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Title:
FILTER USED FOR FILTERING MOLTEN METAL AND PREPARATION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/127827
Kind Code:
A1
Abstract:
A filter used for filtering molten metal and a preparation method thereof are disclosed. The filter comprises open-pored porous material, binder and refractory material. The refractory material is bonded on the open-pored porous material by the binder, wherein the weight proportion of the binder is at least 50% and the weight proportion of the refractory material is not more than 50%. The filter has enhanced mechanical property and high temperature resisting property, while its preparation method is more cost-efficient than usual ones.

Inventors:
ZHU, Jianxun (Diaozhen Chemical Industrial Development Zone, ZhangqiuJinan, Shandong 4, 250204, CN)
祝建勋 (中国山东省济南市章丘刁镇化工工业园, Shandong 4, 250204, CN)
Application Number:
CN2011/072770
Publication Date:
October 20, 2011
Filing Date:
April 14, 2011
Export Citation:
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Assignee:
JINAN SHENGQUAN DOUBLE SURPLUS CERAMIC FILTER CO., LTD. (Diaozhen Chemical Industrial Development Zone, ZhangqiuJinan, Shandong 4, 250204, CN)
济南圣泉倍进陶瓷过滤器有限公司 (中国山东省济南市章丘刁镇化工工业园, Shandong 4, 250204, CN)
ZHU, Jianxun (Diaozhen Chemical Industrial Development Zone, ZhangqiuJinan, Shandong 4, 250204, CN)
International Classes:
B01D39/20; C04B38/06; C22B9/02
Domestic Patent References:
2002-03-07
Foreign References:
CN101810973A2010-08-25
CN1449312A2003-10-15
CN101257957A2008-09-03
US4265659A1981-05-05
US5104540A1992-04-14
US5104540A1992-04-14
US5520823A1996-05-28
Attorney, Agent or Firm:
UNITALEN ATTORNEYS AT LAW (7th Floor, Scitech PlaceNo. 22, Jian Guo Men Wai Ave., Chao Yang District, Beijing 4, 100004, CN)
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Claims:
权 利 要 求

1、 一种用于过滤熔融金属的过滤器, 其特征在于, 包括: 开孔多孔材 料、 耐火材料和粘结剂, 所述耐火材料通过所述粘结剂粘接在所述开孔多 孔材料上, 且所述粘结剂与所述耐火材料重量比例为至少 50%的粘结剂: 不多于 50%的耐火材料。

2、 根据权利要求 1所述的过滤器, 其特征在于, 所述耐火材料包括: 锆莫来石、 莫来石、 刚玉粉、 粘土、 叶腊石、 硅灰石、 蓝晶石、 硅线石、 尖晶石或橄榄石中的一种或多种。

3、 根据权利要求 2所述的过滤器, 其特征在于, 所述粘结剂包括: 炭 黑、 石墨、 碳、 沥青、 焦油、 合成沥青、 合成树脂、 天然树脂、 无烟煤、 磷酸二氢铝、 铝溶胶、 硅铝胶、 硅溶胶、 PVA、 白乳胶、 糊精、 淀粉、 CMC 或 MC中的一种或多种。

4、根据权利要求 3所述的过滤器, 其特征在于, 所述粘结剂与所述耐 火材料重量比例为 50%~70%的粘结剂: 30%~50%的耐火材料。

5、 一种用于过滤熔融金属的过滤器的制造方法, 其特征在于, 包括: 将耐火材料、 粘结剂、 添加剂和液体载体配制成浆料;

将配制好的浆料涂挂在开孔多孔材料上形成至少一层耐火涂层; 将形成耐火涂层的开孔多孔材料在烧结温度下进行烧结;

其中, 所述粘结剂与所述耐火材料重量比例为至少 50%的粘结剂: 不 多于 50%的耐火材料。

6、 根据权利要求 5所述的方法, 其特征在于, 所述耐火材料、 粘结剂 和分散剂的总重量与液体载体的重量比例至少为: 70%: 30%。

7、 根据权利要求 5或 6所述的方法, 其特征在于, 所述耐火材料、 粘 结剂和分散剂的含量为:

20~45wt%的耐火材料;

52~78\¥1%的粘结剂;

l~9wt%的添加剂。

8、 根据权利要求 7所述的方法, 其特征在于, 所述液体载体为水。 9、根据权利要求 8所述的方法, 其特征在于, 所述开孔多孔材料为网 状开孔聚氨酯泡沫。

10、 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 所述烧结温度不超过 1150°C。

11、 根据权利要求 10所述的方法, 其特征在于, 在步骤 "将形成耐火 涂层的开孔多孔材料在烧结温度下进行烧结"之前还包括: 在 100-200 °C之 间干燥涂挂有耐火涂层的开孔多孔材料。

12、 根据权利要求 11所述的方法, 其特征在于, 所述耐火材料包括: 锆莫来石、 莫来石、 刚玉粉、 粘土、 叶腊石、 硅灰石、 蓝晶石、 硅线石、 尖晶石或橄榄石中的一种或多种。

13、 根据权利要求 12所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂包括: 炭 黑、 石墨、 碳、 沥青、 焦油、 合成沥青、 合成树脂、 天然树脂、 无烟煤、 磷酸二氢铝、 铝溶胶、 硅铝胶、 硅溶胶、 PVA、 白乳胶、 糊精、 淀粉、 CMC 或 MC中的一种或多种。

14、根据权利要求 13所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂与所述耐 火材料重量比例为 50%~70%的粘结剂: 30%~50%的耐火材料。

Description:
一种用于过滤熔融金属的过滤器及其制造方法 本申请要求于 2010 年 4 月 15 日提交中国专利局、 申请号为 201010151598.6、 发明名称为"一种用于过滤熔融金属的过滤器 其制造方 法"的中国专利申请的优先权, 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域

本发明涉及过滤器的制造技术领域, 更具体地说, 涉及一种用于过滤 熔融金属的过滤器及其制造方法。

背景技术

目前, 已有多篇涉及过滤熔融金属过滤器技术的文献 :

美国专利 5104540 ( CORNING公司 )公开了一种用于过滤熔融金属的 碳涂覆多孔烧结陶瓷过滤器, 包含从耐火材料形成的单片基料,如氧化铝、 莫来石、 锆英粉、 氧化锆、 尖晶石、 堇青石、 锂、 硅酸铝、 钛酸盐、 长石、 石英、 气相氧化硅、 碳化硅、 高岭土、 钛酸铝、 硅酸盐、 铝酸盐及它们的

US5520823公开的是只用于过滤熔融铝金属的过 滤器。 胶粘剂采用硼 硅酸盐玻璃。 尽管该过滤器包括石墨, 但由于在空气中烧结, 相当量的石 墨损失掉了。损失掉的碳限制了过滤器的使用 ,使之只能用于过滤铝金属, 而不能用于熔融铁及钢金属过滤。

W00218075公开了一种用于过滤熔融金属的过滤器 , 该过滤器包含开 孔多孔材料, 该材料包含了与含碳结构的胶粘剂粘结在一起 的耐火材料粒 在现有的过滤器中通过采用碳粘合剂提高过滤 器的耐高温性能, 且碳 粘合剂的含量的控制范围比较窄, 不利于在加工中控制粘结剂的含量。 另 夕卜, 虽然含有碳的耐火材料可以经受住熔融金属更 高的温度, 防止金属渗 透、 在高温下有 4艮高的强度, 以及更好的抗热震效果。 但是碳粘合剂粘结 的过滤器在室温下强度很低, 同时其易吸潮, 影响产品在高温下的使用。 发明内容

有鉴于此,本发明提供一种用于过滤熔融金属 的过滤器及其制造方法, 以提高过滤器常温机械性能以及耐高温强度。

为实现上述目的, 本发明提供如下技术方案:

一种用于过滤熔融金属的过滤器, 包括: 开孔多孔材料、 耐火材料和 粘结剂, 所述耐火材料通过所述粘结剂粘接在所述开孔 多孔材料上, 且所 述粘结剂与所述耐火材料重量比例为至少 50%的粘结剂: 不多于 50%的耐 火材料。

优选地, 在上述过滤器中, 所述耐火材料包括: 锆莫来石、 莫来石、 刚玉粉、 粘土、 叶腊石、 硅灰石、 蓝晶石、 硅线石、 尖晶石或橄榄石中的 一种或多种。

优选地, 在上述过滤器中, 所述粘结剂包括: 炭黑、 石墨、 碳、 沥青、 焦油、 合成沥青、 合成树脂、 天然树脂、 无烟煤、 磷酸二氢铝、 铝溶胶、 硅铝胶、 硅溶胶、 PVA、 白乳胶、 糊精、 淀粉、 CMC或 MC中的一种或多 种。

优选地, 在上述过滤器中, 所述粘结剂与所述耐火材料重量比例为 50%~70%的粘结剂: 30%~50%的耐火材料。

本发明还公开了一种用于过滤熔融金属的过滤 器的制造方法, 包括: 将耐火材料、 粘结剂、 添加剂和液体载体配制成浆料;

将配制好的浆料涂挂在开孔多孔材料上形成至 少一层耐火涂层; 将形成耐火涂层的开孔多孔材料在烧结温度下 进行烧结;

其中, 所述粘结剂与所述耐火材料重量比例为至少 50%的粘结剂: 不 多于 50%的耐火材料。

优选地, 在上述方法中, 所述耐火材料、 粘结剂和分散剂的总重量与 液体载体的重量比例至少为: 70%: 30%。

优选地, 在上述方法中, 所述耐火材料、 粘结剂和分散剂的含量为:

20~45wt%的耐火材料; 52~78\¥1%的粘结剂;

l~9wt%的添加剂。

优选地, 在上述方法中, 所述液体载体为水。

优选地, 在上述方法中, 所述开孔多孔材料为网状开孔聚氨酯泡沫。 优选地, 在上述方法中, 所述烧结温度不超过 1150°C。

优选地,在上述方法中,在步骤 "将形成耐火涂层的开孔多孔材料在烧 结温度下进行烧结"之前还包括: 在 100-200°C之间干燥涂挂有耐火涂层的 开孔多孔材料。

优选地, 在上述方法中, 所述耐火材料包括: 锆莫来石、 莫来石、 刚 玉粉、 粘土、 叶腊石、 硅灰石、 蓝晶石、 硅线石、 尖晶石或橄榄石中的一 种或多种。

优选地, 在上述方法中, 所述粘结剂包括: 炭黑、 石墨、 碳、 沥青、 焦油、 合成沥青、 合成树脂、 天然树脂、 无烟煤、 磷酸二氢铝、 铝溶胶、 硅铝胶、 硅溶胶、 PVA、 白乳胶、 糊精、 淀粉、 CMC或 MC中的一种或多 种。

优选地, 在上述方法中, 所述粘结剂与所述耐火材料重量比例为 50%~70%的粘结剂: 30%~50%的耐火材料。

上述过滤器中通过增加粘结剂的组分和含量, 结合耐火材料使用使得 过滤器的机 生能大大增强, 增加了过滤器的耐高温性能, 因此该过滤器 可以过滤苛刻温度的熔融金属, 经过滤器过滤的铸件其抗拉强度、 延伸率 等机械性能都明显提高。 另外, 过滤器生产中选用的组分比较经济, 且在 生产过程中比较容易实现, 所以该过滤器制作更经济。

具体实施方式

下面对设计到的名词进行解释:

PVA: 英文全称: polyvinyl alcohol; 中文全称: 聚乙烯醇。

CMC: 英文全称: Carboxyl methyl Cellulose; 中文全称: 羧曱基纤维 素钠。 MC: 曱基纤维素。

开孔多孔材料: 是指一种在实体材料中包含规则、 部分规则、 不规则 或随机分布的孔, 这些孔为熔融金属的通道。 这些孔可以全部或部分交互 交流或可以有多个通道, 使熔融金属通过。 孔本身大小及形状可以是规则 或不规则的。 例如, 这些孔可以由一系列平行的通道, 可以线性穿过该实 体材料, 这些通道有任何需要的横截面, 例如, 圓形的、 橢圓形、 三角形 互连通道等, 与天然泡沫相似的孔状分布。 首选的开孔多孔材料是可以商 业购买到的拥有相对规则分布的网状开孔聚氨 酯泡沫。 众所周知, 该类材 料可以被用于过滤熔融金属的耐火材料过滤器 生产厂家。

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于本 发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获 得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种用于过滤熔融金属的 过滤器及其制造方法, 以提高过滤器耐高温性能以及过滤器的机械性 能。

为实现上述目的, 本发明实施例采用如下技术方案, 在本发明中将过 滤器的耐火成分较之现有技术做出主要改变, 其对应的生产方法做出相应 的改进。

一种用于过滤熔融金属的过滤器, 包括: 开孔多孔材料、 粘结剂和耐 火材料, 耐火材料通过粘结剂粘接在开孔多孔材料上, 且所述粘结剂与所 述耐火材料重量比例为至少 50%的粘结剂: 不多于 50%的耐火材料。

上述耐火材料主要选自: 锆莫来石、 莫来石、 刚玉粉、 粘土、 叶腊石、 硅灰石、 蓝晶石、 硅线石、 尖晶石或橄榄石中的一种或多种。

其中, 粘结剂分为碳质材料和粘结材料, 两者的主要功用就是用于粘 结耐火材料在开孔多孔材料上, 碳质材料主要选自: 炭黑、 石墨、 碳、 沥 青、 焦油、 合成沥青、 合成树脂、 天然树脂或无烟煤; 而粘结材料主要选 自磷酸二氢铝、 铝溶胶、 硅铝胶、 硅溶胶、 PVA、 白乳胶、 糊精、 淀粉、 CMC或 MC中的一种或多种。 粘结剂与耐火材料重量比例更优地为 50%~70%的粘结剂: 30%~50% 的耐火材料。

本发明还公开了一种用于过滤熔融金属的过滤 器的制造方法, 包括: 将耐火材料、 粘结剂、 添加剂和液体载体配制成浆料;

将配制好的浆料涂挂在开孔多孔材料上形成至 少一层耐火涂层; 将形成耐火涂层的开孔多孔材料在烧结温度下 进行烧结;

其中, 所述粘结剂与所述耐火材料重量比例为至少 50%的粘结剂: 不 多于 50%的耐火材料。

耐火材料、 粘结剂和分散剂的总重量与液体载体的重量比 例至少为: 70%: 30%; 优选地至少为: 75%: 25%; 更为优选地为 80%: 20%。

耐火材料、 粘结剂和分散剂的含量分别为:

20~45wt%的耐火材料;

52~78\¥1%的粘结剂;

l~9wt%的添加剂。

添加剂主要是分散剂和活性剂, 其中液体载体为水, 还可以为曱醇或 者乙醇。

在烧结之前还包括: 在 100-200°C之间干燥涂挂有耐火涂层的开孔多 孔材料。

烧结时, 烧结温度不超过 1150°C , 更为可取的是不超过 1100°C。 烧结 环境为缺氧气氛下进行, 例如在氮、 氩、 真空等无氧气氛中, 或者 "还原 气氛" 中, 如氢和 /或一氧化碳、 煤气中。 烧结一般是在一个烘干炉或窑炉 内进行, 但也可以使用其它形式的热源进行烧结, 如进行无线频率加热的 微波。

耐火材料包括: 锆莫来石、 莫来石、 刚玉粉、 粘土、 叶腊石、 硅灰石、 蓝晶石、 硅线石、 尖晶石或橄榄石中的一种或多种。

粘结剂包括: 炭黑、 石墨、 碳、 沥青、 焦油、 合成沥青、 合成树脂、 天然树脂、 无烟煤、 磷酸二氢铝、 铝溶胶、 硅铝胶、 硅溶胶、 PVA、 白乳 胶、 糊精、 淀粉、 CMC或 MC中的一种或多种。 粘结剂与耐火材料重量比例更优选的为 50%~70%的粘结剂: 30%~50% 的耐火材料。

耐火材料及碳材料粒子大小可以小于 50μΜ , 更为可取的是小于 30μΜ, 甚至小于 20μΜ。

实施例一

将 45wt%刚玉粉、 50 wt %碳、 2 wt %铝硅胶、 1.5 wt %分散剂和 1.5 wt %活性剂中加入水制成浆料。 其中刚玉粉、 碳、 铝硅胶、 分散剂和活性剂 的总重量与水的重量比例为: 100%: 12%。

将该浆料用来涂覆切割好的聚氨酯泡沫。 涂挂好浆料的泡沫进行干燥 后再用稀释的浆料进行喷涂后再干燥, 然后在 950°C下进行烧结。

实施例二

在 29%尖晶石粉、 56%碳、 12%硅溶胶、 2.5%的分散剂和 0.5%活性剂 中加入水形成浆料。 其中尖晶石粉、 碳、 硅溶胶、 的分散剂和活性剂的总 重量与水的重量比例为: 100%: 18%。

浆料是用一个高效混料器把粉料及水混合制成 的, 该浆料用来涂覆聚 氨酯泡沫。 涂挂好的泡沫进行干燥后再用稀释的浆料涂挂 一次后再干燥, 在 1100°C下进行烧结。

实施例三

在 30%莫来石粉、 47%碳、 20%高软化点沥青、 2%聚乙烯醇、 2%的分 散剂和 1.0%活性剂中加入水。其中莫来石粉碳、 高软化点沥青、聚乙烯醇、 的分散剂和活性剂的总重量与水的重量比例为 : 100%: 20%。

浆料是用一个高效混料器把莫来石粉、 碳、 高软化点沥青、 聚乙烯醇 及水混合制成的。 混制的浆料用来涂覆聚氨酯泡沫。 涂挂好的聚氨酯泡沫 进行干燥后再用稀释的浆料喷涂一次后再干燥 , 在 1150°C下在无氧气氛下 进行烧结。

实施例四

40%电熔莫来石粉、 20%的刚玉粉、 20%的片状石墨粉、 10%无定型石 墨 4%羧曱基纤维素、 0.5%的分散剂和 0.5%活性剂,在上述粉末中加入水。 延伸率 抗拉强度 实施例 未过滤 过滤 i?:¾ 未过滤 过滤 i?:¾

% % % Mpa Mpa % 实施例一 8.60 9.77 13.6 569.6 598.1 5 实施例二 7.33 8.53 10.9 540.0 566.4 4.88 实施例三 8.40 9.50 13.1 612.0 637.9 4.23 实施例四 8.60 9.50 10.5 584.7 619.7 5.99 其中耐火材料与水的重量比例为: 100%: 22%。 浆料是用一个高效混料器 把各种粉料及水混合制成的。 混制的浆料用来成型聚氨酯泡沫。 成型好的 聚氨酯泡沫进行干燥后再用稀释的浆料喷涂一 次后再在 120°C左右下干 燥, 在 1120°C下在无氧气氛下进行烧结。

过滤器中不同的粘结剂和耐火材料对铸件过滤 前后性能对比表: 按上述四种配方制成的过滤器尺寸为 50 * 50 * 15mm, 在 1650°C下过 滤了 50kgZG45钢水, 结果是该过滤器经受住了该检测条件, 并且按要求 对熔融钢水进行了过滤。 通过过滤后对铸件的检测发现, 铸件抗拉强度、 延伸率、 组织结构有了明显改善: 抗拉强度提高幅度在 4.0-7.5%, 延伸率 提高在 9.5-15.0%; 铸件金相组织有了很大改善, 过滤前后基体都为铁素体 和珠光体, 过滤后组织中的铁素体明显变细, 这有利于性能提高。 通过对 过滤前后铸件断口进行扫描电镜 观分析发现, 未过滤铸件断口有直化物 夹杂, 而采用过滤器过滤后发现铸件断口无夹杂物。

对所公开的实施例的上述说明, 使本领域专业技术人员能够实现或使 用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术 人员来说将是显 而易见的, 本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明 的精神或范围的 情况下, 在其它实施例中实现。 因此, 本发明将不会被限制于本文所示的 这些实施例, 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相 一致的最宽的 范围。