JP7221498B2 - Ceramic filter and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明はセラミックフィルタに関する。更に詳しくは、アルミニウム等の金属溶湯中から不要物を除去するセラミックフィルタの改良に関する。 The present invention relates to ceramic filters. More particularly, the present invention relates to improvement of a ceramic filter for removing unwanted substances from molten metal such as aluminum.

アルミニウム(合金も含む、以下同じ)金属溶湯から異物を除去するためにセラミックフィルタが用いられている。
従来のセラミックフィルタはセラミックス粒子からなる骨材を結合剤を用いて焼結してなる板状の部材であった。この板状の部材を組み合わせて平面視矩形の有底筒状、即ち上方解放型の筒状とし、これをアルミニウム金属溶湯浴へ浸漬させていた。
また、上方解放型の筒を一体成形してなるセラミックフィルタが特許文献1に提案されている。このように構成されたセラミックフィルタによれば、板状のセラミックフィルタを連結したものより、機械的に安定する。よって、アルミニウム金属溶湯という厳しい環境下で使用されるものとして耐久性が向上する。
Ceramic filters are used to remove foreign matter from molten aluminum (including alloys; the same shall apply hereinafter).
A conventional ceramic filter is a plate-like member made by sintering an aggregate made of ceramic particles with a binder. These plate-like members are combined to form a bottomed cylindrical shape which is rectangular in plan view, that is, a cylindrical shape with an open top, and this is immersed in a molten aluminum metal bath.
Further, Patent Document 1 proposes a ceramic filter formed by integrally molding an upward-opening cylinder. The ceramic filter configured in this manner is mechanically more stable than a plate-shaped ceramic filter that is connected. Therefore, the durability is improved for use in the severe environment of molten aluminum metal.

特開2017-214268号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-214268

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献1に記載の製造方法を実行したとき、一体成形された三次元構造のセラミックフィルタとして背高のものが得られなかった。より具体的は、側壁の高さを300mm以上とすると、側壁が崩壊してしまい、製品を得られなかった。
セラミック粒子からなる骨材、結合材及び水とを混錬して生地を準備し、この生地で一体成型の三次元構造、即ち上方解放筒型を賦形する。このとき、アルミニウム金属溶湯の通湯性を確保するためその壁を厚くすることができない。したがって、焼結前の生地からなる側壁は脆く、焼結時に生じる雰囲気空気の対流や内部応力の変化により、変形ないし崩壊しやすい。よって、生地の段階で側壁の高さを300mm以上とすると、焼結時に側壁が崩壊すると考えられる。
However, according to the studies of the present inventors, when the manufacturing method described in Patent Document 1 was carried out, it was not possible to obtain a tall ceramic filter integrally molded with a three-dimensional structure. More specifically, when the height of the side wall was 300 mm or more, the side wall collapsed and the product could not be obtained.
A dough is prepared by kneading an aggregate consisting of ceramic particles, a binder, and water, and the dough is formed into an integrally molded three-dimensional structure, ie, an open top cylinder. At this time, the wall cannot be made thick in order to ensure the permeability of the molten aluminum metal. Therefore, the side walls made of the raw material before sintering are fragile and easily deformed or collapsed due to the convection of ambient air and changes in internal stress that occur during sintering. Therefore, if the height of the side wall is set to 300 mm or more at the raw material stage, the side wall will collapse during sintering.

本発明の発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
この発明の第1の局面は次のように規定される。即ち、
上方解放筒型の一体成形品である、金属溶湯中から不要物を除去するセラミックフィルタの製造方法であって、
セラミック粒子からなる骨材、所定の結合剤及び水との混合物を混錬して生地を作成するステップと、
該作成された生地で上方解放筒型のセラミックフィルタの前駆体を一体形成するステップと、
前記前駆体を乾燥するステップと、
乾燥後の前記前駆体の側壁を支持するリテーナを前記前駆体に対してセットするステップと、
その後、前駆体を焼結するステップと、
焼結後に前記リテーナを除去するステップと、
を備えるセラミックフィルタの製造方法。
The inventors of the present invention made intensive studies to solve the above problems, and as a result, reached the following aspects of the present invention.
A first aspect of the present invention is defined as follows. Namely
A method for manufacturing a ceramic filter, which is an integrally molded product with an upwardly open cylindrical shape, for removing unnecessary substances from molten metal,
kneading a mixture of an aggregate made of ceramic particles, a predetermined binder and water to form a dough;
integrally forming a precursor of an open-top cylindrical ceramic filter with the prepared fabric;
drying the precursor;
setting a retainer on the precursor for supporting sidewalls of the dried precursor;
then sintering the precursor;
removing the retainer after sintering;
A method of manufacturing a ceramic filter comprising:

このように規定される第1の局面のセラミックフィルタの製造方法によれば、焼結時に前駆体の側壁がリテーナで支持されるので、当該側壁を高く、即ち300mm以上、更には500mm以上としても、これが崩壊することがない。
ここに、リテーナは側壁をその外側から支持する第1のリテーナとその内側から支持する第2のリテーナとを準備することが好ましい。ここにおいて、側壁をその外側から支持する第1のリテーナは側壁の全周全面を支持するものとすることが好ましい。このとき第2のリテーナは前記側壁を間欠的に支持すればよい。
According to the manufacturing method of the ceramic filter of the first aspect defined in this way, the side wall of the precursor is supported by the retainer during sintering. , which will never collapse.
Here, it is preferable to prepare a first retainer that supports the side wall from the outside and a second retainer that supports the side wall from the inside. Here, it is preferable that the first retainer that supports the side wall from the outside supports the entire circumference of the side wall. At this time, the second retainer may intermittently support the side wall.

この発明の第2の局面は次のように規定される。即ち、第1の局面に規定される製造方法において、前記乾燥ステップの後であって前記焼成ステップの前に、前記金属溶湯及びその酸化物に対して安定な材料であって前記前駆体の生地より焼結温度が低い材料の層で前記前駆体の側壁を被覆するステップが更に含まれる。
このように規定される第2の局面に規定の製造方法によれば、被覆層の材料の焼結温度が前記生地の焼結温度より低いので、焼結時に、当該被覆層の材料が先にガラス化してその機械的剛性が高くなる。このガラス化した被覆層は、前駆体の焼結時に、その側壁を支持する。これにより、その側壁の崩壊が防止される。
A second aspect of the invention is defined as follows. That is, in the manufacturing method defined in the first aspect, after the drying step and before the firing step, the raw material of the precursor, which is a material stable to the molten metal and its oxides The step of coating sidewalls of the precursor with a layer of lower sintering temperature material is further included.
According to the manufacturing method defined in the second aspect defined in this way, since the sintering temperature of the material of the coating layer is lower than the sintering temperature of the raw material, the material of the coating layer is sintered first. Vitrification increases its mechanical rigidity. This vitrified coating layer supports the sidewalls of the precursor during sintering. This prevents the sidewalls from collapsing.

かかる観点から、前駆体の全側壁の少なくとも一面側において連続した被覆層が形成されることが好ましい。より好ましくは、当該側壁の外面及び内面の上縁側へ当該被覆層を形成する。被覆層の幅は特に限定されない。例えば、側壁の全表面へ被覆層を積層することができる。これは、上方解放筒型のセラミックフィルタにおいて金属溶湯は専らその底壁から内部へ通湯するためである。通湯を阻害しない範囲でこの被覆層を底壁の周縁部まで回り込ませることもできる。被覆層の好ましい幅は50~400mmである。
被覆層の厚さは側壁の崩壊を防止する機械的な強度があれば特に限定されないが、例えば0.1mm~5.0mmとする。
被覆層の材料は、金属溶湯及びその酸化物と反応せず、かつ、前駆体の材料より焼結温度の低いものとする。金属溶湯としてアルミニウムが選択されたとき、被覆層の材料としてはアルミニウム及びアルミナと反応しない酸化ジルコニウム、ジルコン等を結合剤に分散させたものを用いることができる。この結合剤は生地のガラス化温度より、低いガラス化温度の例えばアルミナなどを主成分とする。
From this point of view, it is preferable that a continuous coating layer is formed on at least one side of all sidewalls of the precursor. More preferably, the covering layer is formed on the upper edge side of the outer surface and the inner surface of the side wall. The width of the coating layer is not particularly limited. For example, a coating layer can be laminated to the entire surface of the sidewalls. This is because the molten metal flows exclusively from the bottom wall to the inside of the upper-open cylindrical ceramic filter. The coating layer can also be wrapped around the peripheral edge of the bottom wall to the extent that it does not hinder the flow of hot water. A preferred width of the covering layer is 50 to 400 mm.
The thickness of the coating layer is not particularly limited as long as it has the mechanical strength to prevent the side walls from collapsing.
The material of the coating layer should not react with the molten metal and its oxides and should have a sintering temperature lower than that of the precursor material. When aluminum is selected as the molten metal, the material for the coating layer may be a binder in which zirconium oxide, zircon, or the like that does not react with aluminum and alumina is dispersed. This binder is mainly composed of, for example, alumina having a lower vitrification temperature than the vitrification temperature of the raw material.

この発明の第3の局面次のように規定される、即ち、金属溶湯を通湯可能なセラミック粒子の焼結体からなり、一体成型品の上方解放筒型のセラミックフィルタであって、その底壁から側壁が垂直に立ち上がり、かつ該側壁の高さが500mm以上である、セラミックフィルタ。
かかる構成のセラミックフィルタは既述した第1及び第2の局面の製造方法を実行することにより得られる。このセラミックフィルタではその側壁が底壁から垂直に立ち上がっている。これにより、限られた面積の金属溶湯浴において、底壁の面積を最大化できる。セラミックフィルタを金属溶湯浴へ沈めたとき、金属溶湯は専らその底壁を通過する。よって、底壁の面積を最大化することにより、そのフィルタリング能力を極大化できることとなる。
A third aspect of the present invention is defined as follows: an integrally molded cylindrical ceramic filter with an open top, comprising a sintered body of ceramic particles through which molten metal can flow, and a bottom thereof; A ceramic filter having a sidewall rising vertically from the wall and having a height of 500 mm or more.
A ceramic filter having such a configuration can be obtained by carrying out the manufacturing methods of the first and second aspects described above. The side wall of this ceramic filter rises vertically from the bottom wall. This allows the area of the bottom wall to be maximized in a molten metal bath of limited area. When a ceramic filter is submerged in a bath of molten metal, the molten metal passes exclusively through its bottom wall. Therefore, by maximizing the area of the bottom wall, the filtering capability can be maximized.

かかるセラミックフィルタにおいて、上方に開放した開口部の上縁には、前記金属溶湯及びその酸化物に対して安定であって、かつ前記セラミック粒子の焼結温度より低い焼結温度の材料からなる保護膜を積層することが好ましい。
金属溶湯はその表面に酸化物が形成され、この金属酸化物はセラミック粒子と反応しやすい。そこで、当該金属酸化物及び金属溶湯自体に対して安定な保護膜で側壁の上縁を被覆することで、金属溶湯におけるセラミックフィルタの独立性を担保できる。また、セラミック粒子の焼結温度より低い焼結温度の材料で被覆層を形成することにより、セラミックフィルタの製造が安定することは、第2の局面で説明した通りである。
In such a ceramic filter, the upper edge of the upwardly open opening is provided with a protective material that is stable against the molten metal and its oxides and has a sintering temperature lower than the sintering temperature of the ceramic particles. It is preferred to laminate the membranes.
An oxide is formed on the surface of the molten metal, and this metal oxide tends to react with the ceramic particles. Therefore, by covering the upper edge of the side wall with a protective film that is stable against the metal oxide and the molten metal itself, the independence of the ceramic filter in the molten metal can be ensured. In addition, as described in the second aspect, the production of the ceramic filter is stabilized by forming the coating layer with a material having a sintering temperature lower than the sintering temperature of the ceramic particles.

図1はこの発明の実施の形態で用いる前駆体の成形型を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a precursor mold used in an embodiment of the present invention. 図2は前駆体の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the precursor. 図3は保護膜を備えた前駆体の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a precursor with a protective coating. 図4は焼成中に前駆体を支持するリテーナを示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a retainer that supports the precursor during firing. 図5は変形態様の前駆体の焼成状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a sintered state of a modified precursor. 図6は変形態様の前駆体の側壁の構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the side wall of the precursor of the modified embodiment.

前駆体の生地の材料はセラミック粒子からなる骨材、所定の結合剤及び水とを含んでいる。
ここに骨材の材料には、例えば炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化アルミニウム(アルミナ)、ジルコンから選択される1種又は2種以上を任意の配合割合で用いることができる。
骨材の粒径はセラミックフィルタに要求される特性に応じて任意に選択できるものであるが、0.01mm~10mmが好ましく、更に好ましくは3mm~6mmとする。この粒径は一般的な篩により特定できる。
The precursor dough material includes an aggregate of ceramic particles, a predetermined binder and water.
Here, as the material of the aggregate, for example, one or more selected from silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, zirconium oxide (zirconia), aluminum oxide (alumina), and zircon may be used in an arbitrary mixing ratio. can be done.
The grain size of the aggregate can be arbitrarily selected according to the characteristics required for the ceramic filter, but is preferably 0.01 mm to 10 mm, more preferably 3 mm to 6 mm. This particle size can be determined by a common sieve.

結合材には有機結合剤、無機セメント及び粉末ガラスを用いることができる。
有機結合剤は焼結前に骨材を結びつけてその保形をするものである。
この有機結合剤としてポリビニルアルコール、デンプン等の水溶性の増粘剤を利用できる。
この増粘剤は焼結により焼失するので、焼結中において骨材を結び付けおくものとして、無機セメントが採用される。無機セメントとしてシリカフリーのもの(アルミナセメント)を採用することが好ましい。金属溶湯、特にその酸化物との反応を未然に防止するためである。
粉末ガラスは焼結によりガラス化して骨材を最終的に結び付ける。かかる粉末ガラスのガラス化温度(融点)は、金属溶湯の温度より十分高いものとする。
Organic binders, inorganic cements and powdered glass can be used as binders.
The organic binder binds the aggregate together and retains its shape before sintering.
Water-soluble thickeners such as polyvinyl alcohol and starch can be used as the organic binder.
Inorganic cements are employed to hold the aggregates together during sintering, as the thickener is burned off during sintering. It is preferable to employ silica-free inorganic cement (alumina cement). This is to prevent reaction with the molten metal, especially its oxide.
The powdered glass is vitrified by sintering to finally bind the aggregate. The vitrification temperature (melting point) of such powdered glass should be sufficiently higher than the temperature of the molten metal.

これら結合剤は所定量の水に溶解ないし分散され、かつ骨材と混合される。骨材と結合材との合計質量に対し、有機結合剤は0.1~0.5質量%とすることが好ましい。無機セメントは0.5~10質量%とすることが好ましい。粉末ガラスは0.5~10質量%とすることが好ましい。
水の量は混合物の粘度が所望の値になるように適宜調整される。
These binders are dissolved or dispersed in a predetermined amount of water and mixed with the aggregate. The amount of the organic binder is preferably 0.1 to 0.5% by mass with respect to the total mass of the aggregate and the binder. Inorganic cement is preferably 0.5 to 10% by mass. It is preferable that the content of powdered glass is 0.5 to 10% by mass.
The amount of water is adjusted appropriately so that the viscosity of the mixture becomes the desired value.

このようにして得られた混合物は殆ど流動性を備えない。かかる混合物を型へ充填してセラミックフィルタの前駆体を一体的に形成する。
図1は前駆体1を形成する型10を示す。
型10は外型11と内型13とを備える。符号15はベースである。外型11は板状部材であり、金属やセラミックスで形成できる。そのキャビティ面には、前駆体1の離型を容易にするため、離型剤が塗布されている。
内型13には発泡樹脂を採用した。混合物が浸透しないように、そのキャビティ面には同じく樹脂製の保護膜が積層される。保護膜として熱収縮するテープや塗料を用いることができる。保護膜の表面は、前駆体1の離型を容易にするため、離型剤が塗布させている。
The mixture obtained in this way has almost no fluidity. Such a mixture is filled into a mold to integrally form a ceramic filter precursor.
FIG. 1 shows a mold 10 forming a precursor 1 .
The mold 10 has an outer mold 11 and an inner mold 13 . Reference numeral 15 is the base. The outer mold 11 is a plate-like member and can be made of metal or ceramics. A release agent is applied to the cavity surface to facilitate release of the precursor 1 from the mold.
A foamed resin is used for the inner mold 13 . A protective film also made of resin is laminated on the cavity surface so that the mixture does not permeate. A heat-shrinkable tape or paint can be used as the protective film. The surface of the protective film is coated with a release agent to facilitate release of the precursor 1 from the mold.

この発明では、前駆体1は離型前に、換言すれば、少なくとも内型を残したままの状態で乾燥する。
乾燥の条件は80℃~100℃で5時間~15時間という一般的な乾燥条件である。この条件において、発泡樹脂材料は熱収縮する。よって、前駆体1の側壁が高くなっても、その離型作業は容易になる。
発泡樹脂材料の熱収縮の収縮係数は、乾燥された前駆体1から内型が離型できればよく、1~10%程度でよい。同様な収縮係数を有する他の材料を発泡樹脂材料の代わりに使用できる。
In the present invention, the precursor 1 is dried prior to demolding, in other words, leaving at least the inner mold.
The drying conditions are general drying conditions of 80° C. to 100° C. for 5 hours to 15 hours. Under these conditions, the foamed resin material is thermally shrunk. Therefore, even if the side walls of the precursor 1 are high, the release work is easy.
The coefficient of thermal shrinkage of the foamed resin material may be about 1 to 10% as long as the inner mold can be released from the dried precursor 1 . Other materials with similar shrinkage coefficients can be used in place of the foamed resin material.

離型後の前駆体1の全体を図2に示す。前駆体1は垂直な側壁3を備え、その高さは500mm以上である。側壁3の厚さはセラミックフィルタに要求される特性に応じて任意に選択できるが、20~35mmとする。底壁5も同じ厚さである(図3参照)。
かかる前駆体1の側壁3の上縁を保護膜7で被覆する。被覆の方法は塗布又は吹き付けによる。
この保護膜7は、既述のように、金属溶湯及びその酸化物に対して安定な材料であって前駆体の生地より焼結温度が低い材料からなる。保護膜7を被覆する範囲は任意であるが、金属溶湯の喫水面の上下に100mm以上のマージンができるようすることが好ましい。また、塗布の容易性及び強度の付与の観点から側壁の上縁の全面を被覆することが好ましい。
この保護膜7は、前駆体1の焼成時に、前駆体1の生地即ち粉末ガラスより先にガラス化する。
The entire precursor 1 after demolding is shown in FIG. The precursor 1 has vertical sidewalls 3, the height of which is greater than or equal to 500 mm. The thickness of the side wall 3 can be arbitrarily selected according to the characteristics required of the ceramic filter, but is set to 20 to 35 mm. The bottom wall 5 is also of the same thickness (see FIG. 3).
The upper edges of the side walls 3 of the precursor 1 are covered with a protective film 7 . The method of coating is by painting or spraying.
As described above, the protective film 7 is made of a material that is stable against molten metal and its oxides and has a sintering temperature lower than that of the precursor material. Although the range covered with the protective film 7 is arbitrary, it is preferable to have a margin of 100 mm or more above and below the draft surface of the molten metal. In addition, from the viewpoint of ease of application and imparting strength, it is preferable to cover the entire upper edge of the side wall.
This protective film 7 vitrifies before the raw material of the precursor 1, that is, the powdered glass, when the precursor 1 is fired.

保護膜7を設けた前駆体1を焼成炉に入れる。このとき、側壁3が崩壊することを防止するため、リテーナ20をセットする(図4)。リテーナ20は側壁3を外側から支持する第1のリテーナ21と、側壁3を内側から支持する第2のリテーナ23とからなる。
第1のリテーナ21は側壁3の外側の全面を支持する。第1のリテーナ21は側壁3の外側面に密に接触させることが好ましい。焼成時に側壁は膨らむように変形する傾向があるので、第1のリテーナ21は側壁の外側面の全面に対向していることが好ましい。
第2のリテーナ23は側壁が内側へ変形することを防止するものである。焼成時の熱により外側へ変形しようとした側壁が第1のリテーナ21と干渉して内側へリバウンドすることを防止する。この第2のリテーナは側壁の内側面の全面に対向する必要はなく、この例では側壁の上縁側においてその内側面を支持している。また、間欠的な支持であってもよく、この例ではL字型のセラミック板(幅100mm)を第2のリテーナ23として、できる限り密に並べて、前駆体1及び第1のリテーナ21の上縁へ嵌合させた。
The precursor 1 provided with the protective film 7 is placed in a firing furnace. At this time, a retainer 20 is set to prevent the sidewall 3 from collapsing (FIG. 4). The retainer 20 consists of a first retainer 21 that supports the side wall 3 from the outside and a second retainer 23 that supports the side wall 3 from the inside.
The first retainer 21 supports the entire outer surface of the side wall 3 . Preferably, the first retainer 21 is in intimate contact with the outer surface of the side wall 3 . Since the side wall tends to swell during firing, the first retainer 21 preferably faces the entire outer surface of the side wall.
The second retainer 23 prevents the sidewall from deforming inward. To prevent a side wall which is about to deform outward due to heat during firing from interfering with the first retainer 21 and rebounding inward. The second retainer need not face the entire inner surface of the sidewall, but in this example supports the inner surface at the upper edge of the sidewall. Alternatively, intermittent support may be used. In this example, L-shaped ceramic plates (width 100 mm) are arranged as the second retainer 23 as densely as possible, and the precursor 1 and the first retainer 21 are supported. Fitted to the rim.

かかるリテーナ20を用いる場合、保護膜7を省略することができる。
他方、保護膜7を幅広(上下方向に)に形成すれば、第2のリテーナ23若しくは全リテーナ20のセットを省略することもできる。
図5は、側壁33を外側に傾斜させた前駆体31の例を示す。かかる前駆体31は、その側壁33の外側面に対向する第1のリテーナ42のみで焼結時の側壁33の変形を支持できる。
When using such a retainer 20, the protective film 7 can be omitted.
On the other hand, if the protective film 7 is formed wider (in the vertical direction), the set of the second retainer 23 or all the retainers 20 can be omitted.
FIG. 5 shows an example of a precursor 31 with sidewalls 33 sloping outward. Such a precursor 31 can support deformation of the side wall 33 during sintering only with the first retainer 42 facing the outer surface of the side wall 33 .

その他、焼結時における前駆体の側壁の変形は、これを300mmを超えて高くしたことによる自重に起因している。他方、側壁の厚さは通湯性の制限を受けるので一定以上厚くすることができない。そこで、図6Aに示すように、側壁57を屈曲させて縦方向の剛性を高めることができる。また、図6Bに示すように、側壁63へ縦方向に連続するリブ67を設けてもよい。 In addition, the deformation of the side wall of the precursor during sintering is caused by its own weight due to its height exceeding 300 mm. On the other hand, the thickness of the side wall cannot be made thicker than a certain value because the thickness of the side wall is restricted by the permeability. Thus, as shown in FIG. 6A, sidewalls 57 can be bent to increase longitudinal stiffness. Further, as shown in FIG. 6B, a rib 67 may be provided on the side wall 63 so as to be continuous in the vertical direction.

次のこの発明の実施例について説明する。
まず、下記の混合物を得る。下記配合割合は質量部で表している。
骨材1(炭化珪素、粒径:3-6mm):70質量部
骨材2(炭化珪素、最大粒径:8mm);30質量部
有機系結合剤(ポリビニルアセテート、型番:クラレ株式会社製のISOBAN-110);0.6質量部
無機セメント(アルミナセメント、型番:デンカ株式会社製のハイアルミナセメントスーパーS):5質量部
粉末ガラス(ガラスフリート、型番:日本琺瑯釉薬株式会社製の4791):5.5質量部
水(水道水):3.8質量部
かかる混合物を万能混合攪拌機(三恵製作所社製)で混錬した。
Examples of the present invention will now be described.
First, the following mixture is obtained. The blending ratios below are expressed in parts by mass.
Aggregate 1 (silicon carbide, particle size: 3-6 mm): 70 parts by mass Aggregate 2 (silicon carbide, maximum particle size: 8 mm); 30 parts by mass Organic binder (polyvinyl acetate, model number: manufactured by Kuraray Co., Ltd. ISOBAN-110); 0.6 parts by mass Inorganic cement (alumina cement, model number: High Alumina Cement Super S manufactured by Denka Co., Ltd.): 5 parts by mass Powdered glass (glass fleet, model number: 4791 manufactured by Nippon Enamel Glaze Co., Ltd.) : 5.5 parts by mass Water (tap water): 3.8 parts by mass The mixture was kneaded with a universal mixing stirrer (manufactured by Sankei Seisakusho Co., Ltd.).

外型11と内型13とをセットして前駆体1の型10を準備する。前駆体1は高さ500mm、幅500mm、奥行き700mmの上方解放箱型である。側壁2及び底壁5の厚さは25mmである。ここに、外型11は全体を鉄板製とした。内型13は発泡スチロール(EPS;発泡倍率90)からなり、その表面全面へテープ(株式会社ニトムズ製のパイオランクロス粘着テープ)を貼付けた。外枠11及び内枠13のキャビティ形成面には離型剤としてワセリン(中京油脂株式会社製)を塗布した。
型10のキャビティへ混錬した混合物を充填し、型10を取付けたまま、汎用的な乾燥炉において、80℃×15時間の条件で乾燥した。これにより、内型13は収縮し、容易に離型できた。
The mold 10 for the precursor 1 is prepared by setting the outer mold 11 and the inner mold 13 . Precursor 1 is an open-top box with a height of 500 mm, a width of 500 mm and a depth of 700 mm. The thickness of the side walls 2 and bottom wall 5 is 25 mm. Here, the outer mold 11 is entirely made of iron plate. The inner mold 13 was made of expanded polystyrene (EPS; expansion ratio of 90), and a tape (Piolan cloth adhesive tape manufactured by Nitoms Co., Ltd.) was attached to the entire surface of the inner mold 13 . Vaseline (manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) was applied as a release agent to the cavity forming surfaces of the outer frame 11 and the inner frame 13 .
The kneaded mixture was filled into the cavity of the mold 10 and dried under the conditions of 80° C. for 15 hours in a general-purpose drying oven with the mold 10 attached. As a result, the inner mold 13 was shrunk and the mold could be easily released.

乾燥後の前駆体1の側壁の上縁へ保護膜7を塗布した。保護膜7の材料はジルコニアの粒子を結合材に分散させたものである。ここに、ジルコニアとして福島精鋼社の品番:G325Fを使用した。結合材にはカルデリス社製の品名ALKONPATCH PT85Uを採用した。ジルコニアと結合材との配合割合は3:7(質量比)である。塗布厚さは目視で1~2mmとした。
保護膜7が乾燥したのち、前駆体1を焼成炉に入れる。このとき、図4に示すようにリテーナ20をセットした。第1のリテーナ21には耐火煉瓦を採用し、側壁3の外面へ密に当て付けた。第2のリテーナ23は、無理嵌めにならないように、第1のリテーナ21と側壁3へ被せた。
その後、最高温度1100℃×27時間で焼成を行った。最高温度に至るまでの温度上昇条件、焼成後の冷却条件は汎用的な条件であり、特に制限されない。
このようにして得られたセラミックフィルタは、前駆体の形状を維持したものであった。このセラミックフィルタをアルミニウムの溶湯浴に使用することができた。平板の組合せ品である従来のセラミックフィルタに比べて、この実施例のセラミックフィルタはその耐久性に優れていた。
A protective film 7 was applied to the upper edge of the side wall of the dried precursor 1 . The protective film 7 is made of zirconia particles dispersed in a binder. Here, as zirconia, product number: G325F of Fukushima Seiko Co., Ltd. was used. As the binding material, ALKONPATCH PT85U manufactured by Calderis Co., Ltd. was adopted. The mixing ratio of zirconia and binder was 3:7 (mass ratio). The coating thickness was visually 1 to 2 mm.
After the protective film 7 is dried, the precursor 1 is placed in a firing furnace. At this time, the retainer 20 was set as shown in FIG. Refractory bricks are used for the first retainer 21 and tightly abutted against the outer surface of the side wall 3 . The second retainer 23 was put over the first retainer 21 and the side wall 3 so as not to be a forced fit.
After that, firing was performed at a maximum temperature of 1100° C. for 27 hours. Conditions for temperature rise up to the maximum temperature and conditions for cooling after firing are general-purpose conditions and are not particularly limited.
The ceramic filter thus obtained maintained the shape of the precursor. This ceramic filter could be used in a molten aluminum bath. The ceramic filter of this example was superior in durability as compared with the conventional ceramic filter which is a combination of flat plates.

本発明は上記発明の実施形態やその変形例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
以下、次の事項を開示する。
(1)
上方解放筒型の一体成形品である、金属溶湯中から不要物を除去するセラミックフィルタの製造方法であって、
セラミック粒子からなる骨材、所定の結合剤及び水を混錬して混合物を作成するステップと、
該作成された混合物で上方解放筒型のセラミックフィルタの前駆体を一体形成するステップと、
前記前駆体を乾燥するステップと、
乾燥後の前記前駆体の側壁を支持するリテーナを前記前駆体に対してセットするステップと、
その後、前駆体を焼結するステップと、
焼結後に前記リテーナを除去するステップと、
を備えるセラミックフィルタの製造方法。
(2)
前記乾燥ステップの後あって前記焼成ステップの前に、前記金属溶湯及びその酸化物に対して安定な材料であって前記前駆体の生地より焼結温度が低い材料の層で前記前駆体の側壁を被覆するステップが更に含まれる、(1)に記載の製造方法。
(3)
上方解放筒型の一体成形品である、金属溶湯中から不要物を除去するセラミックフィルタの製造方法であって、
セラミック粒子からなる骨材、所定の結合剤及び水との混合物を混錬して生地を作成するステップと、
該作成された生地で上方解放筒型のセラミックフィルタの前駆体を一体形成するステップと、
前記前駆体を乾燥するステップと、
前記金属溶湯及びその酸化物に対して安定な材料であって前記前駆体の生地より焼結温度が低い材料の層で乾燥後の前記前駆体の側壁の上縁を被覆するステップと
その後、前駆体を焼結するステップと、
を備えるセラミックフィルタの製造方法。
(4)
上方解放筒型の一体成形品である、金属溶湯中から不要物を除去するセラミックフィルタの製造方法であって、
セラミック粒子からなる骨材、所定の結合剤及び水とを混錬して混合物を作成するステップと、
該作成された混合物で上方解放筒型のセラミックフィルタの前駆体を一体形成するステップと、
前記前駆体を乾燥するステップと、
その後、前駆体を焼結するステップと、
を備えるセラミックフィルタの製造方法において、
前記前駆体を一体成形するステップは、外型と内型との間に前記混合物を充填し、
前記乾燥ステップでは、前駆体を前記内型とともに加温し、前記内型を熱収縮させる、セラミックフィルタの製造方法。
(5)
前記内型は発泡樹脂材料からなり、その表面がコーティングされている(4)に記載の製造方法。
(6)
前記発泡樹脂材料からなる内型の表面が熱収縮性の樹脂製テープでコーティングされている、(4)に記載の製造方法。
(7)
前記焼成ステップにおいて、前記側壁を他の部材で支持する、(4)に記載の製造方法。
(8)
金属溶湯を通湯可能なセラミック粒子の焼結体からなり、一体成型品の上方解放筒型のセラミックフィルタであって、その底壁から側壁が垂直に立ち上がり、かつ該側壁の高さが500mm以上である、セラミックフィルタ。
(9)
上方に開放した開口部の上縁が、前記金属溶湯及びその酸化物に対して安定であって、かつ前記セラミック粒子の焼結温度より低い焼結温度の材料からなる保護膜で被覆されている、(9)に記載のセラミックフィルタ。
The present invention is by no means limited to the description of the above embodiments and modifications thereof. Various modifications are also included in the present invention without departing from the scope of the claims and within the scope that can be easily conceived by those skilled in the art.
The following items are disclosed below.
(1)
A method for manufacturing a ceramic filter, which is an integrally molded product with an upwardly open cylindrical shape, for removing unnecessary substances from molten metal,
kneading an aggregate composed of ceramic particles, a predetermined binder and water to form a mixture;
integrally forming a precursor of a top-opening cylindrical ceramic filter with the resulting mixture;
drying the precursor;
setting a retainer on the precursor for supporting sidewalls of the dried precursor;
then sintering the precursor;
removing the retainer after sintering;
A method of manufacturing a ceramic filter comprising:
(2)
after said drying step and before said firing step, a sidewall of said precursor with a layer of a material stable to said molten metal and its oxides and having a lower sintering temperature than said precursor mass; The manufacturing method according to (1), further comprising the step of coating the
(3)
A method for manufacturing a ceramic filter, which is an integrally molded product with an upwardly open cylindrical shape, for removing unnecessary substances from molten metal,
kneading a mixture of an aggregate made of ceramic particles, a predetermined binder and water to form a dough;
integrally forming a precursor of an open-top cylindrical ceramic filter with the prepared fabric;
drying the precursor;
coating the upper edges of the sidewalls of the precursor after drying with a layer of material that is stable to the molten metal and its oxides and has a lower sintering temperature than the bulk of the precursor; sintering the body;
A method of manufacturing a ceramic filter comprising:
(4)
A method for manufacturing a ceramic filter, which is an integrally molded product with an upwardly open cylindrical shape, for removing unnecessary substances from molten metal,
kneading an aggregate made of ceramic particles, a predetermined binder and water to form a mixture;
integrally forming a precursor of a top-opening cylindrical ceramic filter with the resulting mixture;
drying the precursor;
then sintering the precursor;
In a method for manufacturing a ceramic filter comprising
The step of integrally molding the precursor includes filling the mixture between an outer mold and an inner mold;
The method for manufacturing a ceramic filter, wherein in the drying step, the precursor is heated together with the inner mold to thermally shrink the inner mold.
(5)
The manufacturing method according to (4), wherein the inner mold is made of a foamed resin material and the surface thereof is coated.
(6)
The manufacturing method according to (4), wherein the surface of the inner mold made of the foamed resin material is coated with a heat-shrinkable resin tape.
(7)
The manufacturing method according to (4), wherein in the firing step, the sidewall is supported by another member.
(8)
An upwardly open cylindrical ceramic filter made of a sintered body of ceramic particles through which molten metal can flow, and having a side wall rising vertically from the bottom wall and having a height of 500 mm or more. is a ceramic filter.
(9)
The upper edge of the upwardly open opening is covered with a protective film made of a material that is stable against the molten metal and its oxides and has a sintering temperature lower than the sintering temperature of the ceramic particles. , (9).

1 前駆体
3、33、53、63 側壁
7 保護膜
10 型
11 外型
13 内型
20 リテーナ
21、42 第1のリテーナ
23 第2のリテーナ
1 Precursor 3, 33, 53, 63 Side Wall 7 Protective Film 10 Mold 11 Outer Mold 13 Inner Mold 20 Retainers 21, 42 First Retainer 23 Second Retainer

Claims (1)

上方解放筒型の一体成形品である、金属溶湯中から不要物を除去するセラミックフィルタの製造方法であって、
セラミック粒子からなる骨材、所定の結合剤及び水を混錬して混合物を作成するステップと、
該作成された混合物で上方解放筒型のセラミックフィルタの前駆体を一体形成するステップと、
前記前駆体を乾燥するステップと、
乾燥後の前記前駆体の側壁を支持するリテーナを前記前駆体に対してセットするステップと、
その後、前駆体を焼結するステップと、
焼結後に前記リテーナを除去するステップと、
を備えるセラミックフィルタの製造方法において、
前記前駆体は側壁が外側に傾斜しており、前記側壁の外側のみを前記リテーナで支持することを特徴とする、セラミックフィルタの製造方法。
A method for manufacturing a ceramic filter, which is an integrally molded product with an upwardly open cylindrical shape, for removing unnecessary substances from molten metal,
kneading an aggregate composed of ceramic particles, a predetermined binder and water to form a mixture;
integrally forming a precursor of a top-opening cylindrical ceramic filter with the resulting mixture;
drying the precursor;
setting a retainer on the precursor for supporting sidewalls of the dried precursor;
then sintering the precursor;
removing the retainer after sintering;
In a method for manufacturing a ceramic filter comprising
A method of manufacturing a ceramic filter, wherein the precursor has sidewalls inclined outward, and only the outside of the sidewalls is supported by the retainer.
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