專利名稱：一種鑄造用直孔陶瓷過濾器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅酸鹽材料、工業(yè)陶瓷領(lǐng)域，特別涉及一種用于制備鑄造工藝中過濾鐵水、鋁水等金屬液體中雜質(zhì)的直孔陶瓷過濾器、制備該直孔陶瓷過濾器的材料以及制造方法。
背景技術(shù)：
目前，用于金屬液凈化的過濾裝置為陶瓷過濾器，它可有效截獲金屬液中的有害雜質(zhì)并使金屬液由紊流變?yōu)閷恿?，起到凈化和均質(zhì)作用。陶瓷過濾器按照結(jié)構(gòu)可分為泡沫陶瓷過濾器和直孔陶瓷過濾器。其中，直孔陶瓷過濾器是近年來開發(fā)出的新型陶瓷過濾器，具有外觀規(guī)整度好、過濾性能佳等特點。直孔陶瓷過濾器通常是采用成品的莫來石與其他成分混合后制作，其中莫來石通常用燒結(jié)法或電熔法等人工合成，因此價格相對比較昂貴。另外，盡管莫來石是一種優(yōu)良的耐高溫材料，但是其冷態(tài)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較低，因此易碎。中國專利文獻(xiàn)95226135. 9公開了一種蜂窩陶瓷鑄鐵過濾器。該蜂窩陶瓷鑄鐵過濾器基體以莫來石和堇青石混合材料為原料采用蜂窩陶瓷成型技術(shù)制備而成，外型為方形，孔型為方孔，孔徑為2-3mm,筋厚O. 3-0. 6mm0該實用新型開孔率高，有效過濾面積大，燒鑄流量大，并可有效減少渦流，使鐵水注入平衡、均勻，有效提高了鑄件的純度和質(zhì)量。但該實用新型采用的莫來石和堇青石均為合成原料，成本較高，且外型、孔型單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種直孔陶瓷過濾器的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中直孔陶瓷過濾器制備成本高的技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于制備鑄造用直孔陶瓷過濾器的材料，該材料包括以下重量份的組份熟焦寶石50-70重量份；氧化鋁20-40重量份；以及粘土 3-10重量份。進(jìn)一步地,該材料還包括2-8重量份的滑石。進(jìn)一步地，熟焦寶石的顆粒度< 200目，氧化鋁的粒度< 325目，粘土的顆粒度< 500目，滑石的顆粒度< 500目。進(jìn)一步地，熟焦寶石中Al2O3的含量彡42%,氧化鋁中Al2O3的含量彡98%,粘土中Al2O3的含量彡30%。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種直孔陶瓷過濾器的制備方法，將上述任一項材料經(jīng)過捏合、粗練、陳腐、精練、成型、定型、干燥、切割、吹灰、燒成工藝制得直孔陶瓷過濾器，其中，捏合步驟包括將材料加入粘結(jié)劑、大豆油和/或液壓油及水混合均勻，大豆油和/或液壓油的加入總量為材料重量的3% -8%。進(jìn)一步地，干燥步驟是采用60°C -120°C的箱式烘房對坯體進(jìn)行循環(huán)暖風(fēng)干燥。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種鑄造用直孔陶瓷過濾器，采用上述制備方法制得，該直孔過濾器包括以下質(zhì)量百分含量的化學(xué)成分=Al2O3 55 % -75 % ；Si0220% -40% ；MgOO. 5% -3% ;以及余量雜質(zhì)。進(jìn)一步地，直孔陶瓷過濾器包括以下質(zhì)量百分含量的晶相組份莫來石60% -80% ;剛玉 15% -35% ;玻璃相 5% -15% ;以及石英 0-5%。應(yīng)用本發(fā)明的用于制備直孔陶瓷過濾器的材料制備直孔陶瓷過濾器，材料成本低廉，無需采用合成材料，降低了生產(chǎn)成本。另外，由于采用了本發(fā)明提供的材料，直孔陶瓷過濾器的制備過程中燒結(jié)溫度范圍寬，燒結(jié)過程易于控制，并且制得的直孔陶瓷過濾器具有耐驟冷驟熱，冷熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點。
具體實施方式
·需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。在本發(fā)明的一種典型的實施方式中，用于制備直孔陶瓷過濾器的材料包括以下重量份的組份熟焦寶石50-70重量份；氧化招20-40重量份；以及粘土 3-10重量份,該材料經(jīng)過捏合、粗練、陳腐、精練、成型、定型、干燥、切割、吹灰、燒成工藝制得直孔陶瓷過濾器。本發(fā)明提供的材料替代了現(xiàn)有的莫來石，本領(lǐng)域技術(shù)人員采用現(xiàn)有工藝步驟即可制備出直孔陶瓷過濾器。該材料成本低廉，無需采用合成材料，降低了生產(chǎn)成本。另外，通過實驗數(shù)據(jù)可以得出，由于采用了本發(fā)明提供的材料，直孔陶瓷過濾器的制備過程中燒結(jié)溫度范圍寬，經(jīng)高溫一次合成燒結(jié)即可完成，過程易于控制，并且制得的直孔陶瓷過濾器具有耐驟冷驟熱，冷熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點。本發(fā)明制得的直孔陶瓷過濾器，由于制備直孔陶瓷過濾器的材料包括50-70重量份的熟焦寶石；20-40重量份的氧化鋁；以及3-10重量份的粘土，經(jīng)過上述加工步驟，原料中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)及物理變化，使得制得的直孔陶瓷過濾器包括以下質(zhì)量百分含量的化學(xué)成分Al20355 %-75% ;Si02 20% -40% ；MgO 0· 5%-3% ;以及余量雜質(zhì)；同時測定其晶相組份的質(zhì)量百分含量為莫來石60% -80%，剛玉15% -35%，玻璃相5% -15%，以及石英0-5%。因為莫來石具有良好的高溫力學(xué)以及高溫?zé)釋W(xué)性能，具有高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、高溫蠕變率低、熱膨脹系數(shù)低、抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)、抗熱震性能高等特點；剛玉具有冷熱態(tài)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗化學(xué)侵蝕性強(qiáng)等特點。結(jié)合二者性能優(yōu)勢，制備的直孔陶瓷過濾器具有耐驟冷驟熱，冷熱態(tài)機(jī)械強(qiáng)度大，抗熱沖擊力強(qiáng)，抗渣性強(qiáng)，荷重轉(zhuǎn)化點高，并具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性(甚至不溶于氫氟酸)和極強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性等特點。在本發(fā)明的一種典型的實施方式中，用于制備直孔陶瓷過濾器的材料還包括2-8重量份的滑石?；尤肫鸬降氖侵鸁齽┑淖饔茫?dāng)氧化鋁含量較高時，燒成溫度將提高，為了降低燒成成本及保證適當(dāng)?shù)氖湛s比，可以加入適量的滑石以保證燒成溫度穩(wěn)定及收縮比一致。在本發(fā)明的其他實施方式中，可以根據(jù)實際需要添加其他添加劑，例如，為了增加泥料的保水性添加甘油做保水劑。優(yōu)選地，熟焦寶石的顆粒度<200目，氧化鋁的粒度< 325目，粘土的顆粒度<500目，滑石的顆粒度< 500目。材料各組份的粒度達(dá)到此種要求后，可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的冷熱壓強(qiáng)度及產(chǎn)品的抗熱震性能。優(yōu)選地，熟焦寶石中Al2O3的含量彡42%，氧化鋁中Al2O3的含量彡98%，粘土中Al2O3的含量> 30%，具有此種Al2O3含量的材料生產(chǎn)出的產(chǎn)品，耐火度較高，能夠達(dá)到過濾鐵水(1300-1500°C )的要求。本發(fā)明還提供了一種采用上述任一種用于制備直孔陶瓷過濾器的材料制備而成的直孔陶瓷過濾器，上述材料經(jīng)過捏合、粗練、陳腐、精練、成型、定型、干燥、切割、吹灰、燒成工藝制得所述直孔陶瓷過濾器。其中，捏合步驟包括將材料加入粘結(jié)劑、增塑劑、潤滑劑及水混合均勻。增塑劑、潤滑劑均可以選用本領(lǐng)域常規(guī)使用的試劑，例如PVA、桐油等。優(yōu)選地，加入大豆油和/或液壓油作為增塑劑和潤滑劑，即將材料加入粘結(jié)劑、大豆油和/或液壓油及水混合均勻，大豆油和/或液壓油的加入總量為材料重量的3% -8%。粘結(jié)劑的加入量為材料重量的6% _11%，以保證成型后的坯體在干燥后有足夠的強(qiáng)度適合于后道工序的切割要求。優(yōu)選地，粘結(jié)劑為羥丙基纖維素、甲基纖維素或桐油中的一種或一種以上的組合，采用該粘結(jié)劑具有干燥坯體強(qiáng)度高的優(yōu)勢。水的加入量為材料重量的17% -22%，使得成型過程出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷少，產(chǎn)品合格率高。在本發(fā)明的一種典型的實施方式中，采用擠出成型工藝制得坯體。采用擠出成型工藝制備的直孔陶瓷過濾器過濾性能佳，生產(chǎn)成本較低，還可設(shè)計具有高開孔率的圓孔、三角孔、方孔、六角孔等孔型結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，定型步驟是采用箱式微波爐對坯體定型，干燥步驟是采用箱式烘房60°C-12(TC循環(huán)暖風(fēng)對坯體進(jìn)行干燥，循環(huán)暖風(fēng)可使坯體加熱均勻，不至于局部升溫，坯體燃燒。燒成步驟是坯體在1350°C _1420°C的推板窯中燒制1-2小時。因為本發(fā)明采用的材料是未充分轉(zhuǎn)化合成的材料，因此其燒結(jié)溫度范圍寬，經(jīng)高溫一次合成燒結(jié)即可完成，燒結(jié)過程易于控制。在本發(fā)明的實施例中，直孔陶瓷過濾器截面可為方形、長方形、圓形；孔型可為圓孔、橢圓孔、三角孔、方孔、六方孔。過濾器截面形狀與孔型可根據(jù)需要組合設(shè)計。實施例1直孔陶瓷過濾器截面為方形，孔型為方孔，壁厚O. 3mm-l. 5mm可調(diào)，孔寬1.2mm-3.5mm可調(diào)。采用過200目篩的熟焦寶石53重量份、過325目篩的氧化鋁40重量份、過500目篩的粘土 5重量份和過500目篩的滑石2重量份混合成200Kg的材料，外加材料重量4%的羥丙基纖維素，球磨2小時，過100目篩后，加入材料總重量20%的水、3%的桐油和3%的菜油，在捏合機(jī)中捏合20min，經(jīng)練泥機(jī)練泥3遍后陳腐18-24小時，陳腐后的泥料經(jīng)真空練泥后，選用方形方孔模具擠出成型。擠出坯體經(jīng)箱式微波爐定型后在60°C-12(TC箱式烘房中進(jìn)行循環(huán)暖風(fēng)干燥，干燥后的坯體切割成相應(yīng)厚度，吹灰后于推板窯中1420°C /2h燒成即得方形方孔莫來石剛玉質(zhì)直孔陶瓷過濾器。實施例2直孔陶瓷過濾器截面為長方形，孔型為六方孔，壁厚O. 3mm-l. 5mm可調(diào)，六方孔外接圓直徑2.0mm-5.0mm可調(diào)。采用過200目篩的熟焦寶石65重量份、過325目篩的氧化鋁27重量份、過500目篩的粘土 5重量份和過500目篩的滑石3重量份混合成200Kg的材料，其中所采用的熟焦寶石中Al2O3的含量彡42%,氧化鋁中Al2O3的含量彡98%,粘土中Al2O3的含量>30%。外加材料重量4%的羥丙基纖維素，球磨2小時，過100目篩后，加入材料總重量18%的水、6%的優(yōu)質(zhì)大豆油，在捏合機(jī)中捏合20min，經(jīng)練泥機(jī)練泥3遍后陳腐18-24小時，陳腐后的泥料經(jīng)真空練泥后，選用長方形六方孔模具擠出成型。擠出坯體經(jīng)箱式微波爐定型后在60°C _120°C箱式烘房中進(jìn)行循環(huán)暖風(fēng)干燥，干燥后的坯體切割成相應(yīng)厚度，吹灰后于推板窯中1380°C /2h燒成即得長方形六方孔莫來石剛玉質(zhì)直孔陶瓷過濾器。實施例3直孔陶瓷過濾器截面為方形，孔型為圓孔，壁厚O. 3mm-1. 5mm可調(diào)，圓孔直徑1.0mm-3.5mm可調(diào)。采用過200目篩的熟焦寶石70重量份、325目篩的氧化鋁22重量份、過500目篩的粘土 5重量份和過500目篩的滑石3重量份混合成200Kg的材料，其中所采用的熟焦寶石中Al2O3的含量彡42%，氧化鋁中Al2O3的含量彡98%，粘土中Al2O3的含量> 30%。外加材料重量4%的羥丙基纖維素，球磨2小時，過100目篩后，加入材料總重量18%的水、6%的液壓油，在捏合機(jī)中捏合20min，經(jīng)練泥機(jī)練泥3遍后陳腐18-24小時，陳腐后的泥料經(jīng)真空練泥后，選用長方形六方孔模具擠出成型。擠出坯體經(jīng)箱式微波爐定型 后在60°C _120°C箱式烘房中進(jìn)行循環(huán)暖風(fēng)干燥，干燥后的坯體切割成相應(yīng)厚度，吹灰后于推板窯中1360°C /2h燒成即得方形圓孔莫來石剛玉質(zhì)直孔陶瓷過濾器。實施例1-3制得的直孔陶瓷過濾器經(jīng)化學(xué)滴定法測定其各氧化物的質(zhì)量百分含量，經(jīng)XRD (X射線衍射)法檢測其晶相組份組成，結(jié)果如表一。表一
實施例1實施例2實施例3 化學(xué)成分Al2O3 69.8% 62.3% 59.5%
(質(zhì)量百分含量)SiO2 28.5% 35.5% 38.2%
MgO 0.72% 1.09% 1.11%
晶雛份難石 69.70/0 70.8Q/O 61.8Q/0
(質(zhì)量百分含量) 剛玉 15.6% 16.4% 15.7%
玻璃相 10.3% 7.9% 14.6%
石英 1.4% 1.7% 4.7%本發(fā)明實施例1-3制得的直孔陶瓷過濾器選用原材料成本低廉，經(jīng)高溫一次合成，可耐1550°C高溫鐵水急(直)沖，而現(xiàn)有技術(shù)中的直孔陶瓷過濾器選用莫來石作材料成本高，而且只能達(dá)到耐1400°C高溫鐵水急(直)沖的性能指標(biāo)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備鑄造用直孔陶瓷過濾器的材料，其特征在于，包括以下重量份的組份 熟焦寶石50-70重量份； 氧化鋁 20-40重量份；以及 粘土 3_10重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，還包括2-8重量份的滑石。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的材料，其特征在于，所述熟焦寶石的顆粒度<200目，所述氧化鋁的粒度< 325目，所述粘土的顆粒度< 500目，所述滑石的顆粒度< 500目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述熟焦寶石中Al2O3的含量>42%，氧化鋁中Al2O3的含量彡98%，粘土中Al2O3的含量彡30%。
5.一種鑄造用直孔陶瓷過濾器的制備方法，其特征在于，將權(quán)利要求1-4任一項所述的材料經(jīng)過捏合、粗練、陳腐、精練、成型、定型、干燥、切割、吹灰、燒成工藝制得所述直孔陶瓷過濾器，其中，所述捏合步驟包括將所述材料加入粘結(jié)劑、大豆油和/或液壓油及水混合均勻，所述大豆油和/或液壓油的加入總量為所述材料重量的3% -8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述干燥步驟是采用60°C_120°C的箱式烘房對坯體進(jìn)行循環(huán)暖風(fēng)干燥。
7.—種鑄造用直孔陶瓷過濾器，其特征在于，采用權(quán)利要求5-6任一項所述的制備方法制得，所述直孔過濾器包括以下質(zhì)量百分含量的化學(xué)成分 Al2O3 55% -75% ； SiO2 20% -40% ； MgO 0.5% -3% ；以及余量雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄造用直孔陶瓷過濾器，其特征在于，所述直孔陶瓷過濾器包括以下質(zhì)量百分含量的晶相組份 莫來石 60% ~80 % ； 剛玉 15% -35% ； 玻璃相 5%-15 %;以及 石英 0-5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備鑄造用直孔陶瓷過濾器的材料、直孔陶瓷過濾器及其制備方法。該用于制備直孔陶瓷過濾器的材料包括以下重量份的組份熟焦寶石50-70重量份；氧化鋁20-40重量份；以及粘土3-10重量份。直孔陶瓷過濾器的制備方法是采用蜂窩陶瓷成型技術(shù)，包括將上述材料與粘結(jié)劑、保水劑充分混合后加入增塑劑、潤滑劑及水捏合、粗練、陳腐、精練、成型、定型、干燥、切割、吹灰、燒成工藝制得直孔陶瓷過濾器。用于制備該直孔陶瓷過濾器的材料成本低廉，燒結(jié)過程中合成莫來石剛玉，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C22B9/02GK102992781SQ20111027181
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者祝建勛, 李順, 徐傳偉, 楊仁民 申請人:濟(jì)南圣泉倍進(jìn)陶瓷過濾器有限公司