JPH0656553A - 高温用セラミックフィルター - Google Patents
高温用セラミックフィルターInfo
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- JPH0656553A JPH0656553A JP23129692A JP23129692A JPH0656553A JP H0656553 A JPH0656553 A JP H0656553A JP 23129692 A JP23129692 A JP 23129692A JP 23129692 A JP23129692 A JP 23129692A JP H0656553 A JPH0656553 A JP H0656553A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- C04B38/0615—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances the burned-out substance being a monolitic element having approximately the same dimensions as the final article, e.g. a porous polyurethane sheet or a prepreg obtained by bonding together resin particles
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- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 合成樹脂発泡体を基体として、これにセラミ
ック泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去し、乾燥
し、焼成して得られる三次元網状骨格構造を有するセラ
ミックフィルターにおいて、セラミック材質が、チタン
酸アルミニウム２０〜７０重量部、ムライト１０〜５０
重量部及びアルミナ５〜２５重量部の割合の系であり、
かつかさ比重が０．５〜１０、２．５ｃｍ当りの孔数が
６〜２０個であることを特徴とする高温用セラミックフ
ィルター。 【効果】 本発明の高温用セラミックフィルターは、耐
熱性、低熱膨張係数で、耐熱衝撃性に優れると共に、低
圧力損失であり、このため溶融ステンレス合金、溶融
鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いることが
できる。
ック泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去し、乾燥
し、焼成して得られる三次元網状骨格構造を有するセラ
ミックフィルターにおいて、セラミック材質が、チタン
酸アルミニウム２０〜７０重量部、ムライト１０〜５０
重量部及びアルミナ５〜２５重量部の割合の系であり、
かつかさ比重が０．５〜１０、２．５ｃｍ当りの孔数が
６〜２０個であることを特徴とする高温用セラミックフ
ィルター。 【効果】 本発明の高温用セラミックフィルターは、耐
熱性、低熱膨張係数で、耐熱衝撃性に優れると共に、低
圧力損失であり、このため溶融ステンレス合金、溶融
鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融ステンレス合金、
溶融鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いられ
る高温用セラミックフィルターに関する。
溶融鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いられ
る高温用セラミックフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】溶融金
属中には、精練の過程で除去できなかった不純物が介在
物として含まれているため、薄板製造用、細線製造用、
精密鋳造用などの高品位の金属素材を得るためには、こ
れらの介在物を除去する必要があり、このため従来より
溶融金属をろ過することが行われている。
属中には、精練の過程で除去できなかった不純物が介在
物として含まれているため、薄板製造用、細線製造用、
精密鋳造用などの高品位の金属素材を得るためには、こ
れらの介在物を除去する必要があり、このため従来より
溶融金属をろ過することが行われている。
【０００３】従来、このような溶融金属のろ過には、内
部連通空間を有するセラミックフォームが用いられてい
るが、従来のセラミックフィルターは、溶融ステンレス
合金、溶融鋼、溶融鋳鋼のろ過に使用するには問題があ
り、十分実用に耐えるフィルターは未だ得られていな
い。
部連通空間を有するセラミックフォームが用いられてい
るが、従来のセラミックフィルターは、溶融ステンレス
合金、溶融鋼、溶融鋳鋼のろ過に使用するには問題があ
り、十分実用に耐えるフィルターは未だ得られていな
い。
【０００４】この理由は、１５００℃あるいはそれ以上
の高温の溶湯をろ過するという温度的に極めて過酷な条
件下で使用されるため、溶湯が流入した瞬間における熱
衝撃、高温溶湯との衝突による損傷や摩耗等に耐えられ
る材質や構造の選定が困難なためである。
の高温の溶湯をろ過するという温度的に極めて過酷な条
件下で使用されるため、溶湯が流入した瞬間における熱
衝撃、高温溶湯との衝突による損傷や摩耗等に耐えられ
る材質や構造の選定が困難なためである。
【０００５】例えば、材質的には、非酸化物系のセラミ
ックとして炭化珪素を主成分とするフィルターが知られ
ている（特開昭６０−１９７８２９号公報）が、このフ
ィルターは熱衝撃には強いものの、大気雰囲気下での使
用は、炭化珪素の分解のため、１４５０℃が限界であっ
た。そのため、鋳鉄溶湯には使えるが、１５００℃以
上、場合によっては１６００℃以上での鋳造に耐えねば
ならないステンレス合金鋳造には使えないものであり、
しかも炭化珪素は、より高温で鉄と反応するため、長時
間の使用には限界があった。
ックとして炭化珪素を主成分とするフィルターが知られ
ている（特開昭６０−１９７８２９号公報）が、このフ
ィルターは熱衝撃には強いものの、大気雰囲気下での使
用は、炭化珪素の分解のため、１４５０℃が限界であっ
た。そのため、鋳鉄溶湯には使えるが、１５００℃以
上、場合によっては１６００℃以上での鋳造に耐えねば
ならないステンレス合金鋳造には使えないものであり、
しかも炭化珪素は、より高温で鉄と反応するため、長時
間の使用には限界があった。
【０００６】また、酸化物系セラミックとしては、ジル
コニア系を主体としたものが提案されている（特開平３
−１３７０７３号公報）が、このセラミックは、単斜晶
系ジルコニアを含むため、温度変化により結晶の変態が
起こり、クラックの発生が生じてしまうばかりでなく、
等軸晶系も含むため、熱膨張係数が大きくなり、耐スポ
ーリング性はそれほど期待できるものではない。この結
晶変態によるクラックを阻止するため、ジルコニアにア
ルミナを添加した系も提案されている（特開昭６１−１
４１６６６号公報）が、この系はアルミナを配合してい
るため、熱膨張係数が大きく、ステンレス合金鋳造に必
要とされる１５００℃以上の溶湯ろ過には耐えられるも
のではない。
コニア系を主体としたものが提案されている（特開平３
−１３７０７３号公報）が、このセラミックは、単斜晶
系ジルコニアを含むため、温度変化により結晶の変態が
起こり、クラックの発生が生じてしまうばかりでなく、
等軸晶系も含むため、熱膨張係数が大きくなり、耐スポ
ーリング性はそれほど期待できるものではない。この結
晶変態によるクラックを阻止するため、ジルコニアにア
ルミナを添加した系も提案されている（特開昭６１−１
４１６６６号公報）が、この系はアルミナを配合してい
るため、熱膨張係数が大きく、ステンレス合金鋳造に必
要とされる１５００℃以上の溶湯ろ過には耐えられるも
のではない。
【０００７】更に、シリカ／アルミナ／ジルコニアの系
が提案されている（特開昭６２−２７８２３５号公報）
が、この配合系も熱膨張係数が大きく、１５００℃以上
の溶融金属を瞬時に鋳湯する場合には、熱衝撃に耐えら
れずに破壊してしまうことが認められている。
が提案されている（特開昭６２−２７８２３５号公報）
が、この配合系も熱膨張係数が大きく、１５００℃以上
の溶融金属を瞬時に鋳湯する場合には、熱衝撃に耐えら
れずに破壊してしまうことが認められている。
【０００８】このように溶湯の熱に耐える耐熱衝撃性
は、下記式（１）で示されるように、耐熱性だけでな
く、熱膨張係数と相関するものである。
は、下記式（１）で示されるように、耐熱性だけでな
く、熱膨張係数と相関するものである。
【０００９】
【数１】 （式中、Ｒは熱衝撃抵抗係数、Ｓは強度、αは熱膨張係
数、νはポアソン比、Ｅはヤング率、λは熱伝導率であ
る。）
数、νはポアソン比、Ｅはヤング率、λは熱伝導率であ
る。）
【００１０】従って、耐熱衝撃性が要求される場合は、
低熱膨張係数の素材を用いる必要があり、上述した例で
は耐熱性は十分にあるが、熱膨張係数が大きいため、室
温状態で高温の溶湯を鋳湯すると、その温度差に耐えら
れずに破壊してしまうものである。
低熱膨張係数の素材を用いる必要があり、上述した例で
は耐熱性は十分にあるが、熱膨張係数が大きいため、室
温状態で高温の溶湯を鋳湯すると、その温度差に耐えら
れずに破壊してしまうものである。
【００１１】そのため、低熱膨張係数のコージライトや
チタン酸アルミニウムを用いた系が提案されている。こ
のうち、コージライトを主体としたセラミックフィルタ
ーは、コージライト単体の熱膨張係数が２×１０-6／℃
で、前記ジルコニアやアルミナに比べ１／４〜１／５と
小さいため耐熱衝撃性素材として有用であるが、融点が
１４５０℃と低いため、実用上使用は１３００℃以下の
金属溶湯に限られてしまう。
チタン酸アルミニウムを用いた系が提案されている。こ
のうち、コージライトを主体としたセラミックフィルタ
ーは、コージライト単体の熱膨張係数が２×１０-6／℃
で、前記ジルコニアやアルミナに比べ１／４〜１／５と
小さいため耐熱衝撃性素材として有用であるが、融点が
１４５０℃と低いため、実用上使用は１３００℃以下の
金属溶湯に限られてしまう。
【００１２】また、チタン酸アルミニウムを用いた例も
提案されている（特開昭６３−７４９８１号公報）が、
この提案では粉体素材と発泡成分を同時に配合し、発泡
・焼成することにより多孔体を得ている。かかる方法に
よれば、発泡成分は有機質で、４０部という多量配合で
あるため、焼成後、骨格を形成するセラミックは不均質
構造であり、緻密組織が得られないという問題があるほ
か、発泡による網目もコントロールができず、圧力損失
が非常に大きいものしか得られないという問題があっ
た。
提案されている（特開昭６３−７４９８１号公報）が、
この提案では粉体素材と発泡成分を同時に配合し、発泡
・焼成することにより多孔体を得ている。かかる方法に
よれば、発泡成分は有機質で、４０部という多量配合で
あるため、焼成後、骨格を形成するセラミックは不均質
構造であり、緻密組織が得られないという問題があるほ
か、発泡による網目もコントロールができず、圧力損失
が非常に大きいものしか得られないという問題があっ
た。
【００１３】一方、合成樹脂発泡体を基体として、これ
にセラミック泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去
し、乾燥し、焼成して得られる三次元網状の内部連通空
間を有するセラミックフォームも溶湯ろ過に用いられて
いるが、フィルターの構造については、過酷な使用に堪
えられる強度を持たせるためには、合成樹脂発泡体に多
量のセラミックスラリーを付着させ、骨格の太いセラミ
ックフォームとする必要があり、その結果目づまりを起
こし易くなり、圧力損失が大きくなるという問題があ
る。
にセラミック泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去
し、乾燥し、焼成して得られる三次元網状の内部連通空
間を有するセラミックフォームも溶湯ろ過に用いられて
いるが、フィルターの構造については、過酷な使用に堪
えられる強度を持たせるためには、合成樹脂発泡体に多
量のセラミックスラリーを付着させ、骨格の太いセラミ
ックフォームとする必要があり、その結果目づまりを起
こし易くなり、圧力損失が大きくなるという問題があ
る。
【００１４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、耐熱性及び低熱膨張性で、ステンレス合金溶湯など
の１５００℃以上の耐熱衝撃性に優れると共に、目づま
りが少なく、圧力損失の低いろ過性に優れる高温用セラ
ミックフィルターを提供することを目的とする。
で、耐熱性及び低熱膨張性で、ステンレス合金溶湯など
の１５００℃以上の耐熱衝撃性に優れると共に、目づま
りが少なく、圧力損失の低いろ過性に優れる高温用セラ
ミックフィルターを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、合成樹脂
発泡体を基体として、これにセラミック泥漿を付着させ
た後、余剰の泥漿を除去し、乾燥し、焼成して得られる
三次元網状の内部連通空間を有するセラミックフォーム
において、セラミック材質が、チタン酸アルミニウム２
０〜７０重量部、ムライト１０〜５０重量部及びアルミ
ナ５〜２５重量部の割合の系であり、かつかさ比重が
０．５〜１、２．５ｃｍ当りの孔数が６〜２０個である
セラミックフィルターを用いることにより、上記目的を
達成することができることを知見した。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、合成樹脂
発泡体を基体として、これにセラミック泥漿を付着させ
た後、余剰の泥漿を除去し、乾燥し、焼成して得られる
三次元網状の内部連通空間を有するセラミックフォーム
において、セラミック材質が、チタン酸アルミニウム２
０〜７０重量部、ムライト１０〜５０重量部及びアルミ
ナ５〜２５重量部の割合の系であり、かつかさ比重が
０．５〜１、２．５ｃｍ当りの孔数が６〜２０個である
セラミックフィルターを用いることにより、上記目的を
達成することができることを知見した。
【００１６】即ち、上述したように、合成樹脂発泡体を
基体として、これにセラミック泥漿を付着させた後、余
剰の泥漿を除去し、乾燥し、焼成して得られる三次元網
状の内部連通空間を有するセラミックフォームに対し、
溶湯ろ過に耐える強度を持たせるためには、合成樹脂発
泡体に多量のセラミックスラリーを付着させる必要があ
り、この際目づまりが生じるものであるが、セラミック
材質を上述した配合比を有するチタン酸アルミニウム、
ムライト及びアルミナの系とすること、とりわけムライ
トとして電融品を用いることにより、これらのセラミッ
クのスラリーは、スラリー特性が良く、目づまりなく容
易にかさ比重が０．５〜１、２．５ｃｍ当りの孔数が６
〜２０個であるセラミックフィルターが得られ、このフ
ィルターは圧力損失が低く、フィルターとして好適であ
ること、しかも、上記配合比率により得られるセラミッ
クスが、意外にもこれらのセラミックを単独配合したも
のの配合比率から予想される値よりも低い熱膨張係数の
もので、しかも耐熱性が十分である上、強度も高く、そ
の結果、１５００℃以上、とりわけステンレス合金溶湯
のような１６００℃程度の溶湯の熱衝撃に耐えると共
に、溶融金属に蝕害されることがなく、溶融金属ろ過に
好適なセラミックフィルターであることを見い出し、本
発明をなすに至ったものである。
基体として、これにセラミック泥漿を付着させた後、余
剰の泥漿を除去し、乾燥し、焼成して得られる三次元網
状の内部連通空間を有するセラミックフォームに対し、
溶湯ろ過に耐える強度を持たせるためには、合成樹脂発
泡体に多量のセラミックスラリーを付着させる必要があ
り、この際目づまりが生じるものであるが、セラミック
材質を上述した配合比を有するチタン酸アルミニウム、
ムライト及びアルミナの系とすること、とりわけムライ
トとして電融品を用いることにより、これらのセラミッ
クのスラリーは、スラリー特性が良く、目づまりなく容
易にかさ比重が０．５〜１、２．５ｃｍ当りの孔数が６
〜２０個であるセラミックフィルターが得られ、このフ
ィルターは圧力損失が低く、フィルターとして好適であ
ること、しかも、上記配合比率により得られるセラミッ
クスが、意外にもこれらのセラミックを単独配合したも
のの配合比率から予想される値よりも低い熱膨張係数の
もので、しかも耐熱性が十分である上、強度も高く、そ
の結果、１５００℃以上、とりわけステンレス合金溶湯
のような１６００℃程度の溶湯の熱衝撃に耐えると共
に、溶融金属に蝕害されることがなく、溶融金属ろ過に
好適なセラミックフィルターであることを見い出し、本
発明をなすに至ったものである。
【００１７】従って、本発明は、合成樹脂発泡体を基体
として、これにセラミック泥漿を付着させた後、余剰の
泥漿を除去し、乾燥し、焼成して得られる三次元網状骨
格構造を有するセラミックフィルターにおいて、セラミ
ック材質が、チタン酸アルミニウム２０〜７０重量部、
ムライト１０〜５０重量部及びアルミナ５〜２５重量部
の割合の系であり、かつかさ比重が０．５〜１、２．５
ｃｍ当りの孔数が６〜２０個であることを特徴とする高
温用セラミックフィルターを提供する。
として、これにセラミック泥漿を付着させた後、余剰の
泥漿を除去し、乾燥し、焼成して得られる三次元網状骨
格構造を有するセラミックフィルターにおいて、セラミ
ック材質が、チタン酸アルミニウム２０〜７０重量部、
ムライト１０〜５０重量部及びアルミナ５〜２５重量部
の割合の系であり、かつかさ比重が０．５〜１、２．５
ｃｍ当りの孔数が６〜２０個であることを特徴とする高
温用セラミックフィルターを提供する。
【００１８】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の高温用セラミックフィルターは、上述した
ようにセラミック材質としてチタン酸アルミニウム、ム
ライト及びアルミナ系を用いるものである。
と、本発明の高温用セラミックフィルターは、上述した
ようにセラミック材質としてチタン酸アルミニウム、ム
ライト及びアルミナ系を用いるものである。
【００１９】ここで、チタン酸アルミニウムは、コージ
ライトより耐熱性があり、低熱膨張性を有するものであ
り、本発明においては、かかる特性を効果的に発揮させ
ることができる。チタン酸アルミニウムの配合量は、セ
ラミック組成１００重量部中、２０〜７０部（重量部、
以下同様）、好ましくは３０〜６０部の範囲とすること
が必要である。２０部より配合量が少ないと、熱膨張係
数を低くする寄与が少なくなり、一方、７０部より多い
と焼成途中でのチタン酸アルミニウムの結晶変化による
影響で、強度の低下度合いが顕著となる。
ライトより耐熱性があり、低熱膨張性を有するものであ
り、本発明においては、かかる特性を効果的に発揮させ
ることができる。チタン酸アルミニウムの配合量は、セ
ラミック組成１００重量部中、２０〜７０部（重量部、
以下同様）、好ましくは３０〜６０部の範囲とすること
が必要である。２０部より配合量が少ないと、熱膨張係
数を低くする寄与が少なくなり、一方、７０部より多い
と焼成途中でのチタン酸アルミニウムの結晶変化による
影響で、強度の低下度合いが顕著となる。
【００２０】この場合、チタン酸アルミニウムは、平均
粒径が３〜１０μｍの粉末が好ましい。なお、チタン酸
アルミニウムとしては、酸化鉄などの鉄化合物を鉄元素
として１〜８重量％添加したものが好ましい。鉄化合物
を添加していないと、チタン酸アルミニウムの結晶特性
上、焼成において、昇温後冷却時に粒内クラックが発生
し、このクラックにより機械的強度を大きく低下した
り、あるいは破損を招く原因となったりする。この現象
を防ぐため鉄化合物の添加は有効であり、詳細な機構は
不明であるが、結晶変態によるクラック発生を効果的に
防止することができる。
粒径が３〜１０μｍの粉末が好ましい。なお、チタン酸
アルミニウムとしては、酸化鉄などの鉄化合物を鉄元素
として１〜８重量％添加したものが好ましい。鉄化合物
を添加していないと、チタン酸アルミニウムの結晶特性
上、焼成において、昇温後冷却時に粒内クラックが発生
し、このクラックにより機械的強度を大きく低下した
り、あるいは破損を招く原因となったりする。この現象
を防ぐため鉄化合物の添加は有効であり、詳細な機構は
不明であるが、結晶変態によるクラック発生を効果的に
防止することができる。
【００２１】一方、ムライトは、比較的低熱膨張性であ
り、セラミックスラリー泥漿の安定化及び耐熱性安定化
のため用いるもので、その配合量は、セラミック組成１
００部中、１０〜５０部、好ましくは２０〜４５部の範
囲とする必要がある。配合量が１０部より少ないと多孔
体製造時に目づまりを起こし易くなると共に、耐熱性が
不良となり、一方、５０部より多く配合すると、ムライ
ト中にはシリカ成分が入っているため、溶融金属、特に
鉄系溶融金属に長時間浸漬すると、蝕されるおそれがあ
る。なお、ムライトとしては、焼成時に反応してムライ
トを形成するようにシリカ、アルミナをセラミックスラ
リーに配合しても良い。
り、セラミックスラリー泥漿の安定化及び耐熱性安定化
のため用いるもので、その配合量は、セラミック組成１
００部中、１０〜５０部、好ましくは２０〜４５部の範
囲とする必要がある。配合量が１０部より少ないと多孔
体製造時に目づまりを起こし易くなると共に、耐熱性が
不良となり、一方、５０部より多く配合すると、ムライ
ト中にはシリカ成分が入っているため、溶融金属、特に
鉄系溶融金属に長時間浸漬すると、蝕されるおそれがあ
る。なお、ムライトとしては、焼成時に反応してムライ
トを形成するようにシリカ、アルミナをセラミックスラ
リーに配合しても良い。
【００２２】また、アルミナは、焼成バインダーとして
添加するもので、得られるセラミックの耐熱性、強度向
上に有効である。アルミナの配合量は、セラミック組成
１００部中、５〜３０部、好ましくは１０〜２５部の範
囲とする必要がある。５部より配合量が少ないと焼成バ
インダーとしての機能が低く、得られるセラミックの強
度が不十分となり、一方、３０部より多いと強度は上が
るが、熱膨張係数が大きくなり過ぎて耐熱衝撃性が悪く
なる。
添加するもので、得られるセラミックの耐熱性、強度向
上に有効である。アルミナの配合量は、セラミック組成
１００部中、５〜３０部、好ましくは１０〜２５部の範
囲とする必要がある。５部より配合量が少ないと焼成バ
インダーとしての機能が低く、得られるセラミックの強
度が不十分となり、一方、３０部より多いと強度は上が
るが、熱膨張係数が大きくなり過ぎて耐熱衝撃性が悪く
なる。
【００２３】この場合、ムライト、アルミナの平均粒径
は、５〜２０μｍの範囲が好適である。なお、ムライト
としては、電融品が好ましい。これは、フィルターの損
傷を防ぐためには構造面において骨格を骨太にする必要
があり、このためにはかさ比重を増大させる必要がある
が、合成樹脂発泡体を基材とした系でセラミックフィル
ターを作成する場合には、かさ比重の増大と共に目づま
りの傾向が著しくなるという問題がある。この問題に対
してムライトを電融品に置換することにより、圧力損失
以外の物性を損なうことなく目づまりを防止して圧力損
失の改善ができる。
は、５〜２０μｍの範囲が好適である。なお、ムライト
としては、電融品が好ましい。これは、フィルターの損
傷を防ぐためには構造面において骨格を骨太にする必要
があり、このためにはかさ比重を増大させる必要がある
が、合成樹脂発泡体を基材とした系でセラミックフィル
ターを作成する場合には、かさ比重の増大と共に目づま
りの傾向が著しくなるという問題がある。この問題に対
してムライトを電融品に置換することにより、圧力損失
以外の物性を損なうことなく目づまりを防止して圧力損
失の改善ができる。
【００２４】本発明の高温用セラミックフィルターは、
溶融金属ろ過のための特性を確保するため、かさ比重が
０．５〜１、好ましくは０．６〜０．８、孔数が直線
２．５ｃｍ当り６〜２０個、好ましくは６〜１３個の範
囲とする必要がある。かさ比重が０．５より小さいと骨
格が細く、溶融金属の溶湯圧に耐えられなくなる。一
方、かさ比重が１より大きいと目づまりの割合が多くな
って圧力損失が高くなり、このためろ過時間が長くなっ
たり、湯流出不良を起こすようになる。また、孔数が６
個より少ないと溶融金属ろ過における介在物の除去が不
十分となり、一方、２０個より多いと骨格が細くなり、
鋳湯圧に耐えられなくなる。
溶融金属ろ過のための特性を確保するため、かさ比重が
０．５〜１、好ましくは０．６〜０．８、孔数が直線
２．５ｃｍ当り６〜２０個、好ましくは６〜１３個の範
囲とする必要がある。かさ比重が０．５より小さいと骨
格が細く、溶融金属の溶湯圧に耐えられなくなる。一
方、かさ比重が１より大きいと目づまりの割合が多くな
って圧力損失が高くなり、このためろ過時間が長くなっ
たり、湯流出不良を起こすようになる。また、孔数が６
個より少ないと溶融金属ろ過における介在物の除去が不
十分となり、一方、２０個より多いと骨格が細くなり、
鋳湯圧に耐えられなくなる。
【００２５】また、セラミックフィルターの熱膨張係数
は、一般的に３．５×１０-6以下とすることができる。
これより熱膨張係数が大きいと耐熱衝撃性が低下して本
発明の目的を達成できない場合がある。なお、一般的
に、複合素材の熱膨張係数はそれぞれの単独素材の配合
比率で得られ、これはそれぞれの素材が相互に反応しな
いという仮定から成り立つものであるが、本発明の場合
は、用いるチタン酸アルミニウムは焼成温度により結晶
系が変化し、特に１６００℃以上で焼成する場合、１６
００〜１６５０℃以上でチタン酸アルミニウムはＣ軸方
向に成長した結晶に変化し、配合時の組織とは著しく異
なり、その結果、熱膨張係数も配合比率から得られる値
より低いものが得られることが認められる。そのため、
熱膨張係数の低下により耐熱衝撃性が向上するものと考
えられる。
は、一般的に３．５×１０-6以下とすることができる。
これより熱膨張係数が大きいと耐熱衝撃性が低下して本
発明の目的を達成できない場合がある。なお、一般的
に、複合素材の熱膨張係数はそれぞれの単独素材の配合
比率で得られ、これはそれぞれの素材が相互に反応しな
いという仮定から成り立つものであるが、本発明の場合
は、用いるチタン酸アルミニウムは焼成温度により結晶
系が変化し、特に１６００℃以上で焼成する場合、１６
００〜１６５０℃以上でチタン酸アルミニウムはＣ軸方
向に成長した結晶に変化し、配合時の組織とは著しく異
なり、その結果、熱膨張係数も配合比率から得られる値
より低いものが得られることが認められる。そのため、
熱膨張係数の低下により耐熱衝撃性が向上するものと考
えられる。
【００２６】このような本発明の高温用セラミックフィ
ルターを製造するには、常法に従い、合成樹脂発泡体を
基体として、これに上述した成分のセラミックを泥漿と
して付着させた後、余剰の泥漿を除去し、乾燥し、焼成
して得ることができる。この場合、合成樹脂発泡体とし
てはセル膜のない軟質ポリウレタンフォームが好適に用
いられる。
ルターを製造するには、常法に従い、合成樹脂発泡体を
基体として、これに上述した成分のセラミックを泥漿と
して付着させた後、余剰の泥漿を除去し、乾燥し、焼成
して得ることができる。この場合、合成樹脂発泡体とし
てはセル膜のない軟質ポリウレタンフォームが好適に用
いられる。
【００２７】また、上記泥漿は、上記セラミック成分に
加え、ポリビニルアルコール、ＣＭＣ等のバインダー、
ケブラチオ等の解膠剤、及び水を添加し、調製するが、
本発明のセラミックフィルターは、セラミック成分とし
て上述したようにチタン酸アルミニウム、ムライト、ア
ルミナを使用するものであり、このアルミナを焼成バイ
ンダーとしているため、焼成温度として１６５０〜１７
５０℃程度の高温を必要とする。一般的に１６００℃以
上の焼成は炉の構造が１６００℃以下の焼成炉とは大き
く異なり、設備費の増大を招くばかりでなく維持費にお
いてもコストアップとなる。そこで、焼成助剤として、
アルミナと共融する金属酸化物を用いても良く、例えば
アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物を挙げること
ができる。この場合の添加量は、０．０５〜３部の範囲
が好適であり、これにより焼成温度を３０〜１００℃程
度下げることができる。配合量が０．０５部より少ない
と配合の効果が現れない場合があり、一方、３部より配
合量を多くすると焼成温度は大きく下げられるものの、
アルミナの粒成長が著しくなり、あるいはガラス状とな
り、耐熱性、熱膨張係数に悪影響を及ぼす場合がある。
加え、ポリビニルアルコール、ＣＭＣ等のバインダー、
ケブラチオ等の解膠剤、及び水を添加し、調製するが、
本発明のセラミックフィルターは、セラミック成分とし
て上述したようにチタン酸アルミニウム、ムライト、ア
ルミナを使用するものであり、このアルミナを焼成バイ
ンダーとしているため、焼成温度として１６５０〜１７
５０℃程度の高温を必要とする。一般的に１６００℃以
上の焼成は炉の構造が１６００℃以下の焼成炉とは大き
く異なり、設備費の増大を招くばかりでなく維持費にお
いてもコストアップとなる。そこで、焼成助剤として、
アルミナと共融する金属酸化物を用いても良く、例えば
アルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物を挙げること
ができる。この場合の添加量は、０．０５〜３部の範囲
が好適であり、これにより焼成温度を３０〜１００℃程
度下げることができる。配合量が０．０５部より少ない
と配合の効果が現れない場合があり、一方、３部より配
合量を多くすると焼成温度は大きく下げられるものの、
アルミナの粒成長が著しくなり、あるいはガラス状とな
り、耐熱性、熱膨張係数に悪影響を及ぼす場合がある。
【００２８】なお、上記泥漿の粘度は、目的とするセラ
ミック多孔体のセルの大きさ、あるいはかさ比重によ
り、水の添加量を加減して調節することができるが、通
常１５０〜２５０ポイズ、特に１７０〜２００ポイズの
範囲に調製される。
ミック多孔体のセルの大きさ、あるいはかさ比重によ
り、水の添加量を加減して調節することができるが、通
常１５０〜２５０ポイズ、特に１７０〜２００ポイズの
範囲に調製される。
【００２９】この泥漿に合成樹脂発泡体、例えば２．５
ｃｍ当りのセル数が６〜２０個のセル膜のない三次元網
状骨格構造を有するポリウレタンフォームを浸漬し、該
泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去するが、この除
去方法としては、ロールによるプレス、遠心分離、エア
ー吹付け等の適宜な方法が採用される。
ｃｍ当りのセル数が６〜２０個のセル膜のない三次元網
状骨格構造を有するポリウレタンフォームを浸漬し、該
泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去するが、この除
去方法としては、ロールによるプレス、遠心分離、エア
ー吹付け等の適宜な方法が採用される。
【００３０】また、余剰の泥漿を除去した後、乾燥し、
焼成するが、焼成温度は１６００〜１７５０℃程度、ま
た上記焼結助剤を配合した場合は１５００〜１７２０℃
程度とすることができる。
焼成するが、焼成温度は１６００〜１７５０℃程度、ま
た上記焼結助剤を配合した場合は１５００〜１７２０℃
程度とすることができる。
【００３１】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。
【００３２】［実施例１］チタン酸アルミニウム粉末６
０部、ムライト（電融品）３０部、アルミナ１０部にポ
リビニルアルコール４部、ケブラチオ０．１部、炭酸カ
ルシウム０．０５部及び水１８部を添加し、粘度１８０
ポイズのセラミックスラリーを調製した。このスラリー
に、２．５ｃｍ当りのセル数が６個の６×６×２ｃｍの
セル膜のない三次元網状骨格構造を有するポリウレタン
フォームを含浸した。
０部、ムライト（電融品）３０部、アルミナ１０部にポ
リビニルアルコール４部、ケブラチオ０．１部、炭酸カ
ルシウム０．０５部及び水１８部を添加し、粘度１８０
ポイズのセラミックスラリーを調製した。このスラリー
に、２．５ｃｍ当りのセル数が６個の６×６×２ｃｍの
セル膜のない三次元網状骨格構造を有するポリウレタン
フォームを含浸した。
【００３３】余分なスラリーをロールにより除去した
後、６０℃で６時間乾燥した。次いで、１６３０℃で焼
成を行って５．２×５．２×１．８ｃｍのセラミックフ
ィルターを得た。
後、６０℃で６時間乾燥した。次いで、１６３０℃で焼
成を行って５．２×５．２×１．８ｃｍのセラミックフ
ィルターを得た。
【００３４】得られたセラミックフィルターについて、
かさ比重、２５〜８００℃での熱膨張係数、曲げ強度、
１０ｃｍ／ｓでの圧力損失、熱間たわみ（スパン１００
ｍｍで両端を支持し、１６００℃×３０分放置後の中心
部のたわみ量）を測定すると共に、下記方法により鋳湯
に対する耐熱衝撃性を評価した。耐熱衝撃性 得られたセラミックフィルターに温度１６００℃の溶融
ステンレス合金３５ｋｇを４〜６秒で鋳湯し、冷却後、
フィルター部を切断し、フィルターの破損状態を目視に
て観察し、下記評価方法により判定した。 ○：フィルターの骨格が健全であり、異状がない。 ×：フィルターにクラックが発生し、軟化、欠落が生じ
ていた。
かさ比重、２５〜８００℃での熱膨張係数、曲げ強度、
１０ｃｍ／ｓでの圧力損失、熱間たわみ（スパン１００
ｍｍで両端を支持し、１６００℃×３０分放置後の中心
部のたわみ量）を測定すると共に、下記方法により鋳湯
に対する耐熱衝撃性を評価した。耐熱衝撃性 得られたセラミックフィルターに温度１６００℃の溶融
ステンレス合金３５ｋｇを４〜６秒で鋳湯し、冷却後、
フィルター部を切断し、フィルターの破損状態を目視に
て観察し、下記評価方法により判定した。 ○：フィルターの骨格が健全であり、異状がない。 ×：フィルターにクラックが発生し、軟化、欠落が生じ
ていた。
【００３５】［実施例２〜４、比較例１〜３］表１に示
す配合量でチタン酸アルミニウム、ムライト、アルミナ
を使用した以外は実施例１と同様の条件でセラミックフ
ィルターを得、同様に物性を測定した。結果を表１に併
記する。
す配合量でチタン酸アルミニウム、ムライト、アルミナ
を使用した以外は実施例１と同様の条件でセラミックフ
ィルターを得、同様に物性を測定した。結果を表１に併
記する。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１の結果より、チタン酸アルミニウム、
ムライト、アルミナの配合割合が本発明の範囲内であれ
ば、３．５×１０-6以下の熱膨張係数のセラミックフィ
ルターが得られると共に、耐熱性の尺度である熱間たわ
みに優れ、溶融金属鋳湯後において、健全であり、耐熱
衝撃性に優れることが認められる。これに対して、上記
セラミックの配合比が本発明の範囲外のもの（比較例）
は、耐熱性が低く、耐熱衝撃性が悪いことが認められ
る。
ムライト、アルミナの配合割合が本発明の範囲内であれ
ば、３．５×１０-6以下の熱膨張係数のセラミックフィ
ルターが得られると共に、耐熱性の尺度である熱間たわ
みに優れ、溶融金属鋳湯後において、健全であり、耐熱
衝撃性に優れることが認められる。これに対して、上記
セラミックの配合比が本発明の範囲外のもの（比較例）
は、耐熱性が低く、耐熱衝撃性が悪いことが認められ
る。
【００３８】
【発明の効果】本発明の高温用セラミックフィルター
は、耐熱性、低熱膨張係数で、耐熱衝撃性に優れると共
に、低圧力損失であり、このため溶融ステンレス合金、
溶融鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いるこ
とができる。
は、耐熱性、低熱膨張係数で、耐熱衝撃性に優れると共
に、低圧力損失であり、このため溶融ステンレス合金、
溶融鋼、溶融鋳鋼などをろ過するために好適に用いるこ
とができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 合成樹脂発泡体を基体として、これにセ
ラミック泥漿を付着させた後、余剰の泥漿を除去し、乾
燥し、焼成して得られる三次元網状骨格構造を有するセ
ラミックフィルターにおいて、セラミック材質が、チタ
ン酸アルミニウム２０〜７０重量部、ムライト１０〜５
０重量部及びアルミナ５〜２５重量部の割合の系であ
り、かつかさ比重が０．５〜１、２．５ｃｍ当りの孔数
が６〜２０個であることを特徴とする高温用セラミック
フィルター。 - 【請求項２】 ムライトとして電融品を用いる請求項１
記載の高温用セラミックフィルター。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4231296A JP2845046B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 溶融ステンレス合金用セラミックフィルター |
| EP19930306173 EP0586102B1 (en) | 1992-08-06 | 1993-08-04 | High-Temperature ceramic filter |
| DE1993616290 DE69316290T2 (de) | 1992-08-06 | 1993-08-04 | Wärmefester keramischer Filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4231296A JP2845046B2 (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 溶融ステンレス合金用セラミックフィルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656553A true JPH0656553A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2845046B2 JP2845046B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=16921392
Family Applications (1)
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