新日铁的冶金铸造竟然也用了泡沫陶瓷？

铸造作为人类掌握较早的一种金属热加工工艺，至今已有约六千年的历史，我国在公元前1700~前1000年之间就达到了青铜铸件的全盛期，商朝的司母戊方鼎、战国的曾侯乙尊盘、西汉的透光镇等，都是古代铸造的代表产品。铸造是指先将固态金属熔化为液态，例如铝、铁、铜、钢等，倒入提前备好的特定形状的铸型（模具）中，待其凝固成形的一种加工方式。铸造与其他工艺方法相比具有成本低、工艺灵活性大、容易批量生产操作的优点，并且广泛应用于石油化工、电子能源、机械制造等领域。

由于非金属夹杂物等铸造问题缺陷导致的铸件废品占废品总数的比例高达50%-60%，且夹杂物缺陷不仅严重拖累了铸件的机械性能和铸造性能，同时也对铸件的切削加工和外观产生有害影响。因此从上世纪六十年代起，就出现利用过滤技术来净化液态铸造合金、减少或消除其中各种非金属夹杂物和排气问题的方法。

过滤技术从最初利用铁丝网、带孔的钢板等，制成的简易过滤器插入浇注系统来去除夹杂物，到硅酸销纤维、氮化硼纤维等两维结构内过滤网的出现，再到现在广泛应用的泡沫陶瓷过滤器，历经研究人员半个多世纪的努力和三代技术改进，铸件成品率过低的问题由此得到改善。接下来本文就泡沫陶瓷过滤器进行介绍：

泡沫陶瓷过滤器：

泡沫陶瓷过滤器一般是采用聚氨基甲酸乙脂泡沫塑料作为载体，浸入由耐火骨料烧结助剂、粘结剂等微粉加水制成的陶瓷浆料，而后挤出多余浆液，剩下包覆在泡沫纤维周围的陶瓷料，再经过烘干，在高温下焙烧烧结，最终留下的泡沫状陶瓷制品。

图.泡沫陶瓷过滤片via网络

泡沫陶瓷具有与泡沫塑料相似的孔隙结构，通孔率达85%-90%。最早的泡沫陶瓷过滤器是于1978年美国Consolidated Aluminum公司的R.R.Mollard和N.Davison 研制成功的铝合金用泡沬陶瓷过滤器，其商品名为Selee/Al。随后日本、英国、德国、瑞士等发达国家也相继研制出用于铸造各种合金过滤的泡沫陶瓷过滤器。

国内最早由哈尔滨理工大学在1982年研制出一款仅用于铝合金过滤的泡沫陶瓷过滤器，而后在80年代中期又开发出用于黑色金属的过滤器的泡沫陶瓷过滤器（CFF-I型）。

东风汽车最早生产重要铸件，是使用树脂砂、热芯盒制造的砂芯筛网，有孔眼大、耐高温强度低的缺点；

80年代改为铝矾土烧结的筛网，孔眼依旧很大；

90年代初开始使用耐火纤维编织的过滤网，为解决易被铁水冲破的现象，又在编织网下加垫一个耐火材料的筛网，成本提高的同时工艺又很繁琐；

最后，东风公司试验使用泡沫陶瓷过滤器，使用至今已有三十多年的时间，不仅使铸件夹渣、砂眼、气孔的废品率下降了近70%，还简化了浇注系统，工艺出品率提高10%，成本下降6%，企业效益和社会效益都得到显著提升。

由于铸造合金的浇注温度不同，铸件应选择耐火性能材质的泡沫陶瓷过滤器也不同。近几十年来，国内外根据不同材质合金的性能，已研发出多种材质的泡沫陶瓷过滤器。

表.几种泡沫陶瓷对应的金属液种类

当今泡沫陶瓷过滤器在液态铸造合金过滤领域的应用已得到了长足的发展，应用领域甚至拓展到了冶金。

例如美国Hi-Tech陶瓷公司就将其研制的高纯部分稳定泡沫陶瓷过滤器用于过滤重量达22吨的大型超合金钢锭，浇注时间长达60min之久。

日本新日铁则通过在容量15吨连铸中间包隔墙上安置高纯部分稳定泡沫陶瓷过滤器，使其生产的耐腐蚀钢毛坯件的净化程度提高大约16%，尺寸小于6μm的夹杂物的分布也得到改善。

国内泡沫陶瓷过滤器的应用目前依旧应用于液态合金的铸造中。随着现代铸造技术的进一步发展、对铸造品质的要求也会越来越高，泡沫陶瓷过滤器的性能将会在生产实践的过程中得到进一步的发展与突破，具有广泛的发展前景与其他可能性。