[发明专利]用于更好地过滤熔融铁的经改进的多孔陶瓷过滤材料

说明书

对相关专利申请的交叉引用 

本专利申请要求2005年8月9日提交的待决美国临时专利申请No.60/706,577的优先权，该专利申请以引用的方式被并入本文。本专利申请是2006年3月27日提交的待决美国专利申请No.11/389,841的部分继续专利申请，其中该美国专利申请No.11/389,841要求2005年3月28日提交的现已过期的美国临时专利申请No.60/665,760的优先权，并且这两件专利申请均以引用的方式被并入本文。 

背景技术

本发明涉及一种经改进的多孔陶瓷过滤材料。更具体来说，本发明涉及一种用于过滤熔融铁的多孔陶瓷过滤材料，该过滤材料具有足够的机械性能以用来捕获和截留液态高FeO渣、其它金属氧化物熔渣以及其它夹带的颗粒。 

大部分铸铁厂使用压制的或挤压成型的莫来石滤网。由于多孔陶瓷过滤材料具有曲折的流体流路，因此人们认为多孔陶瓷过滤材料的性能会优于滤网，但是考虑到莫来石滤网具有直流式结构，其在球墨铸铁的应用中的性能要高于预期。人们猜测，相比于熔融球墨铸铁中的液态渣对SiC的润湿情况而言，该液态渣更容易润湿莫来石的表面。莫来石过滤材料在过滤时可能会更好地截留液态渣，但是尚不能得到可用于铸造应用中的多孔莫来石过滤材料。 

滤网式过滤器难以截留熔渣。尽管液态夹杂物可以容易地润湿莫来石滤网材料，但是流动的熔融铁很容易使这些液态夹杂物变形并且使其径直顺着过滤器的器壁流到出口。有时候滤网会将许多小的夹渣(非临界尺寸)聚结在一起，并将所得的较大的夹杂物回排到流动的熔融铁中。 

在美国专利No.6,663,776中描述了可用于过滤熔融铁的经二氧化硅粘结的多孔SiC过滤材料的相关技术。该专利中所描述的过滤材料达到了在商业上已知的这种特定类型的过滤材料中为最高的高温强度。有很多公司生产这种用于钢铁工业的经二氧化硅粘结的SiC过滤材料，这是因为可以相当容易地制成相对较为结实的这种类型的过滤材料。人们认为，在焙烧过程中，本体中的SiC颗粒被部分氧化成石英玻璃。这种石英玻璃可以使SiC颗粒很好地与二氧化硅粘结剂基质结合，从而形成相对来说比较结实的多孔结构。在铸铁(特别是球墨铸铁)的浇注过程中，会形成液态高FeO渣。由于这种液态高FeO渣会与SiC颗粒中的碳成分及SiC中的石墨杂质发生碳热还原作用，因此高FeO渣不会润湿多孔SiC过滤材料。FeO熔渣在熔渣-过滤材料界面处发生反应并生成CO气体，从而阻碍了熔渣润湿并附着在过滤材料上。 

已经证实，应该避免用莫来石代替SiC，并且，在此之前没有人发现针对这样一种粘结剂的合适设计，其中该粘结剂可用于在室温下和在高温下都具有合适的机械性能的过滤材料的配方中。这样，人们即使采用未达到标准的基质设计(但是不能用莫来石)，也可以很容易地制造出可以接受的SiC过滤材料。 

直到现在，具有足够的强度以用于过滤熔融铁的莫来石过滤材料才被研究者提及。 

发明概述 

本发明的目的在于提供一种多孔莫来石，其中利用铁在其曲折的孔洞流路内的润湿特性来制造性能优于经二氧化硅粘结的多孔SiC或者莫来石滤网的过滤材料，从而制造出更纯净的、机械性能更好的铁铸件。 

本发明的另外一个目的在于提供一种经改进的用于过滤铁的方法。 

本发明的又一个目的在于提供这样一种过滤材料，该过滤材料对FeO的润湿性、以及该过滤材料的抗热震性均得到改善，并且其 具有曲折的流路。 

本文提供了一种陶瓷先驱体。该陶瓷先驱体含有：35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；10重量％-30重量％的胶态氧化硅；0重量％-2重量％的改性膨润土；0重量％-35重量％的气相法白炭黑；0重量％-10重量％的造孔剂；以及溶剂。 

本文还提供了一种陶瓷过滤材料，其是通过陶瓷浆料先驱体的制备方法而制成的。该陶瓷先驱体含有：35重量％-70重量％的耐高温硅铝酸盐；10重量％-30重量％的胶态氧化硅；0重量％-2重量％的改性膨润土；0重量％-35重量％的气相法白炭黑；0重量％-10重量％的造孔剂；以及溶剂。用该陶瓷先驱体浸渍有机泡沫材料。将该经浸渍的有机泡沫材料加热至足以使有机泡沫材料和造孔剂气化并烧结该陶瓷先驱体的温度。