SU1666156A1 - Способ изготовлени керамического фильтрующего материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам получени  термостойких керамических фильтрующих материалов дл  расплавов металлов и позвол ет одновременно повысить прочность и проницаемость материала. Способ изготовлени  керамического фильтрующего материала включает изготовление формы из открыто чеистого пенополиуретана, пропитку ее суспензией, удаление избытка суспензии, сушку и спекание, причем пропитку осуществл ют по крайней мере два раза, а удаление избытка суспензии осуществл ют обдувом воздухом при скорости обдува, определ емой соотношением: √16/D*98V*985, где D - средний диаметр  чейки пенополиуретана, мм

V - скорость обдува, м/с. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к получению термостойких керамических фильтрующих материалов, примен емых, в частности, в металлургической промышленности дл  фильтрации расплавов металлов.

Цель изобретени  - повышение прочности и проницаемости материала.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в отличие от известного способа, включающего изготовление формы из открыто чеистого пенополиуретана, пропитку ее суспензией, удаление избытка суспензии путем отжима, сушку и спекание, пропитку осуществл ют по крайней мере 2 раза, а удаление избытков суспензии осуществл ют воздухом при скорости обдува v, определ емой соотношением

D

5

где D - средний размер  чейки пенополиуретана , мм;

v - скорость обдува, м/с;

Способ осуществл етс  следующим образом .

Заготовку из открыто чеистого пенополиуретана пропитывают суспензией и поме- щают под струю сжатого воздуха. Создающеес  над материалом динамическое давление вытесн ет избыток шликера и разрушает пленочные образовани .

Капилл рное давление Р жидкости определ етс  соотношением 4 a cos©

о

С

а ел

ON

где DK - диаметр капилл ра; о- коэффициент поверхностного нат жени ;

0- краевой угол смачивани .

Динамическое давление Pg газа определ етс  соотношением

Р уРУ2 2

где К - коэффициент, завис щий от геометрии обдуваемого тела;

р- плотность газа.

Таким образом жидкость будет вытесн тьс  из капилл ра при Pg Рк, т.е.

,, pv2 . 4 о cos Э

К 2 Щ- или

v VSacos в КрОк

На процессе вытеснени  жидкости из пенополиуретана оказывают вли ние форма капилл ра, неодинаковые размеры  чеек и р д других факторов. Поэтому услови  начала вытеснени  керамической суспензии из пенополиуретана со средним диаметром  чейки D были определены экспериментально . При этом получили следующую зависимость:

v УТб , м/с D

При увеличении скорости обдува выше 5 м/с покрытие не удерживаетс  на поверхности полиуретана, шликер сдуваетс  до оголени , в результате чего прочность материала резко падает.

В процессе обдува образующеес  на поверхности перемычек пенополиуретана покрытие имеет аэродинамически более выгодную гладкую округлую поверхность без острых кромок, трещин и выступов,  вл ющихс  концентраторами напр жений, что способствует повышению прочности издели .

Далее изделие дл  удалени  физико-химически и физико-механически св занной влаги. В процессе сушки, котора  интенсифицируетс  обдувом, возможно по вление микротрещин на керамических перемычках . Повторна  пропитка формы суспензии необходима дл  повышени  прочности издели , поскольку происходит залечивание дефектов, образовавшихс  в керамическом покрытии при сушке и обдуве , а также толщина перемычек получаемого пеноматериала возрастает. Количество циклов пропитка-сушка-продувка определ етс  в каждом конкретном случае применени  материала, исход  из предъ вл емых эксплуатационных характеристик , поскольку уже трехкратна  про

питка материала приводит к значительному снижению проницаемости, но прочность возрастает. Далее изделие сушат и обжигают .

Таким образом, данный способ позвол ет добитьс  одновременного повышени  прочности и проницаемости материала.

П р и м е р 1. Образец из открыто чеистого пенополиуретана со средним диаметром  чейки 2 мм размером 100x100x30 мм пропитывают суспензией, состо щей из 65 мас.% 15 мас.% SisN и 20 мас.% алюмофосфатного св зующего плотностью 1,35 г/см3 и продувают воздухом со скоростью воздушного потока 4 м/с до высыхани  поверхности керамического покрыти . Далее образец нагревают до 110°С со скоростью 30°С в ч. Выдерживают 1 ч, охлаждают и повторно подвергают пропитке и продувке с той же скоростью воздушного потока. Образец нагревают до 300°С со скоростью 30°С в ч и до 1000°С со скоростью 200°С в ч. Выдержку осуществл ют в течение2ч .

Данные о свойствах материала приведены в таблице.

П р и м е р 2. Образец из открыто че- истого пенополиуретана со средним диаметром  чейки 4 мм размером 100x100x30 мм пропитывают суспензией, состо щей из 65 мас.% , 15 мас.% и 20 мас.% алюмофосфатного св зующего плотностью 1,35 г/см3, и продувают воздухом со скоростью воздушного потока 3 м/с. Сушка образца производитс  аналогично примеру 1. Далее образец еще дважды пропитывают и дважды продувают. После третьей пропитки материал подвергаетс  термообработке по

режиму, аналогично предыдущему.

Коэффициент проницаемости определ ют на установке Metefem (ВНР) по методике , разработанной на основании СТ-СЭВ 2291-80.

Предел прочности при сжатии определ етс  на разрывной машине InstroN (ФРГ) по методике, разработанной на основании ГОСТ 473.6-81.

Дл  повышени  статической достоверности значени  Km и (7Сж определ ютс  дл  каждого случа  на 5-ти образцах.

Таким образом, оптимальна  скорость обдува определ етс  соотношением

5, м/с

D

Однократна  пропитка и обдув повышает по сравнению с известным проницаемость материала в 1,4-1,8 раза, но снижает прочность в 1,2-1,7 раза.

Повторно пропитанный материал по сравнению с известным имеет в 1,1-1,5 ра- за большую проницаемость и в 1,2-1,7 раза большую прочность.

Треть  пропитка приводит к повышению в 1,8-2 раза прочности и к снижению на 20-40% проницаемости по сравнению с двукратно пропитанным материалом.

Двухкратна  пропитка позвол ет получать материал, обладающий большой прочностью и проницаемостью одновременно по сравнению с прототипом. Трехкратна  пропитка всегда приводит к повышению прочности по сравнению с прототипом, но одновременное повышение и прочности и проницаемости наблюдаетс  не всегда.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  керамического фильтрующего материала, включающий изготовление формы из открыто чеистого пенополиуретана , пропитку ее суспензией, удаление избытка суспензии, сушку и спекание , отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности и проницаемости материала , пропитку осуществл ют по крайней мере два раза, а удаление избытка суспензии осуществл ют воздухом при скорости обдува v, удовлетвор ющей соотношению

   5,

   D

   где D - средний диаметр  чейки пенополиуретана , мм; v - скорость обдува, м/с.

   20

   Свойства керамических фильтрующих материалов, полученных однократной, двукратной и трехкратной пропиткой

   D, мм

   6

   7

   8 2,0

   9

   10

   И1 12

   13 4,0 14 15

   160,8

   172,0

   184,0

   Примечание

   Более 801 образцов разрушились при выгорании пенополиуретана

   Более 80 образцов разрушились при выгорании пенополнБолее 80Z образцов разру и- лнсь при выгорании пенопо и- i

   i