Technika wykonywania ceramicznych ltrów piankowych - kierunki bada i modernizacji procesów

Podobne dokumenty
Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Informacja dotycząca adekwatności kapitałowej HSBC Bank Polska S.A. na 31 grudnia 2010 r.

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

2.Prawo zachowania masy

Stopy żelaza. Stale Staliwa Żeliwa

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE SST RECYKLING

R E G U L A M I N FINANSOWANIA PRAC REMONTOWYCH REALIZOWANYCH W POSZCZEGÓLNYCH NIERUCHOMOŚCIACH / BUDYNKACH/ ŚRODKAMI WSPÓLNYMI SPÓŁDZIELNI

Kategoria środka technicznego

Pojazd podstawowy AT. łączników w automatycznych. Wymaganie to nie dotyczy następuj. łączników. w: - od akumulatora do układu zimnego startu i wyłą

Badania skuteczności działania filtrów piaskowych o przepływie pionowym z dodatkiem węgla aktywowanego w przydomowych oczyszczalniach ścieków

R O Z P O R ZĄDZENIE M I N I S T R A N A U K I I S Z K O L N I C T WA W YŻSZEGO 1) z dnia r.

PRÓG RENTOWNOŚCI i PRÓG

Kategoria środka technicznego

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

D TYMCZASOWE NAWIERZCHNIE Z ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

POSTĘP TECHNOLOGICZNY A STRUKTURA CZASU PRACY, KOSZTY I EFEKTYWNOŚĆ NAKŁADÓW W TRANSPORCIE WARZYW

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

INFORMACJA Z KONTROLI PRAWIDŁOWOŚCI ETYKIETOWANIA OPON POD KĄTEM EFEKTYWNOŚCI PALIWOWEJ I INNYCH ZASADNICZYCH PARAMETRÓW

UCHWALA NR XXXIXI210/13 RADY MIASTA LUBARTÓW. z dnia 25 września 2013 r.

RZECZPOSPOLITA POLSKA. Prezydent Miasta na Prawach Powiatu Zarząd Powiatu. wszystkie

D FREZOWANIE NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH NA ZIMNO 1. WST P MATERIA Y SPRZ T TRANSPORT WYKONANIE ROBÓT...

Rozdział 1 Postanowienia ogólne

Warszawska Giełda Towarowa S.A.

Kategoria środka technicznego

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

Badania (PN-EN A1:2010) i opinia techniczna drzwi zewnętrznych z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną systemu BLYWEERT TRITON

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

Uchwała Nr.. /.../.. Rady Miasta Nowego Sącza z dnia.. listopada 2011 roku

dotyczy zamówienia o wartości przekraczającej euro

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Transport Mechaniczny i Pneumatyczny Materiałów Rozdrobnionych. Ćwiczenie 2 Podstawy obliczeń przenośników taśmowych

CD-W Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego. Cechy i Korzyści. Rysunek 1: Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

Regulamin Obrad Walnego Zebrania Członków Stowarzyszenia Lokalna Grupa Działania Ziemia Bielska

Olej rzepakowy, jako paliwo do silników z zapłonem samoczynnym

Zapytanie ofertowe dotyczące wyboru wykonawcy (biegłego rewidenta) usługi polegającej na przeprowadzeniu kompleksowego badania sprawozdań finansowych

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA 1)

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

REGULAMIN przeprowadzania okresowych ocen pracowniczych w Urzędzie Miasta Mława ROZDZIAŁ I

Objaśnienia do Wieloletniej Prognozy Finansowej na lata

Ocena warunków higieniczno - sanitarnych w placówkach oświatowo - wychowawczych w roku 2010

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D TYMCZASOWE NAWIERZCHNIE Z ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH. Wniosek DECYZJA RADY

Metody wyceny zasobów, źródła informacji o kosztach jednostkowych

Korzyści sklepu mobilnego. Błyskawiczne rozpoczęcie sprzedaży. Doskonała forma reklamy i budowania prestiżu. Łatwość adaptacji wyposażenia sklepu 1

INSTRUKCJA BHP PRZY RECZNYCH PRACACH TRANSPORTOWYCH DLA PRACOWNIKÓW KUCHENKI ODDZIAŁOWEJ.

Implant ślimakowy wszczepiany jest w ślimak ucha wewnętrznego (przeczytaj artykuł Budowa ucha

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

Podstawa prawna: Ustawa z dnia 15 lutego 1992 r. o podatku dochodowym od osób prawnych (t. j. Dz. U. z 2000r. Nr 54, poz. 654 ze zm.

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Ustawienie wózka w pojeździe komunikacji miejskiej - badania. Prawidłowe ustawienie

Uchwała nr 1/2013 Rady Rodziców Szkoły Podstawowej nr 59 w Poznaniu z dnia 30 września 2013 roku w sprawie Regulaminu Rady Rodziców

UCHWAŁA NR XV/89/2016 RADY GMINY BORKI. z dnia 11 kwietnia 2016 r.

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

13. Subsydiowanie zatrudnienia jako alternatywy wobec zwolnień grupowych.

REGULAMIN WYMIANY STOLARKI OKIENNEJ ZASOBÓW MIESZKANIOWYCH SPÓŁDZIELNI MIESZKANIOWEJ W WĄBRZEŹŃIE.

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

KARY ZA NIEPRZESTRZEGANIE PRZEPISÓW ROZPORZĄDZEŃ REACH I CLP. Żanna Jaśniewska Biuro do Spraw Substancji i Preparatów Chemicznych

Prognoza Prognoza Prognoza Prognoza 2018

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Zawarta w Warszawie w dniu.. pomiędzy: Filmoteką Narodową z siedzibą przy ul. Puławskiej 61, Warszawa, NIP:, REGON:.. reprezentowaną przez:

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

UCHWAŁA NR XXVIII/294/2013 RADY GMINY NOWY TARG. z dnia 27 września 2013 r. w sprawie przyjęcia programu 4+ Liczna Rodzina

dr inż. Robert Geryło Seminarium Wyroby budowlane na rynku europejskim wymagania i kierunki zmian, Warszawa

Objaśnienia wartości, przyjętych do Projektu Wieloletniej Prognozy Finansowej Gminy Golina na lata

7. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

PLACÓWKI OPIEKI NAD DZIEĆMI

Sanden Manufacturing Poland Sp. z o.o.

NajwyŜsza Izba Kontroli Delegatura w Bydgoszczy

tel/fax lub NIP Regon

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Powiatowy Urząd Pracy w Trzebnicy. w powiecie trzebnickim w 2008 roku Absolwenci w powiecie trzebnickim

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH ROBOTY W ZAKRESIE STOLARKI BUDOWLANEJ

Rodzaj środka technicznego

Rekrutacją do klas I w szkołach podstawowych w roku szkolnym 2015/2016 objęte są dzieci, które w roku 2015 ukończą:

STANDARD Standard określa zasady jednorodności i czystości dodatków do Ŝywności. Spis treści

REGULAMIN REKRUTACJI UCZNIÓW DO TECHNIKUM NR 4 W NOWYM SĄCZU W ROKU SZKOLNYM 2016/2017

1 Postanowienia ogólne

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

Sterowanie maszyn i urządzeń

DB Schenker Rail Polska

Wniosek o przyznanie stypendium szkolnego

UCHWAŁA NR 388/2012 RADY MIEJSKIEJ W RADOMIU. z dnia 27 sierpnia 2012 r. w sprawie ustanowienia stypendiów artystycznych dla uczniów radomskich szkół

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

UCHWAŁA NR... RADY MIASTA KIELCE. z dnia r.

Rodzaje i metody kalkulacji

Wsparcie wykorzystania OZE w ramach RPO WL

Szkolenie instruktorów nauki jazdy Postanowienia wstępne

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

Warszawa, dnia 6 listopada 2015 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ROLNICTWA I ROZWOJU WSI 1) z dnia 23 października 2015 r.

WYROK. Zespołu Arbitrów z dnia 21 marca 2005 r. Arbitrzy: Violetta Ewa Morasiewicz. Protokolant Piotr Jabłoński

SPECYFIKACJA ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA. na obsługę bankową realizowaną na rzecz Gminy Solec nad Wisłą

Transkrypt:

MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013), 481-487 www.ptcer.pl/mccm Technika wykonywania ceramicznych ltrów piankowych - kierunki bada i modernizacji procesów MACIEJ AS ANOWICZ, ANDRZEJ O CI OWSKI, JERZY STACHA CZYK Ferro-Term Sp. z o.o., ul. Przybyszewskiego 176/178, 93-120 ód e-mail: ferroterm@ferroterm.pl Streszczenie Producenci ceramicznych ltrów piankowych w Europie realizuj program badawczy, ukierunkowany na podnoszenie parametrów u ytkowych wyrobów przy równoczesnym d eniu do ograniczenia kosztów ich wytwarzania. Analiza wyników prac prowadzonych w Ferro-Term Sp. z o.o. wskaza a na konieczno wprowadzenia zmian w aktualnie prowadzonym procesie technologicznym, zmierzaj cych do poprawy jako ci ltrów oraz optymalizacji wyników w zakresie ekonomii, ergonomii i ekologii. Do realizacji takich zada w latach 2011 2012 powo any zosta zespó z o ony z pracowników Fraunhofer IKTS - Drezno, Instytutu Odlewnictwa - Kraków i Ferro-Term Sp. z o.o. - ód. W artykule przedstawiono wyniki prac zespo u, które prowadzono w nast puj cych obszarach tematycznych: szczegó owa analiza w a ciwo ci piankowych ltrów ceramicznych wytwarzanych w Ferro-Term Sp. z o.o. i analiza porównawcza z parametrami wyrobów wytwarzanych przez producentów w Europie Zachodniej; oceniono w a ciwo ci ltrów wiod cego wiatowego producenta ltrów i Ferro-Term Sp. z o.o.; oceniono geometri tworzywa poliuretanowego, sk ad chemiczny, parametry geometryczne i masowe ltrów, wytrzyma o mechaniczn, odporno na wstrz sy mechaniczne i mikrostruktur wyrobów; opracowanie nowej technologii wytwarzania, pozwalaj cej na produkcj w Ferro-Term Sp. z o.o. wyrobów odpowiadaj cych standardom UE przy równoczesnym uwzgl dnieniu dzia a pozwalaj cych na popraw ekonomii i ekologii procesu wytwórczego; zakres prowadzonych bada obejmowa : 1 dobór materia ów ceramicznych, spoiw i rodków pomocniczych; 2 opracowanie nowych receptur sk adu ciek ych mas ceramicznych, 3 wykonanie partii informacyjnej ltrów ceramicznych i ich kontrola zgodnie z przyj t metodologi oceny, 4 próby technologiczne wyrobów test uderzeniowy. S owa kluczowe: ltr ceramiczny piankowy, ltracja ciek ych metali, materia ceramiczny THE TECHNIQUE FOR MAKING CERAMIC FOAM FILTERS - DIRECTIONS OF RESEARCH AND MODERNIZATION OF PROCESSES Manufacturers of ceramic foam lters in Europe carry out a research program focused on improvement of operational parameters of products while striving to reduce their production costs. Analysis of the results of studies carried out at the Ferro-Term Company Ltd. has indicated the need for changes in the current technological process, leading to an improvement in the quality of lters, and optimisation of the lter performance in the area of economy, ergonomics and ecology. To accomplish the aforementioned tasks, in the years 2011 2012, a team of workers from the Fraunhofer IKTS, Dresden, Foundry Research Institute, Kraków and Ferro-Term, ód, was appointed. This paper presents the results of the team activities that were carried out in the following thematic areas: detailed study of the properties of ceramic foam lters produced by Ferro-Term Company Ltd. and comparative analysis of the obtained parameters with the parameters of products made by manufacturers in Western Europe. Consequently, the properties of lters made by the leading global manufacturer of lters and Ferro-Term, ód were evaluated, comparing the geometry of polyurethane material, its chemical composition, geometrical and mass parameters of lters, mechanical strength, mechanical shock resistance and microstructure of products; development of production technology allowing Ferro-Term Ltd to maintain its position of the producer of lters meeting the requirements of the EU standards, while implementing some measures to make the manufacturing process more cost-effective and environment-friendly. The scope of the studies included: (i) selection of ceramic materials, binders and additives, (ii) development of new chemical composition of the liquid ceramic slurries, (iii) making a pilot batch of ceramic lters and their inspection according to the adopted methodology of assessment, (iv) technological tests of the lters impingement tests. Keywords: Ceramic material, Ceramic foam lter, Molten metal ltration 1. Wprowadzenie Ferro-Term Sp. z o.o., ód to jedyny w kraju i jedna z niewielu w Europie rm produkuj cych ltry ceramiczne piankowe stosowane do ltracji ciek ych metali takich jak stopy elaza ( eliwo, staliwo), metale nie elazne (Cu, Al) oraz stopy specjalne (Ca, Ni, Ti). Proces ltracji gwarantuje uzyskanie odlewów o wysokiej jako ci, wolnych od wtr ce niemetalicznych. Zalecane w procesie ltry ceramiczne piankowe charakteryzuje okre lona specy czna budowa (struktura, kszta t, porowato, wymiary) i sk ad chemiczny [1, 2]. O unikalnej budowie (strukturze) ltra decyduje rozwini ta powierzchnia, ukszta towana z masy ceramicznej, w postaci uk adu kr tych, ci g ych porów (Rys. 1). 481

M. AS ANOWICZ, A. O CI OWSKI, J. STACHA CZYK geometria g bki poliuretanowej, sk ad chemiczny, geometria ltra, wytrzyma o mechaniczna, odporno na wstrz sy mechaniczne (krucho ), mikrostruktura ltra. 2.2. Geometria g bki poliuretanowej Rys. 1. Budowa (struktur ltra. Fig. 1. Ceramic foam lter structure. cianki ltra powoduj, e struga ciek ego metalu jest wyhamowywana i nara ona na zmiany kierunku przep ywu, wówczas maleje pr dko i powstaje turbulencja. Zjawisko to pozwala na osadzanie si wtr ce niemetalicznych na ciankach ltra ceramicznego piankowego. Odpowiednio zaprojektowany i wytworzony ltr ceramiczny charakteryzuj : parametry geometryczne i masowe (wagowe), sk ad chemiczny, odporno termiczna, odporno na szoki termiczne, wytrzyma o mechaniczna w temperaturze ltracji, odporno na dzia anie chemiczne ciek ego metalu. Aktualnie najwi ksze zapotrzebowanie na rynku dotyczy ltrów stosowanych do ltracji eliwa szarego i sferoidalnego, dlatego prowadzone prace badawcze i technologiczne ukierunkowano na uzyskanie wyrobów o wysokich parametrach u ytkowych przy równoczesnym ograniczeniu kosztów ich wytwarzania. Sytuacja na rynku krajowym i europejskim (konkurencja szczególnie z producentami chi skimi) zmusza do prac ukierunkowanych na wprowadzanie zmian w aktualnie prowadzonym procesie technologicznym oraz optymalizacji jego parametrów ekonomicznych, ekologicznych i ergonometrycznych. W artykule przedstawiono wybrane wyniki prac realizowanych w ramach w/w celu przez Fraunhofer IKTS - Drezno, Instytut Odlewnictwa - Kraków i Ferro-Term Sp. z o.o. - ód. Prace realizowano w dwóch obszarach: 1. badania porównawcze wyrobów wytwarzanych w krajach Europy Zachodniej i Ferro-Term Sp. z o.o. 2. opracowanie nowej technologii wytwarzania ltrów ceramicznych piankowych pozwalaj cej na wyra n popraw parametrów u ytkowych wyrobów i ograniczenie kosztów ich produkcji. 2. Badania porównawcze ltrów ceramicznych piankowych 2.1. Wst p Ocenie porównawczej poddano ltry wytworzone przez producenta z kraju Europy Zachodniej (oznaczenia X) oraz rm Ferro-Term Sp. z o.o. ( ltry Ferroterm), stosowane w ltracji eliwa. Oceny ltrów X i Ferroterm dokonano przez porównanie w asno ci takich jak: Materia wyj ciowy szkielet ltra stanowi g bka poliuretanowa o symbolu ppi 10 lub 20 (liczba okre la ilo porów na cal d ugo ci). Ze wzgl du na wp yw wymiarów jednostkowego kszta tu szkieletu g bki (Rys. 2) na jako ltra dokonano charakterystyk wymiarów poszczególnych porów. Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 1, podaj c wielko poru a w m, odpowiadaj c jej warto ppi, oraz warto x = a/b. Wyniki te wskazuj na geometryczne ilo ciowe podobie stwo porów w ltrach Ferroterm i X. Rys. 2. Jednostkowy kszta t szkieletu g bki. Fig. 2. Typical lter foam structure. Tabela 1. Charakterystyka geometryczna porów ltrów Ferroterm z g bki poliuretanowej ppi 10 i 20 w porównaniu z odpowiednimi ltrami X. Table 1. Geometrical characteristics of pores in Ferroterm lters originated from ppi 10 and 20 lter foams in comparison with respective X lters. Rodzaj Filtr Ferroterm Filtr X g bki a [ m] ppi x = a/b a [ m] ppi x = a/b ppi 10 5300 7 1,33 5000 8 1,28 ppi 20 4100 11 1,35 3860 11,5 1,27 2.3. Sk ad chemiczny ltrów Sk ad chemiczny oznaczono metod dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD) na próbkach pobranych z ltrów. Wyniki przedstawiono na Rys. 3. Uzyskane wyniki wskazuj na ró nice w sk adzie chemicznym badanych ltrów. Filtr X zawiera wi ksz ilo SiC i Al 2 O 3 w porównaniu z wyrobem Ferroterm, odwrotna relacja jest w przypadku zawarto ci SiO 2. Ró nice w sk adzie chemicznym mog decydowa o innych w a ciwo ciach ltrów. 2.4. Parametry geometryczne i masowe ltra Parametry geometryczne ltra (wymiary, obj to ) oraz masowe (masa, masa w a ciw w sposób zasadniczy de- 482 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013)

TECHNIKA WYKONYWANIA CERAMICZNYCH FILTRÓW PIANKOWYCH - KIERUNKI BADA I MODERNIZACJI PROCESÓW 2.5. Wytrzyma o mechaniczna Badania wytrzyma o ci ltrów ceramicznych prowadzono w temperaturze pokojowej oraz 1300 C i 1450 C (wg DIN EN 993-5). Z bada tych wynika, e tylko w temperaturze pokojowej ltry X i Ferroterm maj porównywalne parametry wytrzyma o ciowe. W temperaturze 1300 C i 1450 C ltr Ferroterm posiada parametry wytrzyma o ciowe ni sze. 2.6. Krucho ltrów Analiza wyników bada oceniaj cych ltry X i Ferroterm wykaza a, e koniecznym jest wprowadzenie zmian w proce Rys. 3. Sk ad chemiczny ltrów: ltr X, ltr Ferroterm. Fig. 3. Chemical compositions of lters: lter X, Ferroterm lter. Rys. 4. Wyniki testu krucho ci: ltry X, ltry Ferroterm. Fig. 4. The results of crumbliness test: X lters, Ferroterm lters. cyduj o jednostkowej obj to ci i pr dko ci przep ywu strugi ciek ego metalu. Przyj te w 2012 roku wytyczne BDG P100/ VDG [4] wyra nie precyzuj w/w parametry. Przeprowadzone pomiary wykaza y, e ltry X w 85% praktycznie spe niaj wymagania, natomiast ltry Ferroterm tylko w 65%. Filtr ceramiczny powinna charakteryzowa minimalna krucho (odporno na wstrz sy mechaniczne), ka de uszkodzenie powoduje wprowadzenie materia u ltra do formy odlewniczej i automatycznie wad odlewu. Dla oceny krucho ci zastosowano urz dzenie wstrz sowe, w którym próbki ltrów umieszczone w specjalnej kuwecie, poddane by y wibracji o ustalonej cz stotliwo ci i amplitudzie przez czas wynosz cy 2 h, 4 h i 6 h. Miar krucho ci jest ubytek masy ltra, okre lany wagowo. Na Rys. 4 przedstawiono wyniki testu krucho ci ltrów X i Ferroterm. Krucho ltrów Ferroterm jest o (40 50)% wi ksza w porównaniu z ltrami X. 2.7. Mikrostruktura ltrów Badania porównawcze mikrostruktury ltrów X i Ferroterm prowadzono stosuj c skaningowy mikroskop elektronowy Sigma FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy). Oceniano mikrostruktur na przekroju poprzecznym cianki ltra. Wyniki bada przedstawiono na Rys. 5-6. Na zdj ciach ltrów Ferroterm mo na zidenty kowa du e pory, zanieczyszczenia (bia e obszary) oraz agregaty masy szklistej. Pod wzgl dem wp ywu na w a ciwo ci mechaniczne zdecydowanie korzystniejsza mikrostruktura wyst puje w ltrach X. Charakterystyk porównawcz badanych ltrów mo na uj w nast puj cy sposób: Filtry X: faza spoiwa krzemianowego w niewielkim stopniu stopiona, wi ksza ilo wtr ce, cie sza grubo cianki; zachowane parametry geometryczne i masowe, ltr dwuwarstwowy (dwa pokryci, wysoka wytrzyma o w wysokich temperaturach; Filtry Ferroterm: faza spoiwa krzemianowego w wysokim stopniu stopiona, gruba cianka, ltr dwuwarstwowy, dwa pokrycia, w drugim (zewn trznym) du a ilo por, ni sza wytrzyma o w wysokich temperaturach, szczególnie powy ej 1450 C. 3. Optymalizacja procesu wytwarzania 3.1. Wprowadzenie MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013) 483

M. AS ANOWICZ, A. O CI OWSKI, J. STACHA CZYK Rys. 5. Mikrostruktura badanych ltrów: ltr X, ltr Ferroterm; przekrój poprzeczny, powi kszenie 50. Fig. 5. Microstructure of studied lters: X lter, Ferroterm lter; cross section, mag. 50. Rys.6. Mikrostruktura badanych ltrów: ltra X, ltr Ferroterm; przekrój poprzeczny powi kszenie 100. Fig. 6. Microstructure of studied lters: X lter, Ferroterm lter; cross section, mag. 100. sie technologicznym, które w efekcie ko cowym zagwarantuj uzyskanie wyrobu wysokiej jako ci przy równoczesnym osi gni ciu okre lonych parametrów ekonomicznych. Przyj ty zakres bada obejmowa : dobór materia ów ceramicznych, spoiw i rodków pomocniczych, opracowanie nowych receptur ciek ych mas ceramicznych, wykonanie partii informacyjnej filtrów ceramicznych piankowych i ich kontrola zgodnie z uprzednio przyj t metodyk, prób technologiczn test uderzeniowy (ang. impingement test). Celem wymienionych bada by o uzyskanie wyrobów: o parametrach geometrycznych odpowiadaj cych tolerancji wg BDG, o ograniczonej, powtarzalnej grubo ci cianki (tolerancja masy w a ciwej ltr, wy arzanych w zakresie temperatur 1150 1200 C, o wytrzyma o ci mechanicznej w temperaturze 1300 C takiej jak maj ltry X, wytwarzanych w warunkach pozwalaj cych na ograniczenie kosztów robocizny, materia ów i energii. 3.2. Dobór materia ów ceramicznych i spoiw Przy doborze materia ów ceramicznych uwzgl dniono ich sk ad chemiczny, sk ad ziarnowy jak równie cen zakupu. Podstawowymi materia ami ceramicznymi stosowanymi do wytwarzania ltrów s w glik krzemu SiC i elektrokorund Al 2 O 3. Przeanalizowano mo liwo wykorzystania SiC pochodz cego od ró nych dostawców, o zawarto ci powy- ej 98,5% SiC, przy zró nicowanym sk adzie ziarnowym. W badaniach stosowano elektrokorund o zawarto ci Al 2 O 3 > 99,5%; przyj to oznaczenia K1 i K2. Jako spoiwo stosowano ró ne gatunki zolu kwasu krzemowego o zmiennej zawarto ci SiO 2 wynosz cej (30 40)%. Stosowano rodki pomocnicze w postaci ró nego rodzaju surfaktantów (Rokafenol, SDS) i rodków przeciwpiennych. Opracowano w trakcie bada 35 receptur, wg których przygotowano ciek e masy ceramiczne, z których wykonywano ltry ceramiczne piankowe. Poszczególne masy ceramiczne ró ni y si : udzia em procentowym materia ów ceramicznych w masie ceramicznej, sk adem chemicznym materia ów ceramicznych, udzia em procentowym spoiw w masie ceramicznej, rodzajem stosowanych spoiw, rodzajem stosowanych rodków powierzchniowo czynnych (surfaktantów) i przeciwpiennych. Ciek e masy ceramiczne oznaczono symbolami literowo- -cyfrowymi, np. FF1 Ferroterm receptura nr 1, FF20-Ferroterm receptura nr 20 itd. Przyk adowy sk ad ciek ej masy ceramicznej FF20: mieszanina materia ów ceramicznych (E+A) - 64%; materia K1-11%; krzemionka koloidalna 40% SiO 2-14%; 484 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013)

TECHNIKA WYKONYWANIA CERAMICZNYCH FILTRÓW PIANKOWYCH - KIERUNKI BADA I MODERNIZACJI PROCESÓW rodki pomocnicze - 6%; woda - 5%. Filtry ceramiczne wykonano na stanowisku sk adaj cym si z: mieszarki Eirich - mieszanie i ujednorodnienie ciek ej masy ceramicznej, pistoletu natryskowego - nanoszenie ciek ej masy ceramicznej na powierzchni g bki poliuretanowej, podajnika rolkowego - usuwanie nadmiaru ciek ej masy ceramicznej, suszarki elektrycznej (temperatura 80 C) - suszenie ltrów, pieca elektrycznego komorowego (temperatura 1400 C) - wy arzanie ltrów. Poni ej przedstawiono wybrane wyniki bada potwierdzaj ce celowo i efektywno prowadzonych dzia a. Rys. 7. Warto obci enia zniszczenia ltrów X, Ferroterm, FF20 i FF30 w temperaturze pokojowej. Fig. 7. Load of fracture of X, Ferroterm, FF20 and FF30 lters at room temperature. 3.4. Badania ltrów ceramicznych piankowych Wykonane z ciek ych mas ceramicznych ltry ceramiczne kontrolowano i oceniano ich w a ciwo ci przez badania wytrzyma o ci w temperaturze pokojowej i w 1300 C, krucho ci, mikrostruktury, porowato ci i zachowania si ltrów w trakcie testu uderzeniowego. Zdecydowana wi kszo receptur sk adu ciek ej masy ceramicznej gwarantowa a wytrzyma o mechaniczn ltra na poziomie wy szym lub równym ltrom X. Na Rys. 7 pokazano warto obci enia zniszczenia w przypadku ltrów X, Ferroterm w wersji pierwotnej i Ferroterm wykonanych z wykorzystaniem receptur FF20 (64% SiC) i FF30 (55% SiC). Na Rys. 8 przedstawiono warto obci enia niszcz cego ltra w temperaturze pokojowej i 1300 C. Wyniki badania krucho ci (próba wibracyjn przedstawiono w Tabeli 2. Krucho ltrów FF 6 i FF 9 jest porównywalna z warto ciami opisuj cymi ltr X. Badania porowato ci ltrów przedstawiono w Tabeli 3. Z bada wynika, e porowato ltrów wytworzonych wg nowych receptur jest porównywalna z ltrami X. Filtry Ferroterm (wersja pierwotn charakteryzuje wyra nie mniejsza porowato, co stwarza o warunki hamowania przep ywu ciek ego metalu i prowadzi o do blokady. W kolejnym etapie bada dokonano porównania mikrostruktury wykonanych ltrów. Na Rys. 9 pokazano przyk adowe mikrostruktury ltrów X i FF10. Tabela 2. Ocena krucho ci ltrów zmiana masy w %. Table 2. Assessment of crumbliness of lters change of weight in %. Pozosta o masy ltra po wibrowaniu Czas wibrowania [% wag.] [godz.] X FF 6 FF 9 0 100 100 100 2 98,9 98,9 98,8 4 98,7 98,6 98,5 6 98,2 98,0 98,0 Rys. 8. Warto obci enia niszcz cego ltrów X, Ferroterm i FF21 w temperaturze pokojowej i 1300 C. Fig. 8. Load of fracture of lters X, Ferroterm i FF21at room temperature and 1300 C. Stosuj c nowe receptury sk adu ciek ej masy ceramicznej oraz parametry wykonywania ltrów uzyskano mikrostruktur praktycznie identyczn z mikrostruktur ltra X. Ostateczn jako filtrów ceramicznych ocenia si wykonuj c test uderzeniowy. Schemat stanowiska do wykonywania tego testu przedstawiono na Rys. 10. W trakcie testów, zbiornik wlewowy o pojemno ci 50 kg, wyposa ony w zatyczk wype niano eliwem o temperaturze 1510 C, znacznie wy szej od powszechnie stosowanej. Poprzez wyjecie zatyczki opró niano zbiornik wlewowy, a eliwo z wysoko ci 450 mm spada o na ltr o wymiarach 50 mm 50 mm 22 mm. Taki test pozwala oceni rzeczywist (praktyczn ) odporno ltrów na równoczesne dzia anie wysokiej temperatury i ci nienia metalostatycznego strumienia ciek ego metalu. Badano ltry FF 20, 21, 28, wynik testu dla wszystkich ltrów by pozytywny; konstrukcja i geometria ltra nie uleg a uszkodzeniu. 4. Podsumowanie W zakresie doboru materia ów ceramicznych: ustalono optymaln zawarto w glika krzemu w mieszance materia ów ceramicznych na poziomie (55 65)% (E+A), Tabela 3. Porowato ltrów. Table 3. Porosity of lters. Filtr X Ferroterm FF 6 FF 9 FF 10 FF 20 FF 21 Porowato [%] 33,6 24,6 31,1 31,6 31,0 29,6 27,3 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013) 485

M. AS ANOWICZ, A. O CI OWSKI, J. STACHA CZYK Rys. 10. Schemat stanowiska do wykonywania testu uderzeniowego. Fig. 10. Schematic of a test stand for impingement tests. c) Rys. 9. Mikrostruktura ltrów: ltr X - powi kszenie 300, ltr FF powi kszenie 100, c) ltr FF powi kszenie 300. Fig. 9. Microstructure of lters: X lter - mag. 300, lter FF - mag. 100, c) lter FF mag. 300. dokonano wyboru w glika krzemu gruboziarnistego o symbolu E i drobnoziarnistego o symbolu E, jako najkorzystniejszych do produkcji ltrów, ustalono najkorzystniejszy sk ad mieszaniny w glika krzemu w mieszance w postaci: materia E 80% materia A 20% lub E 90% A 10%; zaproponowano stosowanie elektrokorundu K1 lub K2 w mieszance materia ów ceramicznych (ró ni producenci), ustalono najkorzystniejszy sk ad chemiczny krzemionki koloidalnej SiO 2. Techniki przygotowania ciek ej masy ceramicznej i jej nanoszenia na szkielet poliuretanowy powinny obejmowa : zastosowanie wysokoobrotowych mikserów, nanoszenie pokrycia metod natryskow, usuwanie nadmiaru ciek ej masy w przeno niku rolkowym, wy arzanie ltrów w temperaturze 1150 1200 C, konieczne prace w celu automatyzacji procesu. W zakresie oceny ltrów wykonanych wg receptur FF: zaproponowano temperatur wy arzania ltrów na poziomie 1150 1200 C, uzyskano wytrzyma o mechaniczn wy sz w porównaniu z wzorcowym ltrem X w przypadku receptur FF 13, 21, 26, 28 (badania w temperaturze pokojowej), w przypadku receptur FF 20, 21 si a niszcz ca, b d ca miar wytrzyma o ci mechanicznej, przekroczy a warto 1200 N w temperaturze 1300 C, krucho ltrów FF by a porównywalna z ltrami X (cie sza grubo cianki), porowato ltrów FF by a porównywalna z ltrami X, mikrostruktury ltrów wersji FF i X by y praktycznie identyczne, test uderzeniowy potwierdzi w pe ni praktyczn przydatno ltrów wersji FF 20, 21, 28. W wyniku przeprowadzonych prób i bada opracowano technologi wykonywania ltrów, które swoimi w a ciwo- ciami odpowiadaj standardom wiatowym; dalsze prace sprowadzaj si do szybkiego wdro enia wersji FF 21, daj cej najlepsz jako wyrobów do produkcji w Ferro-Term Sp. z o.o., ód. Podzi kowania Publikacj opracowano na podstawie wyników realizacji projektu celowego nr ROW-III-160/2011 pt. Zastosowanie systemu 3E (ekonomia, ergonomia, ekologi w procesie wytwarzania wysokojako ciowych wyrobów ceramicznych oraz prac realizowanych na zlecenie Ferro-Term Sp. z o.o., ód w Fraunhofer IKTS Dresden. 486 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013)

TECHNIKA WYKONYWANIA CERAMICZNYCH FILTRÓW PIANKOWYCH - KIERUNKI BADA I MODERNIZACJI PROCESÓW Literatura [1] Standke, G., Kopejzny, D.: Development work on the slurry and production technology for molten metal lters, Fraunhofer IKTS Dresden, (December 2011). [2] Projekt celowy ROW-III-160/2011 Zastosowanie systemu 3E (ekonomia, ergonomia, ekologi w procesie wytwarzania wysokojako ciowych wyrobów ceramicznych ; Ferro-Term Sp. z o.o., Instytut Odlewnictwa, (2011). [3] As anowicz, M., O ci owski, A., Pysz, S., Wieliczko, P., Stacha czyk, J.: Polnische Erfahrungen mit Filtrations und Modi- zierungsverfahren von Flüssingen schmelzen, GIESSEREI Praxis, 9, Berlin, (2006). [4] BDG Richtiglinie VDG-Merkblatt P100, (October 2012). Otrzymano 27 lipca 2013, zaakceptowano 3 wrze nia 2013 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 65, 4, (2013) 487