一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料及其鑄造方法
2023-05-23 20:33:26
一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料及其鑄造方法
【專利摘要】本發明涉及 一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料及其鑄造方法， 原料採用廢鋼、生鐵錠、矽鐵、錳鐵、鉻鐵、電解錫、電解鎳和電解銅八種原料；通過生鐵錠和廢鋼的拋丸清理，裝爐熔化，爐前取樣化驗合金灰鑄鐵材料化學成份，澆注成型等步驟獲得機車制動盤用合金灰鑄鐵材料機械性能，達到如下標準：抗拉強度（бbMPa）≥295，布氏硬度（HBW）≥200～240；本發明為低合金化耐磨材料，具有穩定的金相組織及力學性能；用於生產制動盤，制動盤材料的理化性能標準：均優於國外的同類產品。其金相組織、綜合力學性能大大高於國外同類產品；使用壽命超過200萬公裡。
【專利說明】一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料及其鑄造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料及其鑄造方法；該合金灰鑄鐵材料 是應用大功率交流傳動重載機車輪盤制動系統。
【背景技術】
[0002] 現有的大功率交流傳動重載機車制動盤一直依賴於從國外公司進口，國內企業生 產的制動盤材料存在理化性能標準達不到要求、摩擦係數不穩定、磨耗量大、抗拉強度低， 耐磨性差和使用壽命短的缺點。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於克服上述缺點和不足，提供一種理化性能好、摩擦係數穩定和 磨耗量低、抗拉強度高，耐磨性好和使用壽命長的機車制動盤用合金灰鑄鐵材料及其鑄造 方法。
[0004] 本發明的目的是通過下列技術方案實現的：一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料的 鑄造方法，其特徵在於所述的該合金灰鑄鐵材料按以下原料的重量配比配料和步驟完成： 所述各原料的重量配比為： 生鐵錠60?80重量份， 廢鋼20?40重量份， 娃鐵0. 6?I. 0重量份， 猛鐵0. 4?0. 7重量份， 鉻鐵0. 3?0. 5重量份， 電解鎳0. 1?0. 2重量份， 電解錫0. 02?0. 1重量份，電解銅0. 25?0. 45重量份， 其中，各原材料的技術要求為： 廢鋼為中低碳鋼，含C < 0. 45% ; 生鐵錠（010或012)，含〇3.8?4.2%; 矽鐵，含Si 72?80%; 錳鐵，含Mn 65?72%; 鉻鐵，含Cr彡52%; 電解錫，含Sn彡99. 90% ; 電解鎳，含Ni彡99. 2%; 電解銅，含Cu彡99. 95%。
[0005] 合金灰鑄鐵材料化學成份如下： C 3. 1 ?3. 4%， Si L 5 ?L 8%， Mn 0· 6 ?0· 9%， Cr 0· 25 ?0· 45%，Cu 0· 3 ?0· 6%， Ni 0· 15 ?0· 25%， Sn 0· 015 ?0· 025%，P^O. 04%, S^O. 06% ； 所述的各步驟為： (1)、生鐵錠和廢鋼的拋丸清理，對表面鏽蝕嚴重，或表面出現氧化皮分層現象的生鐵 錠和廢鋼進行拋丸清理，拋丸清理後，待用； (2) 熔化，合金灰鑄鐵的熔煉設備為中頻感應熔煉爐，首先將拋丸清理後的生鐵錠和廢 鋼按上述化學成份要求進行配料計算，並按上述重量配比裝入坩堝爐膛中，然後送電熔煉， 並在熔煉過程中進行搗料和攪拌，防止搭橋，待廢鋼和生鐵錠熔化後，將熔煉溫度升溫至 1400?1450°C，再按上述重量配比依次加入矽鐵、錳鐵、鉻鐵和電解鎳，邊加邊攪拌，鐵水 熔化後加入覆蓋劑用於保護鐵水，防止氧化；出鐵前，按上述重量配比將電解銅、電解錫、孕 育劑加入鐵水包內，出鐵完畢對鐵水進行攪拌，再進行爐前取樣化驗合金灰鑄鐵材料化學 成份，如有不合格則進行成份調整，直至合格； (3) 、澆注成型，合金灰鑄鐵材料化學成份檢驗合格後，將鐵水升溫至1480?1500°C進 行過熱，靜置2?3分鐘，將鐵水出爐進行澆注，澆注溫度1320?1380°C，機車制動盤採用 呋喃樹脂砂造型、重力澆注成型； (4) 、通過上述方法獲得的機車制動盤用合金灰鑄鐵材料機械性能，達到如下標準：抗 拉強度（6 b MPa)彡295,布氏硬度（HBW)彡200?240,並專門用於鑄造生產機車制動盤產 品。
[0006] 本發明的創新點：是採用低合金化、微合金化的方法，研製一種特種合金灰鑄鐵材 料(耐磨系列）。該材料具有比普通合金鑄鐵組織緻密、抗拉強度高、硬度適中等特點，並具 有特定的金相(金相組織：片狀珠光體98%)+少量合金碳化物+少量鐵素體；石墨形態： A形石墨彡90%，少量C形；石墨等級：石墨4級（12 μ m?25 μ m)。採用該材料鑄造生產制 動盤，應用於機車DK-2制動系統，與現有閘片組成摩擦付相比，具有穩定的摩擦係數和較 低的磨耗量，其壽命超過200萬公裡。
[0007] 本機車制動盤用合金灰鑄鐵材料其化學成分、機械性能、金相組織等技術要標準 見表1?表4。
[0008] 表1合金灰鑄鐵化學成份
【權利要求】
1. 一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料的鑄造方法，其特徵在於所述該合金灰鑄鐵材料 按以下原料的重量配比配料和步驟完成： 所述各原料的重量配比為： 生鐵錠60?80重量份， 廢鋼20?40重量份， 娃鐵0. 6?I. 0重量份， 猛鐵0. 4?0. 7重量份， 鉻鐵0. 3?0. 5重量份， 電解鎳0. 1?0. 2重量份， 電解錫0. 02?0. 1重量份， 電解銅0. 25?0. 45重量份， 其中，各原材料的技術要求為： 廢鋼為中低碳鋼，含C < 0. 45% ; 生鐵錠（910或912)，含0 3.8?4.2%; 矽鐵，含Si 72?80%; 錳鐵，含Mn 65?72%; 鉻鐵，含Cr彡52%; 電解錫，含Sn彡99. 90% ; 電解鎳，含Ni彡99. 2%; 電解銅，含Cu彡99. 95% ; 合金灰鑄鐵材料化學成份如下： C 3. 1 ?3. 4%， Si L 5 ?L 8%， Mn 0? 6 ?0? 9%， Cr 0? 25 ?0? 45%，Cu 0? 3 ?0? 6%， Ni 0? 15 ?0? 25%， Sn 0? 015 ?0? 025%，P^O. 04%, S^O. 06% ； 所述的各步驟為： (1)、生鐵錠和廢鋼的拋丸清理，對表面鏽蝕嚴重，或表面出現氧化皮分層現象的生鐵 錠和廢鋼進行拋丸清理，拋丸清理後，待用； (2 )熔化，合金灰鑄鐵的熔煉設備為中頻感應熔煉爐，首先將拋丸清理後的生鐵錠和廢 鋼按上述化學成份要求進行配料計算，並按上述重量配比裝入坩堝爐膛中，然後送電熔煉， 並在熔煉過程中進行搗料和攪拌，防止搭橋，待廢鋼和生鐵錠熔化後，將熔煉溫度升溫至 1400?1450°C，再按上述重量配比依次加入矽鐵、錳鐵、鉻鐵和電解鎳，邊加邊攪拌，鐵水 熔化後加入覆蓋劑用於保護鐵水，防止氧化；出鐵前，按上述重量配比將電解銅、電解錫、孕 育劑加入鐵水包內，出鐵完畢對鐵水進行攪拌，再進行爐前取樣化驗合金灰鑄鐵材料化學 成份，如有不合格則進行成份調整，直至合格； (3) 、澆注成型，合金灰鑄鐵材料化學成份檢驗合格後，將鐵水升溫至1480?1500°C進 行過熱，靜置2?3分鐘，將鐵水出爐進行澆注，澆注溫度1320?1380°C，機車制動盤採用 呋喃樹脂砂造型、重力澆注成型； (4) 、通過上述方法獲得的機車制動盤用合金灰鑄鐵材料機械性能，達到如下標準：抗 拉強度（6 b MPa)彡295,布氏硬度（HBW)彡200?240,並專門用於鑄造生產機車制動盤產 品。
2. 如權利要求1所述方法鑄造的一種機車制動盤用合金灰鑄鐵材料。
【文檔編號】C22C37/10GK104313232SQ201410539164
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】尹社新, 朱海洋 申請人:株洲聯誠集團有限責任公司