CN104128599A - 熔融金属过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔融金属过滤装置，包括：进液仓，位于所述过滤装置上部，带有一个进液口，该进液口开在该进液仓的壁上；出液仓，位于所述过滤装置下部，带有一个出液口；多个过滤器，平行布设在该进液仓和该出液仓之间。本发明的过滤装置适用于铸造大型铸件，而且易于制造。

Description

熔融金属过滤装置

技术领域

本发明涉及铸造行业用金属液过滤装置，特别涉及一种新型组合型过滤装置。

背景技术

泡沫陶瓷过滤器是近二三十年来发展起来的一种新型过滤器，通过陶瓷过滤器，可以有效地去除或降低熔铸金属液中的夹杂物，提高金属液体的纯净度，使熔铸出的金属铸件表面光滑，结构均匀，强度提高，废品率降低，同时进一步减少了机加工损耗，提高了劳动生产率。该类产品主要用于铸造行业的金属浇铸过滤，适用于铸钢、铸铁、铸铝、合金、有色金属铸件的铸造及大型铸件的铸造。

目前，过滤器的使用已经比较普遍，它们通常被放置在浇口杯或直浇道底部，或者放在横浇道。

CN202741685U公开了一种金属液过滤装置，包括回转集渣器和过滤器，可提高过滤能力，还可保持浇注畅通不断流，但这种过滤器适合于小型铸件的金属液的过滤。

CN103781921A公开了一种熔融金属过滤装置，该装置是由具有开口部、封闭的1条或多条多孔质陶瓷制过滤管及罐体部组成，该种过滤器仅限于铝合金的过滤，且陶瓷过滤管制作复杂，不易生产。

CN1942266A公开了一种用于启动在线熔融金属过滤装置的方法，而此装置具有过滤箱附带多孔性陶瓷或耐火材料的过滤器，利用抽空气的方式加速金属液流过过滤器，便于过滤器启动，使熔融金属便会不断地流过过滤器。该种过滤装置一般用于铸铝件，结构较复杂，无法在大型铸件上使用。

CN2743062Y公开了一种金属液过滤浇注器，它包括过滤套、圆锥形过滤块组成，由于放置在浇口杯，过滤能力有限，易产生破裂的风险。

综上所述，过滤器在使用一般以单片过滤的方式进行使用，将过滤器放置在设计好的过滤器座上，这种方式适合于中小件或浇注重量在1t以下的铸件，大型铸铁件、铸钢件在使用过滤器是由于浇注量、流速的限制，使用现有方法容易导致过滤器冲坏，阻流的风险，导致过滤技术在大型铸件的使用上受到限制。

USD645487公开了一种组合型的过滤系统，包括陶瓷质的圆盘与多片过滤片的组合，组成螺旋状的过滤装置。可用于大型铸件的过滤。但是这种装置制作复杂，成本较高。也有公司制作同样的圆盘式过滤装置，但是过滤器由多片的过滤器组合改为单片的圆环形的过滤器，这种装置同样价格昂贵，制作复杂，特别是环形的过滤器制作困难。

因此，开发一种适合大型铸件用坚固耐用、成本低廉、使用方便的浇注系统对改善大型铸件的铸件品质具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决大型铸铁件、铸钢件过滤的问题，提供一种既有良好的过滤效果，又可以提高过滤器的过滤能力且坚固耐用的熔融金属过滤装置。为达到上述目的，本发明所采取技术方案为：

一种熔融金属过滤装置，其特征在于，由以下部件组装而成：进液仓，位于所述过滤装置上部，带有一个进液口，该进液口开在该进液仓的壁上；出液仓，位于所述过滤装置下部，带有一个出液口；多个过滤器，平行布设在该进液仓和该出液仓之间。

进一步地，所述进液仓的顶板为拱形，该拱形部分的内腔高度至少3cm。

在另一种实施方式中，所述进液仓的横断面为方形，从其顶板延伸出一个集渣包，该集渣包的长度小于该进液仓的长度。

进一步地，所述进液仓和/或出液仓的横断面为梯形。

进一步地，所述集渣包的高度为进液仓侧板高度的10-70％。

进一步地，所述进液口的面积大于所述出液口的面积。

进一步地，所述出料仓的上部内侧具有一个支撑台，用于支撑所述过滤器。

在一种具体实施方式中，其宽度为150-300mm，优选为150-200mm，长度至少为300mm。

在一种实施方式中，所述过滤器的上表面低于所述进液口的最低处至少10mm。

优选地，在所述过滤器与所述进液口的最低处之间设置一个缓冲板，该缓冲板由被过滤金属制成。

进一步地，所述缓冲板与所述过滤器之间留有间隙。

进一步地，所述缓冲板占据所述过滤器的至少二分之一的面积。

在另一种实施方式中，所述进液口、过滤器与出液口的水平横截面积比为1:4-5:0.8-0.9。

在一种实施方式中，所述进液仓和出液仓由陶瓷材料或耐火材料制成，材料包括氧化铝、碳化硅、铝矾土、莫来石、焦宝石，蓝晶石、耐火粘土、硅酸锆、氧化锆的一种或多种。

在另一种实施方式中，所述进液仓和出液仓由砂型铸造制成，所用的原砂或者覆膜砂包括石英砂、氧化锆砂、硅酸锆砂、莫来砂、刚玉砂、镁砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、蓝晶石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或者几种，并且原砂或者覆膜砂的粒径为70/140目。进一步地，采用覆膜砂制成，所用粘结剂为热芯盒树脂。

在另一种实施方式中，所述进液仓和出液仓由纤维材料、粘结剂和可选的填料制成，所述纤维材料包括硅酸铝纤维、氧化铝纤维，莫来石纤维及氧化锆纤维中的一种或者几种，纤维材料的使用比例按重量计为70-80％。

这种新型过滤装置不但起到良好的过滤效果，可以有效避免由于过滤器受到的冲击力导致的过滤器破碎的风险，特别适合于大型铸铁件、铸钢件的熔融金属液的过滤。

附图说明

图1为本发明一实施例的过滤装置的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的构思进行阐述。

如图1所示，该过滤装置也可以称作过滤节，其包括进液仓1、出液仓2和两个或两个以上过滤器3，其中，进液仓1位于过滤装置上部，带有一个进液口11，该进液口11开在该进液仓的壁上；出液仓2位于过滤装置下部，带有一个出液口21；多个过滤器3平行布设在该进液仓1和该出液仓2之间。

本发明中，通过进液仓和出液仓提供预定的容料空间，通过安置多块过滤器，一方面增大过滤面积，一方面将大的过滤面积分成多个小面积单元，这些小单元分别支撑在过滤装置的支撑件上，避免对大面积过滤器的较高机械强度的要求。为此目的，本发明的过滤装置为长方形或者基本为长方形，其长宽比至少为2。即至少安置两个正方形的过滤器。具体的尺寸根据需要确定。典型地，本领域使用的单个过滤器的尺寸以20cm直径为宜，面积过大则要求其抗冲击性相应提高，因此要求增加厚度或者使用昂贵材料。本发明可以将多个20cm尺寸的过滤器排布在一个过滤装置中，过滤容量翻倍，而造价不变。

作为变型例，上述多个过滤器也可以是单个过滤器，该单个过滤器保持受限制的宽度，例如最宽不超过20cm，而长度可以根据需要任意设定，例如可以是40cm，60cm等。这种方案可以视为上述方案的等同替换。

在出液仓2的上部内侧提供一个支撑台22，用于托起过滤器3。在进液仓1的下部和出液仓的上部各提供一个承接槽，这两个承接槽将过滤器压装在出液仓和进液仓之间。过滤装置在承接槽部分的的长、宽尺寸最大。

图1所示，进液仓的横断面为方形，从其顶板延伸出一个集渣包12，该集渣包的长度小于该进液仓的长度。其中进液仓和出液仓的横断面优选为梯形。这种梯形设计有利于减小上下仓室的空间，而又维持适宜的高度。减小空间是为了控制金属液滞留量，维持适宜高度是便于浮渣的上浮。集渣包长度适宜是进液仓顶部长度的15-50％，但是本发明不限于此。集渣包的高度可以为进液仓侧板高度的10-70％，优选20-40％。

还可以对上述实施例进行变型，进液仓的顶板为拱形，该拱形部分的内腔高度至少3cm。该拱形部分可以替代上述集渣包。

作为优选方式，进液口的水平横截面积略大于出液口水平横截的面积，在更优选的实施方式中，进液口、过滤器与出液口的水平横截面积比为1:4-5:0.8-0.9。这种方式可以在进液仓中维持一定的液位，以便于夹杂渣的浮起。

过滤器的上表面低于进液口的最低处至少10mm。

在另一种优选的实施方式中，尤其是过滤面积较大的过滤器，可以在过滤器与进液口的最低处之间设置一个缓冲板，该缓冲板由被过滤金属制成。在过滤开始的短时间内，金属液由于该缓冲板的存在而停留在进液仓内片刻，夹杂渣上浮。然后，缓冲板在高温下融化，过滤开始。该设计是为了防止开始阶段的夹杂渣在上浮之前被过滤器捕获而降低过滤器的过滤容量。缓冲板的厚度可以根据浇铸参数进行选择。其不宜过厚，否则难以融化而使过滤功能失效。例如，缓冲板的厚度为2-8mm，该缓冲板的需要在1-3秒内被融化。该缓冲板可以是全部覆盖过滤器，也可以是部分覆盖过滤器，尤其是过滤器面积较大的情况下，在这种方式下，缓冲板占据过滤器的至少二分之一的面积。更优选地，缓冲板与过滤器之间留有间隙。该间隙可以避免刚溶解的缓冲板金属在未与被过滤金属液充分接触之前即与过滤器接触，而降低其过滤效能。

本发明中，进液仓和出液仓可以由陶瓷材料或耐火材料制成，材料包括氧化铝、碳化硅、铝矾土、莫来石、焦宝石，蓝晶石、耐火粘土、硅酸锆、氧化锆的一种或多种。

根据本发明的产品还可以通过砂型铸造工艺进行生产。这与现有技术不同。在现有技术中，铸造用浇道部件基本上采用烧结成型，可能的原因是砂型工艺制成的浇道产品存在强度不高的缺陷，具体表现为在浇注过程中受金属液的强力冲击会出现掉砂现象，最终降低铸件的品质。本发明中采用较小粒径的原砂进行铸造成型，由于原砂粒径较小，由其制成的浇道管具有较强的抗冲砂性能。本发明所述的较小粒径是指70/140目，即，原砂中最大粒径不超过70目，最小粒径不低于140目。现有技术中原砂的粒径皆在大于这个粒径，通常最小粒径不低于100目。在采用这种粒径的原砂的情况下，粘结剂优选使用包括冷芯盒树脂、热芯盒树脂、碱性酚醛树脂，呋喃树脂的树脂。更优选采用热芯盒粘结剂或者冷芯盒酚醛树脂粘结剂，最优选热芯盒粘结剂。

所用的原砂包括石英砂、氧化锆砂、硅酸锆砂、莫来砂、刚玉砂、镁砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、蓝晶石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或者几种，所用的树脂包括冷芯盒树脂、热芯盒树脂、碱性酚醛树脂，呋喃树脂。在优选的方式中，粘结剂采用热芯盒粘结剂或者冷芯盒酚醛树脂粘结剂，最优选热芯盒粘结剂。通常原砂占95—99.5重量份，粘结剂占0.5—5份。在这种实施方式中，将原砂、粘结剂混合均匀后，采用射砂成型，加热固化或通入气体催化剂固化后脱模得到根据本发明的浇道部件。粘结剂还可以是水玻璃、硅溶胶及磷酸盐无机粘结剂中的一种或者几种。

在另一种具体实施方式中，将上述粒径的覆膜砂用射砂成型，加热固化后脱模得到浇道部件。

在另一种具体实施方式中，进液仓和出液仓由纤维材料、粘结剂和可选的填料制成，纤维材料包括硅酸铝纤维、氧化铝纤维，莫来石纤维及氧化锆纤维中的一种或者几种，纤维材料的使用比例按重量计为70-80％。这在本领域也是首次提出。主体材料采用无机纤维，可以降低过滤装置的重量，实现产品轻质化，而且强度也更理想。可以使用粘结剂同上所述。可以使用的填料的例子包括宝珠砂、漂珠、陶粒等。

实施例1

使用氧化铝20％、铝矾土30％、焦宝石40％及粘土10％原材料，外加3倍水、按球磨1h混合均匀，采用注浆成型，将陶瓷浆料注入预制模具中，模具中过滤器支撑部分大小为200*600，进液仓出液仓单独成型，经60℃干燥3h、在1300℃烧成3h；再将3片200*200*30*(10ppi)氧化锆质过滤器放入支撑部分，组合成过滤装置，经试验验证，该过滤装置可过滤4t钢水或8t铁水。

实施例2

采用间歇式高速混砂机，将88％石英砂(粒径70/140目)、12％水玻璃加入混砂机，混合280s，出砂；调节射砂机射砂压力0.3MPa，射砂时间3s；射砂后吹入二氧化碳，吹气压力0.2MPa，吹气时间2s；吹气后脱模。

按照上述工艺制作过滤器支撑面为900*150的过滤装置，放置碳质过滤器150*150*30(10ppi)6片，单个过滤装置可过滤4t不锈钢，灰铁8t，组合使用可提高成倍的过滤能力。

实施例3

采用粒径70/140目的覆膜砂，设备为覆膜砂射砂机。加热温度200℃，固化时间150s，射砂压力0.3MPa，射砂时间5s，结壳时间50s后脱模。制作支撑面为200*600的过滤装置，放置锆质过滤器200*200*30(10ppi)3片，单个过滤装置可过滤2t不锈钢，球铁4t，组合使用可提高成倍的过滤能力。

实施例4

采用硅酸铝纤维模块，按照加工成所需形状，制作支撑面为800*200的过滤装置，放置锆质过滤器200*200*35(10ppi)4片，单个过滤装置可过滤5t不锈钢，球铁10t，组合使用可提高成倍的过滤能力。

Claims (16)

1.一种熔融金属过滤装置，其特征在于，由以下部件组装而成，

进液仓，位于所述过滤装置上部，带有一个进液口，该进液口开在该进液仓的壁上；

出液仓，位于所述过滤装置下部，带有一个出液口；

多个过滤器，平行布设在该进液仓和该出液仓之间。

2.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓的顶板为拱形，该拱形部分的内腔高度至少3cm。

3.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓的横断面为方形，从其顶板延伸出一个集渣包，该集渣包的长度小于该进液仓的长度。

4.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓和/或出液仓的横断面为梯形。

5.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液口的面积大于所述出液口的面积。

6.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述出液仓的上部内侧具有一个支撑台，支撑所述多个过滤器。

7.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其宽度为为150-200mm，长度至少为300mm。

8.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述过滤器的上表面低于所述进液口的最低处至少10mm。

9.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，在所述过滤器与所述进液口的最低处之间设置一个缓冲板，该缓冲板由被过滤金属制成。

10.根据权利要求9所述的熔融金属过滤装置，其中，所述缓冲板与所述过滤器之间留有间隙。

11.根据权利要求9所述的熔融金属过滤装置，其中，所述缓冲板占据所述过滤器的至少二分之一的面积。

12.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓、过滤器与出液仓的水平横截面积比为1:4-5:0.8-0.9。

13.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓和出液仓由陶瓷材液或耐火材料制成，材料包括氧化铝、碳化硅、铝矾土、莫来石、焦宝石，蓝晶石、耐火粘土、硅酸锆、氧化锆的一种或多种。

14.根据权利要求1所述的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓和出液仓由砂型粘结制成，所用的原砂或者覆膜砂包括石英砂、氧化锆砂、硅酸锆砂、莫来砂、刚玉砂、镁砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、蓝晶石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或者几种，并且原砂或者覆膜砂的粒径为70/140目。

15.根据权利要求14所述的的熔融金属过滤装置，其中，采用覆膜砂制成，所用粘结剂为热芯盒树脂。

16.根据权利要求1所述的的熔融金属过滤装置，其中，所述进液仓和出液仓由纤维材料、粘结剂和可选的填料制成，所述纤维材料包括硅酸铝纤维、氧化铝纤维，莫来石纤维及氧化锆纤维中的一种或者几种，纤维材料的使用比例按重量计为70-80％。