本發(fā)明涉及一種鑄件制造工具，尤其是鋼/鐵/銅/鋁/錫/鉛液等高溫流體鑄造工具，特別是一種鑄鐵件過濾器。

背景技術：

金屬液澆鑄是通過將液態(tài)的合計注入模具的模腔中使之凝固而得到鑄件的工藝。如鐵合金澆鑄(氧化鋁rroalloycasting)將液態(tài)的鐵合金(俗稱鐵水)注入模中使之凝固成型的工藝過程。絕大多數(shù)品種的鐵合金生產為火法冶金過程。除鋁熱法、鎢鐵和真空固態(tài)脫碳法還原產品之外，鐵合金的火法冶金過程最終都得到液態(tài)的鐵合金。除粒化外，澆鑄是將液態(tài)鐵合金變成固態(tài)鐵合金最常用的方法。夾渣是影響鑄造產品質量的一個關鍵因素。故而在鑄造工藝流程中對金屬液中熔渣含量控制以及熔渣的再生成等方面的控制是鑄造行業(yè)的重點研究方向。

大型鑄鐵件生產成本高，生產周期長，一個夾雜物在某些關鍵部位的出現(xiàn)就有可能導致整個鑄件的報廢。如果夾雜缺陷是在機加工時才發(fā)現(xiàn)，將導致鑄件的加工成本浪費，如何把大型鑄鐵件的夾雜廢品率降至最低，最有效的方法是控制鐵水的含渣量，從而降低熔渣的殘留。

過濾網(wǎng)技術，由于能是否高效第濾除金屬溶體中的熔渣雜志，從而較大幅度第提高金屬鑄件的內在質量和合格率，因而在鑄造行業(yè)特別是精密鑄造行業(yè)中迅速推廣，目前已經(jīng)在鋁、鎂、銅、鐵、鋼等合金鑄造中被推廣和使用；但是在高溫合金鑄造領域，過濾網(wǎng)包括陶瓷過濾網(wǎng)的質量仍未能滿足需要，效費比較低，成本高昂。并且在鑄造后，熔渣與過濾網(wǎng)被金屬液凝固形成一個整體，廢棄物后處理困難，濾網(wǎng)與金屬分離不易，分離成本高昂。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明公開的過濾器，通過采用的獨特的骨架和包覆層結構，從而起到過濾金屬溶液的同時，易于在澆鑄結束后對濾渣廢棄物進行處理，通過包覆層與骨架的分離作用，而便于分解，降低再處理成本，提高后處理的效率，并且具有良好的高溫承受能力，適用于高溫金屬鑄造。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器，包括過濾件，過濾件包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，

骨架為陶瓷基材料制得，其為輕質剛性材料；

隔離單元為耐高溫脆性材料制得；

包覆層為含碳材料制得，其為耐高溫低導熱系數(shù)材料。本方案的過濾器，針對現(xiàn)有技術中過濾器成本高、后處理不易等問題，再過濾器中以輕質耐高溫的符合結構過濾件為核心，從而在改善產品對澆鑄環(huán)境適應性的前提下，也通過包覆層改善后處理性能，并配合隔離單元的耐高溫脆性材料的脆性，在澆鑄渣塊后處理中利用材料的脆性實現(xiàn)骨架與外部渣塊的快速分離(此時還可以實現(xiàn)骨架的回收再利用)，在從而降低熔渣廢棄塊的結合牢固程度，通過含碳材料的包覆層在澆鑄時對骨架進行隔溫絕熱保護，而在后處理過程中，凝固后的熔體與包覆層之間形成明顯的相態(tài)界面，該界面具有較強的界面張力而使其較易被分離，同時配合陶瓷基材料的骨架，其具有較好的破碎性，從而在后處理中增強了廢棄塊的處理便利性，并且因陶瓷基材料和含碳材料的特性，使其在后處理中不易發(fā)生混雜，從而明顯改善處理成本和效率。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，耐高溫脆性材料為硬質脆性的鎢鋼。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，隔離單元為鎢鋼薄層。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，隔離單元的鎢鋼薄層厚度為0.05-0.3微米。本方案通過控制鎢鋼薄層的厚度，一方面降低成本，起到增強和保護過濾件特別是骨架的同時，另一方面該厚度范圍內的鎢鋼薄層在為骨架提供保護的同時，還可以憑借薄層的撞擊破碎能力降低骨架與外部結構的分離性能，從而提升對產品的回收和后處理能力。

作為一種優(yōu)選，陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15-0.18％、碳酸鎂2.0-3.5％、碳酸鈣1.0-2.0％、碳酸氫鈉1.20-1.40％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。本方案通過采用少量的螢石在陶瓷基材料骨架燒結定型是起到部分助熔粘接定型的作用，這里控制螢石用量，可以恰到好處地調整加工過程中氧化鋁的熔化，從而，同時適量的碳酸鎂、碳酸鈣起到輔助造孔和與氧化鋁配合增強陶瓷性能出作用，碳酸氫鈉在調節(jié)原料ph環(huán)境的同時，主要起到了造孔的效能，通過原料配合而獲得輕質強度合適的多孔陶瓷材料。

作為一種優(yōu)選，陶瓷基材料的原料還包括占原料總質量的0.3-0.5wt％的碳纖維或者陶瓷纖維中至少一種，碳纖維或陶瓷纖維為長度0.1-0.3mm，直徑10-20微米的短纖維。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，過濾件包括至少一層過濾單元。本方案通過采用多層過濾單元配合的形式，從而利用過濾單元材料與熔體凝固后界面相容差異(界面效應使其具有較好的分離破碎效果)同時配合陶瓷基材料骨架的相對脆性，從而有利于在過濾后進行渣塊分割破碎。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，過濾單元為具有過濾孔的隔柵結構。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，同一過濾單元上的過濾孔的規(guī)格相同。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，至少部分相鄰兩個過濾單元上的過濾孔的規(guī)格不同。本方案通過不同規(guī)格的過濾孔，可以在過濾過程中對熔渣進行分級，從而在渣塊分割破碎后直接實現(xiàn)了熔渣的分級處理，幫助熔渣在后期分離回收。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，當相鄰兩個過濾單元上的過濾孔的規(guī)格不同時，靠近鑄模進料口的過濾單元上的過濾孔的尺寸小于遠離鑄模進料口的過濾單元上的過濾孔的尺寸。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，陶瓷基材料為泡沫陶瓷材料(孔隙率為80-90％，從而具有良好的密度控制能力，并且在使用中發(fā)生裂紋時，可以利用熔體的填充凝固對縫隙裂紋進行填充，從而降低澆鑄風險，提高生產安全性)。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器的一種改進，過濾器還包括整流腔，整流腔沿鐵水流動方向設置在過濾件部，并且位于鑄模進料口前，整流腔雨鑄模進料口聯(lián)通。

本發(fā)明公開的鑄鐵件過濾器在實現(xiàn)對合金熔體熔渣高效過濾的同時，還充分利用不同表面性能物質間界面效應所導致的分離作用，并配合過濾器結構的強度差異有利于在澆鑄后對廢渣進行破碎、分級與回收，從而降低澆鑄作用中的生產與應用成本。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括過濾件，過濾件包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，骨架為陶瓷基材料，其為輕質剛性材料；隔離單元為耐高溫脆性材料制得；包覆層為含碳材料，其為耐高溫低導熱系數(shù)材料。

實施例2

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括2層過濾單元組成的過濾件，每一層過濾單元包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，骨架為陶瓷基材料，其為輕質剛性材料；隔離單元為耐高溫脆性材料制得；包覆層為含碳材料，其為耐高溫低導熱系數(shù)材料。

實施例3

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括3層過濾單元組成的過濾件，每一層過濾單元包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，骨架為陶瓷基材料，其為輕質剛性材料；隔離單元為耐高溫脆性材料制得；包覆層為含碳材料，其為耐高溫低導熱系數(shù)材料。

在本發(fā)明方案中過濾件中還可以根據(jù)熔體含渣量、產品規(guī)格、熔渣尺寸分布等對過濾單元層數(shù)進行調整，可以設置更多層的過濾單元，也可以適當調整層數(shù)，以獲得更好的過濾效果，并且降低濾網(wǎng)應用和后期廢渣的處理成本。

與上述實施例相區(qū)別的，耐高溫脆性材料為硬質脆性的鎢鋼。

與上述實施例相區(qū)別的，隔離單元為鎢鋼薄層。

與上述實施例相區(qū)別的，過濾單元為具有過濾孔的隔柵結構。

與上述實施例相區(qū)別的，同一過濾單元上的過濾孔的規(guī)格相同。

與上述實施例相區(qū)別的，至少部分相鄰兩個過濾單元上的過濾孔的規(guī)格不同，如當過濾件包括2層過濾單元時可以是規(guī)格完全相同的兩層過濾單元，也可以是不同的；包括三層時，可以為三層的規(guī)格是相同的，也可以為其中兩層規(guī)格相同，該相同規(guī)格的兩層可以相鄰也可以為另外不相同的那一層所間隔等，在層數(shù)更多時候，相鄰兩層過濾單元的規(guī)格可以相同，也可以不同。

與上述實施例相區(qū)別的，當相鄰兩個過濾單元上的過濾孔的規(guī)格不同時，靠近鑄模進料口的過濾單元上的過濾孔的尺寸小于遠離鑄模進料口的過濾單元上的過濾孔的尺寸。

與上述實施例相區(qū)別的，陶瓷基材料為泡沫陶瓷材料。

與上述實施例相區(qū)別的，過濾器還包括整流腔，整流腔沿鐵水流動方向設置在過濾件部，并且位于鑄模進料口前，整流腔雨鑄模進料口聯(lián)通。

本實施例中陶瓷基材料即泡沫陶瓷材料的原料主要為，wt％：螢石0.15-0.18％、碳酸鎂2.0-3.5％、碳酸鈣1.0-2.0％、碳酸氫鈉1.20-1.40％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

本實施例中陶瓷基材料其組成技術方案還可以為包括而不限于以下所列技術方案中任一：

1、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15％、碳酸鎂3.5％、碳酸鈣1.2％、碳酸氫鈉1.40％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

2、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.16％、碳酸鎂2.0％、碳酸鈣1.4％、碳酸氫鈉1.30％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

3、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.17％、碳酸鎂3.0％、碳酸鈣1.6％、碳酸氫鈉1.20％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

4、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.18％、碳酸鎂2.5％、碳酸鈣1.0％、碳酸氫鈉1.25％、、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

5、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.155％、碳酸鎂2.7％、碳酸鈣2.0％、碳酸氫鈉1.36％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

6、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.175％、碳酸鎂3.2％、碳酸鈣1.5％、碳酸氫鈉1.27％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

7、陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.165％、碳酸鎂2.9％、碳酸鈣1.7％、碳酸氫鈉1.32％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質。

包括而不限于以上陶瓷基材料的技術方案中，雜質元素的總量應當不高于0.07％，單一組成不高于0.03％。

與上述實施例相區(qū)別的，區(qū)別之處還可以為如下任一情形：a、陶瓷基材料的原料還包括占原料總質量的0.3-0.5wt％的碳纖維，碳纖維為長度0.1-0.3mm，直徑10-20微米的短纖維；b、陶瓷基材料的原料還包括占原料總質量的0.3-0.5wt％的陶瓷纖維，陶瓷纖維為長度0.1-0.3mm，直徑10-20微米的短纖維；c、陶瓷基材料的原料還包括占原料總質量的0.3-0.5wt％的碳纖維和陶瓷纖維，碳纖維和陶瓷纖維為長度0.1-0.3mm，直徑10-20微米的短纖維；

上述方案中，纖維為長度0.1mm(還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：0.2、0.3、0.14、0.16、0.17、0.19、0.22、0.23、0.25、0.27、0.28、0.29以及0.1-0.3mm范圍內的其它任意值)，直徑(最大徑)10微米(還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：11、12、13、14、15、16、17、18、19、20以及10-20微米范圍內的其它任意值)的短纖維；碳纖維和陶瓷纖維(包括兩者各自單獨存在或者共同存在的情形，均可以滿足以下限定)的總量為0.3wt％(總量還可以為包括而不限于以下列舉中的任一：0.31wt％、0.32wt％、0.33wt％、0.34wt％、0.35wt％、0.36wt％、0.37wt％、0.38wt％、0.39wt％、0.40wt％、0.41wt％、0.42wt％、0.43wt％、0.44wt％、0.45wt％、0.46wt％、0.47wt％、0.48wt％、0.49wt％、0.50wt％以及0.3-0.5wt％范圍內的其它任意值)。

以下實施例為例來分別說明本申請技術方案的優(yōu)異之處：

實施例11

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括過濾件，過濾件包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，骨架為普通氧化鋁陶瓷；隔離單元為0.05微米厚的鎢鋼薄層；包覆層為抗氧化耐高溫石墨層。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1800℃(指最高穩(wěn)定工作溫度，下同)；抗熱震性為1350-20℃水冷6次不裂(樣品在1350℃下以20℃水急冷不裂，下同)；抗折強度大于5mpa；抗壓強度大于26mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于40微米；荷重軟化溫度大于1800℃(指2kg/c㎡荷重下測定的開始軟化溫度，下同)。

實施例12

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括過濾件，過濾件包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，作為骨架的陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15％、碳酸鎂3.5％、碳酸鈣1.2％、碳酸氫鈉1.40％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質；隔離單元為0.17微米厚的鎢鋼薄層；包覆層為抗氧化耐高溫碳纖維層。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1850℃；抗熱震性為1400-20℃水冷6次不裂；抗折強度大于6mpa；抗壓強度大于28mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于30微米；荷重軟化溫度大于1950℃。

實施例13

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括過濾件，過濾件包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，作為骨架的陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15％、碳酸鎂3.5％、碳酸鈣1.2％、碳酸氫鈉1.40％、0.3-0.5wt％的碳纖維、余量為氧化鋁及不可避免的雜質；碳纖維為長度0.1mm，直徑10微米的短纖維；隔離單元為0.10微米厚的鎢鋼薄層；包覆層為抗氧化耐高溫炭黑涂層。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1850℃；抗熱震性為1400-20℃水冷6次不裂；抗折強度大于6mpa；抗壓強度大于28mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于30微米；荷重軟化溫度大于1950℃。

實施例14

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括2層過濾單元組成的過濾件，每一層過濾單元包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，骨架為普通氧化鋁陶瓷；包覆層為抗氧化耐高溫石墨層；隔離單元為0.15微米厚的鎢鋼薄層；該兩層過濾單元均具有過濾孔，且規(guī)格相同。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1800℃；抗熱震性為1400-20℃水冷6次不裂；抗折強度大于5.5mpa；抗壓強度大于27mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于40微米；荷重軟化溫度大于1800℃。

實施例15

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括3層過濾單元組成的過濾件，每一層過濾單元包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，作為骨架的陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15％、碳酸鎂3.5％、碳酸鈣1.2％、碳酸氫鈉1.40％、余量為氧化鋁及不可避免的雜質；隔離單元為0.20微米厚的鎢鋼薄層；包覆層為抗氧化耐高溫碳纖維層；該3層過濾單元均具有過濾孔，且規(guī)格相同。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1850℃；抗熱震性為1400-20℃水冷6次不裂；抗折強度大于7mpa；抗壓強度大于28mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于30微米；荷重軟化溫度大于1950℃。

實施例16

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括4層過濾單元組成的過濾件，每一層過濾單元包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，作為骨架的陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15％、碳酸鎂3.5％、碳酸鈣1.2％、碳酸氫鈉1.40％、0.3-0.5wt％的碳纖維、余量為氧化鋁及不可避免的雜質；碳纖維為長度0.1mm，直徑10微米的短纖維；隔離單元為0.25微米厚的鎢鋼薄層；包覆層為抗氧化耐高溫炭黑涂層；該4層過濾單元分為規(guī)格不同的兩組，各自間隔設置。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1850℃；抗熱震性為1400-20℃水冷8次不裂；抗折強度大于8mpa；抗壓強度大于28mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于30微米；荷重軟化溫度大于2000℃。

實施例17

本實施例中鑄鐵件過濾器，包括4層過濾單元組成的過濾件，每一層過濾單元包括骨架、形成于骨架外側的隔離單元以及形成于隔離單元外側的包覆層，作為骨架的陶瓷基材料的原料主要為，wt％：螢石0.15％、碳酸鎂3.5％、碳酸鈣1.2％、碳酸氫鈉1.40％、0.3-0.5wt％的碳纖維、余量為氧化鋁及不可避免的雜質；碳纖維為長度0.1mm，直徑10微米的短纖維；隔離單元為0.03微米厚的鎢鋼薄層；包覆層為抗氧化耐高溫炭黑涂層；該4層過濾單元的規(guī)格不同，靠近鑄模進料口的過濾單元上的過濾孔的尺寸小于遠離鑄模進料口的過濾單元上的過濾孔的尺寸。本實施例樣品10件，均滿足以下性能：最高耐高溫不低于1850℃；抗熱震性為1400-20℃水冷8次不裂；抗折強度大于8mpa；抗壓強度大于29mpa；與金屬熔體接觸面反應層厚度不大于30微米；荷重軟化溫度大于2050℃。

如上述舉例所示，包括而不限于上述實施例的本發(fā)明方案與現(xiàn)有技術相比，對過濾器在耐高溫、抗熱震、強度、抗熔體熔蝕性等方面的性能有明顯改善，同時在澆鑄后的后期渣塊處理中還節(jié)約了30％以上的人力和時間消耗，并且在采用適當?shù)牧Χ惹脫舾綦x單元后可以使得隔離單元破碎而取得完整的骨架，進而對骨架進行回收再利用。

本處實施例對本發(fā)明要求保護的技術范圍中點值未窮盡之處以及在實施例技術方案中對單個或者多個技術特征的同等替換所形成的新的技術方案，同樣都在本發(fā)明要求保護的范圍內；同時本發(fā)明方案所有列舉或者未列舉的實施例中，在同一實施例中的各個參數(shù)僅僅表示其技術方案的一個實例(即一種可行性方案)，而各個參數(shù)之間并不存在嚴格的配合與限定關系，其中各參數(shù)在不違背公理以及本發(fā)明述求時可以相互替換，特別聲明的除外。

本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述技術手段所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。以上是本發(fā)明的具體實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。