SE466159B - Foerfarande foer framstaellning av en filterkaka foer filtrering av flytande metall - Google Patents

Description

466 159 ' 2 När i denna beskrivning begreppet "preparera" ett filter an- ges, avses med detta en fullständig vätning av de inre ytorna i filtret vid påbörjat metallflöde därigenom. Utan en sådan fullständig vätning kan det vara svårt att få igång metallflö- det, man får en ofullständig användning av tillgängliga fil- terytor och volymer, en för tidig uppbyggnad av ett metall- ostatiskt huvud bakom filtret och minskad metallurgisk effekt och användbarhet beträffande uppfångade inneslutningar och frigöring av dessa.i Enligt en utföringform av föreliggande uppfinning tillhanda- hålles en metod för bildning av filterkaka, för filtering av flytande metall från partiklar som är stabila i den flytande metallen på ett inert, för flytande metall genomtränglig bärare i strömningsbanan för den flytande metallen, som skall filtreras, kännetecknat av att dispergerade partiklar i strömningsbanan uppströms bäraren, vilken kan åtminstone delvis uppbäras av metallströmmen och avsättes som en förvätt och förbehandlad*filterkakaipäfbäranenh Föreliggande uppfinning tillhandahåller också ett filter för flytande metall framställt enligt föregående stycke och ett förfarande för att filtrera smält metall med användning av ett sådant filter. vissa utföringsformer av föreliggande uppfinning utnyttjar en metallskelettkomposit framställt ur en metallegering som kan vara skild från men blandbar med legeringen som skall filtre- ras och vilken innehåller redan vätta stabila partiklar av le- geringen i metallskelettkompositen.

Därför enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning tillhandahålles ett förfarande för framställning av ett metallskelettkomposit ur en flytande metalledning innehållande stabila partiklar i legeringen i flytande tillstånd bestående av följande steg: 3 466 159 l. hållande av en mängd flytande metallegering i en ugn, 2. omröring av endast ett första område av legeringen så att det andra området förblir i huvudsak ostört och 3. tillsats av partiklar till det första området så att under det att omröringsoperationen fortsätter, partiklarna rör sig genom det första området för bildning av en uppslam- ning av metallskelettkomposit i den andra regionen.

Metallskelettkompositet framtällt enligt föregående stycke kan användas som en uppslamning eller som en gjuten produkt vid bildningen av en filterkaka på bäraren som beskrives och fram- går av bifogade krav.

Föreliggande uppfinning innefattar också en filterkasett be- stående av ett flytande metallgenomträngligt hus innehållande gjutna produkter av metallskelettkomposit, så att, när kaset- ten placeras i strömningsbanan för flytande metall som skall filuneras;.dergiucnampnodukternamsnahhtrsmältsmäochmavsännesmm däri inneslutna partiklar som en filterkaka på bäraren. I det- ta fall kan bäraren befinna sig utanför kasetten eller utgöra en undre del av kasetten.

I beskrivningen har uttrycket "bärare" använts för att inne- fatta allting som stabilt stöder en filterkaka och som är ge- nomträngligt för flytande metall. När de användes för filtre- ring av flytande aluminium och dess legeringar kan bäraren bestå av ett keramiskt block, ett keramiskt cellfilter, ett filter av ett stelt material, en lös bädd av granuler och per- forerade keramiska plattor eller galler eller en vävd glasväv.

Olika aspekter på föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i samband med exempel med hänvisning till bifogade ritningar där Fig. 1 är en schematisk vy av en filterenhet. 466 159 4 Fig. 2 är en vy i stor skala av gränsytan mellan substrat och filterkaka.

Fig. 3 är en sidovy av en ugn för framställning av metallskelettkomposit, Fig. 4 är en vy liknande fig. 1 av en annan filter- enhet.

Fig. 5 och 6 är schematiska vyer av en filterkasett före och efter bildning av filterkaka, Fig. 7 är vyer liknande fig. 5 och 6 av andra anord- ningar, Fig. 9 och 10 är vyer liknande vyer liknande fig. 7 och 8 av ytterligare anordningar och Fig. 11 är ett diagram.

Figur 12-20 visar stapeldiagram över filtreringseffekt i för! hållande till partikelstorlek i exempel.

Hänvisning till fig. 1 som visar en filterenhet med en allmänt horisontellt utsträckt tappningsränna 1 vilken leder flytande aluminium eller aluminiumlegering 2 i riktning längs pilarna A1 till A3. Botten 3 av enheten har en nedåt sträckande vägg 4 som fortsätter något nedåt vid 5 och sedan lutar uppåt vid 6 till botten 3. En spärrskiva 7 sträcker sig tvärs över filtret på andra sidan ett mellanliggande område av del 5 och på avstånd därifrån. Sålunda tvingas flytande metall att strömma horisontellt vid läget för pilen Al. vertikalt nedåt och sedan med en spetsig vinkel horisontalt uppåt vid läget för pilen A2 och horisontellt igen vid A3. Den streckade linjen antyder den porösa bäraren. Detta kan bestå av en platta eller skärm som inte bidrar till filtreringen. Alternativt kan bäraren utgöras av ett poröst keramiskt block, såsom ett keramiskt cellfilter eller ett filter av stelt material. 466 159 Innan man bildar ett filter på bäraren förberedes (här icke visat sätt) ett partikelformigt material, t.ex. skivformig aluminiumoxid inom storleksområdet 300 till 1700 um, för att förbättra dess vätbarhet med avseende på flytande aluminium.

Detta kan innefatta en ytbeläggning av partiklarna med sådana ämnen som silver, koppar, nickel, titan, titandiborid eller andra material som har den inneboende förmågan att vätas av flytande metall. Alternativt kan beläggningen bestå av ett ämne, såsom en fluirid innehållande flussmedel som också väter partiklar. Företrädesvis förblandas emellertid partiklarna med en aluminiumlegering som är lätt blandbar med legeringen som skall filtreras och sättes därtill som en metallskelletkompo- sitkropp antingen som ett halvfast uppslamning eller som en gjuten produkt därav.

De behandlade partiklarna (vilka har en högre täthet än fly- tande aluminum) införes i tappningsrännan 1 mellan punkterna betecknade B och C. Dessa partiklar, oavsett om det införes som:individuellafihelaqda-partiklarneldemssommsnmmetalkskelett-*t kompositkropp i form av en halvfast uppslamning eller som ett gjutet stycke därav, dispergeras och föres med hjälp av en kombination av det flytande metallflödet in i tappningsrännan 1 och tyngdkraften leder till att de avsättes vid 9 (fig. 2) på substratet 8. De avsättes på ett mycket jämnt sätt och bil- dar en skarp gränsyta med bäraren 8 som visas vid 10. De avsatta partiklarna 9 förblir skilda från varandra och hålles mot bäraren både med hjälp av tyngdkraften och de konti- nuerliga flödet av flytande metall som antydes med pilen D.

Det har visat sig fördelaktigt att avsättningen av partiklar på bäraren snabbt blir fullständig. För det första inträffar en mera framgångsrik bryggbildning mellan partiklarna när frekvensen på deras ankomst till ytan av bäraren är hög. En framgångsrik bryggbildning minskar möjligheten för partiklarna att infiltrera bärarens porer och dessutom bildas en mera po- rös filterkaka. För det andra har det visat sig att förmågan hos filterkakan att kvarhålla föroreningar från den flytande metallen är minskad tills dess bildningen av kakan fullbordats. 466 159 6 Den optimala mängd per tidsenhet med vilken partiklarna sättes till den flytande metallen för bildning av filterkakan är be- roende på fílterenhetens geometri, mängden strömmande flytande metall per tidsenhet och den typ av substrat som användes för att uppbära filterkakan. I det fallet där partiklarna inkor- poreras i en metallskelettkompositkropp, antingen i form av en halvfast uppslamning eller en gjuten produkt därav, erhålles den önskade partikelutfällningsmängden per tidsenhet genom (a) föregående reglering av volymfraktionerna av partiklarna inom metallskelettkompositkroppen (b) reglering, i fallet gjuten produkt, av dess storlek och form och (c) reglering av strömningsmängden per tidsenhet i den fly- tande metallen som skall filtreras.

Här uppnäendetav optimalasneeultatinarl&en>vtsætfætg:ætx¿demF vanligen är önskvärt att maximera volymfraktionen partiklar i den halvfasta uppslamningen och eventuellt därefter gjutna produkter. Detta uppnås med användning av en speciell bland- ningsteknik.

Det har visat sig att åtskilliga väsentliga faktorer förelig- ger i blandníngsförfarandet. 1. Temperaturen hos metallen med vilken partiklarna förblan- das. 2. Reglering av atmosfären över blandningsbehållaren. 3. volymfraktionen partiklar, vilken hâlles i suspension i blandningszonen vid varje tid och 4. blandningsverkan själv. 7 466 159 Allmänt föredrages att endast de övre delarna av den flytande metallen i blandningsbehällaren omrördes så att de därtill satta partiklarna faller genom blandníngszonen efter den önskade uppehällstiden för att bilda en fullt "vätt" uppslam- ning.

Det föredrages användning av en "inviknings"-teknik snarare än ett omröringssystem för att bilda en storskalig virvel i be- hållaren. Detta förebygger tendensen för partiklarna att agglomereras till klumpar, vilka är både svåra att återdisper- gera och tenderar att flottera eller sjunka för tidigt och ej bli fullständigt vätta. Det är generellt också önskvärt att ha en inert eller annan reglerad atmosfär över smältans yta när det finns en tendens för antingen partiklar eller smält metall att reagera med ugnsgaser.

Framställning av gjuten produkt Arton briketter bildades ur en aluniniumlegering och skivfor- migafahuminiumoxidpartiklarspäaföljande«sähm:.uJ Cirka 25 kg skivformig aluminiumoxíd i storleksområdet 600 till 1100 um siktades och tvättades för avlägsnande av damm varefter det torkades. Aluminiumoxid tillsattes med en hastig- het av ca 2 kg/min, till en degel innehållande 50 kg smält aluminiumlegeríng. Legeringen innehöll ca 1,3 vikt-2 magnesium och hade ursprungligen en temperatur på 800°C. Under tillsat- sen av alumíniumoxid erhölls snabb nedsänkning och vätning av aluminiumoxiden med den smälta legeringen som gav en försiktig omblandning. Denna bildade en uppslamning vilken överfördes med en skänk och göts till skårade barrar på ett vibrerande gjutbord där uppslamningen stelnade. 18 briketter framställdes var och en vägande 2 kg. Prov på aluminiumlegeringen togs ur degen efter det att tillsatsen av aluminiumoxiden gjorts full- ständig. Ett prov analyserades med optisk emissionsspektrogra- fi.

Resultaten av analysen uppräknas nedan i viktprocent: giggl Järn Ko ar Mangan Magnesium 0,09 0,39 0,001 0,006 1,09 åren Zink man 0,001 0,015 0,001 En av briketterna skars och polerades och examinerades med bíldanalys för att uppskatta aluminiumoxidfraktionen i briket- ten. Aluminiumfraktionen var uppmätt till 62 volym-2 vilket motsvarade omkring 71 vikt-2.

Briketter innehållande mindre än denna volym 2 aluminiumoxid kunde framställas genom omröring av hela blandningsbehållaren sedan en lämplig mängd uppslamning bildats vilket orsakade temperaturen av den erhållna blandningen att sjunka så att flytande metall började stelna och därefter gjutning av 3-fas- prqdukten.enligt.ovanstående'exempelnlnemtaßneæuhflensdesi«næ;~n. tiklar (t.ex. aluminiumoxidy'som'fördelatë mellan dehdríter av fast aluminíumlegering.

Fig. 3 visar en blandningsugn 11 försedd med en första och andra del 12 och 13 separerade med en vägg 14 vars undre del befinner sig på ett visst avstånd från botten 16 vilken lutar nedåt från delen 12 till delen 13. Ugnen är försedd med ett lock 17 och en flytande aluniniumlegering 18 hälles däri vid en temperatur på 800 till 900°C. En första övre del 19 av delen 12 är försedd med en omrörare 20 som tvingas att följa en allmän rektangulär bana runt en horisontell axel såsom an- tydes med den streckade linjen 21 för erhållande av en "omrö- ringsverkan" hos den flytande metallen. Partiklar 22 av skiv- formíg aluminiumoxid befinner sig i ett storleksområde 300 till 1700 um (vilket är relativt mera tätt än den flytande metallen) införes i en öppning (icke visad) i locket 17 och faller ned i området 19 där det upprepade gånger rörs ned i den flytande genom inverkan av omröraren 20. Denna omrörings- 9 466 159 verkan håller partiklarna i en separerad suspension under längre tid än det skulle ta att falla genom området 19 i från- varo av omröring. Till slut lämnar partiklarna området 19 och faller fritt genom den i huvudsak ostörda flytande metallen vid 23 mot ett andra (lägre) område 24 i ugnen där den bildar en uppslamning 25 som rinner ner längs botten 16 till delen 13 av ugnen. Här lyfter en skruvtransportör 26 utslamningen från ugnen där den kan gjutas till en lämplig produkt. Företrädes- vis pressgjutes denna till stångform eller pressgjutes denna till sadelformade granuler eller liknande former.

Det fria fallet partiklarna till område 24 möjliggör att en hög volymfraktion av partiklarna byggs upp i uppslamningen som ovan beskrivits. som vi också beskrivit ovan kan uppslamningen blandas med flytande metall för att ge en produkt med lägre volymdel partiklar som kan vara användbart vid efterföljande filtreringsprocesser som kommer att beskrivas nedan.

Exempel kommer nu att ges på hur man reglerar gjutningen avi flytade.metallflachfgöt.filtreradesiaenligheulmedäfönælüggfinóefimj- uppfinning.

Fastän, som ovan beskrivits, det antages att partiklarna skall ha en större relativ täthet än den hos den flytande metallen, är detta ej nödvändigtvis fallet. Om partiklarna har en lägre relativ densitet kan det första området 19 kan vara den lägre delen i ugnen med en andra region 24 ovanför densamma. I detta fall införes partiklarna i den lägre delen av ugnen varefter de inblandas i den flytande metallen. De kan sedan stiga upp i den övre delen av ugnen och bilda en uppslamning som kan av- skummas.

Exempel 1 En serie strängpressningsgöt på 3.2 m med 240 mm diameter göts med en komposition inom specifikationen AA3004. I alla fallen filtrerades den flytande metallen genom ett kvadratiskt 6 inch ppi keramiskt cellfilter. Gjutningen summeras 1 tabell I. 466 159 FILT I och FILT 8 är kontrollgjutningar med användning av keramiska cellfilter på normalt sätt. Mätningar av metallren- ligheten i strömmen före och efter filtreringen gjordes med användning av den av Alcan patenterade tekniken LiMCA (hänvi- sar till senare). Dessa data kunde effektivitetsvärden för av- lägsnande av ínneslutningar över 20 um bestämmas till 54,88% och -13,42. De andra, negativa, effektivitetsresultatet hänför sig till avlägsnande av agglomererade ínneslutningar av de keramiska cellfiltret vid vissa tillfällen.

Gjutningarna FILT A2 till FILT A7 hänför sig till gjutningar av göt enligt olika utföringsformer av föreliggande uppfin- ning. De är uppenbart att för dessa material tillsatsen av 700 till 1400 um partikelformigt material till filtret antingen direkt eller genom omröring, (FILT A2) eller via en flytande suspension (FILT A3) resulterar inte i någon förbättring av effektiviteten. medan tillsats av 300 till 700 um partikel- formigt material antingen i flytande suspension (FILT 4, FILT , FILT 5) eller i form av förfabricerade tabletter (FILT 7) resulterar?iïförBättringar_påïäverflssyïfif.=> Figurerna 12. 13, 14, 15 och 16 innefattar avlägsnande av ínneslutningar med en effektivitet som en funktion av inneslutningarnas storlek för FILT A4. A5. A6 och A7.

Tillsatsen av 300 till 700 um partikelformigt material representerar en effektivitet på över 95% för alla storlekar i markant kontrast i normala keramiska cellfilter vilka i bästa fallet ger endast 50% avlägsnande av fint material och ett signifikant avlägsnande av partiklar över 40 um. 466 159 11 Tabell 1 _ l . ..

Q MH Qß ß @«-~ m~.@ _Mm~.@H pflmnnw .www wa QAHW ^w>flG flmuwoflwwuv arma _ umnwm . ._ m uuwfinmu Eon Hm a S00 mm HN ,ww|Hm uummfiflflu umflmfluwumähwufiflm ßd HAHm ...då a: 2.703 .Én .m>flc wmumuswmuv . _ amnvw ._X coflmcwßmøw Eon ß mm av a G00 Naämfl mâmlfiv »ummaflflu Mwfimfihwumšuwuflfim m4 BAHW _ m~|m kw s=.o°~|°om .mmu _ Hmmumm _ . mß|mv Av 1w>u fl fiofimflmmmfim Som _. ä S s :oo 3.2 . “Tâ 333.3 »måßfifimsumufifiw mm .EE ßflufi 1 En ooßuoom .mmm umnmw .w cøfimcmmmøm Eom ß.mm æs.~ zoo ~m.æv wmaflw uummflfiflu umflmfiuwumšumuflflm #4 BAHm vmnfi :L En ooßloom .mmm . h flowmcwmmflm Eom N mm mm.mN swzfl ma.mn umumv uummflflflu umfimfinwumäuwuflflm mm Hqwm En oowwlooß .mmm .. ïm mßá | | »Hmuaofimfinwumsuwufifiw Nm BAE _“r_ En oowflooß .mmo . _ UHMQGQ .mmU _. HAMN Q E E. m wïä ÉJN Så flfi. Ha 32 omz .pumä omz _. Bäfiw n w m H »så .mm wmšzwu fiâaw uwäö fihcw uwfifiw uwàwuwøm :fiumuufiflm Fn .

Avfiwoonmv |Eoswm uwuscflñv näocmw nuwuøcfifiv Nää? »Hmuoe wofiäm 3.32. wvflwnfizwz lflvxwwmw numä @1 luwufiflh mzflnmuuflflm nwumm mflfinwnawfiw wuwm Hwwfimamw muäflq 466 159 12 Exempel 2 Mätningarna skedde före och efter filtrering med keramiskt cellfilter på fyra 7150 legeringsgöt.

Fig 16 visar effekten av det keramiska cellfiltret enbart vid inneslutningsnivåer i 7150 legering, antydande en total filtreringseffekt på 68.82 på alla partiklar mellan 20 och 300 um. Det fanns antydningar (icke visade) på att åtskil- liga partikelfrigöringsfenomen efter filtret. I vissa fall kan detta faktiskt resultera i en högre nivå av större partiklar som lämnar filtet än som tillföres det.

Fig 17 visar effekten av tillsats av 300 till 700 um fil- termaterial. Tillsatsen skedde efter 20 minuters gjutning. Fig 17 visar den bättring i effektiviteten som erhölls genom till- sats av fíltermaterialet var från 55 till 80 procent. Till- satsen av materialet till denna gjutning var emellertid inte fullständigt,tillfredaställandenccnàdefitaswæmæfiërmodfif. orsaken till det relativt då1iga'utseendet1 Tillsatsen av filtermaterial till gjutning FILT A11 var mera acceptabel och de resultaten som visas i fig 18 antyder den- na förbättring. Det föreföll vara en längre övergångsperiod än vanligt innan tillsatsen uppnådde full aktivitet. värdena från 9 till 77 minuter innefattar sådana avläsningar som erhölls i övergångsperioden medan värdena 23 till 77 minuter bortser från denna övergångsperiod. Den totala effektiviteten var 98 till 99,2 procent för dessa två avläsningar.

Användningen av filtermaterial 700 till 1400 um vid gjutning FILT A12 resulterade åter i ett utomordentligt utseende som visas i fig 19. Den totala effektiviteten var 99,0 procent och uppnåendes i jämförelse med 59 procent före tillsatsen av filtermaterial (baserat på endast 3 avläsningar efter filtre- ring). även här var övergångstiden några få minuter efter det att partiklarna tillsattes som briketter innan en jämn låg nivå uppnåddes. En mätning sex minuter efter tillsatsen syntes ha nått fortfarighetstillstånd. 13 466 159 Användningen av grövre briketter resulterade i ett lägre metallhuvud utan försämring av effektiviteten.

Huvud FILT A11 7 cm stigning vid slutet Huvud FILT A12 1 - 2 cm stigning vid slutet.

Exempel 3 En pressgjuten tacka på 3,0 m med 400 mm diameter göts med en komposition inom specífikationen AA7l50. Metallen filtrerades i enlighet med föreliggande uppfinning. Filterenheten bestod av en fyrkant på 150 mm, 20 ppi, keramisk cellfilterbärare och 0,75 kg briketter av aluminiumlegering innehållande 70 vikt-t aluminiumoxidpartiklar inom storleksomrädet 300 till 600 um som smältes och nedsänktes i den flytande legeringen strömmande igenom filtret med hastighet av 15 kg/min vid en temperatur av 705°C. Briketterna nedsänktes 2 minuter efter qiutningensxbörjantoch;brikerternatvarxheït;smähtäflefitemaezfl, minuter efter gjutningens börïan. LiMCA-mätningarna skedde uppströms och nedströms i filtret och resultaten visas i dia- grammet i fíg. 11. Detta diagram visar N20-avläsningarna, mät- ta med LiMCA, vid olika tider under gjutningen. Genomsnitts N20 nivån före och efter filtret var 26,6K och 0,33K, den senare framräknad ur avläsningar tagna 11 till 52 minuter efter gjutníngens pâbörjan. Den totala filtereffektiviteten beräknad på N20-värden var 98,8 med 100% erhållet för partik- lar över 45 um. Hänvisning görs till fíg 20.

Fastän ovan beskrivna filtermaterial avsats på ett keramiskt cellfilterbäraren har det visat sig att föreliggande uppfin- ning kan användas med fördel när substraten utgöres av ett filter av stelt medium. En signifikant minskning av saltskik- tet hos stela filtermedia erhölls.

Det har vidare visat sig att förutom uppbyggnaden av filtret hos bäraren i början av gjutningen kan det vara önskvärt att 466 159 14 fortsätta tillförseln av filtermaterial till smältan under gjutoperationen. Det är detta ändamål som stänger av gjuten metallskelettkomposit med mindre än den maximala volymfraktio- nen kan användas.

Det finns också fall där obehandlade partiklar kan tillsättes den flytande metallen.

Fig. 4 visar ett arbetsfilter 11 för flytande aluminium eller aluminiumlegering 12 i riktning med pilarna Al och A3. Botten 13 innefattar en nedåtsträckande vägg 14 och med ett lägre botten 15. En uppåtgående vägg 16 sträcker sig från den lägre botten 15 till bottens 13 nivå. En barriär 17 sträcker sig tvärs över filtret mitt emot vägen 14 och på avstånd därifrån.

Ett poröst substrat 18 sträcker sig horisontellt mellan väggen 14 och den undre delen av bärriären 17. sålunda tvingas den flytande metallen att strömma horisontellt vid ett läge angi- vet av pilen A1, vertikalt neråt genom det porösa substratet 18 som antydes av pilarna A2 och sedant vertikalt uppåt och harissntaltßigen:antyddymednniiaznaanmæïEntdnämæmfinqæmkugfil1%?ï placerad i botten 15 och termoelement 20 är anordnade i bar- " riären 17 och utloppsströmmen A3.

En kåpa 21 är monterad ovanför filtret 11 täckande substratet 18 horiontellt rörligt lager (icke visat) beläget på en enda av huven 21. Ett styrrör 22 passerar igenom huven 21 och sträcker sig uppåt därifrån. Styrningen 22 är ihålig och axeln 24 rör- lig däri under inverkan av en motor 23. Axeln 24 är en skopa 25 i sin nedre del. skopan är rörlig från den position som anges i den prickade linjen 25a över filtret 11 till en lägsta och fullt inritad position just över substratet 18. En till- försellucka (icke visad) i huven 21 gör skopan 25 tillgänglig när skopan befinner sig i sitt höjda läge 25a. vid funktion kan skopan fyllas med briketter 26 via tillför- selhålet i huven medan korgen befinner sig i höjt läge. Bri- ketterna kan föreligga i form av "småstycken" som visas i fig. 4 eller kan vara granuler av exempelvis sadelform som ger ett 466 159 stort ytområde på granulerna och underlättar smältning och en lätt strömningsbana för den flytande mallen genom granulerna och underlättar förbehandling.

Den flytande metallen som strömmar genom filtret ll och så snart alla delar av strömningsbanan är fyllda med strömmande metall sänks skopan 25 till det läge som visas i fig. 4 just över substratet 18. Den flytande metallen strömmande genom filtret orsakar att den fasta metalldelen i briketterna smäl- ter. De inerta partiklarna 27 som ingår i briketterna passerar nedåt under tyngdkraftens verkan med metallströmmen och avsät- tes på substratet 18 där de bildar en filterkaka. Det har visat sig att briketterna smälter helt och hållet inom fem minuter från det ögonblick briketterna nedsänkes i den flytan- de metallen. Därefter drages skopas till sitt höjda läge. Den flytande metallen fortsätter därefter att strömma genom fil- terkakan av ínerta partiklar 27 under resterande filtrerings- operation vilken vanligen kan vara 45 till 60 minuter.

När filtreringsförfarandet är fullständigtgdränerasnfiiktret ll¿#~ från flytande metall genom avlägsnande av dräneringspluggen 19 som tillåter att metall i filtret strömmar in i en behållare (icke visad) placerad under filtret.

Anordningen beskriven ovan förutsätter att partiklarna har en relativ täthet som är större än den flytande metallen. Om det- ta inte är fallet kan filtret fungera med en kaka som avsätts på den undre ytan av ett substrat. I detta fall kan partiklar- na exempelvis utgöras av Mullit.

Vid en alternativ anordning kan tänkas i vilken briketterna föreligger i form av granuler som hålles i en porös stel be- hållare. Fig. 5 visar en sådan behållare 28 med en porös bas 29, ínrymmande briketter 26. Med denna anordning krävs inte huven 21 och skopan 25 och därmed förenade meknanismer och substratet 18 kan uteslutas. Behållaren 28 placeras på där substratet 18 befann sig innan den flytande metallen fås att strömma igenom filtret 11. När den flytande metallen börjar 466 159 _' 15 att strömma smälter granulerna och de inerta filterpartiklarna och avsätts på den porösa basen 29 under bildning av en fil- terkaka som visas i fig. 6. När gjutprocessen är fullständig dräneras filterkakan och behållaren 28 uppehållande filter- kakan 30 avlägsnas. Inget filterkakeavfall lämnas i filtret och en färsk filterbehållare 28 kan lätt inpassas för nästa gjutningsoperation.

En fördel som erhålles med behållarna enligt fig. 5 och 6 tillhandahåller en möjlighet att använda mera komplicerade förberedda filterbehållare vilka kan lagras under obegränsad tid och användas när så behövs.

Fig. 7 och 8 visar kasetter 31 i form av en keramisk skiva 32 med en botten bildande ett keramiskt nätverk 33. Basen täcks med glasväv 34. Skivan förses med granuler 26 och täcks med en glasväv 35. Fig. 8 visar efter det att filterkakan 30 bildats.

Fig. 9 och 10 visar andra anordningar vid vilka skivan 32 är fullständigt.firamställdnavient-keramiskt;filtermanenialïæaaoch; v, glasväven ersatt med en perforerad alumihïümplatta 37.

I föreliggande beskrivning har hänvisning gjorts till LiMCA.

Dessa bokstäver står för "Liquid Metal Cleanliness Analysis" och utgöres av ett förfarande som är avsedd att mäta koncen- trationen och storleksfördelningen av partiklar i flytande metall. Tekniken baserad på motståndspulsprincipen, gör mät- ningarna on-line och visar dessa i realtid. Tekniken har patentskyddats av Alcan International Limited och exempel på resultaten presenterats vid externa möten (R. I. L. Guthride och D. A. Doutre; "On-line measurement of inclusions in liquid melts", artikel presenterad i International seminar on refining and alloying of liquid Aluminium and Ferro-alloys, 26-28 augusti 1985, Trondheim, Norge.

Det vanliga förfarandet för att presentera resultaten är att ange “N20-nivån" uppmätt vid olika tidpunkter under gjut- ningen. Detta värde representerar det antal partiklar i metal- 17 466 159 len i tusental per kilo mellan 20 och 300 um. Systemet till- låter undersökning av partikelstorleksområden inom dessa grän- ser, men identifierar inte partiklarnas natur.

I beskrivningen avses när uttrycket “partiklar stabila i den flytande metallen" användes att ordet "stabil" skall förstås som antingen "inert" eller tillräckligt reaktiv för att kunna vätas men tillräckligt ickereaktiv för att motstå den flytande metallen under den tid som krävs eller i termodynamiskt i jäm- vikt med den flytande metallen.

Exempel på sådana partiklar innefattar aluminiumoxid (som be- skrivs ovan), zirkoniumoxid, kiselkarbid, eldfasta borider så- som titandiborider eller intermetalliska föreningar såsom zir- koniumaluminid.

Metallskelettkompositet beskrivet ovan för framställning av briketter för användning för filtrering av flytande metall kan ha andra användningar. Till exempelvis kan de användas som A högtemperaturskopor.i det fall då beständighet mot tryckkraft är önskvärd. Det kan också utnyttjas för termisk, elektrisk eller akustisk dämpning. I båda sådana fall kan det vara önsk- värt att ha högsta uppnåeligbara volymkoncentration.

Fastän vi beskrivit föreliggande uppfinning i anslutning till aluminium och dess legeringar är det uppenbart att den kan tillämpas på andra metaller och deras legeringar. Speciellt järnhaltiga och lättmetallegeringar som magnesium.

Claims (27)

10 15 20 25 30 466 159 18 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av en filterkaka för filtre- ring av flytande metall. k ä n n e t e c k n a t av (a) att en bärare. genomtränglig för flytande metall införes i en ström av flytande metall som skall filtreras och (b) att man i strömmen av flytande metall inför partiklar. som är stabila med avseende på den flytande metallen i strömmen. uppströms bäraren, så att partiklarna åtminstone delvis med- följer strömmen och avsättes som en förvätt och förbehandlad filterkaka på bäraren.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att bäraren först fördelas i strömningsbanan. att flytande metall tvingas strömma därigenom och att partiklarna avsättes ur metallströmmen.

3. Förfarande'enligt krav P eller 2, k*ä“nin"e Ü*e”@~k*n”a t 't av att den kontinuerliga strömmen flytande metall genom par- tiklarna utnyttjas för att medverka i en första aggregation av partiklarna för bildning av en kaka på bäraren.

4. Förfarande enligt något av föregående krav. t e c k n a t k ä n n e - av att partiklarna behandlas för att befrämja deras vätbarhet innan de fördelas ut i strömmen av flytande metall.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna behandlas genom tillsats av en lämplig. andra flytande metall. blandbar med den flytande metall som skall filtreras. att den andra flytande metallen hålles inom ett förutbestämt temperaturområde under tillräcklig tid under om- röring, så att den resulterande uppslamningen av den andra flytande metallen och partiklarna sättes till den flytande metallen. varvid partiklarna fritt dispergeras i den flytande metallen och förblir vätta därav. 10 15 20 25 30 35 466 159 19

6. Förfarande enligt krav 5. k ä n n e t e c k n a t av att uppslamningen innehållande partiklarna gjutes och tillåtes stelna och att den gjutna produkten sattes till den flytande metallen.

7. Förfarande enligt krav 4. k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna belägges med ett ämne vätbart av den flytande metallen och direkt tillsatt densamma.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att ämnet utgöres av silver. koppar, nickel. titan och titandi- boríd och andra íntermetalliska föreningar med en inneboende förmåga att väta flytande metall.

9. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t substanserna utgöres av ett fluoridinnehållande flussmedel. äV att

10. Förfarande enligt något av föregående krav. k ä n n e - t e c k n a t av att substratet föreligger i form av en L plattanoch formats med öppningaræav sådanfstorrek”att^detflinte väsentligen bidrar till filtrering av den flytande metallen.

11. ll. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att partiklarna har större täthet än den flytande metallen och avsättes så att det fördelas i huvudsak jämnt över ytan på bäraren delvis med inverkan av gravitation och delvis genom metallströmmen.

12. Förfarande enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna avsättes i en allmän vertikal strömning så att fördelningen över ytan inträffar huvudsakligen helt under in- verkan av gravitationen.

13. Förfarande enligt något av kraven 1-10, k ä n n e - t e c k n a t av att partiklarna har en relativ täthet mindre än den flytande metallen och att bäraren placeras horisontellt och av att partiklarna avsätts på den undre ytan därav, helt genom sídmentation när den flytande metallen strömmar uppåt därigenom. 10 15 25 30 35 466 159 20

14. Förfarande enligt krav 6 och något av kraven 7-13. k ä n n e t e c k n a t av att gjutprodukterna inneslutes i en kasett med motstående övre och undre begränsningsytor genomträngliga för flytande metall. varvid den undre begräns- ningsytan utgör ett substrat vilket är beläget i strömnings- banan för den flytande metallen och avlägsnas efter användning.

15. Förfarande för filtrering av flytande metall genom infö- rande av ett filter i enlighet med något av föregående krav.

16. Förfarande enligt krav l5. k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna tillsättes uppströms bäraren under filtrering av den flytande metallen.

17. Förfarande för framställning av en metallskelettkomposit ur flytande metall innehållande partiklar stabila i legeringen i sitt flytande tillstånd, följande steg: k ä n n e t e c k n a t av att l.. bildning av enfmassa avfflytandeflmetællegeringffi ugn: ~. 2. omröring av ett första område i legeringen så att ett andra område i legeringen förblir i huvudsak icke stört 3. tillsats av partiklar till det första området i en sådan mängd att en kontinuerlig omröringsoperation tillåter att partiklarna rör sig genom det första området under bild- ning av uppslamning i det andra området.

18. Förfarande enligt krav 17, att det första och de andra områdena är respektive övre och k ä n n e t e c k n a t av undre områden och att partiklarna har en större relativ täthet än legeringen.

19. Förfarande enligt krav 17 eller krav 18, k ä n n e - t e c k n a t av att partiklarna rör sig från det första till det andra området med i huvudsak samma mängd per tidsenhet som det tillsättes det första området. 10 15 Z0a 25 30 466 159 21

20. Förfarande enligt krav 18 eller krav 19. t e c k n a t k ä n n e - av att omröringsoperationen håller partiklarna i det övre omrâdet under längre tid än det skulle ta att falla genom detta område utan omröríng.

21. Förfarande enligt krav 20, k ä n n e t e c k n a t av att partiklarna slutligen faller på ett i huvudsak fritt sätt till det lägre området.

22. Förfarande enligt något av kraven 17-21. t e c k n a t k ä n n e - av att omröringen ger en kraftig rörelse i legeringen i det första området.

23. Förfarande enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a t av att omröraren följer en bana omkring en horisontell axel 23.

24. Förfarande enligt krav 17 - 23. k ä n n e t e c k n a t av att metallskelettkompositen genom gjutning bringas att stelna till en kropp.

25. Förfarande enligt krav l7 - 23. k ä n n e t e c k n a t av att metallskelettkompositen bringas att stelna i granulform eller som små stavar.

26. Förfarande enligt krav 25, k ä n n e t e c k n a t av att den stelnade metallskelettkompositen införes i en filter- kassett.

27. Förfarande enligt krav 26, k ä n n e t e c k n a t av att den använda filterkassetten utgöres av en behållare av ett böjligt perforerat material med ett stelt galler beläget däri i vilket införes granuler eller små stavar av stelnad metall- skelettkomposit.