[发明专利]模具粉末和模具涂层

说明书

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。

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。