直孔陶瓷过滤器的制造方法
直孔陶瓷过滤器的制造方法
【技术领域】
[0001] 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中 杂质的直孔陶瓷过滤器。
【背景技术】
[0002] 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。由于氧化锆是一种稀有金属氧化物， 虽然过滤效果好，但高昂的价格严重限制其在铸钢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。
[0003] 陆续有氧化锆之外的其他材料的泡沫过滤器的研究报道，如氧化锆增韧莫来石 体系、氧化锆增韧刚玉体系及刚玉体系的泡沫陶瓷过滤器应用于铸钢及高温合金的研究 报道，但是迄今为止，铸钢与高温合金用过滤器目前还是氧化锆基泡沫陶瓷过滤器，其它 材料体系均未成功批量生产用于铸钢和高温合金的过滤。美国Selee公司先后报道了氧 化锆增韧莫来石体系（75A1203 ? 17Zr02 ? 8Si02)和氧化锆增韧刚玉体系（65PSZ? 35A1203) 的泡沫陶瓷过滤器用于钢水的过滤净化；美国Hi-Tech公司报道了氧化锆增韧刚玉体 系（79A1203 ? 21Zr02)和刚玉体系（98A1203 ? 2Si02)的泡沫陶瓷过滤器用于钢水的过滤净 化；英国Foseco公司推出氧化锆增韧刚玉（ZTA)体系泡沫陶瓷过滤器用于钢水的过滤净 化。铸造用泡沫陶瓷过滤器在国内的发展始于80年代初，哈尔滨理工大学于80年代中后 期开发出用于1650°C以内的钢水过滤的泡沫陶瓷过滤器，其体系为氧化锆增韧刚玉体系 (60A1203 ?IlZrO2 ? 28Si02 ? 0. 8Ti02)，其中氧化锆粉体为增韧剂，二氧化钛剂耐火粘土为助 烧剂，磷酸二氢铝为粘结剂；80年代后期湖北机电研究设计院先后推出了ZMF(氧化锆增韧 莫来石体系）和ZAF(氧化锆增韧刚玉体系）的泡沫陶瓷过滤器用于低于1650°C以内的钢 水过滤。综上所述，用于钢水过滤的泡沫陶瓷过滤器为含锆体系，氧化锆含量大多在15wt% 以上，且氧化锆以纯氧化锆粉体形式引入，价格昂贵，且使用温度大多低于1650°C。迄今为 止，尚无铸钢用金属液过滤的直孔陶瓷过滤器的相关报道。
[0004] 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、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，在铸钢等高温金属液的过滤应用尚未有相 关产品问世。中国专利200810182753. 3中公开了一种直孔陶瓷过滤器的制造方法及制造 系统。该直孔陶瓷过滤器采用模压方法成型，仅限于过滤铸铁等低温金属液。中国专利申 请号201110271813. 0介绍了一种蜂窝陶瓷成型技术制备的铸铁用直孔陶瓷过滤器。
[0005] 本领域需要一种成本低廉的可以有效过滤铸钢液的工业化应用的直孔陶瓷过滤 器。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种低成本的氧化锆增韧莫来石刚玉体系直孔陶瓷过滤 器。该直孔陶瓷过滤器成本低廉，氧化锆的引入通过锆刚玉砖抛光下脚料的形式引入，原材 料成本低廉，通过模压成型技术或者利用蜂窝陶瓷挤出成型技术成型，经高温一次合成，可 耐1700°C高温钢水急(直）冲而不破碎，达到钢水净化效果。
[0007] 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：
【主权项】
1. 一种铸钢用直孔陶瓷过滤器，其特征是，所述直孔过滤器化学成分为：
2. 如权利要求1所述的铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器，其特征是，所述的直孔陶 瓷过滤器晶相组成如下：
3. 如权利要求1所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其中，氧化锆源自锆刚玉砖的抛光下 脚料，或者块状有缺陷的锆刚玉砖经破碎后形成的锆刚玉粉体。
4. 如权利要求3所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其中，原料选自锆刚玉砖的抛光下脚 料、刚玉粉、高岭土、莫来石粉中的两种或多种。
5. 如权利要求4所述的铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器，其特征是，采用的原材料 质量百分比为： Zr02含量彡5%的锆刚玉砖抛光下脚料 45% - 100% A1203含量彡98%的刚玉粉 0% - 50% A1203含量彡30%的高岭土 0% - 10% 其中至少包含锆刚玉砖抛光下脚料、高岭土和刚玉粉中的两种或多种，并且各原料成 分之和为100%。
6. 如权利要求1所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其特征是选用锆刚玉砖抛光下脚料作 为锆源，其中锆刚玉砖抛光下脚料中含氧化锆、氧化铝及二氧化硅。
7. 如权利要求1所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其特征是，坯体厚度15 -25_，过滤器 的筋厚为〇. 8 - 1. 3_。
【专利摘要】本发明涉及一种铸钢用直孔陶瓷过滤器，包含60%‐80%的Al2O3、10%‐25%的SiO2、5‐15%的ZrO2和不超过1.0%的其它碱金属氧化物。优选地，其晶相组成为锆莫来刚玉，主晶相为莫来石，次晶相为四方相氧化锆、刚玉相及少量单斜相氧化锆；其中氧化锆，5‐15%；莫来石，40%‐75%；刚玉，5%‐50%；玻璃相≤5%。该直孔陶瓷过滤器可耐1700℃高温钢水急（直）冲而不破碎，达到钢水净化的效果。
【IPC分类】C22B9-02, C04B35-66
【公开号】CN104557061
【申请号】CN201310480233
【发明人】祝建勋, 李顺
【申请人】济南圣泉倍进陶瓷过滤器有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月15日
【技术领域】
[0001] 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中 杂质的直孔陶瓷过滤器。
【背景技术】
[0002] 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。由于氧化锆是一种稀有金属氧化物， 虽然过滤效果好，但高昂的价格严重限制其在铸钢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。
[0003] 陆续有氧化锆之外的其他材料的泡沫过滤器的研究报道，如氧化锆增韧莫来石 体系、氧化锆增韧刚玉体系及刚玉体系的泡沫陶瓷过滤器应用于铸钢及高温合金的研究 报道，但是迄今为止，铸钢与高温合金用过滤器目前还是氧化锆基泡沫陶瓷过滤器，其它 材料体系均未成功批量生产用于铸钢和高温合金的过滤。美国Selee公司先后报道了氧 化锆增韧莫来石体系（75A1203 ? 17Zr02 ? 8Si02)和氧化锆增韧刚玉体系（65PSZ? 35A1203) 的泡沫陶瓷过滤器用于钢水的过滤净化；美国Hi-Tech公司报道了氧化锆增韧刚玉体 系（79A1203 ? 21Zr02)和刚玉体系（98A1203 ? 2Si02)的泡沫陶瓷过滤器用于钢水的过滤净 化；英国Foseco公司推出氧化锆增韧刚玉（ZTA)体系泡沫陶瓷过滤器用于钢水的过滤净 化。铸造用泡沫陶瓷过滤器在国内的发展始于80年代初，哈尔滨理工大学于80年代中后 期开发出用于1650°C以内的钢水过滤的泡沫陶瓷过滤器，其体系为氧化锆增韧刚玉体系 (60A1203 ?IlZrO2 ? 28Si02 ? 0. 8Ti02)，其中氧化锆粉体为增韧剂，二氧化钛剂耐火粘土为助 烧剂，磷酸二氢铝为粘结剂；80年代后期湖北机电研究设计院先后推出了ZMF(氧化锆增韧 莫来石体系）和ZAF(氧化锆增韧刚玉体系）的泡沫陶瓷过滤器用于低于1650°C以内的钢 水过滤。综上所述，用于钢水过滤的泡沫陶瓷过滤器为含锆体系，氧化锆含量大多在15wt% 以上，且氧化锆以纯氧化锆粉体形式引入，价格昂贵，且使用温度大多低于1650°C。迄今为 止，尚无铸钢用金属液过滤的直孔陶瓷过滤器的相关报道。
[0004] 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、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，在铸钢等高温金属液的过滤应用尚未有相 关产品问世。中国专利200810182753. 3中公开了一种直孔陶瓷过滤器的制造方法及制造 系统。该直孔陶瓷过滤器采用模压方法成型，仅限于过滤铸铁等低温金属液。中国专利申 请号201110271813. 0介绍了一种蜂窝陶瓷成型技术制备的铸铁用直孔陶瓷过滤器。
[0005] 本领域需要一种成本低廉的可以有效过滤铸钢液的工业化应用的直孔陶瓷过滤 器。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种低成本的氧化锆增韧莫来石刚玉体系直孔陶瓷过滤 器。该直孔陶瓷过滤器成本低廉，氧化锆的引入通过锆刚玉砖抛光下脚料的形式引入，原材 料成本低廉，通过模压成型技术或者利用蜂窝陶瓷挤出成型技术成型，经高温一次合成，可 耐1700°C高温钢水急(直）冲而不破碎，达到钢水净化效果。
[0007] 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：
【主权项】
1. 一种铸钢用直孔陶瓷过滤器，其特征是，所述直孔过滤器化学成分为：
2. 如权利要求1所述的铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器，其特征是，所述的直孔陶 瓷过滤器晶相组成如下：
3. 如权利要求1所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其中，氧化锆源自锆刚玉砖的抛光下 脚料，或者块状有缺陷的锆刚玉砖经破碎后形成的锆刚玉粉体。
4. 如权利要求3所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其中，原料选自锆刚玉砖的抛光下脚 料、刚玉粉、高岭土、莫来石粉中的两种或多种。
5. 如权利要求4所述的铸钢及高温合金用直孔陶瓷过滤器，其特征是，采用的原材料 质量百分比为： Zr02含量彡5%的锆刚玉砖抛光下脚料 45% - 100% A1203含量彡98%的刚玉粉 0% - 50% A1203含量彡30%的高岭土 0% - 10% 其中至少包含锆刚玉砖抛光下脚料、高岭土和刚玉粉中的两种或多种，并且各原料成 分之和为100%。
6. 如权利要求1所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其特征是选用锆刚玉砖抛光下脚料作 为锆源，其中锆刚玉砖抛光下脚料中含氧化锆、氧化铝及二氧化硅。
7. 如权利要求1所述的铸钢用直孔陶瓷过滤器，其特征是，坯体厚度15 -25_，过滤器 的筋厚为〇. 8 - 1. 3_。
【专利摘要】本发明涉及一种铸钢用直孔陶瓷过滤器，包含60%‐80%的Al2O3、10%‐25%的SiO2、5‐15%的ZrO2和不超过1.0%的其它碱金属氧化物。优选地，其晶相组成为锆莫来刚玉，主晶相为莫来石，次晶相为四方相氧化锆、刚玉相及少量单斜相氧化锆；其中氧化锆，5‐15%；莫来石，40%‐75%；刚玉，5%‐50%；玻璃相≤5%。该直孔陶瓷过滤器可耐1700℃高温钢水急（直）冲而不破碎，达到钢水净化的效果。
【IPC分类】C22B9-02, C04B35-66
【公开号】CN104557061
【申请号】CN201310480233
【发明人】祝建勋, 李顺
【申请人】济南圣泉倍进陶瓷过滤器有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月15日
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