本發(fā)明涉及剎車盤(pán)生產(chǎn)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高鐵剎車盤(pán)的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：高鐵剎車盤(pán)對(duì)材質(zhì)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(pán)，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(guò)程中易產(chǎn)生氧化夾渣；又由于高鉻鋼在高溫時(shí)極易和空氣中的氧固溶形成皮下氣孔，在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中由于流動(dòng)性差容易產(chǎn)生冷隔；另外其高溫時(shí)易氧化，鑄件表面易產(chǎn)生氧化膜褶皺，氧化膜卷入內(nèi)部易形成氧化夾雜物夾渣、氣孔、縮松、冷隔等缺陷，導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)的難度加大，因而增大了鑄造生產(chǎn)難度。高鐵剎車盤(pán)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(chǎn)企業(yè)采用硅溶膠精密鑄造，所生產(chǎn)的高鐵剎車盤(pán)表面光潔度和尺寸精度均較高，但是其生產(chǎn)成本較高，而且造成環(huán)境嚴(yán)重污染。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種高鐵剎車盤(pán)的生產(chǎn)方法，采用特殊成分組成的超純鐵素體不銹鋼，經(jīng)中頻爐熔煉+lf-vod精煉后澆注，采用全自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線，用寶珠覆膜砂進(jìn)行造型和造芯，所生產(chǎn)的高鐵剎車盤(pán)不僅各項(xiàng)性能指標(biāo)符合要求，而且表面光潔度和尺寸精度能夠達(dá)到硅溶膠精密鑄造水平；為高鐵剎車盤(pán)的生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高鐵剎車盤(pán)的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：1)鋼水冶煉；澆鑄高鐵剎車盤(pán)用的鋼水為超純鐵素體不銹鋼，經(jīng)中頻爐熔煉+lf-vod精煉；具體過(guò)程如下：所述超純鐵素體不銹鋼的化學(xué)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(zhì)；中頻爐爐前采用光譜儀進(jìn)行鋼水成分分析，出爐溫度1640℃～1650℃；lf精煉過(guò)程用于對(duì)鋼水進(jìn)行加熱升溫及調(diào)整化學(xué)成分，加熱時(shí)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(diào)整化學(xué)成分；vod精煉過(guò)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(shè)備真空罐中進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)2.5級(jí)以上規(guī)定；2)采用全自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線鑄造高鐵剎車盤(pán)；具體過(guò)程如下：采用70～140目寶珠覆膜砂進(jìn)行造型和造芯，全自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線由12工位36臺(tái)熱芯盒機(jī)組成，具有自動(dòng)造型造芯、自動(dòng)起模、自動(dòng)合箱、自動(dòng)澆注、自動(dòng)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(pán)鑄件經(jīng)拋丸表面處理后再進(jìn)行熱處理及機(jī)加工，熱處理過(guò)程為：正火處理950℃～970℃；回火處理570℃～590℃；熱處理后的高鐵剎車盤(pán)半成品熱處理后進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)，要求表面光潔度1.6～3.2級(jí)；尺寸精度5～6級(jí)；檢驗(yàn)合格后的高鐵剎車盤(pán)半成品經(jīng)探傷、補(bǔ)焊及機(jī)加工，最終得到高鐵剎車盤(pán)成品；4)成品檢驗(yàn)；高鐵剎車盤(pán)成品的性能指標(biāo)如下：力學(xué)性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度≥600mpa；屈服強(qiáng)度≥430mpa；延伸率≥25％；硬度≥220hb；摩擦性能：滑動(dòng)摩擦系數(shù)≤0.2；金相組織：鐵素鐵+少量奧氏體+柱狀碳化物；以上檢驗(yàn)合格的高鐵剎車盤(pán)成品再經(jīng)動(dòng)平衡試驗(yàn)合格后，包裝入庫(kù)。所述中頻爐熔煉時(shí)投加原材料時(shí)，cr鐵采用金屬cr和微碳cr，二者按1：1重量比添加。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)2.5級(jí)以上規(guī)定；2)采用全自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線，具有自動(dòng)造型造芯、自動(dòng)起模、自動(dòng)合箱、自動(dòng)澆注、自動(dòng)打箱及砂處理功能；符合我國(guó)2025工業(yè)革命4.0實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)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(huán)保型鑄造用砂，強(qiáng)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(nèi)在質(zhì)量；與硅溶膠精密鑄造相比，能夠降低生產(chǎn)成本20％以上，生產(chǎn)周期縮短5天以上，砂的回收率可達(dá)98％以上；附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明所述高鐵剎車盤(pán)鑄件澆注結(jié)構(gòu)示意圖一。圖2是本發(fā)明所述高鐵剎車盤(pán)鑄件澆注結(jié)構(gòu)示意圖二。圖3是本發(fā)明所述高鐵剎車盤(pán)生產(chǎn)工藝流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：一種高鐵剎車盤(pán)的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：1)鋼水冶煉；澆鑄高鐵剎車盤(pán)用的鋼水為超純鐵素體不銹鋼，經(jīng)中頻爐熔煉+lf-vod精煉；具體過(guò)程如下：所述超純鐵素體不銹鋼的化學(xué)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(zhì)；中頻爐爐前采用光譜儀進(jìn)行鋼水成分分析，出爐溫度1640℃～1650℃；lf精煉過(guò)程用于對(duì)鋼水進(jìn)行加熱升溫及調(diào)整化學(xué)成分，加熱時(shí)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(diào)整化學(xué)成分；vod精煉過(guò)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(shè)備真空罐中進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)2.5級(jí)以上規(guī)定；2)采用全自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線鑄造高鐵剎車盤(pán)；具體過(guò)程如下：采用70～140目寶珠覆膜砂進(jìn)行造型和造芯，全自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線由12工位36臺(tái)熱芯盒機(jī)組成，具有自動(dòng)造型造芯、自動(dòng)起模、自動(dòng)合箱、自動(dòng)澆注、自動(dòng)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(pán)鑄件經(jīng)拋丸表面處理后再進(jìn)行熱處理及機(jī)加工，熱處理過(guò)程為：正火處理950℃～970℃；回火處理570℃～590℃；熱處理后的高鐵剎車盤(pán)半成品熱處理后進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)，要求表面光潔度1.6～3.2級(jí)；尺寸精度5～6級(jí)；檢驗(yàn)合格后的高鐵剎車盤(pán)半成品經(jīng)探傷、補(bǔ)焊及機(jī)加工，最終得到高鐵剎車盤(pán)成品；4)成品檢驗(yàn)；高鐵剎車盤(pán)成品的性能指標(biāo)如下：力學(xué)性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度≥600mpa；屈服強(qiáng)度≥430mpa；延伸率≥25％；硬度≥220hb；摩擦性能：滑動(dòng)摩擦系數(shù)≤0.2；金相組織：鐵素鐵+少量奧氏體+柱狀碳化物；以上檢驗(yàn)合格的高鐵剎車盤(pán)成品再經(jīng)動(dòng)平衡試驗(yàn)合格后，包裝入庫(kù)。所述中頻爐熔煉時(shí)投加原材料時(shí)，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(kāi)發(fā)的新品種鋼，是取代于鎳鉻不銹鋼的新產(chǎn)品，由于超純鐵素體不銹鋼的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，不但可節(jié)約大量的鎳，有利于降低生產(chǎn)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(pán)的理想材料。其化學(xué)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(wèn)題，也大大提高了材料耐晶間腐蝕性能，大大提高了產(chǎn)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(lián)法進(jìn)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(guò)程是提高鋼液純凈度、改善鑄件內(nèi)在質(zhì)量的最重要的方法之一，具有精煉能力強(qiáng)，脫氧、脫氫、脫氮、脫硫、凈化鋼水效果好的特點(diǎn)，適于生產(chǎn)超低硫，超低氧鋼種。lf-vod精煉過(guò)程主要分為兩個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程是lf爐鋼水精煉過(guò)程；lf精煉的最大優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)鋼水進(jìn)行加熱升溫和控制調(diào)節(jié)化學(xué)成份，加熱時(shí)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(duì)爐襯有保護(hù)作用，而且加熱效率高。lf精煉爐本身一般不具有真空設(shè)備。在精煉時(shí)，即在不抽真空的大氣壓下進(jìn)行精煉時(shí)是靠還原性渣以及加熱時(shí)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(jìn)鋼渣之間的化學(xué)反應(yīng)，可以加速鋼渣之間的物質(zhì)傳遞，有利于鋼液的脫氧、脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。吹氬攪拌還可以去除非金屬夾雜物，精確的調(diào)整復(fù)雜的化學(xué)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(jià)值的合金元素。lf爐是靠白渣進(jìn)行精煉的，白渣在lf爐內(nèi)具有很強(qiáng)的還原性，吹氬氣攪拌能提高lf爐內(nèi)良好的還原氣氛，通過(guò)良好的造渣功能，保持渣量為金屬量的2～8％?？梢杂行У慕档弯撝醒酢⒘蚣皧A雜物含量。第二個(gè)過(guò)程是vod真空精煉鋼水過(guò)程：在lf精煉爐升溫精煉后的鋼水進(jìn)入vod真空精煉設(shè)備真空罐中進(jìn)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(shí)經(jīng)鋼包底部透氣磚吹入氬氣進(jìn)行高強(qiáng)度攪拌，在鋼液中氫、氮不斷向氬氣泡擴(kuò)散，在氮?dú)馀輧?nèi)形成一定的分壓，氫和氮在氬氣泡中的分壓會(huì)隨著氣泡的上浮時(shí)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(xù)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(jīng)以上過(guò)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(guò)程中由于脫氧作用良好，可吸收al2o3、sio2等雜質(zhì)，有一定的變性作用，鑄件夾雜物含量符合astm標(biāo)準(zhǔn)2.5級(jí)以上要求。寶珠砂的顆粒形狀近似圓形，具有較高的強(qiáng)度和高的耐火度，其應(yīng)用于鑄造生產(chǎn)解決了精密鑄造生產(chǎn)的嚴(yán)重污染問(wèn)題，改善了鑄造的生產(chǎn)環(huán)境，解決了一直困擾鑄造工人的矽肺病問(wèn)題，還大大的縮短了生產(chǎn)周期，減少了廢品率，更重要的是降低了樹(shù)脂和固化劑的加入量，相對(duì)精密鑄造增加了透氣性，減少了鑄件的缺陷產(chǎn)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(chǎn)各種材質(zhì)的鑄件，也適合于生產(chǎn)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(pán)鑄件。寶珠砂的應(yīng)用也是國(guó)家13.5計(jì)劃的重點(diǎn)研究和推廣項(xiàng)目，是國(guó)家環(huán)保重點(diǎn)項(xiàng)目。寶珠砂是以鋁釩土為原料經(jīng)過(guò)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(huán)保型鑄造用砂，自寶珠砂問(wèn)世以來(lái)得到廣泛的應(yīng)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(nèi)在質(zhì)量，但目前還沒(méi)有更多應(yīng)用的資料報(bào)道。本發(fā)明采用寶珠覆膜砂代替精密鑄造生產(chǎn)高鐵剎車盤(pán)，不但大大的縮短了生產(chǎn)周期，也大大的減少了廢品率，降低了生產(chǎn)成本，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)寶珠覆膜砂代替了硅溶膠鑄造的空白，是鑄造領(lǐng)域的一種創(chuàng)新。寶珠覆膜砂生產(chǎn)各種鑄件時(shí)的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，主要根據(jù)鑄件的要求和鑄件的大小來(lái)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(chǎn)鑄件與石英砂相比較，其強(qiáng)度高，耐火度高達(dá)1900℃(石英砂只有1700℃)，因此型砂在高溫澆注時(shí)不易燒損和破碎，在回收砂中產(chǎn)生的灰粉很少，可使砂的回收量達(dá)到98％以上；又由于寶珠砂是呈圓形的，因而節(jié)約了大量的粘結(jié)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(yōu)點(diǎn)，結(jié)合其在節(jié)約填加劑、砂回收、降低廢品率、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等方面的優(yōu)點(diǎn)，綜合計(jì)算大約可降低生產(chǎn)成本20％。以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下述實(shí)施例中所用方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法?！緦?shí)施例】本實(shí)施例中，所生產(chǎn)的高鐵剎車盤(pán)鑄件1結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，高鐵剎車盤(pán)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(biāo)號(hào)2為冒口，3為澆道，4為下箱設(shè)置的冷鐵；采用自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線，造型速度10箱/小時(shí).年產(chǎn)量2萬(wàn)噸。本實(shí)施例中高鐵剎車盤(pán)所用超純鐵素體不銹鋼的主要化學(xué)成分組成(其余為fe及不可避免的雜質(zhì))如下：由本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的高鐵剎車盤(pán)的力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如下表所示：采用寶珠覆膜砂鑄造與精密鑄造及酚醛樹(shù)脂砂鑄造所生產(chǎn)的剎車盤(pán)鑄件各項(xiàng)指標(biāo)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(shù)脂砂鑄造表面光潔度1.6-0.81.6-0,824尺寸精度5級(jí)5級(jí)12級(jí)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(chǎn)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(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12