一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺，具体包括如下步骤：一、熔炼工序：1、备料；2、熔炼，二、球化及孕育工序：1、球化，2、出铁水，3、第一次扒渣，4、倒包孕育，5、第二次扒渣处理；三、铸造工序；四、热处理工序；五、机加工工序；本发明专利技术通过严格控制各原料的选材、配比加入顺序和加入方式等参数，从而将炉后化学成分控制在理想的范围内，使得铸造出的产品的金相检测指标优异，力学性能表现突出，工艺稳定、废品率低，完全满足高铁闸门的生产要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺
本专利技术属于铸造工艺领域，具体涉及一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺。
技术介绍
高铁刹车闸片通常采用QT500-7的材料及QT400-18L的材料，而球墨铸铁由于存在如下问题，而限制了其在高铁刹车闸片上的应用，比如：球墨铸铁的抗拉强度≥600Mpa，延伸率为≥3％，抗拉强度高，但是延伸率低，韧性差，且工艺不稳定，不能稳定的满足强度及延伸率同时达到要求，容易出现材质不合格如抗拉强度高而延伸率不合格；2)、内部容易出现缩松等缺陷，达不到标准的要求，造成批量废品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺。一、熔炼工序1、备料首先按照生铁、废钢、回炉料的质量比1:2.8～3.2:2.5～2.7称取生铁、废钢、回炉料进行主料备料；然后按主料备料量的1.5～2.5％称取增碳剂进行增碳剂备料，按主料备料量的0.4％称取碳化硅进行碳化硅备料，按主料备料量的1.3％称取球化剂进行球化剂备料，按主料备料量的0.8％称取粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂进行粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂备料，按主料备料量的0.18％称取粒径为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂进行粒径为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂备料，此外，还需准备增碳剂、75#硅铁、锰铁用作成分调整剂；2、熔炼首先向中频感应电炉中加入备料量1/4的废钢，然后加入备料量全量的增碳剂，然后再加入剩余的废钢备料，熔清后向其中加入备料量3/4的碳化硅，再加入备料量全量的生铁，及备料量全量的回炉料，升温至1420℃时，炉前快速检测C、Si含量，并通过添加增碳剂调整C含量为3.85～3.95％，通过添加75#硅铁调整硅含量为1.6-1.8％通过添加锰铁调整锰含量至0.3-0.5％；然后光谱取样确定炉前铁水成份；之后，继续升温，至1500℃时，加入剩余的碳化硅备料，然后升温至1570℃时静置1-2min；二、球化及孕育工序1、1吨的电炉料分两次进行球化，每次球化500Kg铁水；2、按球化包待球化铁水质量的1.3％，向球化包靠近炉体端的坝底部加入球化剂，然后按球化包待球化铁水质量的0.6％，加入粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂；砸实后在上面覆盖球墨铸铁铁豆或铁片，然后，将0.4％电解铜加入到球化包内坝的另一侧，块度不超过50mm，出铁时，铁水直接冲开；3、出铁水：将待球化铁水分两次从电炉中倒入球化包内，第一次出铁水时，出铁水量为球化包待球化铁水质量的3/4，球化反应时间为35～55秒后，按球化包待球化铁水质量的0.2％，向球化包中加入粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂，然后进行第二次出铁水，第二次出铁水时，将剩余的1/4待球化铁水125Kg从电炉导入球化包；球化前，升温至1570℃的铁水静置1～2min后，快速升温至1580℃，然后出炉球化；铁水由1570℃升温至1580的时间控制在30秒；4、倒包孕育：浇包预热后，按待浇注铁水质量的0.1％，向浇包底部投放0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂，然后向浇包内倒入球化后的铁水；5、倒入球化后的铁水前，对铁水进行光谱取样确定炉后铁水成分；6、扒渣两次，拔干净后用覆盖剂覆盖均匀；三、铸造工序：1、造型方式采用水平射砂无箱造型机，型腔的硬度要求85(砂型硬度，用“C”型硬度计测量)以上；2、浇注：控制铁水温度为1380-1440℃向型腔内浇注铁水，浇注时随流加入0.08％粒度为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂，并控制浇注时间小于等于6min；3、落砂浇注后，冷却40min后，待铸件温度低于550℃时，落砂，得铸件；四、热处理工序将铸件装入热处理炉中，以每小时小于等于80℃的升温速度升温至480℃，保温3小时，然后冷却至常温后出炉，得铸件。2、根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺，其特征在于，还包括以下步骤：五、机加工工序：1、采用磁吸盘吸紧铸件进行装卡；2、首先以铸件两侧的外形及内侧面为基准，加工底面和两个定位孔；留精加工余量为1mm；然后，以底面及两个定位孔为基准，加工内侧面及定位孔，最后以内侧面及两个定位孔为基准，加工底面及球形窝；加工过程中，粗铣进刀量不超过1.5mm；精加工进刀量0.5-0.2mm；3、机加工后垂直放置工件。进一步的，所述生铁采用优质球墨铸铁用生铁Q10；对所述优质球墨铸铁用生铁Q10的具体要求如下：一级一类一组；C>3.4％，Si0.5-1％，Mn<0.1％，S≤0.03％，P≤0.035％，Ti≤0.03％；杂质元素Cr、V、Pb、Bi、As、B、Al、Mo、Sb之和≤0.085％；表面质量：表面洁净，不得有炉渣、和砂料，不得有锈蚀，块度均匀。更进一步的，所述优质球墨铸铁用生铁Q10中，对阻碍石墨化的微量元素要求如下：S≤0.03％，P≤0.035％，Ti≤0.03％，V＜0.0007％，Al＜0.005％，B＜0.0005％，Sb＜0.0005％。进一步的，所述废钢采用优质碳素结构钢；对所述优质碳素结构钢的要求如下：化学成分：C＜0.50％，Si＜0.6％，S＜0.04％，P＜0.04％，Mn＜0.8％，Ti＜0.03％，Cr＜0.04％，Al＜0.05％；要求无锈蚀，最小厚度≥3mm，严禁混入合金钢或来历不明的其它废钢。进一步的，所述增碳剂：采用经过高温石墨化的增碳剂；对所述增碳剂的具体要求如下：固定碳≥98％，硫分≤0.3％，灰分≤0.5％，挥发份≤0.5％，水分≤0.5；粒度1-5mm，保持干燥，避免潮湿。进一步的，所述回炉料采用QT600的回炉料，并进行抛丸处理；所述碳化硅SiC要求如下：含量≥97％；粒度1-3mm；三氧化二铁≤1％；硫≤0.03％；铝≤0.05％。进一步的，所述球化剂：采用Mg8Re3球化剂；对所述球化剂的要求具体如下：避免受潮；Mg7.5-8.5％，Re2.5-3.5％，Si42-44％，Ca2-3％，Al≤0.5％，Ti≤0.5％；氧化镁含量≤1％；块度：5-25mm。进一步的，所述粒径为0.2-0.7mm硅钡钙孕育剂的成分要求如下：Si69-72％，Ba3-5％，Ca1-3.5％；所述粒径为1-3mm硅钡钙孕育剂的成分要求如下：Si69-72％，Ba3-5％，Ca1-3.5％。进一步的，铁水炉前化学成分为：C3.85-3.95％，Si1.6-1.8％，Mn0.3-0.5％，S≤0.02％，p≤0.035％；所述铁水炉后化学成分为：铁水炉后化学成分为：C3.6-3.8％；Si2.8-3.0％；Mn0.4-0.6％；S≤0.015％；P≤0.035％；Cu0.4-0.6％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：/n一、熔炼工序/n1、备料/n首先按照生铁、废钢、回炉料的质量比1:2.8～3.2:2.5～2.7称取生铁、废钢、回炉料进行主料备料；然后按主料备料量的1.5～2.5％称取增碳剂进行增碳剂备料，按主料备料量的0.4％称取碳化硅进行碳化硅备料，按主料备料量的1.3％称取球化剂进行球化剂备料，按主料备料量的0.8％称取粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂进行粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂备料，按主料备料量的0.18％称取粒径为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂进行粒径为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂备料，此外，还需准备增碳剂、75#硅铁、锰铁用作成分调整剂；/n2、熔炼/n首先向中频感应电炉中加入备料量1/4的废钢，然后加入备料量全量的增碳剂，然后再加入剩余的废钢备料，熔清后向其中加入备料量3/4的碳化硅，再加入备料量全量的生铁，及备料量全量的回炉料，升温至1420℃时，炉前快速检测C、Si含量，并通过添加增碳剂调整C含量为3.85～3.95％，通过添加75#硅铁调整硅含量为1.6-1.8％通过添加锰铁调整锰含量至0.3-0.5％；然后光谱取样确定炉前铁水成份；/n之后，继续升温，至1500℃时，加入剩余的碳化硅备料，然后升温至1570℃时静置1-2min；/n二、球化及孕育工序/n1、1吨的电炉料分两次进行球化，每次球化500Kg铁水；/n2、按球化包待球化铁水质量的1.3％，向球化包靠近炉体端的坝底部加入球化剂，然后按球化包待球化铁水质量的0.6％，加入粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂；砸实后在上面覆盖球墨铸铁铁豆或铁片，然后，将0.4％电解铜加入到球化包内坝的另一侧，块度不超过50mm，出铁时，铁水直接冲开；/n3、出铁水：将待球化铁水分两次从电炉中倒入球化包内，第一次出铁水时，出铁水量为球化包待球化铁水质量的3/4，球化反应时间为35～55秒后，按球化包待球化铁水质量的0.2％，向球化包中加入粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂，然后进行第二次出铁水，第二次出铁水时，将剩余的1/4待球化铁水125Kg从电炉导入球化包；/n球化前，升温至1570℃的铁水静置1～2min后，快速升温至1580℃，然后出炉球化；铁水由1570℃升温至1580的时间控制在30秒；/n4、倒包孕育：浇包预热后，按待浇注铁水质量的0.1％，向浇包底部投放0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂，然后向浇包内倒入球化后的铁水；/n5、倒入球化后的铁水前，对铁水进行光谱取样确定炉后铁水成分；/n6、扒渣两次，拔干净后用覆盖剂覆盖均匀；/n三、铸造工序：/n1、造型方式采用水平射砂无箱造型机，型腔的硬度要求85以上；/n2、浇注：控制铁水温度为1380-1440℃向型腔内浇注铁水，浇注时随流加入0.08％粒度为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂，并控制浇注时间小于等于6min；/n3、落砂/n浇注后，冷却40min后，待铸件温度低于550℃时，落砂，得铸件；/n四、热处理工序/n将铸件装入热处理炉中，以每小时小于等于80℃的升温速度升温至480℃，保温3小时，然后冷却至常温后出炉，得铸件。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
一、熔炼工序
1、备料
首先按照生铁、废钢、回炉料的质量比1:2.8～3.2:2.5～2.7称取生铁、废钢、回炉料进行主料备料；然后按主料备料量的1.5～2.5％称取增碳剂进行增碳剂备料，按主料备料量的0.4％称取碳化硅进行碳化硅备料，按主料备料量的1.3％称取球化剂进行球化剂备料，按主料备料量的0.8％称取粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂进行粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂备料，按主料备料量的0.18％称取粒径为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂进行粒径为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂备料，此外，还需准备增碳剂、75#硅铁、锰铁用作成分调整剂；
2、熔炼
首先向中频感应电炉中加入备料量1/4的废钢，然后加入备料量全量的增碳剂，然后再加入剩余的废钢备料，熔清后向其中加入备料量3/4的碳化硅，再加入备料量全量的生铁，及备料量全量的回炉料，升温至1420℃时，炉前快速检测C、Si含量，并通过添加增碳剂调整C含量为3.85～3.95％，通过添加75#硅铁调整硅含量为1.6-1.8％通过添加锰铁调整锰含量至0.3-0.5％；然后光谱取样确定炉前铁水成份；
之后，继续升温，至1500℃时，加入剩余的碳化硅备料，然后升温至1570℃时静置1-2min；
二、球化及孕育工序
1、1吨的电炉料分两次进行球化，每次球化500Kg铁水；
2、按球化包待球化铁水质量的1.3％，向球化包靠近炉体端的坝底部加入球化剂，然后按球化包待球化铁水质量的0.6％，加入粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂；砸实后在上面覆盖球墨铸铁铁豆或铁片，然后，将0.4％电解铜加入到球化包内坝的另一侧，块度不超过50mm，出铁时，铁水直接冲开；
3、出铁水：将待球化铁水分两次从电炉中倒入球化包内，第一次出铁水时，出铁水量为球化包待球化铁水质量的3/4，球化反应时间为35～55秒后，按球化包待球化铁水质量的0.2％，向球化包中加入粒径为1～3mm的硅钡钙孕育剂，然后进行第二次出铁水，第二次出铁水时，将剩余的1/4待球化铁水125Kg从电炉导入球化包；
球化前，升温至1570℃的铁水静置1～2min后，快速升温至1580℃，然后出炉球化；铁水由1570℃升温至1580的时间控制在30秒；
4、倒包孕育：浇包预热后，按待浇注铁水质量的0.1％，向浇包底部投放0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂，然后向浇包内倒入球化后的铁水；
5、倒入球化后的铁水前，对铁水进行光谱取样确定炉后铁水成分；
6、扒渣两次，拔干净后用覆盖剂覆盖均匀；
三、铸造工序：
1、造型方式采用水平射砂无箱造型机，型腔的硬度要求85以上；
2、浇注：控制铁水温度为1380-1440℃向型腔内浇注铁水，浇注时随流加入0.08％粒度为0.2～0.7mm的硅钡钙孕育剂，并控制浇注时间小于等于6min；
3、落砂
浇注后，冷却40min后，待铸件温度低于550℃时，落砂，得铸件；
四、热处理工序
将铸件装入热处理炉中，以每小时小于等于80℃的升温速度升温至480℃，保温3小时，然后冷却至常温后出炉，得铸件。


2.根据权利要求1所述的一种高强度高韧性高铁刹车闸片的生产工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
五、机加工工序：
1、采用磁吸盘吸紧铸件进行装卡；
2、首先以铸件两侧的外形及内侧面为基准，加工底面和两个定位孔；留精加工余量为1mm；然后，以底面及两个定位孔为基准，加工内侧面及定位孔，最后以内侧面及两个定位孔为基准，加工底面及球形窝；
加工过程中，粗铣进刀量不超过1.5mm；精加工进刀量0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连会，崔朝飞，
申请(专利权)人：河北裕龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13