CS274260B2 - Method of ceramic filter preparation - Google Patents

Abstract

Filter made of ceramic having an open cell foam structure manufactured by impregnating a polymerisation foam with a ceramic slip which comprises a phosphate agglutinating agent, by separating the excess slip by pressure, by drying and calcining the foam material at temperatures of 1660 degree C or higher or, in the case of the same process, applying a slip which contains gelatinised aluminium hydroxide and the calcination thereof at at least 1093 degree C. Ceramic filters having an open cell foam structure are obtained in this case the ceramic material is essentially phosphate-free and the individual crystals of the ceramic are firmly joined together by sintering. The filters are used for the filtering of metal melts and especially for the filtering of iron and steel melts.

Description

Vynález se tyká způsobu přípravy keramického filtru s otevřenou poVovitou strukturou a s pevnou, zesintrovanou keramickou vazbou, při kterém se nepoužívá žádného pojivá. Keramický filtr připravený postupem podle uvedeného vynálezu je zejména vhodný k filtraci tavenin kovů.The invention relates to a process for the preparation of a ceramic filter having an open metal structure and a solid, sintered ceramic bond in which no binder is used. The ceramic filter prepared by the process of the present invention is particularly suitable for filtering metal melts.

Pokud se týče dosavadního stavu techniky jsou známy různé pórovité keramické pěnové materiály, kterých ee použivá Jako filtrů pro roztavené kovy, zejména pro filtraci taveniny hliníku. Tato řešeni Jsou popsána například v následujících patentech Spojených států amerických č. 3 893 917, 3 947 363, 3 962 091, 4 024 056, 4 024 212, 4 075 303,Various porous ceramic foam materials are known in the art and are used as filters for molten metals, in particular for melt filtration of aluminum. Such solutions are described, for example, in the following United States Patent Nos. 3,893,917, 3,947,363, 3,962,091, 4,024,056, 4,024,212, 4,075,303,

265 659, 4 342 644 a 4 343 704. Oako výchozích materiálů pro výrobu těchto filtrů se použivá zejména žáruvzdorných materiálů pojených pomoci fosforečnanových sloučenin, přičemž se při výrobě těchto filtrů použivá přisad i jiných látek. Tyto materiály se potom vypaluji při teplotách přibližně 1 093 °C, čimž se dosáhne pevného spojeni Jednotlivých částic tohoto materiálu. Příslušný výrobní postup je uveden například v patentu Spojených států amerických č. 3 962 081, Takto připravené keramické filtry jsou vhodné pro použiti při výrobě hliníku a odolávají snadno působeni většiny tavenin hliníkových slitin, které se odlévají zpravidla při teplotě asi 704 °C, avšak nejsou vhodné pro řadu dalších možných aplikaci, protože máji malou pevnost a malou chemickou odolnost.265 659, 4 342 644 and 4 343 704. Oako starting materials for the production of these filters are used in particular refractory materials bonded with phosphate compounds, and other additives are used in the manufacture of these filters. These materials are then fired at temperatures of about 1093 ° C to achieve a solid bond of the individual particles of the material. An appropriate manufacturing process is disclosed, for example, in U.S. Patent No. 3,962,081. The ceramic filters thus prepared are suitable for use in aluminum production and are resistant to most aluminum alloy melts, which are usually cast at about 704 ° C, but are not suitable for many other possible applications because it has low strength and low chemical resistance.

Různé další filtry z keramických materiálů, kterých se použivá pro filtraci tavenin kovů, jsou popsány v patentech Spojených států amerických č. 3 962 081, 4 075 303 a 4 024 212, přičemž z některých poznatků se vycházelo i při navrhování postupu výroby keramického filtru podle uvedeného vynálezu.Various other ceramic melt filters used for melt metal filtration are described in U.S. Patent Nos. 3,962,081, 4,075,303, and 4,024,212, and some of the findings have been based on the design of a ceramic filter process according to the invention. of the present invention.

Cílem uvedeného vynálezu je tedy vyvinout takový materiál, který by měl požadované vlastnosti dosud známých keramických filtračních materiálů, zejména velkou pórovitost, malou tlakovou ztrátu, velkou geometrickou povrchovou plochu a členité průtokové cesty, ale který by neměl nedostatky dosud známých porézních keramických filtrů, zejména malou mechanickou a tepelnou pevnost a nedostatečnou odolnost proti chemickým vlivům. Navíc je cílem uvedeného vynálezu vyvinout materiál s pórázni keramickou strukturou, který by bylo možno vyrábět poměrně jednoduchým způsobem, přičemž by tento keramický pórázni materiál byl vhodný pro různé druhy použiti v podmínkách s vysokými teplotami, a zejména který by byl vhodný pro filtraci tavenin železných kovů.It is therefore an object of the present invention to provide a material having the desired properties of prior art ceramic filter materials, in particular high porosity, low pressure drop, large geometric surface area and rugged flow paths, but without the drawbacks of prior art porous ceramic filters. mechanical and thermal strength and insufficient resistance to chemical influences. In addition, it is an object of the present invention to provide a porous ceramic structure material which can be manufactured in a relatively simple manner, the ceramic porous material being suitable for various applications under high temperature conditions, and in particular suitable for melt filtration of ferrous metals .

Cílem postupu podle uvedeného vynálezu je tedy připravit produkty, které by měly především velkou pevnost, a u kterých by současně byly zlepšeny fyzlkálně-chemické vlastnosti, to znamená ve srovnáni s dosud známými keramickými porézními filtračními materiály lepši mechanické, tepelné a chemické vlastnosti.It is therefore an object of the present invention to provide products which are primarily of high strength and at the same time have improved physicochemical properties, i.e. improved mechanical, thermal and chemical properties compared to prior art ceramic porous filter materials.

Podstata způsobu přípravy keramického filtru s otevřenou pórovitou strukturou a s pevnou, zesintrovanou keramickou vazbou, který je určen k filtraci roztavených kovů, spočivá podle uvedeného vynálezu v tom, že se organický polymerní pěnový materiál, jako Je například polyurethanový pěnový materiál, impregnuje vodnou suspenzí thixotropní keramické směsi na bázi oxidu hlinitého, která obsahuje zgelovatěló pojivo na bázi hydrátu oxidu hlinitého v množství v rozmezi od 3 do 15 % hmot·, přičemž potom následuje sušeni a zahřívání tohoto impregnovaného polymerního pěnového materiálu při teplotě v rozmezi od 100 do 700 °C k odstraněni organické složky z tohoto materiálu a vypálení tohoto materiálu při teplotě přinejmenším 1 093 °C za vzniku materiálu s pevnou, zesintrovanou keramickou vazbou.The process of preparing a ceramic filter having an open porous structure and a solid, sintered ceramic bond for filtering molten metals consists in impregnating an organic polymeric foam material, such as a polyurethane foam material with an aqueous suspension of a thixotropic ceramic an alumina composition comprising a gelled alumina hydrate binder in an amount of from 3 to 15% by weight, followed by drying and heating the impregnated polymeric foam material at a temperature of from 100 to 700 ° C to remove organic components of said material and firing said material at a temperature of at least 1093 ° C to form a material with a solid, sintered ceramic bond.

Ve výhodném provedeni postupu podle uvedeného vynálezu je hydrátem oxidu hlinitého bdhmit.In a preferred embodiment of the present invention, the alumina hydrate is bdhmit.

Zgelovatělé pojivo na bázi oxidu hlinitého obsahuje ve výhodném provedení podle uvedeného vynálezu kyselinu dusičnou, která vytéká během vypalováni materiálu.The gelled alumina binder preferably comprises nitric acid which flows out during the firing of the material.

Vypalování se provádí ve výhodném provedeni podle uvedeného vynálezu po dobu 15 minut až 10 hodin, přičemž toto vypalováni se ve výhodném provedeni provádí při teplotě přinejmenším 1 370 °C.The firing is preferably carried out for 15 minutes to 10 hours, preferably at a temperature of at least 1370 ° C.

Výhodou postupu podle uvedeného vynálezu je to, že je poměrně velice jednoduše proCS 274260 B2 * veditelný, dále Je možno Jej velice dobře kontrolovat, čimž se mini především to, že je možno kontrolovat a určovat konečnou formu keramického filtru β otevřenou pórovitou strukturou, tzn, mechanickou pevnost a chemickou odolnost, volbou příslušných podmínek zpracování. U konečného produktu se při postupu podle vynálezu dosáhne sníženi makropórovitosti. Čímž se značně zlepši filtrační vlastnosti tohoto materiálu. Keramický filtr připravený postupem podle vynálezu v podstatě neobsahuje pojivo, které by snižovalo pevnost tohoto produktu a které by nepříznivým způsobem mohlo ovlivňovat aplikovatelnost tohoto keramického filtru.The advantage of the process according to the invention is that it is relatively easy to control for CS 274260 B2 *, furthermore it can be very well controlled, in particular that it is possible to control and determine the final form of the ceramic filter β by an open porous structure, mechanical strength and chemical resistance, by selecting appropriate processing conditions. In the final product, the macroporosity is reduced in the process of the invention. This greatly improves the filtration properties of this material. The ceramic filter prepared by the process of the invention is substantially free of a binder that would reduce the strength of the product and which could adversely affect the applicability of the ceramic filter.

Postupem podle uvedeného vynálezu se takto připraví požadovaný keramický filtr s otevřenou porovitou strukturou a s pevnou, zesintrovanou keramickou vazbou, přičemž se vychází z licí suspenze obsahující 3 až 15 % hmot. zgelovatělého pojivá na bázi hydroxidu hlinitého (neboli hydratovaného oxidu hlinitého). Keramická pěnová hmota se slinuje při zvýšených teplotách, takže vznikne keramický materiál s otevřenou dutinovou strukturou tvořený pevným slinutým skeletem. Takový filtr v podstatě neobsahuje pojivo, to znamená neobsahuje sklovitou fázi, která by snižovala pevnost výrobku. Struktura tohoto keramického filtru je tedy mechanicky zpevněna, přičemž je možno tento produkt označit Jako keramický materiál slinutý za sucha.According to the process of the present invention, a desired ceramic filter with an open porous structure and a solid, sintered ceramic bond is prepared starting from a casting slurry containing from 3 to 15% by weight. a gelled binder based on aluminum hydroxide (or hydrated alumina). The ceramic foam is sintered at elevated temperatures to form a ceramic material with an open cavity structure formed by a solid sintered skeleton. Such a filter is substantially free of binder, i.e., does not contain a glassy phase that would reduce the strength of the article. Thus, the structure of the ceramic filter is mechanically strengthened, and may be referred to as dry sintered ceramic material.

Keramická hmota filtru podle vynálezu je ve výhodném provedeni podle vynálezu vyrobena z líci suspenze obsahující 3 až 15 % hmot. zgelovatělého bOhmitu.The ceramic mass of the filter according to the invention is preferably made from the face of a suspension containing from 3 to 15% by weight. gelled bOhmit.

Pro přípravu keramického filtru se jako keramické suroviny podle vynálezu používá zejména oxid hlinitý nebo přírodní oxid hlinitý.In particular, alumina or natural alumina is used as the ceramic raw material according to the invention for the preparation of the ceramic filter.

Údaje o množstvi pojivá se vždy vztahuji na celé množstvi sušiny tvořící podíl liči keramické suspenze, to znamená nebere se v úvahu množství přimíchávané vody do této líci suspenze.The amount of binder always refers to the total amount of dry matter constituting the lychee portion of the ceramic suspension, i.e. the amount of admixed water into this face of the suspension is not taken into account.

Při výrobě keramického filtru podle vynálezu se postupuje tak, že se polymerní pěnová hmota s otevřenou buněčnou strukturou impregnuje licí vodnou suspenzi s thixotropnimi vlastnostmi, obsahující keramické složky a pojivo, přičemž potom se přebytečné množstvi licí suspenze odstraní a polymerní materiál opatřený vrstvou keramické hmoty se suší a zahřívá, takže organická polymerní pěnová hmota se rozloží a vypaří a výsledná keramická hmota se při zvýšené teplotě vypálí, takže vznikne keramický pěnový, neboli pórézni materiál, jehož skeletová struktura sestává z keramické hmoty a filtr z tohoto materiálu má otevřenou dutinovou strukturu, tvořenou velkým množstvím vzájemně propojených dutin obklopených stěnami keramického materiálu.In the production of the ceramic filter according to the invention, the open-cell polymeric foam is impregnated with a thixotropic casting aqueous slurry containing ceramic components and a binder, after which the excess casting slurry is removed and the ceramic-coated polymer material is dried and heated, so that the organic polymeric foam is decomposed and vaporized and the resulting ceramic is fired at elevated temperature to form a ceramic foamed or porous material whose skeletal structure consists of ceramic and the filter of this material has an open cavity structure formed by a large a plurality of interconnected cavities surrounded by walls of ceramic material.

Při prováděni postupu podle vynálezu se použije hydrofobní organické polymerní pěnové hmoty s otevřenou buněčnou strukturou, zejména polyuretanové pěny.In carrying out the process according to the invention, an open-cell hydrophobic organic polymeric foam, in particular polyurethane foam, is used.

Líci suspenze obsahuje 3 až 6 J hmot. zgelovatělého hydroxidu hlinitého (neboli hydra tovaného oxidu hlinitého) jako pojivá a keramická pěnová hmota se při zvýšené teplotě slinuje tak, že vznikne keramický materiál s otevřenou dutinkovou strukturou z keramických částic ss vzájemně pevně slinutými vazbami.The top of the suspension contains 3-6 wt. gelled aluminum hydroxide (or hydrated alumina) as a binder and ceramic foam is sintered at elevated temperature to form a ceramic material with an open hollow structure of ceramic particles with mutually tightly sintered bonds.

Při prováděni postupu podle vynálezu se keramický materiál s otevřenou buněčnou struk turou vytváří z pružného pěnového materiálu s otevřenou buněčnou strukturou, který je zejména hydrofobní a obsahuje vzájemně propojené dutinky obklopené stěnami těchto dutin obsaženými v této pružné pěnové hmotě. Takovým typickým materiálem, který může být k tomuto účelu použit, je polyurethanová pěna nebo celulózové pěnové materiály.In carrying out the process of the invention, the open-cell ceramic material is formed from an open-cell flexible foam material which is particularly hydrophobic and has interconnected cavities surrounded by walls of the cavities contained in the flexible foam. A typical material that can be used for this purpose is polyurethane foam or cellulosic foam materials.

Obecně je možno použit jakékoliv organické pěnové hmoty, která za daných podmínek prováděni postupu podle vynálezu shoří a vytSká, a která je tvarovatelná, přičemž po stlačeni má tato pružná pěnová hmota schopnost vracet se do původního stavu. Pěnová hmota musí vyhořet nebo se vypařit při teplotách, které jsou nižší, než vypalovací teplota použité keramické hmoty.In general, any organic foam which burns and burns under the conditions of the process of the invention and which is moldable can be used, and after compression, the flexible foam has the ability to return to its original state. The foam must burn or evaporate at temperatures lower than the firing temperature of the ceramic used.

Vodná keramická liči suspenze, která se používá při provádění postupu podle vynálezu, musi mit schopnost dobře zatéct do dutin pěnové hmoty a musi být thixotropni. Dále musi mit poměrně vysoký stupeň tekutosti a musi být schopná tvořit vodnou suspenzi daného keramického materiálu. Typickými keramickými materiály, které mohou být použity k tomuto úče3 lu, jsou především oxid hlinitý a přírodně se vyskytujíc! oxid hlinitý a dála některé jiné materiály, například oxid zirkoničitý, zirkonový pisek, oxid chromnatý, kordierit, mullit, atd. Velikost částic musi být taková, aby částice propadly sitem se 30 oky na délkový centimetr a s oky menšími, zejména sitem se 108 až 160 oky na délkový centimetr a s oky menšími.The aqueous ceramic lye suspension used in the process of the invention must have the ability to flow well into the foam cavities and be thixotropic. Furthermore, it must have a relatively high degree of flowability and be able to form an aqueous suspension of the ceramic material. Typical ceramic materials that can be used for this purpose are primarily alumina and naturally occurring alumina. alumina and other materials such as zirconia, zirconium sand, chromium trioxide, cordierite, mullite, etc. The particle size must be such that the particles pass through a 30 mesh sieve and a smaller mesh, especially a 108 to 160 mesh sieve. meshes to length centimeter and smaller meshes.

Použiti fosforečnanů nebo jiného anorganického pojivá nani při prováděni postupu podle vynálezu nutné.The use of phosphates or other inorganic binder is necessary in the process of the invention.

Vodná liči suspenze obsehuje zgelovatšlý hydroxid hlinitý (hydratovaný oxid hlinitý), který slouži pouze jako přechodné pojivo.The aqueous lychee suspension contains gelled aluminum hydroxide (hydrated alumina), which serves only as a temporary binder.

Při prováděni postupu podle vynálezu se jako přechodného pojivá použivá hydrátu oxidu hlinitého (neboli hydroxidu hlinitého), zejména bůhmítu, ala je možno použit 1 jiných dalších materiálů, jako například monohydrátu oxidu hlinitého a trihydrátů oxidu hlinitého, přičemž tyto látky současně slouží jako rheologické prostředky. Nejprve se připraví koloidnl suspenze s kyselinou, která v podstatě před dosažením vypalovací teploty vytéká, zejména se použivá kyseliny dusičná, ale je taká možno použit i kyseliny chlorovodíkové, kyseliny sirové nebo jiné podobné kyseliny. Na tuto pracovní operaci navazuje příprava vizkozni thixotropni liči suspenze požadovaného keramického materiálu, zejména oxidu hlinitého.In the process according to the invention, an alumina hydrate (aluminium hydroxide), in particular lithium hydroxide, is used as the intermediate binder, but other materials such as alumina monohydrate and alumina trihydrates can also be used, and they also serve as rheological agents. Initially, a colloidal suspension is prepared with an acid which essentially flows out before the firing temperature is reached, in particular nitric acid is used, but hydrochloric acid, sulfuric acid or the like can also be used. This operation is followed by the preparation of a viscous thixotropic suspension of the desired ceramic material, in particular alumina.

Ve vodné suspenzi je zgelovatělé pojivo na bázi hydratovaného oxidu hlinitého přítomno v množstvi 3 až 15 % hmot., přičemž se použije poměru oxidu hlinitého v hydratované formě ke kyselině v rozmez! od 2 : 1 do 5 : 1, zejména se používá poměru 3 : 1, přičemž se obvykle používá 70% kyselina. V následující přípravě thixotropni liči suspenze se v případě potřeby může přidat malá množstvi organických přísad, například Theologických přísad, přídavných pojiv, diapergačních činidel a podobně. Obsah vody nani nijak důležitý, například je možno použit množstvi v rozmezí od 10 do 50 % hmot. vody v uvedené licí suspenzi keramického materiálu, vztaženo na celkovou hmotnost suspenze. Vodná složka upravuje jednoduchým způsobem požadovanou tekutost, aby se polymerní pěnová hmota dokonale impregnovala a aby sa struktura organické pěnové hmoty dokonale povlékla vrstvou keramické liči suspenze.In the aqueous suspension, the gelled hydrous alumina binder is present in an amount of 3 to 15% by weight, using a ratio of alumina in hydrated form to acid in the range of 3 to 15% by weight. from 2: 1 to 5: 1, in particular a 3: 1 ratio is used, typically 70% acid. In the subsequent preparation of the thixotropic suspension, small amounts of organic additives, for example theological additives, additional binders, diapering agents and the like, can be added if desired. The water content is not particularly important, for example in amounts ranging from 10 to 50% by weight. water in said casting slurry of ceramic material, based on the total weight of the slurry. The aqueous component modifies the desired fluidity in a simple manner so that the polymeric foam is perfectly impregnated and that the structure of the organic foam is completely coated with the ceramic lye suspension layer.

Jednou z výhod postupu podle vynálezu a získaného produktu je to, že v konečném produktu, tzn, keramickém filtru 8 otevřenou porovitou strukturou, nezůstávají žádné zbytky pojiv, například fosforečnanových pojiv až dosud používaných, a jiných dalších příměsi, které by mohly při aplikaci reagovat s roztaveným kovem procházejícím keramickým filtrem.One advantage of the process according to the invention and the product obtained is that in the final product, i.e. the ceramic filter 8 with an open porous structure, there are no residual binders, for example phosphate binders hitherto used, and other other impurities which could react with molten metal passing through the ceramic filter.

Při prováděni postupu podle vynálezu se nejprve oxid hlinitý zgelovatí kyselinou a potom se přidají keramické komponenty a voda, čimž se vytvoří licí keramická suspenze.In carrying out the process of the invention, the alumina is first gelled with an acid and then ceramic components and water are added to form a casting ceramic suspension.

V případech, kdy je to vhodné se mohou všechny složky smísit dohromady. Liči suapenze se potom použije pro výrobu keramického materiálu s otevřenou buněčnou strukturou.Where appropriate, all components may be mixed together. Lychee suapension is then used to produce ceramic material with an open cell structure.

Pružný pěnový materiál se impregnuje vodnou líci suspenzí tak, ža se stěny dutin v této pružné pěnové struktuře povlečou uvedenou keramickou liči suspenzi, přičemž se touto keramickou liči suspenzi vyplní i dutiny pěnového materiálu. Za normálních podmínek má postup podle vynálezu výhodu v tom, že impregnace pěnové hmoty se může jednoduše provádět jednorázovým ponořením polymerní pěnové hmoty na krátkou dobu do suspenze, aby se dosáhlo úplného impregnováni pěnové hmoty.The resilient foam material is impregnated with the aqueous face of the slurry so that the cavity walls in the resilient foam structure are coated with said ceramic lye suspension, and the void of the foam material is also filled with the ceramic lye suspension. Under normal conditions, the process according to the invention has the advantage that the impregnation of the foam can be carried out simply by once immersing the polymer foam for a short period of time in suspension to achieve complete impregnation of the foam.

Impregnovaná pěnová hmota se potom stlačí, aby se část euspenze vytlačila do tó míry, že zbývající část suspenze pokrývá nosnou skeletovou strukturu pěnové hmoty a současně vyplňuje část pórů rovnoměrně rozdělených po celém objemu pěnové hmoty, které tak vytvářejí potřebnou klikatost průchozích kanálků a pórů, přičemž ucpané póry jsau Fovnoměrně rozděleny a nikoliv nahromaděny v některém mistě keramického tělesa. V alternativním provedeni postupu podle vynálezu je možno impregnovanou pěnovou hmotu vést mezi dvojice válců, nastavených proti sobě v předem stanovených vzdálenostech, aby se dosáhlo požadovaného stupně stlačeni a vytlačeni přebytečné suspenze, a tim i požadované impregnace. Přirozeně je možno vytlačovat přebytek suspenze z pěnové hmoty ručně jednoduchým zmáčknutím pružného pěnového materiálu na požadovanou miru. V této fázi ja pěnová hmota stále ještě ohebná a pružná a v případě potřeby může být vytvarována do různých tvarů, vhodných pro specifické filtrační účely, například do tvaru zakřivených desek, dutých válců atd. V tomto případě je nezbytné vytvarovanou pěnovou hmotu známými prostředky udržet v tomto tvoru, dokud se organický substrát narozloži nabo dokud sa keramická hmota nepodrobi slinováni. Impregnovaná pěnové hmota se potom vhodným způsobem vysuěi, například pomoci auěiciho vzduchu, rychlosuěicim postupem při teplotách v rozmezí od 100 do 700 °C po dobu 15 minut až nejvýše zpravidla 10 hodin, výhodně až 6 hodin, popřípadě ja možno použit mikrovinového sušeni. Pro vysušeni sušicím vzduchem je třeba obvykle časového intervalu 8 až 24 hodin. Po vysušení ae materiál zahřeje na zvýšenou teplotu, čímž dojde ke slinováni keramického povlaku na nosné struktuře, přičemž větší počet rovnoměrně rozdělených pórů zůstává ucpaný, jak již bylo v předchozí části uvedeno.The impregnated foam is then compressed to expel a portion of the suspension to the extent that the remaining portion of the suspension covers the foam backing and at the same time fills a portion of the pores uniformly distributed throughout the foam volume, thereby creating the necessary zigzag passage and pores, clogged pores are evenly distributed and not accumulated in some place of the ceramic body. In an alternative embodiment of the process of the invention, the impregnated foam may be passed between pairs of rollers set against each other at predetermined distances to achieve the desired degree of compression and displacement of excess slurry, and hence the desired impregnation. Naturally, excess foam suspension may be extruded manually by simply squeezing the flexible foam material to the desired degree. At this stage, the foam is still flexible and resilient and, if necessary, can be shaped into various shapes suitable for specific filtration purposes, such as curved plates, hollow cylinders, etc. In this case, it is necessary to maintain the shaped foam by known means. until the organic substrate is deposited or until the ceramic mass has been sintered. The impregnated foam is then dried in a suitable manner, for example by means of air purification, by a rapid drying process at temperatures in the range of from 100 to 700 ° C for 15 minutes to at most 10 hours, preferably up to 6 hours. A drying time of 8 to 24 hours is usually required for drying with drying air. After drying, the material is heated to an elevated temperature, thereby sintering the ceramic coating on the support structure, with a plurality of uniformly distributed pores remaining clogged as previously described.

Při prováděni postupu podle vynálezu dochází při sušeni za použití hydroxidu hlinitého (neboli hydratovaného oxidu hlinitého) nejprve ke krystalizaci oxidu hlinitého, počínaje gama oxidem hlinitým a potom přee alfa oxid hlinitý. Tim se vytvoří vhodné podmínky pro počáteční pevnost pro dalši zpracováni a vypalování.In the process of the invention, the drying process using aluminum hydroxide (or hydrated alumina) first crystallizes alumina, starting with gamma alumina and then through alpha alumina. This creates suitable initial strength conditions for further processing and firing.

Příslušné vypalovací podmínky závisejí na druhu použitého keramického materiálu. Zpravidla se použivá teplot od 1 093 °C a výše, zejména jsou vhodné teploty od 1 371 °C a výše. Doba slinování js nejméně 15 minut, obvykle je nejméně 1 hodinu, a zpravidla je slinováni prováděno nejvýše 10 hodin. Nosná struktura pružné pěnové hmoty sa přitom rozloží do posledních zbytků a keramický materiál se podrobí slinování, čimž se vytvoří pevná slinutá struktura.The respective firing conditions depend on the type of ceramic material used. In general, temperatures of from 1 093 ° C and above are used, in particular temperatures of from 1 371 ° C and above are suitable. The sintering time is at least 15 minutes, usually at least 1 hour, and as a rule, the sintering is performed for a maximum of 10 hours. The elastic foam support structure is then broken down into the last residues and the ceramic material is subjected to sintering to form a solid sintered structure.

Výsledným produktem postupu podle vynálezu je pórovitý, pevně slinutý materiál, který v podstatě neobsahuje pojivový materiál a organické složky a má podstatně lepši mechanické, tepelné a chemické vlastnosti než dosud známé pórovité keramické materiály podle dosavadního stavu techniky. Keramický porézní materiál vytvořený postupem podle vynálezu má otevřenou buněčnou strukturu a velký počet vzájemně propojených dutin, obklopených noanou strukturou z keramického materiálu, která je pevně slinutá a neobsahuje žádné potenciálně nevhodné pojivové materiály nebo sklovité nebo hlinité složky. Keramická hmota ve formě pórézniho materiálu s otevřenou buněčnou strukturou je pevně slinutým produktem, který Je vhodný zejména pro použiti při vysokých teplotách, například při filtraci taveniny železa, oceli nabo slitin železa*The resulting product of the process of the present invention is a porous, solid sintered material which is substantially free of binder material and organic components and has substantially better mechanical, thermal and chemical properties than the prior art porous ceramic materials. The ceramic porous material produced by the process of the invention has an open cellular structure and a large number of interconnected cavities surrounded by a solid ceramic sintered structure that is tightly sintered and contains no potentially unsuitable binder materials or vitreous or aluminum components. Ceramic mass in the form of porous material with open cellular structure is a tightly sintered product which is particularly suitable for use at high temperatures, for example in the filtration of iron melt, steel or iron alloys.

Nosná struktura keramického filtru připraveného postupem podle uvedeného vynálezu vykazuje zlepšené fyzikální vlastnosti, zejména mechanické, tepelné a chemické vlastnosti. Určitý podíl organických přísad je odstraněn z materiálu v průběhu vypalovacího procesu. Malá množstvi přísad, které mohou být v případě potřeby použity, nezhoršuje vlastnosti konečného produktu, zejména se jedná o množství menší než asi 1 až 3 % hmot. pomocných alinovacich prostředků, například oxidu hořečnatého, popřípadě anorganických Theologických pomocných prostředků, například Jílu, montmorilonitu, bentonitu, kaolinu nebo anorganických Theologických pomocných prostředků.The support structure of the ceramic filter prepared by the process of the present invention exhibits improved physical properties, in particular mechanical, thermal and chemical properties. Some organic ingredients are removed from the material during the firing process. The small amounts of additives that may be used, if desired, do not impair the properties of the end product, in particular less than about 1 to 3% by weight. auxiliary alinating agents, for example magnesium oxide, or inorganic theological auxiliaries, for example clay, montmorillonite, bentonite, kaolin or inorganic theological auxiliaries.

V následujících příkladech praktického provedeni bude v detailech ilustrován postup podle uvedeného vynálezu a získaný produkt a také možnosti Jeho aplikace a výhody oproti keramickým filtrům připravovaným podle dosavadního stavu techniky.The following examples illustrate in detail the process of the present invention and the product obtained, as well as its application and advantages over prior art ceramic filters.

Přiklad 1Example 1

Při prováděni postupu podlá tohoto přikladu byla připravena keramická liči suspenze, která měla nejprve galový charakter a obsahovala : 1 853 g bůhmltu, 47S g koncentrované kyseliny dusičné a 9 060 gramů vody. Dva dily tohoto gelovatého materiálu byly potom přidány k jednomu dilu práškové smšai tvořené : 74 kilogramy oxidu hlinitého a 79 gramy oxidu hořečnatého. K této směsi bylo přidáno dalších 300 mililitrů vody a všechny tyto složky byly potom smíchány ve vysokootáčkovém mÍ3iči.In the process of this example, a ceramic lychee suspension was prepared which was initially glacial and contained: 1,853 g of godmil, 47 g of concentrated nitric acid and 9,060 grams of water. Two parts of this gelling material were then added to one part of the powder mix consisting of 74 kg of alumina and 79 grams of magnesium oxide. To this mixture was added an additional 300 milliliters of water and all these ingredients were then mixed in a high speed mixer.

Tato thixotropní keramická licí suspenze byla použita pro impregnaci bloku pružné polyuretanové pěnové hmoty 8 otevřenou buněčnou strukturou s 8 póry na délkový centi5 »This thixotropic ceramic pouring slurry was used to impregnate a block of flexible polyurethane foam with an 8-cell open structure with 8 pores per cent cent »

metr přičemž skutečná hustota se rovnala přibližní 10 % teoretické hustoty, takže byl základní vláknitý pěnový systém pokryt suspenzi a navíc byly vyplněny také dutinky tohoto pěnového materiálu. Impregnace ae provedla ponořením pěnové hmoty do suspenze a použitím dvojic vzájemně nastavených válců byla pěnová hmota stlačena a část licí suspenze byla vytlačena, přičemž vláknitý pěnový materiál zúatal suspenzí pokryt. Část pórů zůstala vyplněna, přičemž tyto póry byly rovnoměrně rozděleny po celém objemu pěnové hmoty. Tim se zvětšila klikatost průtokových caet v porézní hmotě.meter, the actual density being approximately 10% of the theoretical density, so that the base fibrous foam system was coated with the suspension and, moreover, the voids of the foam material were also filled. Impregnation ae was performed by immersing the foam in the suspension and using pairs of mutually adjusted rollers, the foam was compressed and part of the casting slurry was extruded, leaving the fibrous foam material covered with the suspension. A portion of the pores remained filled, and the pores were evenly distributed throughout the foam volume. This increased the zigzag flow rate in the porous mass.

Výsledná impregnovaná porézní hmota se vysušila a zahřála, čímž byly odstraněny a vypáleny organické eložky a vytvořila se pevná slinutá vazba mezi keramickými částicemi. Vypalováni bylo prováděno při teplotě přibližně 1 648 °C po dobu 1 hodiny. Výsledným produktem byl pórovitý slinutý keramický materiál s raikroporézni strukturou, která v podstatě neobsahovala organické složky, přičemž tento produkt byl charakteristický vynikajícími mechanickými, tepelnými a chemickými vlastnostmi. Lineární smrštěni při vypalováni činilo 15 %, což znamená, že výsledná keramické pórézni hmota měla 9 pórů na délkový centimetr a hustota po vypalování odpovídala 15 % teoretické hustoty.The resulting impregnated porous mass was dried and heated, thereby removing and firing the organic particles and forming a solid sintered bond between the ceramic particles. The firing was carried out at a temperature of about 1648 ° C for 1 hour. The resulting product was a porous sintered ceramic material having a ricroporous structure that was substantially free of organic constituents and was characterized by excellent mechanical, thermal and chemical properties. The linear firing shrinkage was 15%, which means that the resulting ceramic porous mass had 9 pores per linear centimeter and the firing density was 15% of the theoretical density.

Přiklad 2Example 2

Podle tohoto provedeni byla keramická porézní hmota, vyrobená podle příkladu 1 o velikosti 5 x 5 x 2,5 centimetru po avém vypáleni použita k filtraci taveniny nerezová oceli, používané pro výrobu předmětu o vysoké kvalitě přeeným odléváním. Keramický filtr byl umístěn přímo do licího otvoru a tavenina byla nalévána zespodu. Výsledné odlitky neobsahovaly žádné vady a defekty, způsobené vměsky.In this embodiment, the ceramic porous mass produced according to Example 1, 5 x 5 x 2.5 centimeters after firing, was used to filter the melt of stainless steel used to produce a high quality article by casting. The ceramic filter was placed directly into the casting port and the melt was poured from below. The resulting castings contained no defects or defects caused by inclusions.

Přiklad 3Example 3

Podle tohoto přikladu byla keramická pórézni hmota, vyrobená postupem podle příkladu 1, s rozměry po vypáleni 10 x 10 x 2,5 centimetru, použita pro filtraci taveniny nerezové oceli pro ventilátorové skříně, přičemž k tomuto účelu bylo použito zařízeni pro liti shora. Bylo dosaženo vysoké kvality odlitků. V tomto případě nebylo třeba provádět opravy navařovánim, které Je u jiných druhů odlitků zpravidla nutné, aby se odstranily závady způsobené vměsky.The ceramic porous mass produced by the method of Example 1, having dimensions of 10 x 10 x 2.5 centimeters after firing, was used to filter stainless steel melt for fan housings using a casting device from above. High quality of castings was achieved. In this case, it was not necessary to carry out welding repairs, which is usually necessary for other types of castings to eliminate defects caused by inclusions.

Příklad 4Example 4

Podle tohoto přikladu byla keramická pěnová hmota, vyrobená postupem podle přikladu 1, a rozměry po vypáleni' 10 x 10 x 2,5 centimetru, použita Jako filtr pro testovací vysokoteplotní liti slitin niklu, hliníku a bronzu. Odlitky měly vysokou kvalitu. U tohoto licího procesu je u dosud známých postupů nutno několik hodin provádět opravy navařovánim, zatímco podle tohoto přikladu bylo dosaženo podstatného omezeni rozsahu potřebných oprav.According to this example, the ceramic foam produced by the method of Example 1 and the firing dimensions of 10 x 10 x 2.5 centimeters were used as a filter for the high temperature casting test of nickel, aluminum and bronze alloys. The castings were of high quality. In this casting process, the hitherto known processes require welding repairs for several hours, while, according to this example, a substantial reduction in the extent of repairs required has been achieved.

Přiklad 5Example 5

Podle tohoto provedeni byla thixotropni suspenze připravená poetupem podle přikladu 1 použita pro impregnaci bloku měkké polyuretanové pěny s otevřenou buněčnou strukturou, která měla 4 póry na délkový centimetr, stejně Jako v přikladu 1. Výsledná impregnovaná pěnová hmota byla vysušena mikrovlnovým sušením a potom byla vypálena při teplotě 1 648 °C, Čímž se vytvořil pevný slinutý keramický pórézni materiál, který v podstatě neobsahoval žádné organické složky. Tento produkt byl charakteristický vynikajícími mechanickými, tepelnými a chemickými vlastnostmi. Vypálená keramické pórézni hmota a rozměry 10 χ 10 x 2,5 centimetru s počtem pórů na délkový centimetr 4,7 byla použita pro filtraci taveniny nizkolegované oceli. Defekty pocházející ze vměšků se neobjevily.The thixotropic suspension prepared according to the procedure of Example 1 was used to impregnate a block of open cell structure soft polyurethane foam having 4 pores per linear centimeter, as in Example 1. The resulting impregnated foam was dried by microwave drying and then fired at temperature of 1648 ° C, thereby forming a solid sintered ceramic porous material that was substantially free of organic constituents. This product was characterized by excellent mechanical, thermal and chemical properties. The fired ceramic porous mass and dimensions of 10 x 10 x 2.5 centimeters with a pore number per 4.7 cm long centimeter were used for melt filtration of low-alloy steel. Defects from inclusions did not appear.

Z těchto příkladů je patrno, že postupem podle vynálezu je možno vyrobit keramickou pórézni hmotu s lepšími mechanickými vlastnostmi a 8 lepši chemickou odolnosti, než postupy podle dosavadního stavu techniky.It can be seen from these examples that the process according to the invention can produce a ceramic porous material with better mechanical properties and better chemical resistance than prior art processes.

Claims (5)

1» Způsob přípravy keramického filtru a otevřenou pórovitou strukturou a s pevnou, zesintrovanou keramickou vazbou, který Je určen pro filtraci roztavených kovů, vyznačující se tim, že se organický polymerní pěnový materiál. Jako je například polyurethanový pěnový materiál, impregnuje vodnou suspenzi thixotropni keramické směsi na bázi oxidu hlinitého, která obsahuje zgelovatělé pojivo na bázi hydrátu oxidu hlinitého v množství v rozmez! od 3 do 15 % hmot·, přičemž následuje sušeni a zahříváni tohoto impregnovaného polymerního pěnového materiálu při teplotě v rozmezí od 100 do 700 °C k odstraněni organické složky z tohoto materiálu a vypálení tohoto materiálu při teplotě přinejmenším 1 093 °C za vzniku materiálu s pevnou, zesintrovanou keramickou vazbou,A process for the preparation of a ceramic filter having an open porous structure and a solid, sintered ceramic bond which is intended for filtering molten metals, characterized in that it is an organic polymeric foam material. For example, a polyurethane foam material impregnates an aqueous suspension of an alumina-based thixotropic ceramic composition which contains a gelled alumina hydrate binder in an amount in the range of < RTI ID = 0.0 > from about 3% to about 15% by weight, followed by drying and heating said impregnated polymeric foam material at a temperature in the range of from about 100 ° C to about 700 ° C to remove the organic component therefrom and burn the material at a temperature of at least 1,093 ° C; solid, sintered ceramic bond, 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující ee tim, že hydrátem oxidu hlinitého Je b&hmit.2. The process of claim 1, wherein the alumina hydrate is b ' 3. Způsob podle bodů 1 a 2,' vyznačující se tím, že zgelovatělé pojivo na bázi oxidu hlinitého obsahuje kyselinu dusičnou, která vytéká během vypalování materiálu,3. The method of claim 1 wherein the gelled alumina binder comprises nitric acid that flows out during the firing of the material. 4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačující se tim, že vypalování se provádí po dobu 15 minut až 10 hodin,4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the firing is carried out for 15 minutes to 10 hours, 5. Způsob podle bodů 1 až 4, vyznačujíc! se tim, že vypalováni se provádi přinejmenším při teplotě 1 370 °C,5. The method according to items 1 to 4, characterized by: characterized in that the firing is carried out at a temperature of at least 1 370 ° C,