CN113329832A - 模具粉末和模具涂层 - Google Patents

模具粉末和模具涂层 Download PDF

Info

Publication number
CN113329832A
CN113329832A CN201980078828.XA CN201980078828A CN113329832A CN 113329832 A CN113329832 A CN 113329832A CN 201980078828 A CN201980078828 A CN 201980078828A CN 113329832 A CN113329832 A CN 113329832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mold
iron
powder
alloy
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980078828.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113329832B (zh
Inventor
F·吉耶曼
M·杜米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elkem ASA
Original Assignee
Elkem ASA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elkem ASA filed Critical Elkem ASA
Publication of CN113329832A publication Critical patent/CN113329832A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113329832B publication Critical patent/CN113329832B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/10—Accessories for centrifugal casting apparatus, e.g. moulds, linings therefor, means for feeding molten metal, cleansing moulds, removing castings
    • B22D13/101—Moulds
    • B22D13/102—Linings for moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/105—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing inorganic lubricating or binding agents, e.g. metal salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/05—Light metals
    • B22F2301/056—Alkaline metals, i.e. Ca, Sr, Ba, Ra
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/45—Others, including non-metals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Table Devices Or Equipment (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明涉及用于涂覆铸造模具以减少球墨铸铁产品中的表面缺陷诸如针孔的模具粉末。所述模具粉末包含10重量％至99.5重量％的铁硅合金、0.5重量％至50重量％的硫化铁、以及任选地1重量％至30重量％的CaSi、和/或1重量％至10重量％的CaF2。本发明还涉及在铸造模具的内表面上的模具涂层，所述模具涂层包含10重量％至99.5重量％的铁硅合金、0.5重量％至50重量％的硫化铁、以及任选地1重量％至30重量％的CaSi、和/或1重量％至10重量％的CaF2。

Description

模具粉末和模具涂层
技术领域：
本发明涉及在铸造球墨铸铁中使用的用于涂覆内模具表面的模具粉末以及在铸造模具的内表面上的模具涂层。
背景技术：
一般通过离心铸造制备球墨铸铁管。在离心铸造中，将熔融金属浇注到快速旋转的金属模具的腔体中，并且通过离心力保持金属抵靠模具的壁并且使金属固化为管的形式。铸造机通常包括由水套包围的圆柱形钢模具，并且通过浇注引入液态球墨铸铁，此类铸造机称为DeLavaud铸造机。模具在内表面上涂覆模具粉末。在模具的内表面上使用模具粉末有若干目的，其中一些原因是：
-为了形成热阻隔层以延长模具寿命，
-为了便于从模具中提取铸造产品，
-为了减少铸造产品中形成的碳化物的量，
-为了减少表面缺陷。
US 4,058,153公开了通过在旋转模具中进行离心铸造来制备球墨铸铁管的方法。模具的内表面涂覆有在水中悬浮的二氧化硅和膨润土的混合物以及粉末状孕育产品的薄层。该制备方法通常表示为“湿喷”方法。
在“干喷”方法中，模具粉末可由若干组分的混合物构成，包括孕育剂、减少在铸造表面上形成缺陷(尤其是针孔)的组分以及惰性矿物填料。在US 7,615,095 B2中描述了常规模具粉末，其含有铁硅、CaSi、CaF2和高度还原性金属诸如Mg或Ca。然而，在纯Mg过量的情况下，可能在模具表面上形成MgO(夹渣)，并且这可能导致不期望的效果。
球墨铸铁管中的主要缺陷之一是表面缺陷，诸如针孔。针孔通常是位于管的外表面中的孔，并且在铸造产品中通常是不期望的，因为针孔可能损害铸造产品的结构完整性。在铸铁管中，当管与水压连接时针孔缺陷可造成水渗漏。在具有小直径诸如80mm至300mm的直径的管中，针孔更常见。另外，与湿喷方法相比，在利用干喷方法制备的球墨铸铁管中，针孔更常见。在某些条件下，铸铁的化学组成例如高碳当量和浇注温度，防止针孔形成具有挑战性。
如果在铸造管产品的表面上存在较大数量的针孔，则管铸造厂可增加模具粉末的添加速率，因为模具表面上的模具粉末的这种增加可减少针孔的形成。然而，模具粉末的高添加速率造成更高的成本，并且可另外导致矿渣问题。还存在铸造管中铁硅未溶解的风险，这可导致机械性能降低。如果增加模具表面上的模具粉末的速率不足以避免针孔形成，则铸造厂通常必须更换钢模具。
因此，本发明的目的是提供用于涂覆铸造模具的内表面以铸造铸铁的模具粉末，该模具粉末缓解上述缺点中的至少一些缺点。
本发明的另一个目的是提供防止或至少显著减少球墨铸铁管中针孔形成的模具粉末。本发明的又一个目的是提供减少球墨铸铁管中的针孔数量而没有上述缺点的模具粉末。
发明内容：
在第一方面，本发明涉及用于涂覆铸造模具的内表面的模具粉末，该模具粉末包含：
10重量％至99.5重量％的铁硅合金，
0.5重量％至50重量％的硫化铁，和任选地
1重量％至30重量％的CaSi合金，和/或
1重量％至10重量％的CaF2。
在一个实施方案中，模具粉末包含50重量％至95重量％的铁硅合金和5重量％至50重量％的硫化铁。
在一个实施方案中，模具粉末包含70重量％至90重量％的铁硅合金和10重量％至30重量％的硫化铁。
在一个实施方案中，模具粉末包含50重量％至70重量％的铁硅合金和30重量％至50重量％的硫化铁。
在一个实施方案中，模具粉末包含
30重量％至90重量％的铁硅合金；
0.5重量％至30重量％的硫化铁；
5重量％至30重量％的CaSi合金；和
1重量％至10重量％的CaF2。
在一个实施方案中，硫化铁为FeS、FeS2或它们的混合物。
在一个实施方案中，铁硅合金包含介于40重量％和80重量％之间的硅；至多6重量％的钙；至多11重量％的钡；至多5重量％的下述元素中的一种或多种元素：铝、锶、锰、锆、稀土元素、铋和锑；任选地至多3重量％的镁；任选地至多1重量％的钛；任选地至多1重量％的铅；和余量铁以及正常量的附带杂质。
在一个实施方案中，CaSi合金包含28重量％至32重量％的钙、余量硅和正常量的附带杂质。
在一个实施方案中，铁硅合金的粒度介于60μm和0.5mm之间。
在一个实施方案中，硫化铁的粒度介于20μm和0.5mm之间。
在一个实施方案中，模具粉末为铁硅合金颗粒和硫化铁颗粒的机械混合物或共混物的形式，并且任选的CaSi合金和CaF2为颗粒形式。
在一个实施方案中，模具粉末为干燥形式、湿浆料形式、或者干喷或湿喷形式。
在第二方面，本发明涉及在铸造模具的内表面上的模具涂层，该模具涂层包含：
10重量％至99.5重量％的铁硅合金，
0.5重量％至50重量％的硫化铁，和任选地
1重量％至30重量％的CaSi合金，和/或
1重量％至10重量％的CaF2。
在一个实施方案中，模具涂层包含50重量％至95重量％的铁硅合金和5重量％至50重量％的硫化铁。
在一个实施方案中，模具涂层包含70重量％至90重量％的铁硅合金和10重量％至30重量％的硫化铁。
在一个实施方案中，模具涂层包含50重量％至70重量％的铁硅合金和30重量％至50重量％的硫化铁。
在一个实施方案中，模具涂层包含：
30重量％至90重量％的铁硅合金；
0.5重量％至30重量％的硫化铁；
5重量％至30重量％的CaSi合金；和
1重量％至10重量％的CaF2。
在模具涂层的一个实施方案中，硫化铁为FeS、FeS2或它们的混合物。
在模具涂层的一个实施方案中，铁硅合金包含介于40重量％和80重量％之间的硅；至多6重量％的钙；至多11重量％的钡；至多5重量％的下述元素中的一种或多种元素：铝、锶、锰、锆、稀土元素、铋和锑；任选地至多3重量％的镁；任选地至多1重量％的钛；任选地至多1重量％的铅；和余量铁以及正常量的附带杂质。
在模具涂层的一个实施方案中，CaSi合金包含28重量％至32重量％的钙、余量硅和正常量的附带杂质。
在模具涂层的一个实施方案中，铁硅合金的粒度介于60μm和0.5mm之间。
在模具涂层的一个实施方案中，硫化铁的粒度介于20μm和0.5mm之间。
在一个实施方案中，基于引入模具中的铸铁的重量计，以约0.1重量％至约0.5重量％，例如，0.2重量％至0.4重量％的量施加模具涂层。
在第三方面，本发明涉及根据第一方面和第一方面的实施方案的模具粉末在铸造球墨铸铁的方法中作为铸造模具的内表面上的涂层的用途。根据本发明的模具粉末在铸造球墨铸铁的过程中作为铸造模具的内表面上的涂层的用途包括将模具粉末以干喷或湿喷的形式施加在模具表面上。根据本发明的模具粉末可在例如通过离心铸造方法铸造球墨铸铁管的过程中用作铸造模具的内表面上的涂层。
附图说明
图1示出了钢模具的一部分的横截面，其具有层或模具涂层和球墨铸铁管的一部分。
具体实施方式
本发明涉及适于涂覆铸造模具的内表面的模具粉末，以减少球墨铸铁产品尤其是通过离心铸造方法铸造的球墨铸铁管中的表面缺陷，诸如针孔。参见图1，其示出了模具1的一部分的横截面和在模具中铸造的球墨铸铁管3，在该模具的内表面上涂覆有一层模具粉末2。
本发明人发现，当液态铸铁与模具表面上的氧化物反应时，可形成气体并导致针孔的形成。一般认为，在球墨铸铁的球化处理中使用的镁降低铸铁中包含的氧和硫的百分比，这导致液态铸铁的表面张力增加。由于液态铸铁的表面张力，在液态金属与模具表面上的氧化物之间的反应中产生的气体不能从液态金属的内部扩散，因此气体被封困在液态表面下方，从而形成针孔。本发明人发现，通过在模具粉末中添加硫化铁，可以改变(即降低)液态铸铁的表面张力，并且通过表面张力的这种改变，封困的气体可从液态金属扩散，从而防止针孔的形成。
根据本发明的模具粉末通常包含10重量％至99.5重量％的铁硅合金和0.5重量％至50重量％的硫化铁。硫化铁为FeS、FeS2或它们的混合物。模具粉末可任选地包含1重量％至30重量％的CaSi合金和/或1重量％至10重量％的CaF2。
铁硅(FeSi)合金是硅和铁的合金，通常包含介于40重量％至80重量％之间的硅。硅含量甚至可更高，例如至多95重量％，然而此类高硅FeSi合金通常不用于铸造厂应用中。高硅FeSi合金也可称为硅基合金。本发明的模具粉末中的铁硅合金具有用于控制铸铁中的石墨形态并降低铸造产品中的冷却水平(即，形成碳化铁)的孕育效果。合适的标准等级铁硅合金的示例为FeSi75、FeSi65和/或FeSi45(即，分别具有约75重量％、65重量％或45重量％的硅的铁硅合金)。
标准等级铁硅合金通常包含一些钙(Ca)和铝(Al)，诸如各自至多2重量％。然而，本发明的模具粉末中FeSi合金中钙的量可更高，诸如至多6重量％，或者可更低，例如约1重量％或约0.5重量％。FeSi合金中钙的量也可较低，诸如最多0.1重量％。FeSi合金中铝的量可为至多约5重量％。通常，FeSi合金中铝的量应介于0.3重量％至5重量％之间。
如本领域通常已知的，根据冶金条件和对铸铁的影响，除所述Ca和Al之外，铁硅合金孕育物还可包含不同量的其他元素，诸如Mg、Mn、Zr、Sr、Ba、Ti、Bi、Sb、Pb、Ce、La。除所述钙和铝之外，适于本发明的模具粉末的铁硅合金还可包含至多约11重量％的Ba、至多约5重量％的下述元素中的一种或多种元素：锶(Sr)、锰(Mn)、锆(Zr)、稀土元素(RE)、铋(Bi)和锑(Sb)和余量铁以及正常量的附带杂质。元素Ba、Sr、Mn、Zr、RE、Bi和Sb可以不作为合金元素存在于FeSi合金中，这意味着所述元素不是有意添加到FeSi合金中的，然而在一些FeSi合金中，所述元素仍然可能以杂质水平存在，诸如约0.01重量％。元素Ba、Sr、Mn、Zr、RE、Bi和Sb中的一种或多种元素可能以高于约0.3重量％的量存在于FeSi合金中。在一些情况下，铁硅合金中Ba的量为至多约8重量％。在一些情况下，铁硅合金还可包含至多3重量％的镁例如至多1重量％的Mg，和/或至多1重量％的Ti和/或至多1重量％的Pb。
模具粉末中的硫化铁为FeS、FeS2或它们的混合物。基于模具粉末的总重量计，FeS的量为0.5重量％至50重量％。如果硫化铁为FeS2，则基于模具粉末的总重量计，其量应优选地为至多30重量％。对于根据本发明的模具粉末，硫化铁优选地为FeS。应当指出的是，本发明的模具粉末中的硫化铁可为FeS和FeS2的混合物。硫化铁显著减少了铸铁表面中针孔的形成。模具涂层中硫化铁的存在降低了引入模具中的液态铁的表面张力。表面张力降低的效果是截留在液态铸铁中的气泡可扩散，从而防止或至少显著减少针孔的形成。如果模具粉末中硫化铁含量过高(大于约50重量％的FeS，或约30重量％的FeS2)，则在铸铁产品中存在获得片状石墨而不是球状石墨的风险。因此，硫化铁的上限为50重量％。如果模具粉末中硫化铁的量小于0.5重量％，则表面张力可能不足以降低到使气泡在液态铸铁中扩散，从而可能形成针孔。此外，在模具粉末中硫化铁的量较低(诸如介于0.5重量％和3重量％之间)的情况下，获得模具粉末的均匀共混物可能更具挑战性。因此，模具粉末中的硫化铁含量优选地为至少3重量％。
CaSi合金是目前用于模具粉末中的常规组分，并且具有针孔减少效果以及轻微的孕育效果。CaSi合金(也可表示为硅化钙或二硅化钙(CaSi2))包含约30重量％的钙，通常为28重量％至32重量％，和余量硅以及正常量的附带杂质。工业CaSi合金通常包含Fe和Al作为主要污染物。标准等级CaSi合金中的Fe含量通常为至多约4重量％，并且Al通常为至多约2重量％。标准等级CaSi合金通常包含约55重量％至63重量％的Si。模具粉末中的大量CaSi合金可堵塞离心铸造模。使用CaSi的另一个缺点是，夹渣可形成并沉积在铸铁管表面上，从而在铸铁管中产生缺陷或表面缺陷。此外，钙基本上不溶于液态铁，并且可生成氧化物/硫化物。这些缺点可减少模具寿命并导致铸铁产品中的表面缺陷，尤其是如上所述的针孔。因此，用硫化铁替代或至少减少常规CaSi合金的量具有另外的优点，因为硫化铁减少或不会导致离心铸造模具堵塞。根据本发明，模具粉末可包含介于1重量％和30重量％之间的CaSi合金。CaSi合金可以是本领域已知的包含约30重量％的Ca的任何商业CaSi合金。根据本发明的包含CaSi合金的模具粉末例如适于铸造不易形成针孔的铸铁产品，因为此类铸造方法在模具粉末组合物中需要较少的硫化铁。当铸造在存在硫的情况下更易形成片状石墨的铸铁组合物时，包含CaSi合金和较少量硫化铁的模具粉末也可能是必要的。
CaF2也是模具粉末中的常规组分。CaF2降低矿渣的熔点温度，从而产生更多的液态矿渣，这改善了铸造管的表面。CaF2还具有针孔减少效果，然而CaF2的针孔减少效果不足以避免在球墨铸铁管上形成针孔。根据本发明，模具粉末可包含介于1重量％和10重量％之间的CaF2。根据本发明的除CaSi合金之外还可能包含CaF2的模具粉末例如适于铸造不易形成针孔的铸铁产品，因为此类铸造方法在模具粉末组合物中需要较少的硫化铁。
如上所述，硫化铁可完全或部分地替代传统上已用作模具粉末中的针孔减少组分的CaSi合金，从而减少并且甚至消除与此类模具粉末中CaSi的存在相关联的任何缺点，同时使得管表面中的针孔缺陷显著更少。根据本发明的包含仅FeSi合金和硫化铁的模具粉末适当地具有5重量％至50重量％的硫化铁和50重量％至95重量％的FeSi合金的组成。合适范围的示例为例如10重量％至40重量％的硫化铁和60重量％至90重量％的FeSi合金；10重量％至30重量％的硫化铁和70重量％至90重量％的FeSi合金；30重量％至50重量％的硫化铁和50重量％至70重量％的FeSi合金。FeS为硫化铁的优选形式，然而如果与硫化铁为FeS形式相比，则在硫化铁为FeS2或二者的混合物的情况下，模具粉末中硫化铁的相对量应更少。如果硫化铁为仅FeS2，则合适的量为至多约30重量％。
根据本发明的模具粉末可另外包含CaSi合金和/或CaF2。除FeSi合金和硫化铁之外，合适的模具粉末组合物还包含CaSi合金和/或CaF2：
0.5重量％至30重量％的硫化铁；
30重量％至90重量％的FeSi合金；
5重量％至30重量％的CaSi合金；
以及1重量％至10重量％的CaF2。
模具粉末组合物的实施例如下，所有比率均基于重量％，然而应当指出的是，这些实施例不应被认为是对本发明的限制，因为模具粉末组合物可在如上文发明内容部分限定的范围内变化：
10％FeS+90％FeSi75
20％FeS+10％CaSi+10％CaF2+60％FeSi75
30％FeS+10％CaSi+60％FeSi75
25％FeS+5％CaF2+70％FeSi65
15％FeS2+10％CaSi+75％FeSi45
应当指出的是，示例性模具粉末组合物中指示的FeSi75、FeSi65和FeSi45可彼此取代，或者可为FeSi75、FeSi65和FeSi45合金的混合物。
根据本发明的模具粉末中包含的硫化铁的量，和/或用于球墨铸铁管中的铁硅合金(例如FeSi45、FeSi65或FeSi75)的量可根据不同因素而变化。影响针孔形成的因素为例如：
制备方法：
目前通常仅在湿喷方法中使用纯CaSi合金。在湿喷方法中，将混合物“水+膨润土+SiO2”(称为湿喷料)施加在模具钢表面上，并将CaSi合金粉末用于湿喷层的顶部上。可将根据本发明的模具粉末添加到湿涂层中，或将粉末引入这种湿涂层的顶部上。对于DeLavaud方法，即其中离心金属模具由水套包围的铸造方法，通常使用包含孕育剂、CaF2、MgF2和CaSi合金的产品作为模具涂层。包含硫化铁的本发明模具粉末可用于DeLavaud(干喷)方法和湿喷方法中，这些方法可能需要不同含量的硫化铁，这受下列因素的影响，诸如：
管厚度：
对于小管壁厚度，诸如3mm至4mm，存在针孔的风险将存会较高。对于4mm至20mm的管壁厚度，存在针孔的风险中等，并且对于20mm以上的管壁厚度，通常存在针孔的风险将较低。
铸铁熔体中残余Mg的量：
Mg(球化)处理后，铁中存在残余Mg。在铸铁熔体中高Mg水平的情况下，通常在制备球墨铸铁时，针孔缺陷形成的风险更高。
覆盖离心铸造模的模具粉末的量，这取决于引入模具中的液态铸铁的量。
离心铸造模的清洁状态(离心铸造模内部的水垢沉积物的量)。对于水垢沉积物，将会存在与固定在表面上的元素发生反应的风险，并且在此类情况下，可能需要更多的模具粉末和/或更大量的硫化铁。
根据本发明的模具粉末的所有组分均为微米范围内的颗粒形式。铁硅合金颗粒的粒度通常介于60μm至0.5mm之间。硫化铁(包括FeS和FeS2两者)的典型粒度介于20μm至0.5mm之间。CaSi合金和CaF2的粒度应在常规尺寸内，该尺寸在上述20μm至0.5mm的范围内。模具粉末的尺寸分布为0.063mm至0.5mm，其中颗粒小于0.063mm＝0％–50％，并且颗粒大于0.5mm＝0％-20％。
根据本发明的模具粉末用作铸造模具(诸如永久模具)上的模具涂层，以及用于铸造球墨铸铁的模具镶件和/或核心元件上的模具涂层，以便防止形成针孔和其他表面缺陷。本发明的模具粉末尤其适于涂覆用于通过离心铸造方法铸造球墨铸铁管的模具和模具镶件。模具粉末应为铁硅合金和硫化铁以及CaSi和/或CaF2(如果存在)的机械混合物或共混物的形式。模具粉末可能以干形式或湿形式如湿浆料施加到内模具表面和任何模具镶件的表面。可根据已知的方法，其中喷涂为常规方法，将模具粉末施加到模具表面和任何模具镶件的表面上。基于引入模具中的铸铁的重量计，本发明的模具粉末的添加速率对应于正常添加速率，通常为约0.1重量％至0.5重量％，例如，0.2重量％至0.4重量％或0.25重量％至0.35重量％。
本发明还涉及在铸造模具的内表面上和任何模具镶件上的模具涂层，该模具涂层包含10重量％至99.5重量％的铁硅合金、0.5重量％至50重量％的硫化铁、以及任选地1重量％至30重量％的CaSi合金、和/或1重量％至10重量％的CaF2。模具涂层中的成分和成分的量与上文关于根据本发明的模具粉末所述的那些成分和成分的量相同。基于引入模具中的铸铁的重量计，可以约0.1重量％至0.5重量％，例如，0.2重量％至0.4重量％或0.25重量％至0.35重量％的量在铸铁铸造模具的内表面上施加模具涂层。
制备本发明的模具粉末的方法包括提供为颗粒形式的铁硅合金和硫化铁，并且以如上所述的期望比率提供颗粒CaSi合金和/或CaF2(如果存在)。可使用用于机械地混合/共混颗粒和/或粉末材料的任何合适的混合器。如果必要，可根据已知的方法将材料研磨或碾磨至合适的粒度。
根据本发明的模具粉末在铸造球墨铸铁时用作模具的内表面上的涂层，以减少表面缺陷，尤其是针孔。模具粉末特别适于施加在离心铸造模具的内模具表面上，以用于制备球墨铸铁管。根据本发明的模具粉末可能以干喷或湿喷的形式施加到内模具表面上，然而，也可使用本领域通常已知的其他施加方法来涂覆模具表面。
本发明将通过以下实施例进行说明。这些实施例不应被认为是对本发明的限制，因为这些实施例旨在说明本发明的不同实施方案和本发明的效果。
实施例1
在该实施例中，将常规模具粉末与根据本发明的模具粉末进行比较。在试验中，使用相同的铸造机，相同等级的球墨铸铁管，以相同的方式和相同的添加速率引入模具粉末。球墨铸铁具有相同的化学组成和浇注温度。
参考：
以重量％计，常规模具粉末具有以下组成：
25％的CaSi；
10％的CaF2；
65％的FeSi。
FeSi的组成为Si：62.6重量％至67.2重量％；Sr：0.6重量％至1重量％；Al：最大0.5重量％；Ca：最大0.1重量％；余量Fe和附带杂质。
本发明：
以重量％计，根据本发明的模具粉末具有以下组成：
20％的FeS；
80％的FeSi。
FeSi的组成为Si：65重量％至71重量％；Sr：0.3重量％至0.5重量％；Al：最大1重量％；Ca：最大1重量％；Ba：0.1重量％至0.4重量％；Zr：1.5重量％至2.5重量％；Mn：1.4重量％至2.3重量％；余量Fe和附带杂质。
根据本发明的模具粉末的粒度在0.063mm至0.3mm的范围内。模具粉末是FeSi合金和硫化铁粉末的机械混合物，并且通过在内模具表面上进行干喷来施加模具粉末。
在工业条件下在离心铸造机中进行测试，以便对表示为“参考”和“本发明”的两种类型的模具粉末进行比较。针对每种模具粉末540，制备管。与“参考”相比，利用根据本发明的模具粉末制备的管的外表面上的针孔数量为一半。通过目视检查对测试中制备的管的外表面上的针孔数量进行计数。
实施例2
在该实施例中，将常规模具粉末(参考)与根据本发明的模具粉末(本发明)进行比较。在试验中，使用相同的铸造机，相同等级的球墨铸铁管，以相同的方式和相同的添加速率0.25％引入模具粉末。球墨铸铁具有相同的化学组成和浇注温度。
参考：
以重量％计，常规模具粉末具有以下组成：
12％的CaF2；
88％的FeSi。
FeSi的组成为Si：62重量％至69重量％；Al：0.55重量％至1.3重量％；Ca：0.6重量％至1.9重量％；Ba：0.3重量％至0.7重量％；Zr：3重量％至5重量％；Mn：2.8重量％至4.5重量％；余量Fe和附带杂质。
本发明：
以重量％计，根据本发明的模具粉末具有以下组成：
20％的FeS；
80％的FeSi。
FeSi的组成为Si：62重量％至69重量％；Al：0.55重量％至1.3重量％；Ca：0.6重量％至1.9重量％；Ba：0.3重量％至0.7重量％；Zr：3重量％至5重量％；Mn：2.8重量％至4.5重量％；余量Fe和附带杂质。
根据本发明的模具粉末的粒度在0.063mm至0.3mm的范围内。模具粉末是FeSi合金和硫化铁粉末的机械混合物，并且通过在内模具表面上进行干喷来施加模具粉末。
在工业条件下在离心铸造机中进行测试，以便对表示为“参考”和“本发明”的两种类型的模具粉末进行比较。表1示出了使用上述常规模具粉末进行管铸造得到的测试结果，以及使用具有上述组成的根据本发明的模具粉末进行管铸造得到的测试结果。
表1：根据实施例2，在离心铸造机中对不同组成的模具粉末进行比较的测试结果。
模具粉末 管数量 不合格/针孔 不合格％
参考 241 41 17
本发明 314 14 4.4
通过目视检查对测试中制备的管的外表面上的针孔数量进行计数。在使用根据本发明的模具粉末进行测试而制备得到的管中，在所检测的管表面中观察到显著更少的针孔。
因此，已清楚地表明，利用根据本发明的包含硫化铁的模具粉末，针孔缺陷显著减少。
已经描述了本发明的优选的实施方案，对于本领域技术人员将显而易见的是，可使用结合了这些概念的其他实施方案。上面和附图中所示的本发明的这些和其他示例仅旨在作为示例，并且本发明的实际范围应由以下权利要求书确定。

Claims (23)

1.一种用于涂覆铸造模具的内表面的模具粉末，所述模具粉末包含10重量％至99.5重量％的铁硅合金，
0.5重量％至50重量％的硫化铁，和任选地
1重量％至30重量％的CaSi合金，和/或
1重量％至10重量％的CaF2。
2.根据权利要求1所述的模具粉末，其中所述模具粉末包含50重量％至95重量％的铁硅合金和5重量％至50重量％的硫化铁。
3.根据权利要求2所述的模具粉末，其中所述模具粉末包含70重量％至90重量％的铁硅合金和10重量％至30重量％的硫化铁。
4.根据权利要求2所述的模具粉末，其中所述模具粉末包含50重量％至70重量％的铁硅合金和30重量％至50重量％的硫化铁。
5.根据权利要求1所述的模具粉末，其中所述模具粉末包含
30重量％至90重量％的铁硅合金；
0.5重量％至30重量％的硫化铁；
5重量％至30重量％的CaSi合金；和
1重量％至10重量％的CaF2。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的模具粉末，其中所述硫化铁为FeS、FeS2或它们的混合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的模具粉末，其中所述铁硅合金包含介于40重量％和80重量％之间的硅；至多6重量％的钙；至多11重量％的钡；至多5重量％的下述元素中的一种或多种元素：铝、锶、锰、锆、稀土元素、铋和锑；任选地至多3重量％的镁；任选地至多1重量％的钛；任选地至多1重量％的铅；和余量铁以及附带杂质。
8.根据前述权利要求中任一项所述的模具粉末，其中所述CaSi合金包含28重量％至32重量％的钙、余量硅和附带杂质。
9.根据前述权利要求中任一项所述的模具粉末，其中所述铁硅合金的粒度介于60μm和0.5mm之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的模具粉末，其中所述硫化铁的粒度介于20μm和0.5mm之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的模具粉末，其中所述模具粉末为铁硅合金颗粒和硫化铁颗粒的机械混合物或共混物的形式，并且任选的CaSi合金和CaF2为颗粒形式。
12.根据前述权利要求中任一项所述的模具粉末，其中所述模具粉末为干燥形式、湿浆料形式、或者干喷或湿喷形式。
13.一种在铸造模具的内表面上的模具涂层，所述模具涂层包含：
10重量％至99.5重量％的铁硅合金，
0.5重量％至50重量％的硫化铁，和任选地
1重量％至30重量％的CaSi合金，和/或
1重量％至10重量％的CaF2。
14.根据权利要求13所述的模具涂层，其中所述模具涂层包含50重量％至95重量％的铁硅合金和5重量％至50重量％的硫化铁。
15.根据权利要求14所述的模具涂层，其中所述模具涂层包含70重量％至90重量％的铁硅合金和10重量％至30重量％的硫化铁。
16.根据权利要求14所述的模具涂层，其中所述模具涂层包含50重量％至70重量％的铁硅合金和30重量％至50重量％的硫化铁。
17.根据权利要求13所述的模具涂层，其中所述模具涂层包含
30重量％至90重量％的铁硅合金；
0.5重量％至30重量％的硫化铁；
5重量％至30重量％的CaSi合金；和
1重量％至10重量％的CaF2。
18.根据前述权利要求13至17中任一项所述的模具涂层，其中所述硫化铁为FeS、FeS2或它们的混合物。
19.根据前述权利要求13至18中任一项所述的模具涂层，其中所述铁硅合金包含介于40重量％和80重量％之间的硅；至多6重量％的钙；至多11重量％的钡；至多5重量％的下述元素中的一种或多种元素：铝、锶、锰、锆、稀土元素、铋和锑；任选地至多3重量％的镁；任选地至多1重量％的钛；任选地至多1重量％的铅；和余量铁以及附带杂质。
20.根据前述权利要求13至19中任一项所述的模具涂层，其中所述CaSi合金包含28重量％至32重量％的钙、余量硅和附带杂质。
21.根据前述权利要求13至20中任一项所述的模具涂层，其中所述铁硅合金的粒度介于60μm和0.5mm之间。
22.根据前述权利要求13至21中任一项所述的模具涂层，其中所述硫化铁的粒度介于20μm和0.5mm之间。
23.根据前述权利要求13至22中任一项所述的模具涂层，其中基于引入所述模具中的铸铁的重量计，以约0.1重量％至约0.5重量％的量施加所述模具涂层。
CN201980078828.XA 2018-11-29 2019-11-28 模具粉末和模具涂层 Active CN113329832B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1872082A FR3089138B1 (fr) 2018-11-29 2018-11-29 Poudre de moule et revêtement de moule
FR1872082 2018-11-29
PCT/NO2019/050261 WO2020111948A1 (en) 2018-11-29 2019-11-28 Mould powder and mould coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113329832A true CN113329832A (zh) 2021-08-31
CN113329832B CN113329832B (zh) 2023-02-03

Family

ID=67587795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980078828.XA Active CN113329832B (zh) 2018-11-29 2019-11-28 模具粉末和模具涂层

Country Status (26)

Country Link
US (1) US20220032365A1 (zh)
EP (1) EP3887077B1 (zh)
JP (1) JP7269344B2 (zh)
KR (1) KR102581323B1 (zh)
CN (1) CN113329832B (zh)
AR (1) AR117182A1 (zh)
AU (1) AU2019388208B2 (zh)
BR (1) BR112021010008B1 (zh)
CA (1) CA3119978C (zh)
DK (1) DK3887077T3 (zh)
ES (1) ES2934478T3 (zh)
FI (1) FI3887077T3 (zh)
FR (1) FR3089138B1 (zh)
HR (1) HRP20221477T1 (zh)
HU (1) HUE060858T2 (zh)
MA (1) MA54291A (zh)
MX (1) MX2021006272A (zh)
PL (1) PL3887077T3 (zh)
PT (1) PT3887077T (zh)
RS (1) RS63804B1 (zh)
SA (1) SA521422111B1 (zh)
SI (1) SI3887077T1 (zh)
TW (1) TWI734267B (zh)
UA (1) UA126431C2 (zh)
WO (1) WO2020111948A1 (zh)
ZA (1) ZA202103397B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006068487A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Elkem Asa Modifying agents for cast iron
US7615095B2 (en) * 2002-01-25 2009-11-10 Pechiney Electrometallurgie Products for the protection of continuous cast moulds for cast-iron pipes
CN102251169A (zh) * 2011-07-07 2011-11-23 无锡小天鹅精密铸造有限公司 支架的熔炼配料
CN105132788A (zh) * 2015-09-10 2015-12-09 西安工业大学 一种灰/蠕复合铸铁材料的制备方法
WO2018004357A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Elkem As Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2278429A1 (fr) 1974-07-18 1976-02-13 Pont A Mousson Procede et dispositif pour couler des tuyaux en fonte a graphite spheroidal par centrifugation
US5100612A (en) * 1989-06-21 1992-03-31 501 Hitachi Metals, Ltd. Spheroidal graphite cast iron
JP2634707B2 (ja) * 1991-04-04 1997-07-30 日立金属株式会社 球状黒鉛鋳鉄の製造方法
JPH06128665A (ja) * 1992-10-20 1994-05-10 Kyoshin Kigyo Kk 冶金用改良剤
JPH06246415A (ja) * 1993-02-25 1994-09-06 Kubota Corp 強靱性ダクタイル鋳鉄管の遠心力鋳造法
NO306169B1 (no) * 1997-12-08 1999-09-27 Elkem Materials Ympemiddel for stöpejern og fremgangsmÕte for fremstilling av ympemiddel
JP2001269767A (ja) 2000-03-27 2001-10-02 Kurimoto Ltd 球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法
FR2884739B1 (fr) 2005-04-20 2007-06-29 Pechiney Electrometallurgie So Produits du type "dry-spray" pour la protection des moules de coulee centrifugee des tuyaux de fonte, en association avec un produit du type "wet-spray"
NO20161094A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-01 Elkem As Cast Iron Inoculant and Method for Production of Cast Iron Inoculant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7615095B2 (en) * 2002-01-25 2009-11-10 Pechiney Electrometallurgie Products for the protection of continuous cast moulds for cast-iron pipes
WO2006068487A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Elkem Asa Modifying agents for cast iron
CN102251169A (zh) * 2011-07-07 2011-11-23 无锡小天鹅精密铸造有限公司 支架的熔炼配料
CN105132788A (zh) * 2015-09-10 2015-12-09 西安工业大学 一种灰/蠕复合铸铁材料的制备方法
WO2018004357A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Elkem As Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant

Also Published As

Publication number Publication date
MX2021006272A (es) 2021-10-13
PL3887077T3 (pl) 2023-03-06
FR3089138B1 (fr) 2021-10-08
CA3119978A1 (en) 2020-06-04
FR3089138A1 (fr) 2020-06-05
HRP20221477T1 (hr) 2023-01-06
MA54291A (fr) 2022-03-09
BR112021010008B1 (pt) 2024-01-02
AR117182A1 (es) 2021-07-14
UA126431C2 (uk) 2022-09-28
TW202026072A (zh) 2020-07-16
CN113329832B (zh) 2023-02-03
JP2022510236A (ja) 2022-01-26
TWI734267B (zh) 2021-07-21
HUE060858T2 (hu) 2023-04-28
SI3887077T1 (sl) 2023-02-28
RS63804B1 (sr) 2023-01-31
JP7269344B2 (ja) 2023-05-08
KR20210095896A (ko) 2021-08-03
DK3887077T3 (da) 2022-12-05
ES2934478T3 (es) 2023-02-22
FI3887077T3 (fi) 2023-01-13
PT3887077T (pt) 2022-12-27
SA521422111B1 (ar) 2022-11-03
AU2019388208A1 (en) 2021-07-01
BR112021010008A2 (pt) 2021-08-17
EP3887077B1 (en) 2022-10-12
ZA202103397B (en) 2022-07-27
EP3887077A1 (en) 2021-10-06
KR102581323B1 (ko) 2023-09-20
AU2019388208B2 (en) 2022-11-17
CA3119978C (en) 2024-01-09
WO2020111948A1 (en) 2020-06-04
US20220032365A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7122979B2 (ja) 鋳鉄接種剤及び鋳鉄接種剤の製造方法
KR102494632B1 (ko) 주철 접종제 및 주철 접종제의 생성 방법
AU2018398230B2 (en) Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant
CN109477153A (zh) 铸铁孕育剂和制备铸铁孕育剂的方法
JP2007182620A (ja) 黒鉛球状化剤
JP2009226484A (ja) 鋳鉄パイプの連続鋳造用鋳型を、保護するための生成物
CN106636879B (zh) 一种球墨铸铁轧辊辊身及其制备方法
CN111742065A (zh) 铸铁孕育剂以及用于生产铸铁孕育剂的方法
CN113329832B (zh) 模具粉末和模具涂层
JP2005528522A (ja) 鋳造銑鉄処理用のミクロひけ巣を防止する接種合金
JPS62501081A (ja) 金属及び合金を精錬するための処理方法
RU2776245C1 (ru) Порошок для формирования покрытия на внутренней поверхности изложниц и покрытие
FR2522337A1 (fr) Fontes alliees et leur procede de fabrication
US2479097A (en) Boron carbide compound
US7896961B2 (en) Products of the dry-spray type, for the protection of centrifugal casting molds for cast iron pipes
RU2652932C1 (ru) Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей
RU2651514C1 (ru) Мульти Компонентный Активированный Модификатор (МКАМ) для чугунов, сталей и цветного литья и способ его получения
JPS6077945A (ja) 粒子分散型金属材料の製造方法
JP2011074414A (ja) 黒鉛球状化剤、及び鉄溶湯の黒鉛球状化処理方法
JPS58157946A (ja) コンパクト黒鉛鋳鉄の製造方法
JPS5814867B2 (ja) 黒鉛の一部が過共析球状黒鉛よりなる靭性鋳鉄

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant