasu krzemowego lignosulfonian sodowy | - 36,1% wag - 28,7% wag - 7,4% wag - 27,4% wag - 0,4% wag |
| P r z y k ł a d II | |
| tlenek glinu, a-AI2O3 | - 32,1% wag |
| węgiel kamienny, spiekający | - 18,3% wag |
| Carbores | - 19,6% wag |
| zol kwasu krzemowego | - 29,5% wag |
| lignosulfonian sodowy | - 0,5% wag |
Otrzymane z przykładowych, mas filtry, po wypaleniu w beztlenowej atmosferze w temperaturze do 1000°C, zastosowano do filtracji staliwa o temp. 1650°C. Wyniki prób eksploatacyjnych potwierdziły dobre własności użytkowe opracowanych filtrów.
Claims (2)
1. Masa do wytwarzania filtrów piankowych, będąca mieszaniną proszków ceramicznych, zawierających co najmniej jeden spośród surowców ogniotrwałych takich jak: AI2O3, SiO2, Si, ZrO2 oraz węgla kamiennego jako źródła węgla pierwiastkowego a także spoiwa węglowego w ilości 5-30% wag., zawieszoną w ciekłym nośniku w ilości 25-35% wag., z dodatkiem 0,2-0,8% wag. środka poprawiającego właściwości reologiczne, znamienna tym, że zawiera węgiel kamienny, spiekający w ilości od 10 do 40% wag.
2. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że ciekłym nośnikiem stałej mieszaniny ceramiczno-węglowej jest wodny roztwór zolu kwasu krzemowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408332A PL235276B1 (pl) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL408332A PL235276B1 (pl) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL408332A1 PL408332A1 (pl) | 2015-12-07 |
| PL235276B1 true PL235276B1 (pl) | 2020-06-15 |
Family
ID=54776565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL408332A PL235276B1 (pl) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235276B1 (pl) |
-
2014
- 2014-05-26 PL PL408332A patent/PL235276B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL408332A1 (pl) | 2015-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ferreira et al. | Effect of solids loading on slip‐casting performance of silicon carbide slurries | |
| JP4782416B2 (ja) | 溶融金属濾過用繊維強化フィルター及びそのようなフィルターの製造方法 | |
| PL208375B1 (pl) | Filtr nadający się do filtrowania stopionego metalu zawierający porowaty materiał o otwartych porach i sposób wytwarzania filtru zawierającego porowaty materiał o otwartych porach, nadającego się do filtrowania stopionego metalu | |
| CN101257957B (zh) | 用于熔融金属过滤的过滤器装置及制备这种过滤器的方法 | |
| DE102010009148B4 (de) | Wärmedämmendes feuerfestes hochtemperaturbeständiges Formteil | |
| KR20220117333A (ko) | 주조 요소, 및 저온 응고를 이용한 상기 주조 요소의 제조 방법 | |
| CN101323538A (zh) | 高温泡沫陶瓷的制备方法 | |
| JP5943032B2 (ja) | 軽量断熱アルミナ・マグネシア質耐火物の製造方法 | |
| CN116589289A (zh) | 一种耐酸浇注料及其制备方法 | |
| CN102656129A (zh) | 具有SiAlON基质的掺硼耐火材料 | |
| CN103693975B (zh) | 超高强抗热震刚玉/莫来石制品及其制作方法 | |
| CZ20003060A3 (cs) | Bázická volně tekoucí licí hmota a tvarované díly vyrobené z této hmoty | |
| CN105593192B (zh) | 具有SiAlON基体的耐火产品 | |
| CN104311134A (zh) | 一种氮化硅结合碳化硅泡沫陶瓷的制备方法 | |
| CA2521815C (en) | Refractory casting method | |
| JP2010235342A (ja) | 高炉出銑樋用不定形耐火物 | |
| JP2016538212A5 (pl) | ||
| TW201623469A (zh) | 消失模型用塗模劑組合物 | |
| HUP0401330A2 (hu) | Szűrő olvadt fém szűrésére és eljárás a szűrő előállítására | |
| KR101303812B1 (ko) | 석탄슬래그 침식에 강한 알루미나 코팅 스핀넬/탄화규소 내화물 조성물 및 이의 제조방법 | |
| PL235276B1 (pl) | Masa ceramiczno-węglowa do wytwarzania filtrów piankowych | |
| Lara-Sánchez et al. | Development of ceramic foams using cast iron slag as a raw material | |
| CN108610088A (zh) | 一种氧化铝-莫来石多孔隔热陶瓷及其制备方法 | |
| JP2008207238A (ja) | 鋳造鋳型 | |
| Doroganov et al. | Development and study of composite refractory materials based on modified dispersed systems |