CN101229578B - 一种列车用钢筒的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车用钢筒的制造工艺。本发明通过配料、熔炼、离心浇注、等温退火处理、后期处理五个过程生产离心铸造吸能压溃钢筒，它液体金属浇入由离心机带动旋转的模具中，使液体金属在离心力的作用下充填模具和凝固形成的一种铸造方法，同样在离心力的作用下经离心机高速运转，内孔由定量钢水自然形成。并且由于离心力的作用，使产品的材料组织很致密，而且采用特殊的热处理工艺，解决了产品的高强度与高韧性的矛盾，使产品的高强度与高韧性并存，在使用过程中产品能承受高速列车紧急制动的冲击力大于130吨，而不产生裂纹，又能起到缓冲作用，并且国产离心铸造钢筒价格只有进口价的40％。

Description

一种列车用钢筒的制造工艺

技术领域

本发明涉及高速列车所使用的吸能压溃装置钢筒缓冲装置，特别是种钢筒的制造方法。

背景技术

目前高速列车使用的吸能压溃缓冲装置具有冲击强度大，性能可靠的特点，缓冲装置中的关键部件合金钢钢筒其重要性尤为突出。每件钢筒承受紧急制动冲击力大于130吨，所以钢筒必须具有高强度、高韧性、高的组织致密及材料的均匀性，在机械性能中高强度与高韧能是互相矛盾的，其制造技术要求非常之高，主要体现在以下几方面：

1、钢筒的材料成份其合金含量低，而且各种合金含量要求非常严格，在合金熔炼过程中很难控制与掌握，更无相关的技术资料做参考，全靠进行反复的试验来摸索和总结经验，进行技术与工艺攻关。

2、钢筒材料的高机械性能，对影响其性能的杂质含量要求很高，如一般的钢材其S、P含量只要低于0.04％就可以，而合金钢钢筒材料的S、P含量要求低于0.023％与0.01％。杂质含量越低，其相关的冶炼技术要求也就越高，工艺的复杂性就越高。

3、钢筒整体的无缺陷性要求，按照《钢筒的技术条件》调质处理后经加工按GB/T5777《无缝钢管超声波探伤检验方法》进行超声波无损探伤检查，应达到等级C8级质量标准，铸钢产品要做到整体的无缺陷性，其技术难度大，只有采用特殊而又稳定的离心铸造工艺才可以达到。

4、钢筒整体组织的高致密性，而高强度与高韧性是矛盾的，通过特殊的热处理工艺《等温退火工艺》，解决高强度、高韧性之间的矛盾，使高强度、高韧性并存，按照《钢筒的技术条件》，钢筒本体材料的抗拉强度≥550Mp一种列车用钢筒的制造工艺，屈服强度≥365Mp一种列车用钢筒的制造工艺，延伸率δ≥25％。

现有的高速列车吸能压溃钢筒采用Φ95×8的无缝钢管生产试验，而无缝钢管只有韧性，强度达不到要求，在列车紧急制动时钢筒不能起到缓冲作用。

本发明的目的在于提供一种列车用钢筒的制造工艺。

本发明的目的是通过如下途径实现的：

一种列车用钢筒的制造工艺，其特征在于：该生产工艺按如下步骤完成：

A配料

生产钢筒所用的原料分别为：镍Ni、锰Mn、硅Si、铜Cu、纯铁Fe，钢筒材料按重量百分比，各组分的比例为：镍0.078、硅0.310、锰0.480、铜0.150、纯铁98.859、碳0.090、硫0.023、磷0.010；

B熔炼

根据配比先将材料中的镍、铜、纯铁加入到中频炉内熔炼，待镍、铜、纯铁熔化后，钢温在1320～1350℃时进行第一次脱氧处理，时间3～5分钟，然后根据配比加入硅、锰进行第二次脱氧处理，渣料变成白色时脱氧完成，即可排渣出炉，得钢水6；

C.离心浇注

浇注20分钟前将坩埚包5烤红，按产品毛坯尺寸将定量钢水6倒入坩埚包5内，最后加入排渣剂草灰，开启离心机1，转速调至每分钟1150～1250转，带动模具3绕旋转轴2轴心旋转，坩埚包5内的钢水6经浇注槽4快速浇注至模具3，待粗成品成型凝固后，关闭离心机1，卸模将粗成品拨出，并立即作保温处理，等缓冷至200℃以下自然堆放；

D.等温退火处理

将粗成品装入加热炉内，加温至750℃，保持恒温3小时，自然冷却至500℃，保持恒温2小时，再加温至600℃，保持恒温2小时，加温至700℃，保持恒温3小时，加温至800℃，保持恒温4小时，然后按技术要求温度加至840℃，保持恒温4小时；上述步骤结束后，关闭电源，产品随炉冷却，低于200即可出炉；

E.后期处理

出炉后按产品图纸要求进行机加工，淬火表面磨削处理后即成成品。

钢筒材料按重量百分比，各组分的比例为：镍0.078、硅0.310、锰0.480、铜0.150、纯铁98.859、碳0.090、硫0.023、磷0.010。

本发明采用卧式离心机倾斜式浇注法生产离心铸造吸能压溃钢筒，它液体金属浇入由离心机带动旋转的模具中，使液体金属在离心力的作用下充填模具和凝固形成的一种铸造方法，同样在离心力的作用下经离心机高速运转，内孔由定量钢水自然形成。并且由于离心力的作用，使产品的材料组织很致密，而且采用特殊的热处理工艺，解决了产品的高强度与高韧性的矛盾，使产品的高强度与高韧性并存，在使用过程中产品能承受高速列车紧急制动的冲击力大于130吨，而不产生裂纹，又能起到缓冲作用，并且国产离心铸造钢筒价格只有进口价的40％。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明离心浇注装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明按如下步骤完成：

实施例一：

A.配料

按重量百分比，生产钢筒所用的材料中各组分比值分别为：镍Ni、硅Si、锰Mn、铜Cu、纯铁Fe、碳C、硫S、磷P。

每件重量计算：

计算公式：JI×L(R²-r²)r

        ＝3.14×256(51²-38.5²)7.8

        ＝3.14×0.256×0.001119×7.8

        ＝7.016

每件重量7.016kg。

配料装炉熔炼按产品毛坯重量7.016kg/件，20件每炉计算合计140.32kg，加3％的冶炼损耗，计144.53kg，分别为Ni0.12kg、Mn0.71kg、Si0.46kg、Cu0.23kg、Fe147.35kg。由于上述原料在同程度含有碳、硫、磷三种元素，故无需额外添加上述三种，经计算可得，上述材料中含碳0.130公斤、硫0.033公斤、磷0.014公斤。

B.熔炼

根据配比先将材料中的镍、铜、纯铁加入到中频炉内熔炼，待镍、铜、纯铁熔化后，钢温在1320～1350℃时进行第一次脱氧处理，时间3～5分钟，然后根据配比加入硅、锰进行第二次脱氧处理，渣料变成白色时脱氧完成，即可排渣出炉，得钢水。

C.离心浇注

如图1所示，浇注20分钟前将坩埚包5烤红，按产品毛坯尺寸将定量钢水6倒入坩埚包5内，最后加入排渣剂草灰，开启离心机1，转速调至1150～1250转，带动模具3绕旋转轴2轴心旋转，坩埚包5内的钢水6经浇注槽4快速浇注至模具3，待粗成品成型凝固后，关闭离心机1，卸模将粗成品拨出，并立即作保温处理，等缓冷至200℃以下自然堆放。

D.等温退火处理

将粗成品装入加热炉内，加温至750℃，保温3小时，自然冷却至500℃，保温2小时，再加温至600℃，保温2小时，加温至700℃，保温3小时，加温至800℃，保温4小时，然后按技术要求温度加至840℃，保温4小时。上述步骤结束后，关闭电源，产品随炉冷却，低于200℃即可出炉。

注：等温退火处理，是改变材料组织结构，使材料的机械性能相互存在矛盾得到解决的一种特殊的热处理方法。温度控制由电炉控制柜温度控制仪自动控制。

E.后期处理

出炉后按产品图纸要求进行机加工，淬火表面磨削处理后即成成品。

Claims (1)

1.一种列车用钢筒的制造工艺，其特征在于：该生产工艺按如下步骤完成：

A.配料：

生产钢筒所用的原料分别为：镍Ni、锰Mn、硅Si、铜Cu、纯铁Fe，钢筒材料按重量百分比，各组分的比例为：镍0.078、硅0.310、锰0.480、铜0.150、纯铁98.859、碳0.090、硫0.023、磷0.010；

B.熔炼：

根据配比先将材料中的镍、铜、纯铁加入到中频炉内熔炼，待镍、铜、纯铁熔化后，钢温在1320～1350℃时进行第一次脱氧处理，时间3～5分钟，然后根据配比加入硅、锰进行第二次脱氧处理，渣料变成白色时脱氧完成，即可排渣出炉，得钢水[6]；

C.离心浇注：

浇注20分钟前将坩埚包[5]烤红，按产品毛坯尺寸将定量钢水[6]倒入坩埚包[5]内，最后加入排渣剂草灰，开启离心机[1]，转速调至1150～1250转，带动模具[3]绕旋转轴[2]轴心旋转，坩埚包[5]内的钢水[6]经浇注槽[4]快速浇注至模具[3]，待粗成品成型凝固后，关闭离心机[1]，卸模将粗成品拨出，并立即作保温处理，等缓冷至200℃以下自然堆放；

D.等温退火处理：

将粗成品装入加热炉内，加温至750℃，保持恒温3小时，自然冷却至500℃，保持恒温2小时，再加温至600℃，保持恒温2小时，加温至700℃，保持恒温3小时，加温至800℃，保持恒温4小时，然后按技术要求温度加至840℃，保持恒温4小时；上述步骤结束后，关闭电源，产品随炉冷却，低于200℃即可出炉；

E.后期处理：

出炉后按产品图纸要求进行机加工，淬火表面磨削处理后即成成品。

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