大型铸铁件的过滤净化技术

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1、大型铸铁件的过滤净化技术段汉桥（博韦尔西利工程材料武汉有限公司，武汉430034）自上世纪70年代美国西利公司提出泡沫陶瓷过滤液态金属的概念，并成功地将SELEE®泡沫陶瓷过滤器应用于液态金属过滤净化以来，液态金属过滤技术得到了广泛的应用。特别是最近5年来，在铸件相对价格上涨和泡沫陶瓷过滤器相对价格下降的推动下，液态金属过滤技术在我国铸造业得到了迅速的推广和普及，现已成为一种生产高质量洁净铸件的常规工艺。大型铸铁件的过滤在铸造生产中有着特殊的意义。大型铸铁件生产成本高，生产周期长，一个夹杂物在某些关键部位的出现就

2、有可能导致整个铸件的报废。而且多数时候夹杂物是在机加工时才发现，这更导致铸件的加工成本的赔偿。因此对大型铸件希望能将因夹杂物而导致的报废降至最低，过滤也就成为了必需。然而大型铸件的过滤相对于大批量生产的中小铸件来讲，制定过滤方案所需要考虑的问题要多得一些。目前已有多家过滤器供应商提出不同的解决方案，但相对于目前广泛使用的中小铸件过滤方案，有些问题仍需要改进。本文将提出大型铸件过滤的西利解决方案，供大型铸件生产厂家在制定铸件过滤方案时对比参考。一．大型铸件过滤所涉及的问题1．过滤器的过滤面积过滤器过滤一定量的液态金

3、属后，其过滤流量将逐渐减小，直至最后过滤截面被滤出的夹杂物所完全堵死。实际上为保证过滤后的液态金属仍具有充填能力，在过滤器的流量出现明显下降前浇注应该截止，如图1所示。浇注时间（s）过滤器充填时间过滤器阻塞最大浇注速度浇注时间的实际极限浇注速度（kg/s）图1过滤器流速曲线也就是说，任何过滤器单位面积所能过滤的液态金属的量是一定的。由于大型铸件在浇注时需要过滤的液态金属量很大，因此所需的过滤器的有效过滤面积（过滤器的总面积除去支撑部分的面积）也就很大。以目前广泛使用的10PPI泡沫陶瓷过滤器过滤10吨重球铁铸件为

4、例：所需要的过滤器的有效面积将超过500000mm2。考虑到过滤器的支撑面积，过滤器的总面积还要大一些。如此巨大面积的过滤器会给过滤器制造、过滤器的强度、过滤器的安放等带来一系列的问题。2．过滤器的强度大型铸件在浇注时的压头通常都很高。这给过滤器的强度提出了额外的要求，因为过滤器必须能承受液态金属所施加的压力。更主要的是，随着单个过滤器尺寸的增大，过滤器的支撑间距也相应增大，对过滤器强度的要求也迅速增加。当过滤器的强度不足以承受液态金属的压力时就会出现断裂。因此，用于大型铸件的过滤器都相应的增加了过滤器的厚度以提

5、高过滤器的强度。如厚度从22mm提高至32mm，甚至50mm。尽管如此，受过滤器强度的限制，单一过滤器目前所能做到的最大尺寸仍只能是500mm左右。3．过滤器的安放为保证过滤效果，过滤器通常都安放在横浇道上。每个横浇道上只能安放一块过滤器。因此对大型铸件过滤器的尺寸必须足够大。铸造工程师在设计铸造工艺时，必须考虑砂箱内是否有足够的空间来安放过滤器。随着过滤器尺寸的增大，安放过滤器所需的空间也相应增加。很多时候会出现砂箱内没有足够的地方安放大尺寸过滤器的问题。有些时候铸造工程师不得不将过滤器安放于内浇道上，此时虽可

6、使用多个尺寸小一些的过滤器，但多数时候仍有安放空间不够的问题。以至于不得不为安放过滤器而增加砂箱尺寸，从而造成造型成本的上升。4．过滤成本大型铸件过滤成本的大幅度上升是铸造厂家所必须考虑的一个重要问题。大型铸件过滤成本的上升主要由以下几方面的因素造成：1）过滤片厚度的增加：目前通用的泡沫陶瓷过滤片的厚度为22mm。这是无数试验和生产实践在考虑过滤效果和过滤成本之间的平衡后得出的一个合理值。由于用于大型铸件的过滤片的尺寸的增加，所需厚度也相应增加，从而造成过滤器成本的大幅度增加。同尺寸的50mm厚度的过滤器的成本比

7、32mm厚度的过滤器高约60%，比22mm厚度的过滤器高约135%。因此在保证过滤片不破裂的前提下选用厚度较小的过滤片对降低过滤成本有重要意义。2）安放位置增大：随着过滤片尺寸的增大，安放过滤片的位置也相应增大。而砂箱内可用来安放过滤片的位置是有限的。在多数情形下，为安放过滤片不得不通过增大砂箱尺寸来增大过滤片的安放位置，这引起造型成本的大幅度上升。因此选择过滤片安放灵活，需要安放位置小的方案对降低过滤成本非常重要。二．现有的大型铸件过滤方案随着近年来大型铸件生产的增多，过滤产品供应商开发了不同的用于大型铸件的过

8、滤解决方案。1．使用大尺寸过滤片这是过滤产品供应商广泛推荐的过滤方案。通过使用厚度达50mm的过滤片，过滤片的最大尺寸可达500mm左右。单一这种过滤片（10PPI）最大约能过滤5吨左右的球铁液。由于每一横浇道上只能安放一片过滤片，5-10吨重的铸件需使用双向横浇道。对大于10吨的铸件的过滤则较为困难。过滤片的成本高，过滤片安放位置要求大是此一方案的主要缺点。2．园盘过滤