阅读说明：本技术 一种金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器 (Spiral hole type ceramic filter for metal casting ) 是由 李光强 王强 刘昱 黄奥 鄢文 郑万 顾华志 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供的金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器,包括螺旋孔型通道和两个泄流孔,螺旋孔型通道以叉排形式分布在陶瓷基体中,结构简单,易于成型和烧结,便于运输和安装；采用螺旋孔型通道结构,可使金属液向前流动的同时发生旋转,产生离心力,促使夹杂物的分离；由于金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的化学成分为90wt％～95wt％的MgO、4wt％～8wt％的SiO<Sub>2</Sub>和2wt％～4wt％的ZrO<Sub>2</Sub>,所以其常温强度高,高温抗热冲击性能好,可以耐受1700℃或者更高温度的金属液冲击而不破碎；陶瓷基体表面及螺旋孔型通道表面有一层成分为CaO·2Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>或CaO·6Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>或Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>或TiO<Sub>2</Sub>或Re<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>功能氧化物涂层,提高了对夹杂物的吸附效率。(The spiral hole type ceramic filter for metal casting comprises a spiral hole type channel and two drainage holes, wherein the spiral hole type channel is distributed in a ceramic substrate in a fork-shaped manner, and the spiral hole type ceramic filter is simple in structure, easy to form and sinter and convenient to transport and install; the spiral hole type channel structure is adopted, so that molten metal can rotate while flowing forwards, centrifugal force is generated, and impurities are separated; the chemical components of the spiral hole type ceramic filter for metal casting are 90-95 wt% of MgO and 4-8 wt% of SiO 2 And 2 to 4 wt% of ZrO 2 Therefore, the alloy has high normal temperature strength and good high-temperature thermal shock resistance, and can resist the impact of molten metal at 1700 ℃ or higher without being broken; the surface of the ceramic matrix and the surface of the spiral hole type channel have a layer of CaO.2Al 2 O 3 Or CaO.6 Al 2 O 3 Or Al 2 O 3 Or TiO 2 Or Re 2 O 3 The functional oxide coating improves the adsorption efficiency of the impurities.)

一种金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器

技术领域

本发明涉及一种金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器，属于金属铸造技术领域。

背景技术

金属液的洁净度对提高金属铸件的力学性能和机械性能有着重要的影响。随着人们对铸件及后续加工产品性能要求的日益提高，通过各种途径减少金属液中非金属夹杂物已成为冶金工作者的研究重点。

由于结构简单、去除效率高、使用方便等优点，陶瓷过滤器已成为目前广泛用的金属液净化过滤装置。按照结构可分为泡沫陶瓷过滤器和多孔陶瓷过滤器。泡沫陶瓷过滤器的制备一般采用碳化硅质、氧化铝质、氧化锆质、氧化铝-碳质等，类似泡沫的蜂窝状陶瓷过滤器，过滤效果好，但高温强度低、抗冲击性能差，高温下不耐金属液的长时间冲击，也存在金属被增碳等缺点，不适用于大量高温金属液的过滤净化，限制了其在金属铸造领域的广泛应用。

另一类是近年来新开发的多孔陶瓷过滤器，该种过滤器骨架厚实，外观平整、热态强度高、抗冲击能力强、生产成本低。目前多孔陶瓷过滤器均为直孔型陶瓷过滤器，其特征是在陶瓷基体中均匀分布有圆形直孔。当金属液流过直通孔时，流线的改变使得夹杂物偏离原运动轨迹，向陶瓷基体壁面运动，进而被陶瓷基体吸附，最终从金属液中分离出来。但由于孔型结构较为简单，改变夹杂物运动轨迹的能力有限，夹杂物去除率不高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种结构简单、耐高温热冲击、成本低廉和夹杂物去除率高的金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器。

实现本发明目的所采用的技术方案是：该金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器，包括过滤通道，陶瓷过滤器底部有两个泄流孔，过滤通道为螺旋孔型，上下两排螺旋孔型通道采用叉排形式分布在陶瓷基体中，螺旋孔型通道竖直截面为圆形，陶瓷基体表面及螺旋孔型通道表面有一层化学成分为CaO·2Al₂O₃或CaO·6Al₂O₃或Al₂O₃或TiO₂或Re₂O₃的功能氧化物涂层。

所述螺旋孔型通道直径为陶瓷过滤器厚度的1/4～1/3。

所述两个螺旋孔型通道之间的水平距离为螺旋线直径的2倍～3倍。

所述上下两排螺旋孔型通道之间的竖直距离为螺旋线直径的2.5倍～3.5倍。

所述螺旋线圈数不大于3。

所述螺旋线直径为通道直径的1.5倍～2.5倍。

所述过滤器的厚度根据过滤器外形尺寸大小范围为60mm～120mm。

所述金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器基体为平板型。

所述金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的化学成分为90wt％～95wt％的MgO、4wt％～8wt％的SiO₂和2wt％～4wt％的ZrO₂。

由上述技术方案可知，本发明提供的金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器，包括螺旋孔型通道和两个泄流孔，螺旋孔型通道采用叉排形式分布在陶瓷基体中，螺旋线圈数不大于3，结构简单，易于成型和烧结，便于运输和安装，适用于现有的耐火材料制备工艺；而且采用螺旋孔型通道结构，可以使金属液向前流动的同时发生旋转，进而产生离心力，促使夹杂物的分离；金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的化学成分为90wt％～95wt％的MgO、4wt％～8wt％的SiO₂和2wt％～4wt％的ZrO₂，使得该过滤器常温强度高，高温抗热冲击性能好，可以耐受1700℃或者更高温度的金属液冲击而不破碎；陶瓷基体表面及螺旋孔型通道表面有一层成分为CaO·2Al₂O₃或CaO·6Al₂O₃或Al₂O₃或TiO₂或Re₂O₃功能氧化物涂层，提高陶瓷基体对夹杂物的吸附效率。

综上，本发明技术方案所具有的有益效果在于：

(1)本发明提供的金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器结构简单，易于成型和烧结，便于运输和安装，适用于现有的耐火材料制备工艺；

(2)金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器常温强度高，高温抗热冲击性能好，可以耐受1700℃或者更高温度的金属液冲击而不破碎；

(3)采用螺旋孔型通道可以使金属液向前流动的同时发生旋转，进而产生离心力，促使夹杂物的分离；

(4)功能氧化物涂层可以提高陶瓷基体对夹杂物的吸附效率。

附图说明

图1是本发明提供的一种金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的结构示意图；

图2是螺旋孔型通道的示意图；

图3是螺旋孔型通道的侧视图；

图4是螺旋孔型陶瓷过滤器的主视图；

图中：1为螺旋孔型通道，2为泄流孔，a为圆形通道直径，b为螺旋线螺距，c为螺旋线直径，d为两个螺旋孔型通道之间的水平距离，e为上下两排螺旋孔型通道之间的竖直距离。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明中所提供的一种金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的结构如图1所示，包括螺旋孔型通道1和泄流孔2。螺旋孔型通道的示意图如图2所示。

实施例1

本实施例中所提供的金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的化学成分为92wt％的MgO、5wt％的SiO₂、3wt％的ZrO₂，过滤器厚度为80mm。

所述螺旋孔型通道的结构如图3所示，圆形通道直径a为25mm，螺旋线圈数为2，螺旋线螺距b为40mm，螺旋线直径c为37.5mm。

所述螺旋孔型通道在陶瓷基体上的分布如图4所示，两个螺旋孔型通道之间的水平距离d为75mm，上下两排螺旋孔型通道之间的竖直距离e为95mm，且上下两排螺旋孔型通道采用叉排形式分布。

所述金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的陶瓷基体表面及螺旋孔型通道表面有一层CaO·2Al₂O₃涂层。

所述金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器通过500mm浇铸压头1650℃高温碳钢液100kg过滤测试，过滤器未破损。通过对浇铸前后钢锭成分及微观结构的分析，夹杂物含量降低了约65％。

实施例2

本实施例中所提供的金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的化学成分为90wt％的MgO、6wt％的SiO₂、4wt％的ZrO₂，厚度为100mm。

所述螺旋孔型陶瓷过滤器的圆形通道直径a为30mm，螺旋线圈数为2，螺旋线螺距b为50mm，螺旋线直径c为45mm。

所述两个螺旋孔型通道之间的水平距离d为90mm，上下两排螺旋孔型通道之间的竖直距离e为115mm，且上下两排螺旋孔型通道采用叉排形式分布。

所述金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器的陶瓷基体表面及螺旋孔型通道表面有一层TiO₂涂层。

所述金属浇铸用螺旋孔型陶瓷过滤器通过500mm浇铸压头950℃高温铝液100kg过滤测试，过滤器未破损。通过对浇铸前后铝锭成分及微观结构的分析，夹杂物含量降低了约70％。