[发明专利]铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器

说明书

技术领域

本法明所属于硅酸盐材料、工业陶瓷领域，特别涉及一种铸造工艺中过滤钢水及高温合金等金属液中杂质的直孔陶瓷过滤器。 

背景技术

金属液的净化对提高铸件的力学性能起到重要作用，因此，过滤技术在金属液净化方面尤为重要。目前用于金属液净化的过滤装置为陶瓷过滤器，可有效截获金属液中的有害杂质并使金属液由紊流变为层流，起到净化和均质作用。陶瓷过滤器按照结构可分为泡沫陶瓷过滤器和直孔陶瓷过滤器。目前的用于铸钢的过滤器几乎全部是泡沫陶瓷过滤器，而且用于铸钢的泡沫过滤器的制备全部依赖于氧化锆。由于锆是一种稀有金属，因此，虽然过滤效果好，但高昂的价格严重限制其在铸钢及其他高温金属液过滤领域中的广泛应用，只是用于特种钢或者高附加值的钢或合金的铸造。 

陆续有氧化锆之外的其他材料的泡沫过滤器的研究报道，但是迄今为止，还没有成功用于铸钢和高温合金的报道。例如《陶瓷工程》32卷第5期（1998年）P20-22报道一种刚玉-莫来石泡沫陶瓷过滤器，其采用刚玉和添加剂合成具有莫来石和刚玉相的过滤器，但是试验数据证明该过滤器还不能达到工业应用要求，尤其是其使用温度低于1600℃。 

总之，铸钢与高温合金用过滤器目前还是氧化锆基过滤器，其他材料的泡沫过滤器目前还在研究之中（参见谢高峰等：铸钢用氧化铝泡沫陶瓷过滤器的研究现状，铸造技术，29卷，第4期（2008年4月），P483-485）。 

直孔陶瓷过滤器是近年来开发出的新型陶瓷过滤器，具有外观规整度好、冷热态强度高、抗热震性能好、过滤性能佳、生产成本较低等特点，但目前直孔陶瓷过滤器主要应用于铁水、铝合金、铜及其合金等低熔点金属液的杂质过滤，在铸钢及高温合金等金属液的过滤应用尚未有相关产品问世。中国专利95226135.9中公开了一种蜂窝陶瓷铸铁过滤器。该蜂窝陶瓷铸铁过滤器基体以莫来石和堇青石混合材料为原料采用蜂窝陶瓷成型技术制备而成，外型为方形，孔型为方孔，孔径为2-3mm，筋厚0.3-0.6mm。该过滤器开孔率高，有效过滤面积大，浇铸流量大，并可有效减少涡流，但是其产品外型、孔型单一，且适用温度仅为浇注温度1500℃以下的铁水过滤，不适合温度较高的钢水及高温合金液的熔融金属液过滤。中国专利公开CN101745912B披露一种直孔过滤器的制备方法，该专利采用模压法成型，制作工艺复杂、产品开孔率低，且不能用于钢水及高温合金液的过滤，限制了它的应用。总之，对于直孔陶瓷过滤器，目前尚无过滤高温合金液或铸钢液的直孔过滤器的报道。 

综上所述，本领域需要一种成本低廉的可以有效过滤铸钢液或者高温合金液的、适于工业应用的直孔陶瓷过滤器。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本高开孔率的直孔陶瓷过滤器。该直孔陶瓷过滤器成本低廉，可经高温一次合成，可耐1650℃高温钢水或高温合金液急（直）冲。 

本发明的铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器具有以下化学成分： 

在一种具体实施方式中，该直孔陶瓷过滤器的晶相组成如下： 

在进一步的实施方式中，过滤器采用的原材料质量百分比为： 

作为对前述各种方案的改进，所用原料中，焦宝石的粒径不大于200目；高岭土的粒径不大于200目；氧化铝的粒径不大于300目，更优选不大于325目；粘土粒径不大于或小于500目；滑石粒径不大于500目；红柱石粒径不大于100目。 

作为对前述各种方案的改进，过滤器坯体厚度20-25mm。 

作为对前述各种方案的改进，过滤器的筋厚为0.6-1.2mm，更优选为0.7-1.0mm之间。 

本发明首次获得以莫来石相和刚玉相为主相的直孔陶瓷过滤器，该过滤器可以耐受1650℃或者更高温度的钢水冲击，具有很好的抗热震性，而且，该过滤器具有良好的过滤功 能，可以滤除钢水中70%以上的杂质。 

具体实施方式

除非另有说明，否则本发明的上下文中所用的术语具有下面给出的含义。本文没有具体给出含义的其他术语具有其在本领域中通常的含义。本发明中所称的原料是无机材料的总称，不包含制作工艺中添加的有机助剂。根据本发明提供的直孔过滤器以重量计由以下成分组成：