RU2174894C2 - Method of manufacturing porous structures - Google Patents
Method of manufacturing porous structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2174894C2 RU2174894C2 RU99126325/02A RU99126325A RU2174894C2 RU 2174894 C2 RU2174894 C2 RU 2174894C2 RU 99126325/02 A RU99126325/02 A RU 99126325/02A RU 99126325 A RU99126325 A RU 99126325A RU 2174894 C2 RU2174894 C2 RU 2174894C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- framework
- manufacturing
- ceramic
- porous
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способам изготовления устройств для очистки расплавов металлов и других жидких и газообразных сред, а именно, к получению пористых фильтроэлементов, которые используются или могут быть использованы в металлургической промышленности и в других отраслях народного хозяйства, где к расплавам металлов, а также к жидким и газообразным средам предъявляются специальные требования по чистоте. The invention relates to methods for manufacturing devices for cleaning molten metals and other liquid and gaseous media, namely, to obtain porous filter elements that are used or can be used in the metallurgical industry and in other sectors of the economy, where metal melts, as well as liquid and gaseous media have special purity requirements.
Известен способ получения композиционных фильтроэлементов, включающий изготовление опорного каркаса из высокопористого проницаемого ячеистого материала (ВПЯМ), создание слоя из равномерно насыпанного мелкодисперсного бронзового порошка заданной толщины, укладку на него опорного каркаса и жидкофазное спекание опорного и фильтрующего слоев под нагрузкой 200-400 Па. Опорный каркас имеет пористость порядка 90%, размер ячейки ВПЯМ (0,8±0,1) мм. Средний размер пор фильтрующего слоя может варьироваться от 15 до 100 мкм. Пористость от 40 до 50% (см. авторское свидетельство СССР N 500900, B 22 F 3/11, 1976). A known method for producing composite filter elements, including the manufacture of a support frame of highly porous permeable cellular material (VPYAM), the creation of a layer of uniformly sprinkled fine bronze powder of a given thickness, laying on it a support frame and liquid-phase sintering of the support and filter layers under a load of 200-400 Pa. The supporting frame has a porosity of about 90%, the cell size of the HPLM (0.8 ± 0.1) mm. The average pore size of the filter layer can vary from 15 to 100 microns. Porosity from 40 to 50% (see USSR author's certificate N 500900, B 22 F 3/11, 1976).
Недостатком данного способа является невозможность получения фильтров сложной выпукло-вогнутой конфигурации. Припекание свободно насыпаемого порошка к сетчато-ячеистому материалу не обеспечивает высокой прочности соединения между опорным и фильтрующим слоем при использовании порошков, в которых процессы жидкофазного спекания отсутствуют (например, меди, никеля, нержавеющей стали), что снижает срок службы таких фильтров. Кроме того, порошки на основе бронзы имеют высокую стоимость. The disadvantage of this method is the inability to obtain filters of complex convex-concave configuration. The baking of a free-flowing powder to the mesh-like material does not provide high strength of the connection between the support and filter layers when using powders in which there are no liquid-phase sintering processes (for example, copper, nickel, stainless steel), which reduces the service life of such filters. In addition, bronze-based powders are expensive.
Известен способ получения фильтроэлементов, включающий изготовление каркаса из высокопористого материала, нанесение на его поверхность фильтрующего слоя из порошка и спекание заготовки. Каркас изготавливают из высокопористого ячеистого материала, а из порошка предварительно готовят пастообразный шликер с содержанием твердой фазы 33-50 об.% и после нанесения шликер внедряют в опорный каркас на глубину 0,3-2,5 мм и сушат на воздухе. При изготовлении фильтроэлементов со сквозными отверстиями постоянного сечения внедрение шликера в опорный каркас производят на внутренней поверхности отверстий при перемещении конусного поршня вдоль оси отверстия с зазором 0,1-2,0 мм между поверхностями поршня и отверстия. (RU 2075370 C1, 20,03,1997, B 22 F 3/11). A known method of producing filter elements, including the manufacture of a frame of highly porous material, applying a filter layer of powder to its surface and sintering the workpiece. The frame is made of highly porous cellular material, and a paste-like slip with a solids content of 33-50 vol.% Is preliminarily prepared from the powder and, after application, the slip is introduced into the support frame to a depth of 0.3-2.5 mm and dried in air. In the manufacture of filter elements with through holes of constant cross-section, the introduction of the slip into the support frame is carried out on the inner surface of the holes when moving the conical piston along the axis of the hole with a gap of 0.1-2.0 mm between the surfaces of the piston and the hole. (RU 2075370 C1, 20.03.1997, B 22 F 3/11).
Недостатками данного способа являются: невозможность получения объемного фильтра, т. е. полное внедрение шликера в заданный объем ВПЯМ, следствием этого является неэкономичный расход опорного каркаса; повышенная трудоемкость изготовления опорного каркаса нужной конфигурации, в некоторых случаях его изготовление включает те же операции, что и изготовление фильтра - нанесение покрытия с последующим спеканием, что очень неудобно; невозможность варьирования размеров фильтрующих пор по толщине фильтроэлементов; необходимость создания специальной среды при спекании фильтра; наконец, опорный каркас, изготовленный из материалов на основе меди, никеля и сталей типа Х18Н9 имеет высокую стоимость. The disadvantages of this method are: the inability to obtain a volumetric filter, that is, the full introduction of the slip into a given volume of HPLM, the consequence of this is the uneconomical consumption of the support frame; the increased complexity of manufacturing the supporting frame of the desired configuration, in some cases, its manufacture includes the same operations as the manufacture of the filter — coating with subsequent sintering, which is very inconvenient; the impossibility of varying the size of the filtering pores by the thickness of the filter elements; the need to create a special environment for sintering the filter; finally, a support frame made of materials based on copper, nickel and steels of the type X18H9 has a high cost.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением. These shortcomings are eliminated by the proposed solution.
Решаемая задача - совершенствование способов изготовления пористых структур. The problem to be solved is the improvement of the methods for manufacturing porous structures.
Технический результат - получение объемных фильтров, снижение стоимости пористых структур за счет использования отходов, расширения технологических возможностей полученных пористых структур благодаря использованию их для фильтрации различных сред, в частности расплавов, при повышенных температурах. EFFECT: obtaining volumetric filters, reducing the cost of porous structures through the use of waste products, expanding the technological capabilities of the resulting porous structures by using them to filter various media, in particular melts, at elevated temperatures.
Этот технический результат достигается тем, что в способе получения пористых структур, включающем изготовление каркаса из высокопористого материала, нанесение на него керамической пастообразной суспензии, состоящей из твердой фазы и связующего, внедрение ее в каркас, сушку и последующее спекание заготовки, в качестве высокопористого материала для изготовления каркаса используют поролон с сообщающимися каналами переменного сечения, в качестве твердой фазы - пастообразную суспензию, в которой наполнителем являются отходы металлургического производства - шлаки или другие керамические материалы, внедрение пастообразной суспензии в каркас осуществляют путем объемной пропитки с использованием прокатного валка, обеспечивая равномерное распределение керамической суспензии по всему объему фильтра, а окончательного формирования пористой структуры достигают при выгорании каркаса во время спекания. This technical result is achieved in that in a method for producing porous structures, including the manufacture of a framework of highly porous material, applying a ceramic paste-like suspension of a solid phase and a binder, introducing it into the framework, drying and subsequent sintering of the workpiece, as a highly porous material for the manufacture of the frame use foam rubber with interconnecting channels of variable cross section, as a solid phase - a paste-like suspension, in which the filler is metallurgical waste Slag or other ceramic materials, the introduction of a paste-like suspension into the frame is carried out by volumetric impregnation using a rolling roll, ensuring a uniform distribution of the ceramic suspension throughout the filter volume, and the final formation of the porous structure is achieved when the frame burns out during sintering.
Применение пастообразной суспензии дает возможность легко наносить ее на поверхность каркаса любой формы, имеющего открытые поры самого широкого диапазона размеров, с последующей объемной пропиткой под механическим воздействием валка. Спекание материала обеспечивает высокую прочность фильтра, а также полное выгорание каркаса. The use of a paste-like suspension makes it easy to apply it to the surface of the frame of any shape, with open pores of the widest range of sizes, followed by volumetric impregnation under the mechanical influence of the roll. Sintering of the material provides high filter strength, as well as complete burnout of the frame.
Предлагаемый способ получения пористых структур осуществляется следующим образом. The proposed method for obtaining porous structures is as follows.
Из поролона изготавливают каркас необходимой конфигурации и размеров. Приготавливают керамическую суспензию на основе шлака и жидкого стекла, процентное соотношение компонентов лежит в широких пределах: шлак - 60-80%, жидкое стекло - 40-20% - по объему. В некоторых случаях, в качестве связующего вместе с жидким стеклом добавляют глину, в количестве 10-20% сверх 100% по объему. Глина используется при изготовлении фильтров со значительной высотой, в 1,5-2 раза больше длины или ширины фильтроэлемента, а в случае цилиндрической формы фильтрующего элемента, соответственно в 1,5-2 раза больше его диаметра. Готовую суспензию наносят на каркас и прокатывают валком, добиваясь равномерного распределения рабочего состава по всему объему фильтра. Далее проводят сушку на воздухе, после чего проводят спекание изделия при температуре 950-1020oC.A frame of the necessary configuration and size is made of foam rubber. A ceramic suspension is prepared on the basis of slag and liquid glass, the percentage ratio of the components lies in a wide range: slag - 60-80%, liquid glass - 40-20% - by volume. In some cases, clay is added as a binder together with liquid glass in an amount of 10-20% in excess of 100% by volume. Clay is used in the manufacture of filters with a significant height, 1.5-2 times greater than the length or width of the filter element, and in the case of a cylindrical shape of the filter element, respectively 1.5-2 times larger than its diameter. The finished suspension is applied to the frame and rolled with a roll, achieving uniform distribution of the working composition throughout the filter. Next, drying is carried out in air, after which sintering of the product is carried out at a temperature of 950-1020 o C.
В качестве керамической суспензии используют также гидролизованный раствор этилсиликата, в качестве наполнителя - маршалит. Данное покрытие позволяет проводить фильтрацию при температуре 900oC, а с использованием других огнеупорных наполнителей - при более высоких температурах.A hydrolyzed solution of ethyl silicate is also used as a ceramic suspension, and marshalite is used as a filler. This coating allows filtering at a temperature of 900 o C, and using other refractory fillers at higher temperatures.
Варьируя составы и процентное соотношение компонентов суспензии, а также применяя поролон с различными размерами пор, можно изменять пористость материала от 60-85%, средний диаметр пор от 1 до 4 мм. By varying the compositions and the percentage of suspension components, as well as using foam rubber with different pore sizes, it is possible to change the porosity of the material from 60-85%, the average pore diameter from 1 to 4 mm.
ПРИМЕР 1. EXAMPLE 1
Из поролона типа ППУ-ЭФ пенополиуретан эластичный (см. Булатов Г.А. "Применение пенопластов в народном хозяйстве", "Пено и поропласты в народном хозяйстве". М. : Знание, 1978 г.), изготовляли каркас фильтра с размерами: длиной 60 мм, шириной 40 мм и толщиной 25 мм. Суспензию готовили смешиванием молотого ваграночного шлака с глиной, в качестве связующего применили жидкое стекло с удельной плотностью 1,45 г/см3. Процентное содержание компонентов: шлак - 90%, глина - 10%, жидкое стекло - 40% сверх 100% общего количества. Готовую суспензию наносили на поверхность поролона и прокатывали валком, сминая поролон для объемной пропитки. Заготовку сушили на воздухе при комнатной температуре. Спекание проводили при 1020oC. До температуры 1020oC - плавный нагрев в течение 2-х часов. Затем выдержка 2 мин при температуре 1020oC и охлаждение.Elastic polyurethane foam was made of foam rubber of the PPU-EF type (see G. Bulatov, “The Use of Foam Plastics in the National Economy,” “Foam and Foam Plastics in the National Economy.” M.: Knowledge, 1978), a filter frame was made with dimensions: length 60 mm, 40 mm wide and 25 mm thick. A suspension was prepared by mixing ground cupola slag with clay, and liquid glass with a specific gravity of 1.45 g / cm 3 was used as a binder. The percentage of components: slag - 90%, clay - 10%, water glass - 40% in excess of 100% of the total. The finished suspension was applied to the surface of the foam rubber and rolled by rolling, crushing the foam rubber for volumetric impregnation. The workpiece was dried in air at room temperature. Sintering was carried out at 1020 o C. To a temperature of 1020 o C - smooth heating for 2 hours. Then holding for 2 minutes at a temperature of 1020 o C and cooling.
Полученный фильтроэлемент имел пористость 83% при среднем диаметре пор 2,5-3 мм. Через данный фильтр была проведена фильтрация алюминиевого сплава АК9Ч в количестве 6 кг при температуре 730±10oC. Фильтр при заливке не оказал заметного сопротивления потоку металла, а также выдержал напор жидкого металла. Высота металлостатического напора H = 300 мм.The resulting filter element had a porosity of 83% with an average pore diameter of 2.5-3 mm. Through this filter, the AK9Ch aluminum alloy was filtered in an amount of 6 kg at a temperature of 730 ± 10 o C. The filter did not show any noticeable resistance to metal flow during pouring, and also withstood the pressure of liquid metal. The height of the metallostatic head is H = 300 mm.
ПРИМЕР 2. EXAMPLE 2
Каркас изготовлен из того же материала - ППУ-ЭФ. Форма фильтра - куб с ребром 40 мм. В качестве суспензии использовали гидролизованный раствор этилсиликата, наполнительная масса - маршалит. Нанесение суспензии производили окунанием каркаса в рабочий раствор. Заготовку сушили на воздухе при комнатной температуре в течение 3-х часов. Спекание проводили при температуре 1000oC.The frame is made of the same material - PPU-EF. The shape of the filter is a cube with an edge of 40 mm. A hydrolyzed solution of ethyl silicate was used as a suspension, and the filling mass was marshalite. The suspension was applied by dipping the framework into the working solution. The workpiece was dried in air at room temperature for 3 hours. Sintering was carried out at a temperature of 1000 o C.
Полученный фильтроэлемент имел пористость 80%, при среднем диаметре пор 1,5-2 мм. Через данный фильтр была проведена фильтрация алюминиевого сплава АК9Ч в количестве 6 кг при температуре 730±10oC. Фильтр при заливке не оказал заметного сопротивления потоку металла, а также выдержал напор жидкого металла. Высота металлостатического напора H = 125 мм.The resulting filter element had a porosity of 80%, with an average pore diameter of 1.5-2 mm. Through this filter, the AK9Ch aluminum alloy was filtered in an amount of 6 kg at a temperature of 730 ± 10 o C. The filter did not show any noticeable resistance to metal flow during pouring, and also withstood the pressure of liquid metal. The height of the metallostatic head is H = 125 mm.
Проведенные испытания показали следующее. The tests showed the following.
Предлагаемый способ получения фильтроэлементов позволяет получать объемные фильтры из отходов различных производств, прежде всего отходов металлургического и химического производств. Хорошая спекаемость шлаков повышает прочность фильтроэлементов, расширяет технологические возможности производства данных фильтров. Низкая газотворность и термоустойчивость материала позволяет применить их для фильтрации расплавов металлов, а также жидких и газообразных сред при высоких температурах 900oC и выше. Низкая стоимость исходных материалов и простота технологии позволяет наладить производство фильтроэлементов на базе предприятий-потребителей, что весьма актуально в сложившейся финансово-экономической ситуации в России, а также частично решить проблему утилизации отходов различных производств.The proposed method of obtaining filter elements allows you to get volumetric filters from waste from various industries, especially waste from metallurgical and chemical industries. Good slag agglomeration increases the strength of filter elements, expands the technological capabilities of the production of these filters. Low gas content and thermal stability of the material allows them to be used for filtering metal melts, as well as liquid and gaseous media at high temperatures of 900 o C and above. The low cost of raw materials and the simplicity of the technology allows to establish the production of filter elements on the basis of consumer enterprises, which is very important in the current financial and economic situation in Russia, as well as partially solve the problem of waste disposal of various industries.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99126325/02A RU2174894C2 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method of manufacturing porous structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99126325/02A RU2174894C2 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method of manufacturing porous structures |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99126325A RU99126325A (en) | 2001-09-20 |
RU2174894C2 true RU2174894C2 (en) | 2001-10-20 |
Family
ID=20228136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99126325/02A RU2174894C2 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method of manufacturing porous structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2174894C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595694C1 (en) * | 2015-03-16 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Filtering element for pressure filters used for purifying natural waters |
-
1999
- 1999-12-15 RU RU99126325/02A patent/RU2174894C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595694C1 (en) * | 2015-03-16 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Filtering element for pressure filters used for purifying natural waters |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6582651B1 (en) | Metallic articles formed by reduction of nonmetallic articles and method of producing metallic articles | |
US3893917A (en) | Molten metal filter | |
US4056586A (en) | Method of preparing molten metal filter | |
US4278544A (en) | Filter medium for fluid | |
CN101264401B (en) | Ceramic filter containing carbonaceous material and bonded with silica adhesive and manufacturing method thereof | |
CA1059535A (en) | Ceramic foam filter | |
Yao et al. | Effect of recoating slurry viscosity on the properties of reticulated porous silicon carbide ceramics | |
CA1293520C (en) | Ceramic foam filter and process for preparing same | |
RU2456056C2 (en) | Ceramic filter with carbon coat, and method of its production | |
Liang et al. | Preparation of SiC reticulated porous ceramics with high strength and increased efficient filtration via fly ash addition | |
GB2027688A (en) | Ceramic porous body | |
Jinnapat et al. | The manufacture of spherical salt beads and their use as dissolvable templates for the production of cellular solids via a powder metallurgy route | |
CA2272852A1 (en) | Functionally gradient ceramic structures | |
JPS61117182A (en) | Porous ceramic structure | |
US4880541A (en) | Hot filter media | |
Zhu et al. | Improvement in the strength of reticulated porous ceramics by vacuum degassing | |
Senguttuvan et al. | Sintering behavior of alumina rich cordierite porous ceramics | |
MX2007006169A (en) | Method for producing a sintered body. | |
RU2174894C2 (en) | Method of manufacturing porous structures | |
KR100216483B1 (en) | Method for manufacturing porosity metal | |
RU2193948C2 (en) | Method for making porous metal and articles of such metal | |
JPH0379310B2 (en) | ||
CN108315629A (en) | A kind of preparation method of Al/SiC ceramic-metal composites | |
US8202346B1 (en) | Porous reticulated metal foam for filtering molten magnesium | |
GB2097777A (en) | Ceramic foam |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031216 |