Método para la producción de un filtro refractario.

Un método para la producción de un filtro espuma refractario de borde cerrado,

que consiste en:

proporcionar un sustrato de espuma reticulada que tiene al menos unasuperficie primaria para formar una cara lateral del filtro y dos superficiesopuestas secundarias para formar las caras del filtro por las que pasa el flujo;aplicar a la superficie primaria un líquido compuesto por un componente derevestimiento orgánico;

solidificar el componente de revestimiento orgánico para formar un filtroprecursor que tiene un revestimiento volatilizable continuo en la superficieprimaria;

impregnar el filtro precursor con una suspensión compuesta de partículas de unmaterial refractario, un aglutinante y un transportador líquido; y

secar y cocer el filtro precursor impregnado para formar el filtro que tiene unborde cerrado.

La presente invención hace referencia a un método para la producción de filtros apropiados para filtrar metal líquido y a filtros realizados por medio de tal método. [0002] Los metales líquidos normalmente contienen sólidos tales como óxidos del metal y otras impurezas que pueden hacer que el producto de colada final tenga características no deseadas. Los filtros se han inventado para eliminar estas impurezas del metal líquido durante el proceso de colada. Normalmente estos filtros están hechos de materiales refractarios para aguantar las altas temperaturas asociadas a los metales líquidos. [0003] Un tipo de filtro es un filtro celular que está compuesto de una serie de conductos o canales paralelos para que el metal pase a través de ellos. Dichos filtros se forman por extrusión o por estampación. Aunque son resistentes y fáciles de manejar, su rendimiento de filtración es relativamente pobre porque el metal líquido sólo realiza un recorrido corto y estrecho a través del filtro. [0004] Los filtros refractarios preferidos parecen de espuma y en la industria de la filtración del metal se hace referencia a ellos como filtros de espuma. Estos son normalmente filtros de espuma cerámica pero recientemente los filtros de aglutinado de carbono (en los que el material refractario se aglutina por medio de un material compuesto de matriz carbonosa, como se describe en W02002/018075) han empezado a establecerse para determinadas aplicaciones. Un filtro de espuma tiene una red de fibras que define una pluralidad de células abiertas interconectadas. Dado que el canal de flujo en un filtro como tal es tortuoso, el rendimiento de filtración es mucho más alto que el de los filtros celulares. [0005] La fabricación de filtros de espuma cerámica se describe en EP 0 412 673 A2 y EP 0 649 334 A1. Normalmente, una espuma de célula abierta (p. ej., espuma de poliuretano reticulada) se impregna con una suspensión acuosa de partículas refractarias y aglutinante. La espuma impregnada se comprime para expulsar el exceso de suspensión y después se seca y se cuece para quemar la espuma orgánica y sinterizar las partículas refractarias y aglutinar el revestimiento en suspensión. Se forma así una espuma cerámica sólida que tiene una pluralidad de vacíos interconectados que tienen considerablemente la misma configuración estructural que la espuma inicial. Aunque el rendimiento de filtración ha mejorado bastante en comparación con los filtros celulares descritos anteriormente, los filtros de espuma cerámica son más débiles mecánicamente (las fibras, especialmente las del borde del filtro son propensas a la rotura) . [0006] Durante su uso, el filtro puede colocarse en una abertura en una pared entre una entrada del metal líquido y una salida del metal líquido para filtrar el metal. Un ejemplo de la colocación de un filtro en una pared refractaria se describe en US

4.940.489. Dado que los filtros de espuma son porosos en todas las direcciones y las superficies de los bordes son desiguales, es posible que parte del metal líquido fluya a alrededor de los bordes del filtro o pase solo a través de parte del filtro, reduciendo así el rendimiento de filtración. Este problema empeora si tiene lugar la rotura de fibras durante el transporte del filtro o mientras se coloca el filtro en la pared refractaria (se notará que las mismas fibras rotas pueden contribuir a la existencia de impurezas en la colada final) . [0007] Aumentar la cantidad de suspensión que usa para impregnar, es decir, recubrir la espuma, en la producción del filtro aumenta su fuerza pero también hace que se reduzca el rendimiento de filtración debido a un mayor peso y una porosidad reducida. [0008] El proceso de filtración requiere que el filtro esté imprimado, en el que los poros del filtro están llenos de metal y se consigue un flujo de metal continuo. Imprimar supone colocar aire en los poros (en la superficie del filtro) y la presión que se necesita es inversamente proporcional al tamaño de los poros. Además, las pérdidas de temperatura en el metal aumentarán la viscosidad del metal por lo que los filtros con una gran capacidad térmica darán lugar a pérdidas térmicas incrementadas y reducirán la imprimación. Por lo tanto, no es recomendable un filtro más pesado en el que las fibras revestidas sean más gruesas ya que tendrá una mayor capacidad térmica. Esto significa que se necesitará que se caliente el metal líquido a una mayor temperatura para asegurar que no se enfría al tiempo que pasa por el filtro. Esto es una desventaja tanto desde el punto de vista económico como medioambiental ya que aumenta la cantidad de energía necesaria para calentar el metal a la temperatura adecuada. [0009] Además del peso extra, los filtros que se generan usando una mayor cantidad de suspensión tendrán un caudal de metal menor debido al mayor grosor de las fibras y a los poros más pequeños, y tendrán una mayor tendencia a bloquearse. Un caudal reducido y una obstrucción prematura pueden tener efectos adversos en la colada del metal, por ejemplo, al aumentar el número de veces de vaciado o causar un llenado del molde incompleto, y puede que sea necesario aumentar el tamaño del filtro o aumentar el tamaño del poro de la espuma. Por lo tanto, aumentar el nivel de la suspensión no es una solución práctica para aumentar la fuerza de los filtros de espuma, especialmente los bordes de los filtros de espuma. [0010] US 5.039.340 describe un método para la fabricación de un filtro de espuma en el que a la espuma se le aplica un material promotor de la adherencia, preferiblemente junto con el floculante. El material promotor de la adherencia y el floculante aumentan la cantidad de suspensión que como consecuencia se adhiere a la espuma. El resultado final es un filtro más fuerte pero más pesado. [0011] Se ha propuesto anteriormente que los bordes del filtro de espuma, que entran en contacto con la pared del molde/matriz cuenten con una capa protectora. Entre los objetivos de esta capa protectora pueden incluirse realzar la fuerza mecánica, impedir que entre metal entre la pared del molde o matriz y el filtro (desviación del metal) , y reducir la probabilidad de que los extremos de las fibras del filtro de espuma cerámica se rompan durante el manejo (especialmente el manejo de filtros de forma mecánica/robótica) y el transporte. La capa protectora también facilita el uso de manejo robótico para permitir una colocación automática de los filtros en el molde. [0012] EP 0 510 582 A1 presenta un filtro de espuma cerámica revestido de una estructura rígida de metal o cerámica. El filtro con estructura de cerámica puede realizarse envolviendo una tira extruida de cerámica tipo pasta que forma una masa alrededor del filtro, el cual puede o no haber sido precalentado, y luego secado y cocido. [0013] CN 200991617Y presenta un filtro de espuma cerámica que tiene una capa protectora de material orgánico alrededor de su extremo que se descompone a una alta temperatura durante el uso del filtro. Se dice que la capa protectora reduce el daño del filtro durante su transporte e instalación y también permite su uso en cadenas de producción automáticas. [0014] US 4.568.595 hace referencia a un filtro de espuma cerámica que tiene un revestimiento de cerámica. El revestimiento se realiza al alisar, cepillar o pulverizar una suspensión de cerámica sobre el filtro de espuma cerámica cocida y después cocer la estructura compuesta. [0015] US 4.331.621 describe un filtro de espuma cerámica que tiene una junta con íntegro aglutinado de cerámica fijada a una superficie periférica de la misma. Puede realizarse al impregnar un material de espuma flexible con una suspensión, colocarla en un molde que tiene el tamaño deseado para el producto filtrado final e introducir después una suspensión de fibra cerámica en el hueco entre el material de espuma y el molde. Después el molde se seca y se cuece para quemar la espuma y sinterizar el material cerámico. [0016] GB 2 227 185 sugiere, en un modo de realización, empapar una pieza inicial de espuma plástica con lechada cerámica y después exprimir la espuma para forzar el exceso de lechada hacia una capa periférica sólida antes de cocer. En otro modo de realización GB 2 227 185 propone formar una capa cerrada en un filtro de espuma cerámica adhiriendo o bien otro material de espuma o una red de finos filamentos de plástico a la espuma. Mientras que se impregna con la lechada, los poros pequeños o espacios intermedios en la zona de los bordes laterales periféricos queda llena con lechada, formando así una capa cerrada cuando se cuece. En ambos modos de realización, el revestimiento resultante es grueso reduciendo por tanto el volumen útil del filtro y aumentando también su capacidad térmica. [0017] Es un objetivo de la presente invención proporcionar un... [Seguir leyendo]

1. Un método para la producción de un filtro espuma refractario de borde cerrado,

que consiste en:proporcionar un sustrato de espuma reticulada que tiene al menos una superficie primaria para formar una cara lateral del filtro y dos superficies opuestas secundarias para formar las caras del filtro por las que pasa el flujo; aplicar a la superficie primaria un líquido compuesto por un componente de revestimiento orgánico; solidificar el componente de revestimiento orgánico para formar un filtro precursor que tiene un revestimiento volatilizable continuo en la superficie primaria; impregnar el filtro precursor con una suspensión compuesta de partículas de un material refractario, un aglutinante y un transportador líquido; y secar y cocer el filtro precursor impregnado para formar el filtro que tiene un borde cerrado.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el sustrato de espuma reticulada tiene una porosidad de entre 5 y 60 poros por pulgada lineal (ppi) .

3. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el líquido se aplica a todas las superficies primarias del sustrato de espuma reticulada.

4. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el líquido se aplica por pulverización.

5. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el revestimiento volatilizable es flexible.

6. Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el componente de revestimiento orgánico se elige de entre uno o más de poliuretano, policloruro de vinilo (PVC) , poliéster (PET) o poliestireno.

7. Un filtro de espuma refractario que se crea por medio del método de cualquier reivindicación anterior compuesto por una red tridimensional de fibras de material refractario y que tiene al menos una cara lateral y dos caras opuestas por las que pasa el flujo, donde al menos una cara lateral tiene un borde cerrado unitario, y el borde cerrado presenta cavidades.

8. Filtro de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el borde cerrado unitario tiene un grosor de menos de 1 mm.

9. Filtro de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que las cavidades son considerablemente más largas en dirección paralela a la cara lateral de lo que

son de ancho en dirección perpendicular a la cara lateral.

10. Filtro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 7 a la 9, en el que el borde cerrado unitario tiene un grosor de menos de 0, 5 mm.

11. Filtro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 7 a la 10, en el que la relación entre el grosor del borde cerrado unitario y el grosor de las fibras es de 0, 5 a 2.