CN107344232A - 用于连续金属熔化液过滤的陶瓷的过滤器和过滤系统 - Google Patents

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斯文·卡拉施
赫尔穆特·施尼策尔
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斯特芬·杜德齐格
帕特里克·格雷
吕迪格·施瓦策
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Abstract

本发明涉及用于连续的金属熔化液过滤的陶瓷的过滤器和过滤系统。此任务根据本发明由此达成，即可更换的和/或可旋转的过滤体在分配器管道中放置10秒至30分钟。

Description

用于连续金属熔化液过滤的陶瓷的过滤器和过滤系统
技术领域
本发明涉及一种用于连续金属熔化液过滤的陶瓷的过滤器和过滤系统。
背景技术
金属部件的可操作性的问题通常在技术领域与使用材料的强度和使用材料的韧性的概念关联。两种特性很大程度上取决于使用材料的纯度。然而这种概念不是计量单位，而相反的是一种关于所谓的非金属夹杂物(NME)的概率、大小分布、形态学和化学类型的总体陈述。安全部件、薄壁或厚壁的铸件或对强度、韧性和耐疲劳性有很高要求的锻造部件可能由于不容许的NME成分而不能使用或者导致安全性相关的特性急剧降低，例如缺口冲击韧度降低直至40％。非金属夹杂物被称作固态形式的污染物。其能够从外部引入(外源性夹杂物)或者在熔化液中产生(内生夹杂物)。
非金属夹杂物的减少能够通过多种途径达成，a)避免夹杂物生成(通过一种适当的冶金过程)和b)夹杂物离析。首先在二次冶金领域和在铸造厂中溶化液提纯是中心课题。不同的金属熔化液处理和不同的铸造方法导致不同的夹杂物及夹杂混合物的生成。例如在此涉及氧化物、碳化物、硅酸盐等，其能够由于熔化液的高温而在铸造过程中迅速生成。通过在实际铸件中局部地湍流的铸模装料，这种非金属夹杂物被一并卷入轮廓中并且由于其不可润湿性而产生一个内部的分离点，通常具有锋利的边缘。这样特别是在动态的或周期性的负载情况下导致内部的裂纹并因此导致部件的故障。
在金属熔化液的过滤中考虑：a)金属熔化液中夹杂物的运输，其受到夹杂物微粒的流动引导、尺寸和相对密度、相对的孔直径和过滤孔的润湿的影响；和b)在过滤壁处夹杂物离析的实际过程。后者总结为三个阶段。首先，细小微粒根据其尺寸、化学和流动情况凝聚，然后到达过滤壁并且随后必须进行粘附，使得细小微粒不能够被随后的流体带走。
在钢连铸情况下常见的过滤系统、如在成型铸造中所使用的过滤系统是不适用。用于熔化液过滤的陶瓷过滤器由于较小的过滤孔尺寸具有较高的过滤效率，但是具有较低的通过量。过滤能力很快耗尽并且伴随着由于夹杂物以其功能多孔性的聚集而增加的“阻塞(gecloggten)”过滤介质的流体阻力直至整个铸造过程停止，甚至当在过滤器此前没有完全故障(过滤器折断)的情况下。
在连续连铸方法的应用领域所谓的间接或直接用于去除NME的方法予以考虑。在间接方法中，通过所谓的堤坝和阻挡的构造在分配器中尝试如此影响流体，即缩短夹杂物微粒离析到熔渣中的路径或者加大微粒离析的停留时间。在直接方法中整体熔化液的过滤和在过滤分离器的过滤材料处的夹杂物的离析力求达到，其形状应该尽可能低地影响熔化液的流动。在DE19756687C1中描述了一种这样的可能性，即在高的通过量情况下非金属夹杂物有效地从熔化液中离析。发明的特点在于，非金属夹杂物通过金属流体在圆形或螺旋形路径上的持久引导而在螺旋通道的壁处离析。在专利DE4317820C1中公开了一个陶瓷的腔室，在腔室内通过金属流体单次或多次在腔室内壁和腔室中的导向壁上至少90°的偏转而离析。在两种情况下持久的过滤单元将很快饱和并且严重影响流体。
发明内容
为了折中在连铸方法中钢熔化液的高流量和过滤能力的限制，根据本发明在技术上替换性地在分离器管道的位置上放置具有新型的、可更换的并且/或者可旋转的过滤体。过滤体能够根据本发明直接对夹杂物的分离作贡献(形成在原位层中过滤器的表面处的夹杂物的离析并且借助烧结进程将其固定在过滤器表面)并且/或者间接地通过过滤器几何结构的布局和结合过滤体的旋转和在分配器中的钢熔化液的流动缩短非金属夹杂物离析进入分配器的熔渣中的路径。此外能够根据本发明通过有针对性的调节流体产生大的结块/簇，其由于其尺寸(浮力的额外贡献)向熔渣的方向移动。
根据本发明作为在分配器或分配器管道中的可替换的和/或可旋转的过滤器几何结构使用以开孔的泡沫陶瓷形态、蜂窝状过滤器形态或者意面式过滤器形态的过滤体。根据本发明作为过滤体使用其中具有碾碎的纤维或纤维织物或球或破碎的颗粒的多孔的、可更换的和/或可旋转的容器。
根据本发明过滤体在分配器管道中取决于金属合金和前置的二级冶金地浸入10秒至30分钟并且随后更换。根据本发明在分配器管道中设置至少一个过滤体。根据本发明过滤体在分配器管道的端面设置。根据本发明四个过滤体能够在分配器管道中阴影管道的附近设置。
根据本发明结合碳或不结合碳的耐火氧化物和/或非氧化物作为过滤器材料。根据本发明基于泡沫陶瓷或意面式结构的圆柱形的、含碳的过滤体设置具有最小直径为10mm的宏观通道。根据本发明过滤体具有最小直径为100mm的直径和100mm的高度。根据本发明含碳的支撑材料能够类似于专利DE102011109681B4用氧化物对其表面进行涂层。
附图说明
下面的图1示出了分配器管道的示例性的过滤器几何结构。
具体实施方式
图1左边示例是一个具有宏观通道的圆柱形的过滤体，外部直径为200mm；右边是一个“杂乱”的意面式过滤器结构，高80mm、直径120mm、意面厚度2.5mm。

Claims (13)

1.一种具有用于连续的金属熔化液过滤的陶瓷的过滤器或过滤系统和分配器管道的系统，其特征在于，可更换的并且/或者可旋转的过滤体设置在分配器管道中的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述陶瓷的过滤器或者过滤系统如此构成，即其直接地通过形成在原位层中过滤器表面处的夹杂物的离析和借助烧结进程将夹杂物固定在过滤器的表面来促进夹杂物的去除和/或间接地通过对所述过滤器几何结构的布置并结合过滤体的旋转和在分配器中的钢熔化液的流动缩短非金属夹杂物离析进入分配器管道的熔渣中的路径。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其特征在于，作为在分配器中的可替换的和/或可旋转的过滤器几何结构使用以开孔的泡沫陶瓷形态或蜂窝状过滤器形态或者意面式过滤器形态的过滤体。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其特征在于，作为可更换的和/或可旋转的过滤器几何结构使用其中具有碾碎的纤维或纤维织物或球或破碎的颗粒的多孔的、可更换的和/或可旋转的容器。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其特征在于，至少一个过滤体在分配器管道的端面中并且/或者在分配器管道中的阴影管道附近设置。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其特征在于，泡沫陶瓷或意面式结构设计为具有最小直径为10mm的宏观通道。
7.通过陶瓷的过滤器或过滤系统用于连续的金属熔化液过滤的方法，其特征在于，可更换的和/或可旋转的过滤体设置在分配器管道内部的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述陶瓷的过滤器或过滤系统在分配器管道中浸入10秒到30分钟并且随后更换。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述陶瓷的过滤器或过滤系统直接地通过形成在原位层中过滤器的表面处的夹杂物的离析和借助烧结进程将夹杂物固定在过滤器的表面促进夹杂物的去除和/或间接地通过对所述过滤器的几何结构的布置并结合过滤体的旋转和在分离器中的钢熔化液的流动缩短非金属夹杂物离析进入分配器管道的熔渣中的路径。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，作为在分配器中的可替换的和/或可旋转的过滤器几何结构使用以开孔的泡沫陶瓷形态或蜂窝状过滤器形态或者意面式过滤器形态的过滤体。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，作为可更换的和/或可旋转的过滤器几何结构使用其中具有碾碎的纤维或纤维织物或球或破碎的颗粒的多孔的、可更换的和/或可旋转的容器。
12.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个过滤体在分配器管道的端面中并且/或者在分配器管道中阴影管道的附近设置。
13.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，泡沫陶瓷或意面式结构设计为具有最小直径为10mm的宏观通道。
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