CN101142042A - 用于保护铸铁管的离心浇铸模具的干喷射型产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保护离心浇铸铸铁管所用的浇铸模具的干喷射形式的粉末产品，该产品包括这种用途的常规组分，以及改进所述产品进行沉积时的流动性，并使产品对其物理或物理－化学特性的依赖性较小。所述添加剂具体可以是硅油、硅酸钾或密度小于0.1的微细二氧化硅，以及它们中一种或多种的任意比例的混合物。

Description

用于保护铸铁管的离心浇铸模具的干喷射型产品

发明领域

本发明涉及一种用来保护在离心浇铸铸铁管时所用的浇铸模具的粉末形式的产品；所用的浇铸模具通常称作“壳体”。

背景技术

除非另外指出，与化学组成相关的所有的数值以重量％表示。

用来保护用于铸铁管的离心浇铸壳体的涂料可以由孕育剂和粉末形式的难熔材料组成，这种涂料也是二氧化硅和膨润土的掺混物，可以通过喷射水性悬浮液将这些涂料投放到位。例如在美国专利4,058,153(Pont-A-Mousson)中描述了这类涂料，并被称作湿喷射涂料。通常还可以采用在浇铸铁之前干喷射在壳体上的粉末，这类粉末则称作干喷射的粉末。

无论采用何种技术来沉积粉末，这些产品可用于几种目的，具体如下：

-获得脱模效果，即在固化后能够容易地将管从模具中抽出；

-获得热障效果，限制壳体温度上升，因此有利于提高其寿命；

-获得抗砂眼效果，即，能限制在管表面产生砂眼的风险；和

-获得最终对铸铁的孕育作用，以控制管的金相结构。

众所周知，铁中孕育不足会导致生成碳化物，冷却和快速脱模时明显的收缩，是对高生产率的一种度量。然而，制成的铸件需要后续的热处理，而证明后续热处理是高成本的。

根据情况，优选进行进一步的孕育，以避免最后的热处理，即使必将使生产速率下降也优选这么做，或者相反，孕育较少，以提高生产率，并使铸件在下游进行热处理。

因此，干喷射产品的孕育性可以在相当宽的限度之内；相反，其它所要求的效果要服从更固定的要求。

因此，用作干喷射产品的产品一般由几种组分的掺混物组成，这些组分包括：

-较高效力的孕育剂，通常占产品的30-100％；例如，为此目的可以使用铁-硅合金，它们含有0.1-4％的铝和钙，以及任选的能在铸铁中产生辅助的或补充的金相效果的其它元素；

-能产生特定的抗砂眼效果的元素或合金的粉末；它们通常是元素周期表第2族的还原元素的元素或合金；和

-惰性矿物填料，例如，二氧化硅，最多可占产品的70％。

法国专利2,612,097(Foseco)具体描述Fe-Si-Mg型合金作为处理剂的用途，其颗粒是摩擦带电的。

在浇铸铁之前，一般即刻通过传输系统将它们沉积在壳体上，该系统通常包括：

-一个或多个储存容器；

-用来确定沉积的量和该沉积时刻的设备；和

-将粉末正确传输到壳体的系统。

现有技术的产品存在与难以在模具内表面达到均匀分布有关的一些缺陷，这由在优先区域过多的粉末量，相反在其它区域没有粉末或者粉末量不足得到证实。这种现象的有关直接结果就是在铸铁中产生结构不均匀性，以及在浇铸管上出现表面缺陷或者在同样管内出现产品内含物。随时间流逝出现的另一个结果是必须用所述产品保护的模具的内表面的不均匀磨损，这也会影响铸铁管的表面。

发明内容

本发明的目的是一种用来保护铸铁管用的离心浇铸模具的粉末产品，通过将该产品干喷射到所述模具的内表面来进行保护，该粉末产品包含一种孕育金属合金或者多种孕育金属合金的掺混物、任选的具有抗砂眼效果的还原元素或合金的粉末、和任选的惰性矿物填料，该产品的特性是还包含至少一种意图提高所述粉末产品的流动特性的添加剂。

较好地，流动性能使50g产品通过孔直径为4mm，壁构成的顶角为60°的漏斗的流动时间为17-27秒，所述产品的粒度分布为：小于300μm为99-100％，小于63μm为10-35％。

根据另一个优选实施方式，如果没有所述添加剂的同样产品流动通过了直径4mm的漏斗，则相对于没有所述添加剂的同样产品流动时间减少5-10秒，如果没有所述添加剂的同样产品未能流动通过所述孔，则流动时间为20-27秒。

根据优选的实施方式，添加剂是硅油，根据另一个实施方式，添加剂是硅酸钾(potassium siliconate)，根据另一个实施方式，添加剂是密度小于0.1的微细二氧化硅。

添加剂还可以是一种或多种上述添加剂的任何比例的混合物。

最后，根据优选的实施方式，所述产品中添加剂的重量比例为0.02-0.2％。

具体实施方式

在通过连续离心浇铸制造铸铁管时用作干喷射产品的现有技术的产品存在一些缺陷。具体地，在掺混物中加入的惰性矿物填料导致模具中结污以及在铁内形成惰性矿物内含物的风险性增大，这些都可能在管表面产生有缺陷的外观。

粉末的流动性必须对应于传递并均匀分布在壳体的内模槽(internalimpression)上的良好能力与沉积在所述模槽上之后，特别在将所述铁倒入所述壳体时在液态铁前部的粉末不再流动的要求之间的最佳折中。为此目的，壳体也可以具有锻造的表面，包括连续的多个杯凸(cup)，杯凸的目的之一是保留粉末，使粉末不会夹带在液态铁前部。如果粉末的流动性太高，这种防范措施被证明是不充分的。

此外，对所述粉末进行处理、计量和传递的系统的特征对不同用户也不相同，结果是，在实施中，粉末特征和设备特征并不能始终彼此相对进行优化。

所述粉末的粒度分布的选择也由考虑了粉末与液态铁在壳体中的相互作用时的性能的要求来具体规定，使之满足上述的目的。

所述粉末也称作“纤维管(inotube)”，因而是细的，因此：

-粉末对储存条件敏感，理论上可以改进流动性并涉及其最终使用时的均匀性；和

-制造条件(湿度、材料的脆性等)的细小变化也可能导致其流动性的总体改变和/或不均匀性。

流动性方面的这种变化的结果如下：

-因为由上述对壳体表面进行锻造形成的杯凸保留沉积涂层的能力在一定程度上变化，所述涂层表现为不规则的。这种缺陷可能导致产品向壳体底部滑移，壳体一般是倾斜的，通常倾斜6％；和

-这些流动性变化也对粉末传递系统有影响，使用时引起各种问题(阻塞，堵塞等)以及产品在壳体上的沉积不规则，还导致其相关效应的不均匀性。

这些不规则的效应在最终的铸铁产品中产生各种类型的缺陷，如：局部的砂眼，在管的厚度范围内过高的碳化物含量等。例如在壳体的某些区域没有所述产物会导致局部孕育不足，表面存在碳化物，并因此导致壳体发生擦伤和磨损。相反，过量的产物会导致铁对其的溶解不充分，结果管上的表面缺陷可能使管成为废料。

为减少这些缺陷，申请人试图提高粉末的流动性，以促进其沉积前的操作和沉积本身，同时避免粉末在壳体上沉积后的负面影响，即，在将铁倒入所述壳体时确保低流动性。

可借助于添加剂来达到这种结果，添加剂有助于提高粉末的冷流动性，即直到粉末沉积时的流动性。恰当选择所述添加剂，可以在粉末随后沉积在通常为250-300℃的热壳体上时使这种流动性增加无效，粉末的温度升高是因为粉末与热壳体接触所致。

这些添加剂的效果在下面的实施例中描述，这些添加剂可包括硅酸钾，但是也可以使用对流动性有类似效应的其它添加剂，例如硅油，密度(是“化学”级微细二氧化硅的常规密度)通常小于0.1的微细二氧化硅，或者任意比例的一种或多种这些产品的掺混物。对含有0.06％添加剂的产品进行下述的试验，但是在工业生产条件下通常的比例为0.02-0.2％。

按照本发明的粉末颗粒的粒度小于580μm，优选小于250μm。

实施例：

采用各种试验来确定“纤维管(inotube)”粉末的流动性特征，具体包括流动时间，即指定量流动通过标准料斗的时间，负荷下剪切性能的测定，特别是使用被称作“Jenike试验”的方法，负荷下的流动时间，包括测定最大负荷，即产品能够流动通过指定直径的孔时的负荷等。

下面实施例中，流动性特征是由50g粉末流动通过直径4mm的料斗的孔所需的时间来确定，所述料斗壁的顶角为60°。

在所有情况中，粒度分布为：小于300μm的颗粒占99-100％。

如果使用上述负荷下流动型试验，则由此获得的流值等级相同。

通常，所述添加剂使得能够获得“纤维管”(即其粒度分布为：小于63μm的颗粒占10-35％)的流动时间，为17-27秒。

实施例1：

由以下组分制备粉末掺混物：

-76％硅铁粉末，含有65.5％Si、1.3％Ca和0.95％Al，粒度小于300μm；

-4％氟石粉末，粒度小于150μm；和

-20％硅钙合金粉末，称作“CaSi”粉末，含有30.3％Ca，粒度小于300μm。

粒度分布测定显示小于63μm的颗粒为23％。

流动时间为28秒。

该产品以“干喷射”形式使用作为参照试验，得到满意的结果：管实际上没有砂眼-存在的少量的砂眼也很浅，使得能够满足规范；碳化物含量为8％；注意到管外表面上铁素体铁厚度为35μm。

实施例2：

将实施例1所述的产品储存在布袋(称作“大包”)中，置于掩蔽处达2个月。

储存后：

-粒度分布测定显示：小于63μm的颗粒仍有23％；和

-该产品不能流动通过直径4mm的孔。

这种产品用作干喷射产品得到差的结果：管显示在许多区域有砂眼并且废料率明显大于实施例1。碳化物含量平均为12％，但其特征是：散布大于实施例1的散布。结果，随后意图吸收碳化物的退火操作的持续时间必须延长。在管表面没有检测到铁素体铁。

实施例3：

制备与实施例1相同的粉末掺混物，但是在进行均匀掺混时还添加0.06％量的40％硅酸钾水溶液。

粒度分布测定显示：小于63μm颗粒占23％。

流动时间为21秒。

该产品用作干喷射产品，得到很好的结果：管完全没有砂眼；碳化物含量为8％；注意到管外表面上铁素体铁厚度为35μm。

实施例4：

将实施例3所述的产品储存在大包中，置于掩蔽处2个月。

储存后：

-粒度分布测定显示：小于63μm的颗粒仍占23％；和

-流动时间为27秒。

该产品用作干喷射产品，得到满意的结果：管实际上没有砂眼-存在的少量砂眼也很浅，使得能够满足规范；碳化物含量为10％；注意到管外表面上铁素体铁厚度为35μm。

实施例5：

由以下组分制备粉末掺混物：

-76％硅铁粉末，含有65.5％Si、1.3％Ca和0.95％Al，粒度小于300μm；

-4％氟石粉末，粒度小于150μm；和

-20％Ca-Si粉末，含有30.3％Ca，粒度小于200μm。

粒度分布测定显示：小于63μm的颗粒占31％。

流动时间为35秒。

该产品用作干喷射产品，得到不太令人满意的结果：管有砂眼，在某些情况不能满足规范；碳化物含量为12％；注意到管外表面上铁素体铁厚度为15μm。

实施例6：

制备与实施例5相同的粉末掺混物，但是在均匀掺混操作时添加0.06％量的40％硅酸钾水溶液。

粒度分布测定显示：小于63μm的颗粒占31％。

流动时间为25秒。

该产品用作干喷射产品，得到满意的结果：管实际上没有砂眼-存在的少量砂眼也很浅，使得能够满足规范；碳化物含量为8％；注意到管外表面上铁素体铁厚度为35μm。

由此可知道，因为添加剂的作用，相对于没有添加剂的掺混物，流动通过直径4mm的孔的流动时间减少了7秒和10秒(实施例3和6分别与实施例1和5比较)，而在没有添加剂的掺混物不能流动通过所述的孔的情况中，流动时间为27秒(实施例4与实施例2相比)。

通常，可以指出的是如果没有添加剂的掺混物流动通过直径4mm的孔，流动时间减少5-10秒，而如果没有添加剂的掺混物不能流动通过所述孔时的流动时间为20-27秒。

此外，添加剂使得产品的流动性特征很大程度地取决于其物理或者物理-化学特征，特别是通过比较实施例3和4的“纤维管”在储存之前和之后的流动时间可以看出，而没有添加剂的产品(实施例1和2)对此不太敏感。

Claims (8)

1.一种通过干喷射在浇铸模具内表面来保护离心浇铸铸铁管所用的浇铸模具的粉末形式的产品，该产品包含孕育金属合金或孕育金属合金的掺混物，任选的具有防砂眼效应的还原元素或合金的粉末，以及任选的惰性矿物填料，其特征在于，该产品还包含至少一种用来改进所述粉末形式产品的流动性的添加剂。

2.如权利要求1所述的产品，其特征在于，选择所述的添加剂达到的流动性是，使50g所述产品通过壁顶角为60°漏斗的直径4mm孔的流动时间为17-27秒，所述产品的粒度分布为：小于300的μm颗粒占99-100％，小于63μm的颗粒占10-35％。

3.如权利要求2所述的产品，其特征在于，选择所述的添加剂达到的流动性是，在没有添加剂的同样产品流动通过直径4mm的孔情况下，有添加剂的产品相对于没有添加剂的同样产品的流动时间减少5-10秒，在没有添加剂的同样产品不能流动通过所述孔的情况，流动时间为20-27秒。

4.如权利要求1-3中任一项所述的产品，其特征在于，添加剂是硅油。

5.如权利要求1-3中任一项所述的产品，其特征在于，添加剂是硅酸钾。

6.如权利要求1-3中任一项所述的产品，其特征在于，添加剂是密度小于0.1的微细二氧化硅。

7.如权利要求1-3中任一项所述的产品，其特征在于，添加剂是任意比例的硅油、硅酸钾和/或密度小于0.1的微细二氧化硅的掺混物。

8.如权利要求1-7中任一项所述的产品，其特征在于，所述产品中添加剂的重量比为0.02-0.2％。