一種高鐵剎車盤的生產方法與流程

本發明涉及剎車盤生產
技術領域：
，尤其涉及一種高鐵剎車盤的生產方法。
背景技術：
：高鐵剎車盤對材質和鑄造精度要求較高，目前普遍采用超純鐵素體不銹鋼制作高鐵剎車盤，但是典型的超純鐵素體不銹鋼如本專利的zg00cr24mo1ninbw中鉻含量為24％，而高鉻鋼中鉻含量很高而含碳量很低，造成了在鑄造過程中易產生氧化夾渣；又由于高鉻鋼在高溫時極易和空氣中的氧固溶形成皮下氣孔，在鑄造生產過程中由于流動性差容易產生冷隔；另外其高溫時易氧化，鑄件表面易產生氧化膜褶皺，氧化膜卷入內部易形成氧化夾雜物夾渣、氣孔、縮松、冷隔等缺陷，導致工藝設計的難度加大，因而增大了鑄造生產難度。高鐵剎車盤如采用硅砂覆膜砂造型鑄造，其鑄造精度往往難以保證；為了保證鑄造精度，有的生產企業采用硅溶膠精密鑄造，所生產的高鐵剎車盤表面光潔度和尺寸精度均較高，但是其生產成本較高，而且造成環境嚴重污染。技術實現要素：本發明提供了一種高鐵剎車盤的生產方法，采用特殊成分組成的超純鐵素體不銹鋼，經中頻爐熔煉+lf-vod精煉后澆注，采用全自動鑄造生產線，用寶珠覆膜砂進行造型和造芯，所生產的高鐵剎車盤不僅各項性能指標符合要求，而且表面光潔度和尺寸精度能夠達到硅溶膠精密鑄造水平；為高鐵剎車盤的生產開辟了新的途徑。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：一種高鐵剎車盤的生產方法，包括如下步驟：1)鋼水冶煉；澆鑄高鐵剎車盤用的鋼水為超純鐵素體不銹鋼，經中頻爐熔煉+lf-vod精煉；具體過程如下：所述超純鐵素體不銹鋼的化學成分按重量百分比為：c≤0.02％；si0.4％～1.0％；mn0.4％～1.0％；p≤0.02％；s≤0.02％；cr22％～24％；ni1.5％～2.0％；mo2.5％～3.5％；nb0.2％～0.4％；v0.5％～1.0％；w1.0％～3.0％；其余為鐵及不可避免的雜質；中頻爐爐前采用光譜儀進行鋼水成分分析，出爐溫度1640℃～1650℃；lf精煉過程用于對鋼水進行加熱升溫及調整化學成分，加熱時采用3根電極插入渣層中的埋弧加熱方法，保持渣量為金屬量的2％～8％；吹氬攪拌，加合金調整化學成分；vod精煉過程用于將在lf精煉爐中升溫精煉后的鋼水送入vod真空精煉設備真空罐中進行二次精煉，二次精煉后的鋼水中o含量在10ppm以下、h含量在0.8ppm以下，s含量在0.01％以下；鋼中夾雜物含量符合astm標準2.5級以上規定；2)采用全自動鑄造生產線鑄造高鐵剎車盤；具體過程如下：采用70～140目寶珠覆膜砂進行造型和造芯，全自動鑄造生產線由12工位36臺熱芯盒機組成，具有自動造型造芯、自動起模、自動合箱、自動澆注、自動打箱及砂處理功能；超純鐵素體不銹鋼鋼水出爐澆注溫度為1570～1590℃；3)澆鑄后的高鐵剎車盤鑄件經拋丸表面處理后再進行熱處理及機加工，熱處理過程為：正火處理950℃～970℃；回火處理570℃～590℃；熱處理后的高鐵剎車盤半成品熱處理后進行產品檢驗，要求表面光潔度1.6～3.2級；尺寸精度5～6級；檢驗合格后的高鐵剎車盤半成品經探傷、補焊及機加工，最終得到高鐵剎車盤成品；4)成品檢驗；高鐵剎車盤成品的性能指標如下：力學性能指標：抗拉強度≥600mpa；屈服強度≥430mpa；延伸率≥25％；硬度≥220hb；摩擦性能：滑動摩擦系數≤0.2；金相組織：鐵素鐵+少量奧氏體+柱狀碳化物；以上檢驗合格的高鐵剎車盤成品再經動平衡試驗合格后，包裝入庫。所述中頻爐熔煉時投加原材料時，cr鐵采用金屬cr和微碳cr，二者按1：1重量比添加。與現有技術相比，本發明的有益效果是：1)采用特殊成分組成超純鐵素體不銹鋼，經中頻爐熔煉+lf-vod精煉后澆注，精煉后的鋼水中o含量在10ppm以下、h含量在0.8ppm以下，s含量在0.01％以下；鋼中夾雜物含量符合astm標準2.5級以上規定；2)采用全自動鑄造生產線，具有自動造型造芯、自動起模、自動合箱、自動澆注、自動打箱及砂處理功能；符合我國2025工業革命4.0實現工業自動化、數字化和智能化的總要求；3)采用寶珠覆膜砂作為鑄造用砂，其為高效的環保型鑄造用砂，強度高、耐火性能好，造型后免刷涂料，并能夠明顯提高鑄件的表面光潔度及內在質量；與硅溶膠精密鑄造相比，能夠降低生產成本20％以上，生產周期縮短5天以上，砂的回收率可達98％以上；附圖說明圖1是本發明所述高鐵剎車盤鑄件澆注結構示意圖一。圖2是本發明所述高鐵剎車盤鑄件澆注結構示意圖二。圖3是本發明所述高鐵剎車盤生產工藝流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明：一種高鐵剎車盤的生產方法，包括如下步驟：1)鋼水冶煉；澆鑄高鐵剎車盤用的鋼水為超純鐵素體不銹鋼，經中頻爐熔煉+lf-vod精煉；具體過程如下：所述超純鐵素體不銹鋼的化學成分按重量百分比為：c≤0.02％；si0.4％～1.0％；mn0.4％～1.0％；p≤0.02％；s≤0.02％；cr22％～24％；ni1.5％～2.0％；mo2.5％～3.5％；nb0.2％～0.4％；v0.5％～1.0％；w1.0％～3.0％；其余為鐵及不可避免的雜質；中頻爐爐前采用光譜儀進行鋼水成分分析，出爐溫度1640℃～1650℃；lf精煉過程用于對鋼水進行加熱升溫及調整化學成分，加熱時采用3根電極插入渣層中的埋弧加熱方法，保持渣量為金屬量的2％～8％；吹氬攪拌，加合金調整化學成分；vod精煉過程用于將在lf精煉爐中升溫精煉后的鋼水送入vod真空精煉設備真空罐中進行二次精煉，二次精煉后的鋼水中o含量在10ppm以下、h含量在0.8ppm以下，s含量在0.01％以下；鋼中夾雜物含量符合astm標準2.5級以上規定；2)采用全自動鑄造生產線鑄造高鐵剎車盤；具體過程如下：采用70～140目寶珠覆膜砂進行造型和造芯，全自動鑄造生產線由12工位36臺熱芯盒機組成，具有自動造型造芯、自動起模、自動合箱、自動澆注、自動打箱及砂處理功能；超純鐵素體不銹鋼鋼水出爐澆注溫度為1570～1590℃；3)澆鑄后的高鐵剎車盤鑄件經拋丸表面處理后再進行熱處理及機加工，熱處理過程為：正火處理950℃～970℃；回火處理570℃～590℃；熱處理后的高鐵剎車盤半成品熱處理后進行產品檢驗，要求表面光潔度1.6～3.2級；尺寸精度5～6級；檢驗合格后的高鐵剎車盤半成品經探傷、補焊及機加工，最終得到高鐵剎車盤成品；4)成品檢驗；高鐵剎車盤成品的性能指標如下：力學性能指標：抗拉強度≥600mpa；屈服強度≥430mpa；延伸率≥25％；硬度≥220hb；摩擦性能：滑動摩擦系數≤0.2；金相組織：鐵素鐵+少量奧氏體+柱狀碳化物；以上檢驗合格的高鐵剎車盤成品再經動平衡試驗合格后，包裝入庫。所述中頻爐熔煉時投加原材料時，cr鐵采用金屬cr和微碳cr，二者按1：1重量比添加。超純鐵素體不銹鋼是近幾年研制開發的新品種鋼，是取代于鎳鉻不銹鋼的新產品，由于超純鐵素體不銹鋼的開發和應用，不但可節約大量的鎳，有利于降低生產成本，且超純鐵素體不銹鋼它是一種抗氧化、抗硫化、抗海水、抗氯離子、抗高溫濃硫酸以及各種酸類非常理想的材料，其不但可以用于鑄造也可以鍛造、軋制各種工件和鋼板；因此超純鐵素體不銹鋼是制造高鐵剎車盤的理想材料。其化學成分中由于加入nb和ti元素，能夠固溶c和n，改變碳的形狀，解決了軋制、鑄造和焊接裂紋問題，也大大提高了材料耐晶間腐蝕性能，大大提高了產品加工切削性能。lf-vod精煉是將由中頻電爐熔化鋼水送入lf-vod精煉爐，采用雙聯法進行二次精煉的一種鋼包精煉的方法。lf-vod精煉爐的鋼水精煉過程是提高鋼液純凈度、改善鑄件內在質量的最重要的方法之一，具有精煉能力強，脫氧、脫氫、脫氮、脫硫、凈化鋼水效果好的特點，適于生產超低硫，超低氧鋼種。lf-vod精煉過程主要分為兩個過程：第一個過程是lf爐鋼水精煉過程；lf精煉的最大優點是可以對鋼水進行加熱升溫和控制調節化學成份，加熱時采用3根電極插入渣層中即埋弧加熱法，這種方法的輻射小，對爐襯有保護作用，而且加熱效率高。lf精煉爐本身一般不具有真空設備。在精煉時，即在不抽真空的大氣壓下進行精煉時是靠還原性渣以及加熱時石墨電極與渣中feo、mno、c等氧化物作用生成co氣體，增加爐氣的還原性氣氛。氬氣攪拌是lf精煉的最重要步驟，氬氣攪拌有利于促進鋼渣之間的化學反應，可以加速鋼渣之間的物質傳遞，有利于鋼液的脫氧、脫硫反應的進行。吹氬攪拌還可以去除非金屬夾雜物，精確的調整復雜的化學組成；此外吹氬攪拌還可加速渣中氧化物的還原，可回收鉻等有價值的合金元素。lf爐是靠白渣進行精煉的，白渣在lf爐內具有很強的還原性，吹氬氣攪拌能提高lf爐內良好的還原氣氛，通過良好的造渣功能，保持渣量為金屬量的2～8％。可以有效的降低鋼中氧、硫及夾雜物含量。第二個過程是vod真空精煉鋼水過程：在lf精煉爐升溫精煉后的鋼水進入vod真空精煉設備真空罐中進行二次精煉，以獲得純凈的鋼水及較低h、o、n氣體含量和低硫、低夾雜物的鋼水。vod真空精煉主要靠頂吹氧槍、同時經鋼包底部透氣磚吹入氬氣進行高強度攪拌，在鋼液中氫、氮不斷向氬氣泡擴散，在氮氣泡內形成一定的分壓，氫和氮在氬氣泡中的分壓會隨著氣泡的上浮時受熱體積膨脹，因而氫、氮的分壓仍能保持較低的水平，故繼續吸收氫和氮，最后隨氬氣泡溢出到鋼液的表面而被去除。超純鐵素體不銹鋼鋼水經以上過程精煉后可將o含量降低至10ppm以下、h含量降低到0.8ppm以下；在精煉過程中由于脫氧作用良好，可吸收al2o3、sio2等雜質，有一定的變性作用，鑄件夾雜物含量符合astm標準2.5級以上要求。寶珠砂的顆粒形狀近似圓形，具有較高的強度和高的耐火度，其應用于鑄造生產解決了精密鑄造生產的嚴重污染問題，改善了鑄造的生產環境，解決了一直困擾鑄造工人的矽肺病問題，還大大的縮短了生產周期，減少了廢品率，更重要的是降低了樹脂和固化劑的加入量，相對精密鑄造增加了透氣性，減少了鑄件的缺陷產生，也大大的降低了制造成本。寶珠砂是一種中性材料，適合于生產各種材質的鑄件，也適合于生產高合金鋼、不銹鋼和鎳基高溫合金不銹鋼及精密的超純鐵素體不銹鋼剎車盤鑄件。寶珠砂的應用也是國家13.5計劃的重點研究和推廣項目，是國家環保重點項目。寶珠砂是以鋁釩土為原料經過鍛燒、電溶造粒、分篩而制成的一種球狀的鑄造用砂，它是石英砂的替代品，也是高效的環保型鑄造用砂，自寶珠砂問世以來得到廣泛的應用，主要用于砂型鑄造的面砂，靜壓線用砂，但其用于消失模和v法鑄造雖然也取得了一些效果，如能夠明顯提高鑄件的表面光潔度和內在質量，但目前還沒有更多應用的資料報道。本發明采用寶珠覆膜砂代替精密鑄造生產高鐵剎車盤，不但大大的縮短了生產周期，也大大的減少了廢品率，降低了生產成本，填補了國內寶珠覆膜砂代替了硅溶膠鑄造的空白，是鑄造領域的一種創新。寶珠覆膜砂生產各種鑄件時的生產工藝簡單，主要根據鑄件的要求和鑄件的大小來選擇工藝方法和寶珠砂的粒度，采用熱加工固化成型，免刷涂料，直接合箱澆注。寶珠覆膜砂生產鑄件與石英砂相比較，其強度高，耐火度高達1900℃(石英砂只有1700℃)，因此型砂在高溫澆注時不易燒損和破碎，在回收砂中產生的灰粉很少，可使砂的回收量達到98％以上；又由于寶珠砂是呈圓形的，因而節約了大量的粘結劑和固化劑，大大的增加了砂型的透氣性；由于寶珠砂具有以上優點，結合其在節約填加劑、砂回收、降低廢品率、生產工藝簡單等方面的優點，綜合計算大約可降低生產成本20％。以下實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。【實施例】本實施例中，所生產的高鐵剎車盤鑄件1結構如圖1、圖2所示，高鐵剎車盤鑄件重量約120kg，外形尺寸為(直徑)x150(厚度)mm；鑄造砂箱尺寸850x850x(200/400)mm、上箱高400mm,下箱高200mm。圖中標號2為冒口，3為澆道，4為下箱設置的冷鐵；采用自動化鑄造生產線，造型速度10箱/小時.年產量2萬噸。本實施例中高鐵剎車盤所用超純鐵素體不銹鋼的主要化學成分組成(其余為fe及不可避免的雜質)如下：由本發明所述方法生產的高鐵剎車盤的力學性能檢測結果如下表所示：采用寶珠覆膜砂鑄造與精密鑄造及酚醛樹脂砂鑄造所生產的剎車盤鑄件各項指標比較如下表所示：鑄造方法寶珠覆膜砂鑄造精密鑄造酚醛樹脂砂鑄造表面光潔度1.6-0.81.6-0,824尺寸精度5級5級12級每箱放置量1件1件1件砂鐵比3:13:14:1砂回收率98％不可回收85％生產周期/天2109成品率100％96％98％返修率低低高加工余量337以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12