金属液新型过滤技术

摘要：在本文中,主要介绍圣泉过滤金属液的三类新型专利产品，滤得金-集成过滤浇口杯、金滤来-集成过滤节、全滤得-集成过滤宝的特点及使用范围。该集成过滤系统使用简单、性能可靠、成本低廉，能大幅降低铸件的夹杂缺陷，是提高铸件品质的有效途径。
关键词：集成、锆质过滤器  硅溶胶壳
随着航空航天、核工业、国防尖端技术、汽车工业以及化工工业等领域的不断发展，工件使用条件越来越苛刻，对铸件内外在品质的要求越来越高，铸造缺陷容忍度下降，甚至为零。为了提高产品的内外在品质，新材料、新工艺不断涌现，近年来过滤技术得到了迅猛发展，过滤技术能有效降低铸件的气孔和夹杂类缺陷，显著提高铸件的力学性能。然而，在铸钢件和大型铸铁件的应用上受到了制约，小型铸钢件过滤成本高昂，大型铸件过滤操作复杂且安全性差，极大地限制了过滤技术的推广。
为了解决过滤器在铸钢和大型铸件上的应用难题，圣泉公司将过滤技术与硅溶胶制壳技术相结合，将过滤器和硅溶胶壳体集成为一体，制作成各种新型过滤产品。
1. 三种新型过滤系统特点、适用范围及使用方法
几种新型过滤产品的制作方法基本相同，将锆质过滤器预制在蜡模中，随蜡模一起经挂浆→ 挂砂→干燥→脱蜡→焙烧等工序得到含过滤器的硅溶胶壳，即新型集成过滤系统。各集成过滤系统特点和使用方法各不相同，分别介绍如下。
1.1“滤得金”集成过滤杯如图1“滤得金”集成过滤杯使用方便，适于各种精铸件，中小砂铸件、消失模铸件等，耐火温度可达1700℃，可以净化300kg以下的钢水。
1.1.1“滤得金”集成过滤杯的特点                  
1)过滤效果好  
由于集成过滤杯内的过滤器可放在浇口杯侧面，浇注时钢水不直接冲击过滤器，不但可增加过滤器的过流量，而且可充分发挥过滤器的过滤、整流、吸附、滤饼功能，减少已过滤的夹杂被推移出去的风险，提高过滤器的净化效果。               
2）使用简便、位置灵活 
    可以固定在炉嘴、包嘴或放置在砂型/壳型上，也可在多个型壳之间连续移动使用。
3）使用成本低  
    可连续多次浇注，使用成本是成倍下降。
4）安全可靠   
    集成过滤杯经高温焙烧，浇注时不会炸裂变形、避免钢水吸气；过滤器四周定位可靠，不易破碎，可过滤更多的金属液。
1.1.2使用方法
1）使用前高温烘干，可通过托架安装于炉嘴或浇包嘴处，也可放置在砂型/壳型上。
2）多次浇注时，间隔时间尽量短，可控制在7秒之内，以防止过滤器内金属液凝固堵塞，可根据过滤效果和能力确定连续浇注型壳的数量。
1.2金滤来-集成过滤节
    “金滤来”集成过滤节是把锆质过滤器预先埋于硅溶胶过滤节内，形成一个一体的过滤节，如图2、图3.“金滤来”J150过滤节适用于500kg以上的各种铸钢件以及1吨以上的大型铸铁件，其耐火温度最高为1700℃，单个过滤节最大可过滤800kg钢水。
1.2.1“金滤来”集成过滤节的特点                  
1)过滤效果好
由于集成过滤节内的过滤器水平放置，浇注时钢水不直接冲击过滤器，在过滤器上面有足够的空间让渣上浮集渣，防止渣堵塞过滤器，过滤器的三维结构有利于过滤、吸附夹杂，还能对金属液进行整流，防止二次氧化渣的产生。
2）操作简便、灵活 
过滤节放置位置可根据砂箱内空间而定，不需要在分型面占用型板空间，只需与陶瓷管连接埋于型砂中，避免用力紧实碰撞，如图3
案例：动臂坐梁 低合金钢，铸件重860kg，浇注重量1350kg，使用两个过滤节，浇注温度1580℃，浇注时间50s.  图4、图53）安全可靠   
过滤节采用耐高温材料制作，防止污染金属液；经高温焙烧，浇注时不会炸裂变形。
1.2.2 使用方法
1）使用时可与陶瓷管连接，放置位置灵活；
2）根据浇注重量来确定过滤节的个数。
1.3“全滤得”集成过滤系统
    把多片过滤器预埋于硅溶胶壳内，形成一个集成过滤节，如图4，适用于中大型铸钢件及大型铸铁件。1.3.1过滤能力
不同型号的集成过滤包的过滤能力如表1所示。

1.3.2使用方法
放在砂箱空间较大的地方，进出口与相应陶瓷管连接，造型时用砂把外部空间填充，避免硬物碰撞。
2. 经济效益分析
采用集成过滤系统后，假定铸件夹杂废品率下降2个点，焊补率下降80%，每吨铸件过滤节成本500元，每吨铸件价格15000元计算：
按1吨铸件计算：
夹杂废品率降低2个百分点：1.0×15000×0.02=300元；
焊补费用：原料、工时费用、每吨铸件至少需要300元；
由此可明显看出：采用过滤器后，生产1吨铸件可节约费用100元。
集成过滤器的使用显著降低了夹杂废品率，减少铸钢件焊补率，有明显的经济效益。
3. 结束语
“滤得金”、“金滤来”、“全滤得”集成过滤系统是圣泉研发的新型专利过滤产品，具有结构简单、使用方便、过滤效果好、可靠性高以及使用成本低等特点，适合于精密铸造、砂铸铸钢、消失模铸钢、大型铸铁件等领域，对降低铸件废品率、提高铸件品质、降低生产成本有重要意义。

作者简介：赵远明（1969---），男，高级工程师，主要从事铸造材料应用研究。