BR112012019376A2 - filtro usado para filtrar metal fundido e método de preparação do mesmo. - Google Patents

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Abstract

FILTRO USADO PARA FILTRAR METAL FUNDIDO E MÉTODO DE PREPARAÇÃO DO MESMO Um filtro usado para filtrar metal fundido e um método de preparação do mesmo são revelados. O filtro compreende material poroso de poros abertos, ligante e material refratário. O kmaterial refratário é ligado no material poroso de poros abertos pelo ligante, em que a proporção de peso do ligante é pelo menos 50 % e a proporção de peso do material refratário não é superior a 50 %. O filtro tem propriedade mecânica melhorada e propriedade de alta resist|ência a temperatura, ao mesmo tempo em que o seu método de preparação é mais econômico que os usuais.

Description

* 1/8 ' Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “FILTRO USADO PARA FILTRAR METAL FUNDIDO E MÉTODO DE PREPARAÇÃO DO MESMO”.
DESCRIÇÃO Este pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente Chinês Nº
201010151598.6, depositado no Escritório de Propriedade Intelectual do Estado da China em 15 de abril de 2010, intitulado “FILTRO USADO PARA FILTRAR METAL FUNDIDO E MÉTODO DE PREPARAÇÃO DO MESMO”, que é pelo presente documento incorporado por referência.
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um campo de preparação de filtro, em particular se refere a um filtro usado para filtrar metal fundido e um método de preparação do mesmo.
ANTECEDENTES No momento, uma grande literatura em relação a filtros usados para filtrar metal fundido estão disponíveis, A Patente US Nº 5104540 (Corning Inc.) revela um filtto cerâmico sinterizado poroso revestido com carbono para filtrar metal fundido, compreendendo um material substrato de filtro unitário individual formado a partir de material refratário tal como alumina, mulita, pó de zircão, bióxido de zircônio, espinélio, cordierita, lítio, aluminosilicato, titanato, feldspar, quartz, sílica fumada, carbeto de sílício, caulim, titanato de alumínio, silicato, aluminato e misturas dos mesmos. Um revestimento à base de carbono é aplicado à superfície da tela de filtro ou usado como um termite.
O documento US 5520823 revela um filtro somente para filtrar alumínio fundido, em que vidro de borosilicato é usado como ligante. Embora o filtro contenha grafite, uma quantidade considerável de grafite é perdida devido à sinterização no ar. A perda de carbono limita este filtro a que seja usado na filtração de metal alumínio somente por não ser adequado para a filtração de ferro ou aço fundido.
O documento WO 0218075 revela um filtro para filtrar metal fundido, em que o filtro compreende material poroso de célula aberta contendo partículas refratárias ligadas juntas por um ligante contendo estrutura de carbono. Isso quer dizer, neste filtro, nenhum outro mecanismo de ligação exceto para o ligante de carbono existe.
Nos presentes filtros, a resistência a alta temperatura do filtro é melhorada pelo uso de ligante de carbono, enquanto o conteúdo do mesmo precisa ser controlado dentro de um intervalo estreito, que não é favorável para controlar o conteúdo do ligante durante o processamento. Além disso, embora materiais refratários contendo carbono possam aguentar uma temperatura mais alta que essa do metal fundido, prevenir a penetração de metal, exibir uma muito alta resistência a alta temperatura e mostrar melhor resistência ao choque térmico; infelizmente, o filtro ligado pelo ligante de carbono tem resistência muito
" 2/8 ' baixa a temperatura ambiente, ao mesmo tempo, tende a absorver umidade, assim influenciando o uso deste produto sob alta temperatura.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Em vista do acima, a presente invenção proporciona um filtro para filtrar metal fundidoe um método de fabricação do mesmo, para melhorar a propriedade mecânica a temperatura ambiente e a resistência a alta temperatura do filtro.
Para alcançar o objeto acima, a presente invenção proporciona as seguintes soluções técnicas: Um filtro para filtrar metal fundido, compreendendo um material poroso de célula aberta, um material refratário e um ligante, em que o material refratário é ligado ao material! poroso de célula aberta pelo ligante, e a razão de peso do ligante ao material refratário é pelo menos 50 % em peso do ligante a não superior a 50 % em peso do material refratário.
Preferivelmente, no filtro mencionado acima, o material refratário inclui um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em mulita de zircônio, mulita, corindo, argila, pirofilita, volastonita, cianita, silimanita, espinélio ou olivina.
Preferivelmente, no filtto mencionado acima, o ligante inclui um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em negro de carbono, grafite, carbono, asfalto, alcatrão, asfalto sintético, resina sintética, resina natural, carvão mineral, fosfato de dihidrogênio alumínio, alumina sol, alumino sílica gel, sílica sol, PVA, látex branco, dextrina, amido, CMC ou MC.
Preferivelmente, no filtro mencionado acima, a razão de peso do ligante ao material refratário é 50 - 70 % em peso do ligante a 30 - 50 % em peso do materia! refratário, A presente invenção também revela um método para fabricar um filtro para filtrar metal fundido, compreendendo: formular um material refratário, um ligante, um aditivo e um transportador líquido em suspensão; revestir a suspensão assim formulada sobre um material poroso de célula aberta para formar pelo menos um revestimento refratário; sinterizar o material poroso de célula aberta formado com o revestimento refratário sobuma temperatura de sinterização; em que a razão de peso do ligante ao material refratário é pelo menos 50 % em peso do ligante a não superior a 50 % em peso do material refratário.
Preferivelmente, no método mencionado acima, a razão de peso do peso total do material refratário, o ligante e um dispersante ao peso do transportador líquido é pelo menos 70%:30% Preferivelmente, no método mencionado acima, o conteúdo do material refratário, o ligante e um dispersante é como se segue, respectivamente:
' 3/8 " 20 - 45 % em peso do material refratário; 52 - 78 % em peso do ligante; 1 - 9% em peso do aditivo.
Preferivelmente, no método mencionado acima, o transportador líquido é água.
Preferivelmente, no método mencionado acima, o material poroso de célula aberta é espuma de poliuretano de célula aberta reticulada.
Preferivelmente, no método mencionado acima, a temperatura de sinterização não é superior a 1150 ºC.
Preferivelmente, no método mencionado acima, o método compreende aínda: antes da etapa de “sinterizar o material poroso de célula aberta formado com revestimento refratário sob temperatura de sinterização”, secar o material poroso de célula aberta revestido com o revestimento refratário sob uma temperatura entre 100 e 200 ºC.
Preferivelmente, no método mencionado acima, o material refratário inclui um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em mulita de zircônio, mulita, corindo, argila, pirofilita, volastonita, cianita, silimanita, espinélio ou olivina.
Preferivelmente, no método mencionado acima, o ligante inclui um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em negro de carbono, grafite, carbono, asfalto, alcatrão, asfalto sintético, resina sintética, resina natural, carvão mineral, fosfato de dihidrogênio alumínio, alumina sol, alumino sílica gel, sílica sol, PVA, látex branco, dextrina, amido, CMC ou MC.
Preferivelmente, no método mencionado acima, a razão de peso do ligante ao material refratário é 50 - 70 % em peso do ligante a 30 - 50 % em peso do material refratário, Pelo aumento do componente e conteúdo do ligante no filtro e combinação do uso do material refratário, a propriedade mecânica do filtro é enormemente melhorada e à resistência a alta temperatura do filtro é aumentada, de modo que o filtro pode filtrar metal fundido a temperatura extrema, e as propriedades mecânicas, tais como resistência a tração, taxa de alongamento e similares, das fundições após filtração pelo filtto são significativamente melhoradas. Além disso, os componentes selecionados e usados na produção do filtto são econômicos, e o filtro é fácil de ser produzido no processo de produção, tal que a fabricação do filtro é mais econômica.
DESCRIÇÃO DETALHADA Os termos usados no presente documento são ilustrados como se segue: PVA é a abreviação para álcool polivinílico.
CMC é a abreviação para carboxil metil celulose.
MC se refere a metil celulose.
O material poroso de célula aberta significa um material sólido compreendendo
- 4/8 . células que têm distribuição regular, parcialmente regular, irregular ou randômica, sendo estas células a passagem para o metal fundido. Tais células podem comunicar uma com a outra totalmente ou parcialmente, ou ter diversas passagens para passar através do metal fundido. O tamanho e forma das células por si só podem ser regulares ou irregulares. Por exemplo, tais células podem compreender uma série de passagens paralelas linearmente passando através do material sólido, e as passagens podem ter qualquer a seção transversal desejada, tal como passagem comunicada de círculo, elipse ou triângulo, de maneira similar à distribuição porosa de espuma natural. O material poroso de célula aberta preferido é espuma de poliuretano de célula aberta reticulada que está comercialmente disponível e tem distribuição relativamente regular. É bem conhecido que tal material pode ser usado na fabricação do filtro de material refratário para filtrar metal fundido.
A seguir no presente documento, uma descrição clara e completa de modalidades da presente invenção será apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Deve estar claro que as modalidades a serem descritas são meramente uma parte ao invés de todas as modalidades da presente invenção. Todas as outras modalidades obtidas pelos técnicos no assunto com base nas modalidades da presente invenção sem esforço criativo estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.
As modalidades da invenção revelam um filtro para filtrar metal fundido e um método de fabricação do mesmo, para melhorar a resistência a alta temperatura e propriedade mecânica do filtro.
Para alcançar o objeto acima, as modalidades da invenção utilizam as seguintes soluções técnicas. Na presente invenção, os ingredientes refratários são modificados em comparação com aqueles na técnica anterior e o correspondente método de fabricação de filtro é modificado consequentemente.
Um filtro para filtrar metal fundido, compreendendo um material poroso de célula aberta, um ligante e um material refratário, em que o material refratário é ligado ao material poroso de célula aberta através do ligante, e a razão de peso do ligante ao material refratário é pelo menos 50 % em peso de ligante a não superior a 50 % em peso do material refratário.
O material refratário é principalmente selecionado a partir de um ou mais de mulita de zircônio, mulita, corindo, argila, pirofilita, volastonita, cianita, silimanita, espinélio ou olivina.
Em que o ligante inclui material à base de carbono e material de ligação, a função principal de ambos sendo ligar o material refratário sobre o material poroso de célula aberta.
O material à base de carbono é principalmente selecionado a partir de negro de carbono, grafite, carbono, asfalto, alcatrão, asfaito sintético, resina sintética, resina natural ou carvão mineral, enquanto o material de ligação é principalmente selecionado a partir de um ou mais
. 5/8 ” de fosfato de dihidrogênio alumínio, alumina sol, alumino sílica gel, sílica sol, PVA, látex branco, dextrina, amido, CMC ou MC. A razão de peso do ligante ao material refratário é preferivelmente 50 - 70 % em peso de ligante a 30 - 50 % em peso de material refratário. A invenção também revela um método para fabricar um filtro para filtrar metal fundido, compreendendo: formular um material refratário, um ligante, um aditivo e um transportador líquido em uma suspensão; revestir a suspensão assim formulada sobre um material poroso de célula aberta —paraformar pelo menos um revestimento refratário; sinterizar o material poroso de célula aberta formado com o revestimento refratário sob uma temperatura de sinterização; em que a razão de peso do ligante ao material refratário é pelo menos 50 % em peso do ligante a não superior a 50 % em peso do material refratário.
A razão de peso do peso total do material refratário, o ligante e o dispersante ao peso do transportador líquido é pelo menos 70 % : 30 %, preferivelmente 75 % : 25 %, mais preferivelmente 80 % : 20 %.
O conteúdo do material refratário, o ligante e o dispersante é como se segue, respectivamente: 20 - 45 % em peso do material refratário; 52 - 78 % em peso do ligante; 1- 9% em peso do aditivo.
O aditivo inclui principalmente um dispersante e um agente ativo; o transportador líquido é água, e pode também ser metano! ou etanol.
O método compreende ainda: antes da etapa de sinterizar, secar o material! poroso de célula aberta revestido com o revestimento refratário sob uma temperatura entre 100 e 200 ºC.
Durante a sinterização, a temperatura de sinterização não deve ser superior a 1150 ºC, preferivelmente não superior a 1100 ºC. A sinterização deve ser conduzida em atmosfera deficiente em oxigênio, tal como em nitrogênio, argônio ou vácuo, ou em atmosfera redutora, tal como em hidrogênio e/ou monóxido de carbono, ou gás de carvão. À sinterização é geralmente conduzida em um forno seco ou em uma fornalha; no entanto, outras formas de fonte de calor, tal como microondas que leva a cabo o aquecimento por radiofrequência, podem também ser usadas.
O material refratário inclui um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em mulita de zircônio, mulita, corindo, argila, pirofilita, volastonita, cianita, silimanita, espinélio ou olivina.
- 6/8 7 O ligante incluí um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em negro de carbono, grafite, carbono, asfalto, alcatrão, asfalto sintético, resina sintética, resina natural, carvão mineral, fostato de dihidrogênio alumínio, alumina sol, alumino sílica gel, sílica sol, PVA, látex branco, dextrina, amido, CMC ou MC. A razão de peso do ligante ao material refratário é preferivelmente 50 — 70 % em peso do ligante a 30 + 50 % em peso do materia! refratário. O tamanho de partícula do material refratário e o material de carbono pode ser menor que 50 um, preferivelmente menor que 30 um, mais preferivelmente menor que 20 um.
Exemplo1 Uma suspensão foi preparada adicionando água a 45 % em peso de corindo, 50 % em peso de carbono, 2 % em peso de alumino sílica gel, 1,5 % em peso de dispersante e 1,5 % em peso de agente ativo, em que a razão de peso do peso total de corindo, carbono, alumino sílica gel, dispersante e agente ativo ao peso de água é 100% : 12%.
A suspensão obtida foi usada para revestir espuma de poliuretano que foi apropriadamente cortada, A espuma revestida foi seca e então pulverizada com a suspensão diluída de novo, seguido por sinterização a 950 ºC após ser seca de novo. Exemplo 2 Uma suspensão foi preparada adicionando água a 29 % em peso de pó de espinélio, 58 % em peso de carbono, 12 % em peso de sílica sol, 2,5 % em peso de dispersante e 0,5 % em peso de agente ativo, em que a razão de peso do peso total de pó de espinélio, carbono, sílica sol, dispersante e agente ativo ao peso de água é 100 % : 18 %.
A suspensão foi preparada misturando os materiais em pó e a água em um misturador de alta performance. A suspensão obtida foi usada para revestir espuma de poliuretano. A espuma revestida foi seca, e então revestida com a suspensão diluída uma Vez mais e seca de novo; finalmente, a espuma foi sinterizada a 1100 ºC.
Exemplo 3 Água é adicionada a 30 % em peso de pó de mulita, 47 % em peso de carbono, 20 % em peso de asfalto com alto ponto de amolecimento, 2 % em peso de PVA, 2 % em peso de dispersante e 1,0 % em peso de agente ativo, em que a razão de peso do peso total de pó de mulita, carbono, asfalto com alto ponto de amolecimento, álcool polivinílico, dispersante e agente ativo ao peso de água é 100 % : 20 %.
A suspensão foi preparada misturando o pó de mulita, carbono, asfalto com alto pontode amolecimento, PVA e a água em um misturador de alta performance. A suspensão obtida foi usada para revestir espuma de poliuretano e a espuma revestida foi seca, À espuma foi pulverizada com a suspensão diluída uma vez mais e seca de novo; finalmente,
. ' 7/8 ' a espuma foi sinterizada a 1150 ºC em atmosfera livre de oxigênio.
Exemplo 4 Uma suspensão foi preparada adicionando água a uma mistura em pó de 40 % em peso de pó de mulita eletro-fundida, 20 % em peso de corindo, 20 % em peso de pó de grafite emflocos, 10% em peso de grafite amorfa, 4 % em peso de CMC, 0,5 % em peso de dispersante e 0,5 % em peso de agente ativo, em que a razão de peso de material refratário to a água é 100 % : 22 %. A suspensão foi preparada misturando os materiais em pó e a água em um misturador de alta performance.
A suspensão misturada foi usada para modelar a espuma de poliuretano e a espuma modelada foi seca.
A espuma foi pulverizada coma suspensão diluída uma vez mais e seca a aproximadamente 120 ºC de novo; finalmente, a espuma foi sinterizada a 1120 ºC em atmosfera livre de oxigênio.
Tabela: a comparação da performance das fundições antes de e após a filtração por filtros contendo diferentes ligante e material refratário Taxa de alongamento ' Exemplo | Antes de | Após a | Taxa de | . - Taxa de fitração | filtração filtração % | filtração % | aumento % aumento % MPa MPa Exemplo MN o Exemplo Exemplo Exemplo e fe fe e fer O tamanho do filtro preparado de acordo com as quatro formulações acima foi 50*50*15 mm.
O filtro obtido foi usado para filtrar 50 kg de aço fundido ZG45 a 1650 ºC.
O resultado mostra que o filtro agúentou a condição de teste e se comportou como requerido na filtração do aço fundido.
De acordo com os testes levados a cabo nas fundições após a filtração, a resistência a tração, a taxa de alongamento e a estrutura das fundições todas mostraram melhoras significativas em comparação com as fundições antes da filtração: a resistência a tração foi aumentada 4,0-7,5 %; a taxa de alongamento foi aumentada 9,5-15,0 %; a estrutura metalográfica foi melhorada muito, ambos sendo ferrita e pearlita antes de e após a filtração, enquanto a ferrita se torna mais fina após a filtração, o que é benéfico para a melhora da performance.
A análise por microscópio eletrônico de varredura da fratura das fundições antes de e após a filtração indica que existe inclusão de sulfeto na fratura da fundição não filtrada enquanto que nenhuma inclusão existe na fratura da fundição após a
- 8/8 - filtração pelo filtro da invenção.
A descrição acima das modalidades reveladas é proporcionada para fazer com que aqueles técnicos no assunto sejam capazes de levar a cabo ou usar a presente invenção.
Muitas modificações das modalidades descritas no presente documento serão óbvias aos técnicos no assunto, e os princípios gerais definidos no presente documento podem ser incorporados em outras modalidades sem se afastar do espírito ou escopo da invenção.
Assim, a invenção não está limitada às modalidades ilustradas reveladas no presente documento, mas está limitada somente pelas reivindicações anexas e os equivalentes.

Claims (14)

: 1/2 ' REIVINDICAÇÕES
1. Filtto para filtrar metal fundido, caracterizado por o filtro compreender um material poroso de célula aberta, um material refratário e um ligante, em que o material refratário é ligado ao material poroso de célula aberta através do ligante, e a razão de peso doliganteao material refratário é pelo menos 50 % em peso do ligante a não superior a 50 % em peso do material refratário.
2. — Filttode acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material refratário inclui um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em mulita de zircônio, mulita, corindo, argila, pirofilita, volastonita, cianita, silimanita, espinélio ou olivina.
3. — Filtro de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o ligante incluir um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em negro de carbono, grafite, carbono, asfalto, alcatrão, asfalto sintético, resina sintética, resina natural, carvão mineral, tosfato de dihidrogênio alumínio, alumina sol, alumino sílica gel, sílica sol, PVA, látex branco, dextrina, amido, CMC ou MC.
4. —Filtrodeacordocom a reivindicação 3, caracterizado por a razão de peso do ligante ao material refratário ser 50 - 70 % em peso do ligante a 30 - 50 % em peso do material refratário.
5. Método para fabricar um filtro para filtrar metal fundido, caracterizado por o método compreender: formular um material refratário, um ligante, um aditivo e um iransportador líquido em uma suspensão; revestir a suspensão assim formulada sobre um material poroso de célula aberta para formar pelo menos um revestimento refratário; sinterizar o material poroso de célula aberta formado com o revestimento refratário sobumatemperatura de sinterização; em que a razão de peso do ligante ao material refratário é pelo menos 50 % em peso do ligante a não superior a 50 % em peso do material refratário.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a razão de peso do peso total do material refratário, o ligante e um dispersante ao peso do transportador líquidoser pelo menos 70% : 30 %
7. — Método de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por o conteúdo do material refratário, o ligante e um dispersante é como se segue, respectivamente: 20 - 45 % em peso do material refratário; 52 + 78 % em peso do ligante; 1 - 9% em peso do aditivo.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o transportador líquido ser água.
* 2/2 é 9. — Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o material poroso de célula aberta ser espuma de poliuretano de célula aberta reticulada.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a temperatura de sinterização não ser superior a 1150 ºC.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o método compreender ainda: antes da etapa de “sinterizar o material poroso de célula aberta formado com o revestimento refratário sob temperatura de sinterização”, secar o material poroso de célula aberta revestida com o revestimento refratário sob uma temperatura entre 100 e 200 ºC.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o material refratário incluir um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em mulita de zircônio, mulita, corindo, argila, pirofilita, volastonita, cianita, silimanita, espinélio ou olivina.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o ligante incluir um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em negro de carbono, grafite, carbono, asfalto, alcatrão, asfalto sintético, resina sintética, resina natural, carvão mineral, fosfato de dihidrogênio alumínio, alumina sol, alumino sílica gel, sílica sol, PVA, látex branco, dextrina, amido, CMC ou MC.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a razão de peso do ligante ao material refratário ser 50 - 70 % em peso do ligante a 30 - 50 % em peso do material refratário.
] 11 M Resumo da Patente de Invenção para: “FILTRO USADO PARA FILTRAR METAL FUNDIDO E MÉTODO DE PREPARAÇÃO DO MESMO”. Um filtro usado para filtrar metal fundido e um método de preparação do mesmo são revelados.
O filtro compreende material poroso de poros abertos, ligante e material refratário.
O materia! refratário é ligado no material poroso de poros abertos pelo ligante, em que a proporção de peso do ligante é pelo menos 50 % e a proporção de peso do material refratário não é superior a 50 %. O filtro tem propriedade mecânica melhorada e propriedade de alta resistência a temperatura, ao mesmo tempo em que o seu método de preparação é mais econômico que os usuais.
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