[发明专利]复合增强的多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合增强的多孔尖晶石‑刚玉‑碳陶瓷过滤器及其制备方法。其技术方案是：以81～90wt％的改性多孔尖晶石‑刚玉陶瓷细粉、3～6wt％的改性煤焦油沥青粉、0.6～3wt％的单质硅粉和5～10wt％的刚玉微粉为原料，将原料和占原料0.3～1.5wt％的减水剂搅拌，得到混合料；再外加占原料0.6～3wt％的流变剂、3.5～7wt％的硅溶胶、0.1～0.35wt％的消泡剂和25～42wt％的去离子水，搅拌，得到混合溶液；将混合料和混合溶液搅拌，得到浆体；将碳化硅预形体完全浸入到浆体中，离心，干燥，在埋碳条件和1330～1480℃下保温，冷却，制得复合增强的多孔尖晶石‑刚玉‑碳陶瓷过滤器。本发明所制制品力学性能优异、热震稳定性好、使用寿命长和过滤效果优良。

技术领域

本发明属于多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器技术领域。尤其涉及一种复合增强的多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器及其制备方法。

背景技术

钢液中夹杂物是影响钢质量的重要因素，去除夹杂物、提高钢液纯净度是提高钢质量的重要途径。在钢液浇注的最终环节，引入多孔陶瓷过滤器滤除钢液中的夹杂物是一种有效净化钢液、提高钢质量的重要方法。

目前，关于钢液过滤用的陶瓷过滤器已有报道。如“氧化锆质泡沫陶瓷过滤器”(CN101164657A)专利技术，采用氧化锆、氧化铝、氧化钙和氧化钇等为原料，以软质聚氨酯泡沫塑料为载体，制备了一种氧化锆质泡沫陶瓷过滤器，但由于氧化锆高温化学稳定性强，对夹杂物的化学吸附能力弱，过滤效果有限，且氧化锆与熔渣接触时易失去稳定剂，制品会因晶型转变产生的体积变化而损毁。又如“氧化铝质多孔泡沫陶瓷过滤器的制备方法”(CN103848642A)专利技术，采用工业氧化铝等为原料，以聚氨酯海绵泡沫为模板制备了一种氧化铝质多孔泡沫陶瓷过滤器，但该技术使用的原料为致密粉体，所得制品骨架为中空结构，表面致密，与钢液中夹杂物相互作用弱，难以吸附钢液中小尺寸夹杂，而且制品强度低、热震稳定性差、使用寿命低。又如“碳化硅质泡沫陶瓷过滤器”(CN101165655A)专利技术，采用碳化硅、氧化铝、二氧化硅和滑石等为原料，以软质聚氨酯泡沫塑料为载体，制备了一种碳化硅质泡沫陶瓷过滤器，但碳化硅为非氧化物，与钢水中氧化物夹杂亲和性差、相互作用弱，导致制品对氧化物夹杂吸附能力有限，过滤效果差。又如文献技术(丁俊杰，等.二次挂浆工艺对铸造用SiC基泡沫陶瓷性能的影响.耐火材料，2020.54(2):137-140)，采用SiC微粉、α-Al₂O₃微粉和硅溶胶等为原料，以有机泡沫为模板，通过对预烧后坯体进行二次挂浆制备了SiC基泡沫陶瓷，但其预烧后坯体表面呈现较大裂纹，坯体强度低，所得制品骨架强度低，使用寿命短。

综上所述，现有钢液用多孔陶瓷过滤器技术仍存在几个问题，其一、过滤器骨架表面致密，对夹杂物的吸附能力有限，过滤效果差；其二、过滤器骨架强度低、热震稳定性差、使用寿命短。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种复合增强的多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器的制备方法，用该方法制备的复合增强的多孔尖晶石-刚玉-碳陶瓷过滤器力学性能优异、热震稳定性好、使用寿命长和过滤效果优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤1、多孔尖晶石-刚玉陶瓷细粉的制备

步骤1.1、将氢氧化铝细粉以2.5～4.5℃/min的速率升温至350～450℃，保温2～4小时，冷却，得到多孔氧化铝团聚体细粉。

步骤1.2、按所述多孔氧化铝团聚体细粉∶轻烧菱镁矿微粉的质量比为1∶(0.25～0.38)，将所述多孔氧化铝团聚体细粉与所述轻烧菱镁矿微粉置于搅拌机中，搅拌1～4小时，得到混合粉体。

步骤1.3、将所述混合粉体在100～180MPa条件下机压成型，再将成型后的坯体于110～160℃条件下干燥15～24小时；然后以3.5～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温3～5小时，冷却，得到纳米孔径的多孔尖晶石-刚玉陶瓷。