专利名称：零下40℃下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种动车组转向架用轴箱的铸造方法，尤其涉及一种适用于零下40°C 下运行的动车组的转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法。
背景技术：
转向架轴箱是动车组一个关键部件，转向架轴箱通过弹簧承载全车重量，同时行 走的车轮和轴承安装在转向架轴箱上，所以在车辆运行过程中承受复杂的受力状态，它的 材质性能及质量直接关系到客车的运行安全。由于球墨铸铁具有优良的力学性能、加工性能、耐磨性能、吸震性能及制造成本低 等优点，因而被广泛使用，例如重要的机车结构件、汽车结构件、远洋集装箱锁具以及风电 设备等都优先选用球墨铸铁，这些零部件不仅要具有较高的常温冲击性能，而且要有良好 的低温冲击性能，以避免在低温环境下运行时发生脆性断裂。众所周知，普通的球墨铸铁的冲击韧性较低，如何提高球墨铸铁的冲击韧性，尤其 是提高低温冲击韧性已成为近年来人们关注的热点。近年来，我国的高速铁路快速发展，最 新型的动车组CRH3-380以其486. 6Km/H的试验速度刷新了世界记录。CRH3-380将在京沪、 京广和哈大等高铁线上广泛使用。CRH3-380的转向架轴箱的材料是低温铁素体球墨铸铁。目前已成功试制并批量 生产的包括CRH3-300转向架轴箱和CRH3-380转向架轴箱(以下简称轴箱)，这两种轴箱 的球墨铸铁牌号均为QT400-18LT，这是-20°C为低温下限的球墨铸铁。然而动车组经常 在_20°C乃至_40°C的低温环境中行驶，这就要求轴箱的材料性能在_40°C时依然要全面达 到-20°C时QT400-18LT的要求。目前本领域低温至_40°C的QT400-18LT的研制尚无成果。 现在的国标或欧标虽然有-40°C的低温球墨铸铁，但牌号是QT350-22LT的，即抗拉强度为 350N · rnnT2，伸长率为 22%。虽然已有相关机构开始对-40°C低温球墨铸铁进行试验和研究，可以查到的主要 通过控制化学成分(C :3. 4% 3. 7%，Si :1. 9% 2. 4%，Mn < 0. 15%，P < 0. 03%，S < 0.02%)，以及应用镍(Ni)然后进行热处理。但是Ni增加屈服强度，需要进行热处理才 能获得完整的铁素体结构，无论是M的原材料成本以及对其含量的控制的难度，都会造成 生产成本的增加，目前尚无较为完善稳定的铸造生产工艺可进行大批量生产。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种零下40°C下动车组转向 架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，以避免加Ni铸造的难度以及对转向架轴箱低温性能造成 的不足。本发明上述目的技术解决方法之一是零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，包括以下步骤I、按重量配比生铁89% 92%，废钢8% 11%，硅铁1. 7% 2. 0%，增碳剂0. 2% 0.对％进行备料；II、采用中频感应电炉熔炼所述备料，铁水熔化后取样检验、净化处理，控制铁水 化学成分为 C 3. 6% 3. 8% ；Si 1. 9% 2. 5% ；Mn 彡 0. 05% ；P 彡 0. 02 ；S 彡 0. 05%，在 球化包内加入铁水总质量 1. 的球化剂和3%的孕育剂，并且另外单独装存铁水总 质量3%的孕育剂；III、当炉温达到1550°C时，将净化处理后的铁水倒入球化包用冲入法进行球化加 工，倒入过程中将所述单独装存的孕育剂随铁水流一起倒下进行随铁水流孕育，铁水进入 球化包后再进行包内孕育，控制球化加工时间60sec 90sec ；IV、从球化包将铁水浇注入型腔，且使用漏斗随浇注加入铁水总质量0. 15%的孕 育剂进行随浇注孕育，控制浇注时间6min以内，充型时间25sec以内，打箱时间大于M小 时。优选地，所述球化剂为埃肯低镁低稀土球化剂，其中含Mg :5. 5% 6. 2% ；Re
0.4% 0. 6% ；所述孕育剂为埃肯低镁孕育剂，其中含Ba 3% ;Ca 2% ；AeMax
1.5%。更优选地，备料中所述生铁含C :3. 0 4.0% ；Si :0 0. 02% ；Mn 0% ；P :0 0. 02% ；S 0 0. 01% ；Cr 0 0. 02% ；Ti 0 ；所述废钢含C 0. 06 0. 6%;Si 彡 0. 06%;Mn 彡 0. 3%;P 彡 0. 06%;S 彡 0. 05%； 所述硅铁含Si 70 80%。本发明上述目的另一技术解决方法是零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，利用上述铸造方法的回炉 料，包括以下步骤I、按重量配比生铁55% 60%，回炉料38% 42%，废钢9% 12%，硅铁为 0.3% 0.4%进行备料；II、采用中频感应电炉熔炼所述备料，铁水熔化后取样检验、净化处理，控制铁水 化学成分为 C 3. 6% 3. 8% ；Si 1. 9% 2. 5% ；Mn 彡 0. 05% ；P 彡 0. 02 ；S 彡 0. 05%，在 球化包内加入铁水总质量 1. 的球化剂和3%的孕育剂，并且另外单独装存铁水总 质量3%的孕育剂；III、当炉温达到1550°C时，将净化处理后的铁水倒入球化包用冲入法进行球化加 工，倒入过程中将所述单独装存的孕育剂随铁水流一起倒下进行随铁水流孕育，铁水进入 球化包后再进行包内孕育，控制球化加工时间60sec 90sec ；IV、从球化包将铁水浇注入型腔，且使用漏斗随浇注加入铁水总质量0. 15%的孕 育剂进行随浇注孕育，控制浇注时间6min以内，充型时间25sec以内，打箱时间大于M小 时。优选地，所述球化剂为埃肯低镁低稀土球化剂，其中含Mg :5. 5% 6. 2% ；Re
0.4% 0. 6% ；所述孕育剂为埃肯低镁孕育剂，其中含Ba 3% ;Ca 2% ；AeMax
1.5%。再优选地，备料中所述生铁含C :3. 0 4.0% ；Si :0 0. 02% ；Mn 0% ；P :0 0. 02% ；S 0 0. 01% ；Cr 0 0. 02% ；Ti 0 ；所述废钢含C 0. 06 0. 6%;Si 彡 0. 06%;Mn 彡 0. 3%;P 彡 0. 06%;S 彡 0. 05%；所述硅铁含Si 70 80%。本发明铸造方法的应用，其突出效果为该铸造方法采用生铁作为原材料之一，减 少了铁水净化处理的成本，使生产质量持续稳定；并且，选择合适的原料配比，避免了镍作 为原料参与铸造，进一步降低了铸造原料配比和控制的难度；此外，选择三次控制剂量的 孕育处理，由此制得的低温球墨铸铁动车组转向架轴箱的抗拉强度达到400MPa，屈服强度 ^OMPa,伸长率18%以上，_40°C下冲击功将达12J以上。
具体实施例方式实施例一1、原材料准备①、生铁、废钢、硅铁
权利要求
1.零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其特征是，它包括以下步骤1.按重量配比生铁89% 92%，废钢8% 11%，硅铁1.7% 2.0%，增碳剂 0. 2% 0.对％进行备料；II、采用中频感应电炉熔炼所述备料，铁水熔化后取样检验、净化处理，控制铁水化学 成分为C3. 6% 3. 8% ；Sil. 9% 2. 5% ；Mn ^ 0. 05% ;P ^ 0. 02 ；S 彡 0. 05%，在球化 包内加入铁水总质量 1. 的球化剂和3%的孕育剂，并且另外单独装存铁水总质量 3%的孕育剂；III、当炉温达到1550°C时，将净化处理后的铁水倒入球化包用冲入法进行球化加工，倒 入过程中将所述单独装存的孕育剂随铁水流一起倒下进行随铁水流孕育，铁水进入球化包 后再进行包内孕育，控制球化加工时间60sec 90sec ；IV、从球化包将铁水浇注入型腔，且使用漏斗随浇注加入铁水总质量0.15%的孕育剂 进行随浇注孕育，控制浇注时间6min以内，充型时间25sec以内，打箱时间大于M小时。
2.根据权利要求1所述的零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其 特征是所述球化剂之一为埃肯低镁低稀土球化剂，其中含Mg 5. 5% 6. 2%;Re :0. 4% 0. 6%。
3.根据权利要求1所述的零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其特 征是所述孕育剂之一为埃肯低镁孕育剂，其中含Ba2% 3%;Ca 2%;A%ax :1. 5%。
4.根据权利要求1所述的零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其特 征是备料中所述生铁含C :3. 0 4. 0% ；Si 0 0. 02% ；Mn 0% ；P 0 0. 02% ；S 0 0. 01% ；Cr 0 0. 02 % ；Ti 0 ；所述废钢含 C :0. 06 0. 6 % ;Si 彡 0. 06 % ;Mn ^ 0. 3 % ； P^O. 06% ；S ^ 0. 05% ；所述硅铁含 Si 70 80%。
5.零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，利用权利要求1所述铸造方 法的回炉料，其特征是它包括以下步骤I、按重量配比生铁55% 60%;回炉料38% 42%;废钢9% 12%;硅铁0.3% 0.4%进行备料；II、采用中频感应电炉熔炼所述备料，铁水熔化后取样检验、净化处理，控制铁水化学 成分为 C 3. 6% 3. 8% ；Si 1. 9% 2. 5% ；Mn 彡 0. 05% ；P 彡 0. 02 ；S 彡 0. 05%，在球化 包内加入铁水总质量 1. 的球化剂和3%的孕育剂，并且另外单独装存铁水总质量 3%的孕育剂；III、当炉温达到1550°C时，将净化处理后的铁水倒入球化包用冲入法进行球化加工，倒 入过程中将所述单独装存的孕育剂随铁水流一起倒下进行随铁水流孕育，铁水进入球化包 后再进行包内孕育，控制球化加工时间60sec 90sec ；IV、从球化包将铁水浇注入型腔，且使用漏斗随浇注加入铁水总质量0.15%的孕育剂 进行随浇注孕育，控制浇注时间6min以内，充型时间25sec以内，打箱时间大于M小时。
6.根据权利要求5所述的零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其 特征是所述球化剂之一为埃肯低镁低稀土球化剂，其中含Mg 5. 5% 6. 2%;Re :0. 4% 0. 6%。
7.根据权利要求5所述的零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其特征是所述孕育剂之一为埃肯低镁孕育剂，其中含Ba 3% ；Ca 2% ；Aetbx 1. 5%。
8.根据权利要求5所述的零下40°C下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法，其特 征是备料中所述生铁含C :3. 0 4. 0% ；Si 0 0. 02% ；Mn 0% ；P 0 0. 02% ；S 0 0. 01% ；Cr :0 0. 02%，Ti 0 ；所述废钢含 C :0. 06 0. 6% ；Si ^ 0. 06 % ;Mn ^ 0. 3% ； P^O. 06% ；S ^ 0. 05% ；所述硅铁含 Si 70 80%。
全文摘要
本发明公开了一种零下40℃下动车组转向架用球墨铸铁轴箱的铸造方法。按重量配比生铁88％～92％，废钢8％～11％，硅铁1.7％～2.0％，增碳剂0.2％～0.24％进行备料，采用中频感应电炉熔炼成铁水，调整其重量成分C3.6～3.8、Si1.9～2.5、Mn≤0.05、P≤0.02、S≤0.01、其余为Fe，然后在炉温达1550℃时，将净化处理后铁水进行球化、浇注、充型并打箱，并在球化和浇注过程中分三次进行孕育加工。由该铸造方法制得的球墨铸铁轴箱，抗拉强度达到400MPa，屈服强度260MPa，伸长率18％以上，-40℃下冲击功将达12J以上，可为寒冷地区高铁提供性能更加持续稳定、质量优良的轴箱。
文档编号B22D3/00GK102120253SQ201010610288
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者丁建中, 丁杰, 刘兴艳, 孙一, 孙冬玲, 尤其光, 彭路辉, 毛利平 申请人:常州华德机械有限公司