CN108193127A

CN108193127A - 一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法

Info

Publication number: CN108193127A
Application number: CN201810021657.4A
Authority: CN
Inventors: 孙述全; 孙雄; 骆伟祥
Original assignee: Wuhu Jinmao Liquid Science and Technolgoy Co Ltd
Current assignee: Wuhu Jinmao Liquid Science and Technolgoy Co Ltd
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-06-22

Abstract

本发明涉及一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，包括原料熔炼，变质调制，浇包预处理，调质浇铸及改性热处理等五个步骤。本发明与现有技术相比，一方面有效的提高了对废旧金属回收利用率，同时也极大的提高了铸件的结构强度、韧性、抗热伸缩能力、抗疲劳性能和耐磨性能，从而达到提高和改善铸件使用性能的目的，另一方面可有效的降低铸件内部应力集中、裂痕及沙眼等缺陷，提高铸件产品质量的结构强度。

Description

一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法

技术领域

本发明涉及一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，属铸造加工技术领域。

背景技术

目前在进行套筒类工件生产加工过程中，大部分该类工件均是通过铸造加工方式进行生产，在铸造加工套筒类工件过程中，当前所采用的金属原料一方面对废旧金属缺乏有效的回收利用率，另一方面金属原料在形成铸件后的韧性、结构强度、耐磨性等性能上均不同程度存在较大的缺陷，除此之外，当前的套筒类工件在铸造加工过程中，往往均采用的传统铸造加工工艺，虽然可以满足实际生产的需要，但在浇铸成型过程中均不同程度存在浇铸成型作业效率相对较低，且极易在浇铸成型过程中造成铸件内部存在沙眼、裂痕及应力集中等缺陷，同时也极易出现金属冷却时收缩而造成套筒结构精度差等缺陷，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的套筒铸造成型工艺，以满足实际生产使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，包括以下步骤：

第一步，原料熔炼，首先将废钢、原生铁、硅铁合金、铁锰合金、铁钛合金、钨钼合金按比例一同添加到熔炼炉内，其中在进行添加作业时，各原料均沿着熔炼炉自下而上安装按照原料直径从小到大进行摆放，然后由氩气将熔炼炉内的空气排出并使熔炼炉内的气压恒定在1.1—3个标准大气压，然后在5—10分钟内将熔炼炉加热至1400℃—1600℃，直至熔炉内原料均呈熔融态并搅拌均匀，然后保温10—45分钟；

第二步，变质调制，完成第一步作业后，对熔炉内熔融态金属液进行单向匀速搅拌，搅拌速度为10—50分钟/转，并在转速稳定后通过增碳剂、改性剂及稀土均通过压力为1.1—2.5个标准大气压，温度为1000℃—1350℃氩气吹送到熔融态金属液内，并搅拌均匀后保温10—25分钟，其中增碳剂、改性剂及稀土用量分别为熔融态金属液总量的1%—3.5%、3.5%—4.5%和3%—15%；

第三步，浇包预处理，将占浇包金属液总量10%—30%的除渣剂铺设在浇包侧壁上并舂紧，然后通过氩气将浇包内的空气排出，最后在5—15分钟，匀速将浇包预热到800℃—1300℃；

第四步，调质浇铸，完成第三步后，首先向熔融态的金属液中加入占金属液总量3%—10%的除氮剂进行调质处理，并在调质处理后将熔融态的金属液的60%—75%匀速倒入浇包内，并同时对浇包在1200℃—1550℃恒温环境下保温1—10分钟，然后将剩余的熔融态金属液倒入到浇包内并继续在在1200℃—1550℃恒温环境下保温1—10分钟，然后将浇包内的熔融态金属浇铸到成型模具中；

第五步，改性热处理，在金属液浇铸到成型模具内并冷却至800℃—850℃时，通过加热设备在30—120分钟内将成型模具及成型模具内的金属加热至900℃—980℃并保温1—10小时，然后以20℃—50℃/小时速度匀速降温至180℃—300℃，然后再次通过加热设备在30—120分钟内将成型模具及成型模具内的金属加热至600℃—800℃并保温1—10小时，然后自然冷却至常温即可拆模得到成品铸件毛坯，其中在保温过程中，以超声波振荡装置对环绕成型模具对成型模具内的浇铸金属进行振荡作业。

进一步的，所述的第一步中原生铁5%—15%、硅铁合金3%—10%、铁锰合金2%—8%、铁钛合金1.5%—11%、钨钼合金3%—15%，余量为废钢。

进一步的，所述的增碳剂为含碳百分重量为85%以上焦碳沫，改性剂为SiC单质微粉颗粒、单晶硅微粉颗粒颗粒中的任意一种，所述的增碳剂和改性剂的颗粒均直径均≤400nm。

进一步的，所述的第二步中的稀土为包含Ce、H、Dy、Sm、Gd和Lu等元素的镧系元素。

进一步的，所述的第五步制备得到的成品球墨铸铁毛坯中化学元素含量为：C：3.5-3.7%、Si：2.8-3.3%、Ni：0.5—1.3%、W：1.1—3%、Mn：0.8—8%、Ti：1.5%—4.5%、Cr：0.2—0.3%、Ce：0.05—0.1%、Hf：0.1—0.25%、Dy：0.03—0.08%、Sm：0.01—0.05%、Gd：0.01—0.05%、Lu：0.03—0.06%、S：<0.02%； P：<0.02%；余量为Fe。

进一步的，所述的第五步中，对成型模具加热热源均为微波辐照热源。

本发明与现有技术相比，一方面有效的提高了对废旧金属回收利用率，同时也极大的提高了铸件的结构强度、韧性、抗热伸缩能力、抗疲劳性能和耐磨性能，从而达到提高和改善铸件使用性能的目的，另一方面可有效的降低铸件内部应力集中、裂痕及沙眼等缺陷，提高铸件产品质量的结构强度。

附图说明

图1为本发明的铸造工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，包括以下步骤：

第一步，原料熔炼，首先将废钢、原生铁、硅铁合金、铁锰合金、铁钛合金、钨钼合金按比例一同添加到熔炼炉内，其中在进行添加作业时，各原料均沿着熔炼炉自下而上安装按照原料直径从小到大进行摆放，然后由氩气将熔炼炉内的空气排出并使熔炼炉内的气压恒定在2.5个标准大气压，然后在10分钟内将熔炼炉加热至1580℃，直至熔炉内原料均呈熔融态并搅拌均匀，然后保温30分钟；

第二步，变质调制，完成第一步作业后，对熔炉内熔融态金属液进行单向匀速搅拌，搅拌速度为40分钟/转，并在转速稳定后通过增碳剂、改性剂及稀土均通过压力为2.5个标准大气压，温度为1000℃氩气吹送到熔融态金属液内，并搅拌均匀后保温20分钟，其中增碳剂、改性剂及稀土用量分别为熔融态金属液总量的2.5%、4%和10%；

第三步，浇包预处理，将占浇包金属液总量25%的除渣剂铺设在浇包侧壁上并舂紧，然后通过氩气将浇包内的空气排出，最后在10分钟，匀速将浇包预热到1000℃；

第四步，调质浇铸，完成第三步后，首先向熔融态的金属液中加入占金属液总量8%的除氮剂进行调质处理，并在调质处理后将熔融态的金属液的65%匀速倒入浇包内，并同时对浇包在1450℃恒温环境下保温10分钟，然后将剩余的熔融态金属液倒入到浇包内并继续在在1450℃恒温环境下保温6分钟，然后将浇包内的熔融态金属浇铸到成型模具中；

第五步，改性热处理，在金属液浇铸到成型模具内并冷却至840℃时，通过加热设备在120分钟内将成型模具及成型模具内的金属加热至980℃并保温9小时，然后以30℃/小时速度匀速降温至260℃，然后再次通过加热设备在110分钟内将成型模具及成型模具内的金属加热至760℃并保温10小时，然后自然冷却至常温即可拆模得到成品铸件毛坯，其中在保温过程中，以超声波振荡装置对环绕成型模具对成型模具内的浇铸金属进行振荡作业。

进一步的，所述的第一步中原生铁8%、硅铁合金10%、铁锰合金6%、铁钛合金11%、钨钼合金15%，余量为废钢。

进一步的，所述的第五步制备得到的成品球墨铸铁毛坯中化学元素含量为：C：3.6%、Si：2.9%、Ni：1.3%、W：2.8%、Mn：7.5%、Ti：3.5%、Cr： 0.3%、Ce：0.1%、Hf：0.15%、Dy：0.04%、Sm：0.03%、Gd：0.02%、Lu：0.04%、S：<0.02%； P：<0.02%；余量为Fe。

本实施例中，所述的第五步中，对成型模具加热热源均为微波辐照热源。

实施例2

第一步，原料熔炼，首先将废钢、原生铁、硅铁合金、铁锰合金、铁钛合金、钨钼合金按比例一同添加到熔炼炉内，其中在进行添加作业时，各原料均沿着熔炼炉自下而上安装按照原料直径从小到大进行摆放，然后由氩气将熔炼炉内的空气排出并使熔炼炉内的气压恒定在1.5个标准大气压，然后在8分钟内将熔炼炉加热至1540℃，直至熔炉内原料均呈熔融态并搅拌均匀，然后保温30分钟；

第二步，变质调制，完成第一步作业后，对熔炉内熔融态金属液进行单向匀速搅拌，搅拌速度为40分钟/转，并在转速稳定后通过增碳剂、改性剂及稀土均通过压力为1.5个标准大气压，温度为1350℃氩气吹送到熔融态金属液内，并搅拌均匀后保温15分钟，其中增碳剂、改性剂及稀土用量分别为熔融态金属液总量的1%、3.5%和5%；

第三步，浇包预处理，将占浇包金属液总量15%的除渣剂铺设在浇包侧壁上并舂紧，然后通过氩气将浇包内的空气排出，最后在11分钟，匀速将浇包预热到1250℃；

第四步，调质浇铸，完成第三步后，首先向熔融态的金属液中加入占金属液总量5%的除氮剂进行调质处理，并在调质处理后将熔融态的金属液的60%匀速倒入浇包内，并同时对浇包在1450℃恒温环境下保温10分钟，然后将剩余的熔融态金属液倒入到浇包内并继续在在1450℃恒温环境下保温8分钟，然后将浇包内的熔融态金属浇铸到成型模具中；

第五步，改性热处理，在金属液浇铸到成型模具内并冷却至850℃时，通过加热设备在70分钟内将成型模具及成型模具内的金属加热至980℃并保温8小时，然后以20℃/小时速度匀速降温至200℃，然后再次通过加热设备在80分钟内将成型模具及成型模具内的金属加热至700℃并保温9小时，然后自然冷却至常温即可拆模得到成品铸件毛坯，其中在保温过程中，以超声波振荡装置对环绕成型模具对成型模具内的浇铸金属进行振荡作业。

本实施例中，所述的第一步中原生铁15%、硅铁合金8%、铁锰合金4%、铁钛合金5%、钨钼合金11%，余量为废钢。

本实施例中，所述的增碳剂为含碳百分重量为85%以上焦碳沫，改性剂为SiC单质微粉颗粒、单晶硅微粉颗粒颗粒中的任意一种，所述的增碳剂和改性剂的颗粒均直径均≤400nm。

本实施例中，所述的第二步中的稀土为包含Ce、H、Dy、Sm、Gd和Lu等元素的镧系元素。

本实施例中，所述的第五步制备得到的成品球墨铸铁毛坯中化学元素含量为：C：3.5%、Si：3%、Ni：1.1%、W：2.1%、Mn：4%、Ti：13.5%、Cr：0.25%、Ce：0.1%、Hf：0.25%、Dy：0.05%、Sm：0.04%、Gd：0.03%、Lu：0.05%、S：<0.02%； P：<0.02%；余量为Fe。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，其特征在于：所述的轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，其特征在于：所述的第一步中原生铁5%—15%、硅铁合金3%—10%、铁锰合金2%—8%、铁钛合金1.5%—11%、钨钼合金3%—15%，余量为废钢。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，其特征在于：所述的增碳剂为含碳百分重量为85%以上焦碳沫，改性剂为SiC单质微粉颗粒、单晶硅微粉颗粒颗粒中的任意一种，所述的增碳剂和改性剂的颗粒均直径均≤400nm。

4.根据权利要求1所述的一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，其特征在于：所述的第二步中的稀土为包含Ce、H、Dy、Sm、Gd和Lu等元素的镧系元素。

5.根据权利要求1所述的一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，其特征在于：所述的第五步制备得到的成品球墨铸铁毛坯中化学元素含量为：C：3.5-3.7%、Si：2.8-3.3%、Ni：0.5—1.3%、W：1.1—3%、Mn：0.8—8%、Ti：1.5%—4.5%、Cr：0.2—0.3%、Ce：0.05—0.1%、Hf：0.1—0.25%、Dy：0.03—0.08%、Sm：0.01—0.05%、Gd：0.01—0.05%、Lu：0.03—0.06%、S：<0.02%； P：<0.02%；余量为Fe。

6.根据权利要求1述的一种轨道交通套筒类铸件的铸造成型方法，其特征在于，所述的第五步中，对成型模具加热热源均为微波辐照热源。