[发明专利]耐侵蚀和腐蚀性白口铸铁

说明书

一种过共晶白口铁铸件，其在该铸件的铸态形式下具有包括亚铁基体的微观结构，所述亚铁基体包含12‑20重量％的溶解在基体中的铬、分散在基体中的共晶铬碳化物、分散在基体中的一次铬碳化物、和任选的分散在基体中的二次碳化物。所述共晶碳化物为所述铸件的15‑25体积％且所述一次碳化物为所述铸件的25‑35体积％。所述二次碳化物当存在时为所述铸件的至多6体积％。

技术领域

本发明涉及对刮擦、冲击、侵蚀和腐蚀耐受的白口铸铁合金，其包含分散在主体金属或金属合金中的硬材料。

本发明还涉及在采矿和矿物加工产业中使用的设备例如泵组件(其包括矿浆(淤浆，slurry)泵的组件)，所述设备包括耐磨性材料铸件或白口铸铁覆面(面料，facings)，其中所述设备暴露于严重的刮擦、冲击、侵蚀和腐蚀磨损的任一者或不止一者。

本发明还涉及形成白口铸铁合金的方法。

本发明还涉及形成作为在采矿和矿物加工产业中使用的设备的至少一部分的白口铸铁的铸件或覆面的方法。

背景技术

在采矿和矿物加工产业中使用的设备经常遭受严重的刮擦、冲击、侵蚀和腐蚀磨损的任意一者或不止一者。

所述设备包括，例如，矿浆泵和管线，磨矿机(磨机)衬里、破碎机、传送溜槽和接地(研磨啮合，ground-engaging)工具。

作为具体实例，矿浆泵中的金属“湿端(wet-end)”组件在使用时遭受由于高吨位的尖硬矿物颗粒通过所述泵而引起的刮擦、冲击、侵蚀和腐蚀磨损。所述泵组件包括框架衬板、叶轮、蜗壳和前护板(throat bush)。典型地，所述组件的规格范围为以质量计从2千克直至大约20或更多吨。所述组件包括耐磨性材料的铸件或耐磨性材料的覆面，其中所述设备遭受严重的刮擦、冲击、侵蚀和腐蚀磨损的任一者或不止一者并且要求按定期间隔更换以保持使用时的泵性能。

矿浆泵的金属湿端组件在使用时的材料损失可归因于以下机制的一个或多个：

·由于流动通过所述设备的矿物颗粒(标称的0.1-100mm的直径)的侵蚀磨损。

·作为与流动通过所述泵的液体(该术语涵盖矿浆)接触的结果的腐蚀，其中所述液体的pH可从极酸性到极碱性变化。

·由于使用时的冲击负荷引起的击碎或破碎。

记载于国际标准组织ISO 21988第1c)和3.3部分的高铬白口铸铁(HCWCI)家族提供使对于矿浆泵湿端组件在宽范围的操作条件下所需的三个主要性质(a)耐磨性、(b)耐腐蚀性和(c)断裂韧性优化(最佳化)的合金范围。

第一种HCWCI在100年前被开发并且在1917年授权(US专利1245552)。

第一种HCWCI合金的标称的本体化学成分(bulk chemistry)为：

·铬：20-35重量％。

·碳：1.5-3.0重量％。

·硅：0.0-3.0重量％。

·铁：余量。

第一种HCWCI合金，在国际标准组织ISO 21988的表3中命名为“Cr27”并且在下文中称为“Cr27”，符合US专利1245552的权利要求并且基本上是现今在遭受刮擦、侵蚀和腐蚀磨损的很多矿浆泵应用中使用的“主力”材料。

Cr27合金的铸件的微观结构由两个显著不同的相组成，即：

·25体积％铬碳化物。

·75体积％亚铁基体。