本发明专利技术一方面一种陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模，其特征在于，由位于底层起支撑作用的金属A灰铸铁基，以及位于金属A灰铸铁基之上的陶瓷/碳钢B预制体组成；其中，金属A灰铸铁基与陶瓷/碳钢B预制体之间的界面为机械结合的连接方式，陶瓷/碳钢B预制体为碳钢基。本发明专利技术另一方面还公开一种硅铁锭模的制备方法。采用本发明专利技术制备方法制备的硅铁锭模具有长寿命、防断裂、轻量化的优点。轻量化的优点。轻量化的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模及制备方法
[0001]本专利技术涉及铁合金锭模
，具体涉及一种陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模及制备方法。
技术介绍
[0002]如何提高锭模的使用寿命是铁合金生产企业的一大难题，特别是硅铁锭模，使用环境恶劣(硅铁出炉温度1600℃～1680℃，浇注温度1500℃～1550℃)，其寿命更低。
[0003]现有技术水平，锭模常采用铸造工艺制造，材质为耐热铸铁。单件约3.5吨、厚度约330mm的硅铁锭模浇铸硅铁液的平均次数约300次左右，锭模单面寿命约25天。
[0004]近些年来，一些大型硅铁企业尝试设计使用连铸机，但因耐热铸铁锭模抗热熔损寿命低或锭模断裂问题，连铸机频繁停顿而处于搁浅状态。虽然增加锭模厚度可延长使用寿命，但连铸机必然需要更大的动力和更强的结构支撑。
[0005]连铸机在试运行过程中，由于锭模结构和受力的受限性，锭模过早横向断裂。因此，浇铸机用锭模的断裂问题需要解决。
[0006]耐热灰口铸铁因其良好的铸造性能、抗氧化性和制造成本等优点，几乎是70多年来铁合金锭模的首选材料，但其低的熔点(1160～1200℃)难以抵抗铁合金液的熔蚀。耐热蠕墨铸铁和耐热球墨铸铁具有较高的抗蠕变性能，并且通过添加合金元素提高了抗氧化性能，虽然较耐热灰口铸铁具有稍长的使用寿命，但铸铁熔点较低的特性使得其作为硅铁锭模材质同样勉为其难。因此，锭模的材质问题亟待解决。
技术实现思路
[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种陶瓷/金属基复合材料制备的硅铁锭模，由于陶瓷熔点1700℃以上，可抵抗硅铁液的浇铸温度1550℃左右的熔损，金属基起基底作用，解决了单一陶瓷受热冲击而产生裂纹的缺陷，兼具陶瓷耐热和金属塑性的特点。陶瓷/金属基复合材料使用寿命成倍增长，较耐热铸铁锭模寿命由25天左右提高到80天以上。
[0008]作为本专利技术的一个方面，提供如下技术方案：
[0009]一种陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模，由位于底层起支撑作用的金属A灰铸铁基，以及位于所述金属A灰铸铁基之上的陶瓷/碳钢B预制体组成；其中，所述金属A灰铸铁基与所述陶瓷/碳钢B预制体之间的界面为机械结合的连接方式，所述陶瓷/碳钢B预制体为碳钢基。
[0010]作为本专利技术的另一个方面，还提供如下技术方案：
[0011]一种陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，包括如下步骤：
[0012]首先，制备陶瓷/碳钢B预制体；然后将所述陶瓷/碳钢B预制体与金属A固液复合制得陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模；其中，
[0013]所述制备陶瓷/碳钢B预制体的方法包括：
[0014]将陶瓷颗粒、金属粉B以及粘结剂混合均匀，制得混合料；
[0015]将所述混合料铺入预制板模具中，采用红外线加热固化法3D打印陶瓷/碳钢B预制体；
[0016]所述将所述陶瓷/碳钢B预制体与金属A固液复合制得陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的方法包括：
[0017]将所述陶瓷/碳钢B预制体用陶瓷钉固定在铸造砂型型腔中，合模后，采用重力浇铸法将金属液A浇入砂型中，金属液A与陶瓷/金属B预制体复合，等待金属A凝固后，得到陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模。
[0018]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述陶瓷颗粒的质量占所述混合料总质量的30％
‑
60％，所述金属粉B的质量占所述混合料总质量的70％
‑
40％，所述粘结剂的质量占所述陶瓷颗粒与所述金属粉B质量和的8％
‑
16％。
[0019]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述陶瓷颗粒为碳化硅、氧化铝、ZTA颗粒中的一种或者两种以上的组合，且所述陶瓷颗粒的粒度为8
‑
16目，或者为20
‑
40目，或者为41
‑
60目。
[0020]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述金属粉B为碳钢中的任一种，其含碳量为0.20％
‑
0.55％，金属粉B的粒度为50
‑
150μm。
[0021]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述粘结剂为环氧树脂或者呋喃树脂与水玻璃混合而成；或者所述粘结剂为环氧树脂或者呋喃树脂与硅溶胶混合而成。
[0022]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述粘结剂中的环氧树脂或者呋喃树脂的质量占所述陶瓷颗粒与所述金属粉B质量和的4％
‑
8％；所述粘结剂中的硅溶胶或水玻璃的质量占所述陶瓷颗粒与所述金属粉B质量和的4％
‑
8％。
[0023]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述粘结剂中还包括固化剂，所述固化剂为改性对甲苯磺酸；所述粘结剂中的环氧树脂或者呋喃树脂与所述改性对甲苯磺酸的质量之和，占所述陶瓷颗粒与所述金属粉B质量和的4％
‑
8％；其中所述环氧树脂或者呋喃树脂的质量是所述改性对甲苯磺酸的质量的3倍。
[0024]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述将陶瓷颗粒、金属粉B以及粘结剂混合均匀，制得混合料的具体步骤是：
[0025]将所述陶瓷颗粒、金属粉B、粘结剂按质量比称量混合搅拌5
‑
8分钟，加入所述固化剂，继续搅拌2
‑
5分钟，得到混合料。
[0026]上述的陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，所述将所述混合料铺入预制板模具中，采用红外线加热固化法3D打印陶瓷/碳钢B预制体的方法包括如下步骤：
[0027]将混合料铺入用于制备陶瓷/碳钢B预制体的模具中，根据所选陶瓷颗粒尺寸确定铺层厚度，8
‑
16目对应的铺层厚度为3
‑
4mm，20
‑
40目陶瓷颗粒对应的铺层厚度为2
‑
4mm，41
‑
60目陶瓷颗粒对应的铺层厚度为2
‑
3mm；
[0028]采用红外线加热使混合料铺层升温干燥固化，铺料层加热温度控制在120
‑
180℃，每层加热时间为1
‑
2分钟；
[0029]重复铺料、加热固化，直到预制体达到设计厚度；其中8
‑
16目陶瓷颗粒对应的预制体的厚度为16
‑
20mm，20
‑
40目陶瓷颗粒对应的预制体的厚度为10
‑
12mm，41
‑
60目陶瓷颗粒对应的预制体的厚度为8
‑
10mm；
[0030]铺料层全部固化后，制得所述陶瓷/碳钢B预制体。
[0031]本专利技术的有益效果体现在：
[0032](1)陶瓷/双金属复合锭模在服役过程中实现金属B粉的固相烧结：
[0033]陶瓷/双金属复合材料锭模在服役过程中，陶瓷/金属B预制体承受1500℃左右的铁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷/金属基复合材料制备的硅铁锭模，其特征在于，由位于底层起支撑作用的金属A灰铸铁基，以及位于所述金属A灰铸铁基之上的陶瓷/碳钢B预制体组成；其中，所述金属A灰铸铁基与所述陶瓷/碳钢B预制体之间的界面为机械结合的连接方式，所述陶瓷/碳钢B预制体为碳钢基。2.一种陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，制备陶瓷/碳钢B预制体；然后将所述陶瓷/碳钢B预制体与金属A固液复合制得陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模；其中，所述制备陶瓷/碳钢B预制体的方法包括：将陶瓷颗粒、金属粉B以及粘结剂混合均匀，制得混合料；将所述混合料铺入预制板模具中，采用红外线加热固化法3D打印陶瓷/碳钢B预制体；所述将所述陶瓷/碳钢B预制体与金属A固液复合制得陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模的方法包括：将所述陶瓷/碳钢B预制体用陶瓷钉固定在铸造砂型型腔中，合模后，采用重力浇铸法将金属液A浇入砂型中，金属液A与陶瓷/金属B预制体复合，等待金属A凝固后，得到陶瓷/金属基复合材料硅铁锭模。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒的质量占所述混合料总质量的30％
‑
60％，所述金属粉B的质量占所述混合料总质量的70％
‑
40％，所述粘结剂的质量占所述陶瓷颗粒与所述金属粉B质量之和的8％
‑
16％。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒为碳化硅、氧化铝、ZTA颗粒中的一种或者两种以上的组合，且所述陶瓷颗粒的粒度为8
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16目，或者为20
‑
40目，或者为41
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60目。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属粉B为碳钢中的任一种，其含碳量为0.20％
‑
0.55％，金属粉B的粒度为50
‑
150μm。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为环氧树脂或者呋喃树脂与水玻璃混合而成；或者所述粘结剂为环氧树脂或者呋喃树脂与硅溶胶混合而成。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粘结剂中的环氧树脂或者呋喃树脂的质量占所述陶瓷颗粒与...
【专利技术属性】
技术研发人员：高博扬，
申请(专利权)人：高博扬，
类型：发明
国别省市：
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