CN102051520B - 磁悬浮列车复合梁连接件及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮列车复合梁连接件，按重量百分比其包括Si：1.8-2.2%，Mn：0.1-0.2%，Cu：0.2-0.3%，Ni：0.9-1.1%，其余为铁和不可避免的杂质。并公开了一种上述磁悬浮列车复合梁连接件铸造方法，通过在铁水中加入Cu、Ni、Mn合金元素来稳定和细化一定数量的珠光体，既保证所需的强度，又保持所需的延伸率和冲击韧性；采用随流孕育加型内孕育的强化孕育方法可发挥最佳孕育效果，可细化晶粒和石墨球，也可提高铸件强度和冲击韧性，从而使该磁悬浮列车复合梁连接件在各方面性能均可达到技术指标要求，能满足磁悬浮列车的使用要求，可保证磁悬浮列车正常运行。

Description

磁悬浮列车复合梁连接件及其铸造方法

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，特别涉及一种磁悬浮列车工程中使用的高强度高韧性复合粱连接件以及这种连接件的铸造方法。

背景技术

磁悬浮列车复合梁连接件是一种高强度、高韧性并对低温冲击有一定要求的球墨铸铁件。

该连接件主要的技术要求如下：

上述连接件材质技术要求均高于我国和德国同牌号要求：相同强度时，延伸率高出4个百分点，增加了对低温冲击的要求，硬度范围缩小。同时，连接件使用具有永久性，它约有四分之一埋入混凝土中，不允许撤换，这种要求在国际上也是很特殊很高的。因此，该复合梁连接件具有较高的技术要求和较大的生产难度，目前国内生产厂家制造的铸件很难达到上述技术指标要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能符合上述技术要求的磁悬浮列车复合梁连接件。

一种磁悬浮列车复合梁连接件，按重量百分比其包括Si：1.8-2.2％，Mn：0.1-0.2％，Cu：0.2-0.3％，Ni：0.9-1.1％，其余为铁和不可避免的杂质。

优选的，按重量百分比其包括Si：2％，Mn：0.15％，Cu：0.25％，Ni：1％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明还公开一种上述磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其包括如下步骤：

1)将生铁、回炉料及废钢放入中频炉中进行熔炼，并加入锰、镍和铜，使溶化后铁水的成分质量百分比达到：Mn：0.1-0.2％，Cu：0.2-0.3％，Ni：0.9-1.1％，其余为铁和不可避免的杂质；

2)使用高压造型机制造所述复合梁连接件的砂型；

3)向砂型中注入铁水进行浇注，浇注过程中随铁水加入孕育剂进行随流孕育，孕育剂的质量为所浇注铁水质量的0.1-0.2％；

4)浇注完成后冷却铸件。

优选的，在步骤4)进行冷却时，在复合梁连接件较厚的部位采用冷铁进行冷却，冷铁需在砂型造型时放置。

优选的，在步骤3)浇注过程中，同时在砂型的浇注通道内设置孕育块，使铁水经过该孕育块时进行型内孕育。

优选的，步骤3)中，浇注温度控制在1350-1450℃之间。

优选的，在步骤1)中所采用的生铁为本溪生铁，所采用的废钢中Mn的含量小于等于0.2％。

上述技术方案具有如下有益效果：该磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法通过在铁水中加入Cu、Ni、Mn合金元素来稳定和细化一定数量的珠光体，既保证所需的强度，又保持所需的延伸率和冲击韧性；采用随流孕育加型内孕育的强化孕育方法可发挥最佳孕育效果，可细化晶粒和石墨球，也可提高铸件强度和冲击韧性，从而使该磁悬浮列车复合梁连接件在各方面性能均可达到技术指标要求，能满足磁悬浮列车的使用要求，可保证磁悬浮列车正常运行。

具体实施方式

一种磁悬浮列车复合梁连接件，其使用的合金按重量百分比其包括Si：1.8-2.2％，Mn：0.1-0.2％，Cu：0.2-0.3％，Ni：0.9-1.1％，其余为铁。作为一种优选，该合金按重量百分比包括Si：2％，Mn：0.15％，Cu：0.25％，Ni：1％，其余主要为铁，还包括一些不可避免的杂质。

由于硅可降低球铁低温脆性转变温度，提高和稳定低温冲击值，特别是在低温时，硅原子的活性较低，硅原子固溶于基体中阻碍晶体晶面滑移，使试样向脆性断裂转化，冲击值下降较大，故硅量不能高，硅的含量应选择Si：1.8-2.2％之间。

锰是促进和稳定珠光体元素，偏析于晶间，增加锰量，可提高强度，但会降低延伸率和冲击韧性(冲击值)，故锰应控制在较低水平，即Mn≤0.2％。

铜也是促进和稳定珠光体元素，大部分均布于晶粒内，加少量铜(Cu＜0.3％)，可提高强度，对延伸率和冲击韧性(冲击值)的影响比锰小些，故选择Cu：0.2-0.3％。

镍的原子半径小于铁的原子半径，可固溶于晶粒内。加入少量的镍(Ni0.1-1.1％)，可细化珠光体，增加强度，而对韧性减损较少，考虑到抗拉强度要求500MPa以上，故选择Ni：0.9-1.1％。

本发明还公开了一种上述磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其包括如下步骤：

1)将生铁、回炉料及废钢放入5吨的中频电炉中进行熔炼，并加入锰、镍和铜，使溶化后铁水的成分质量百分比达到：Mn：0.1-0.2％，Cu：0.2-0.3％，Ni：0.9-1.1％，其余为铁和不可避免的杂质。所使用的生铁为本溪生铁，所使用的废钢为低锰废钢，Mn的含量小于等于0.2％(重量百分比)，采用优质的本溪生铁和低锰废钢，减少磷等有害元素，减少其他杂质，有利于减少晶间杂质，有利于提高韧性。采用5吨中频电炉熔炼铁水，有利于除渣除气，可提高铁水的纯净度。

2)使用HWS高压造型机制造所述复合梁连接件的砂型，提高砂型紧实度，即提高铸型的刚度，有利于铸件致密。

3)向砂型中注入铁水进行浇注，浇注过程中随铁水加入孕育剂进行随流孕育，孕育剂的质量为所浇注铁水质量的0.1-0.2％，同时在砂型的浇注通道内设置孕育块，使铁水经过该孕育块时进行型内孕育，浇注温度控制在1350-1450℃之间。采用随流孕育加型内孕育的强化孕育方法可发挥最佳孕育效果，可细化晶粒和石墨球，提高铸件强度和冲击韧性(冲击值)。浇注温度选择1350-1450℃，既考虑到铸件需要一定的冷却速度，又兼顾到孕育剂的熔化与扩散。

4)浇注完成后冷却铸件，为保证复合梁连接件较厚的部位与较薄部位的基体组织相近，在复合梁连接件较厚的部位采用冷铁加速其冷却，冷却完成后即可从砂型中取出该复合梁连接件。

该磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法通过在铁水中加入Cu、Ni、Mn合金元素来稳定和细化一定数量的珠光体，既保证所需的强度，又保持所需的延伸率和冲击韧性；采用随流孕育加型内孕育的强化孕育方法可发挥最佳孕育效果，可细化晶粒和石墨球，也可提高铸件强度和冲击韧性，从而使该磁悬浮列车复合梁连接件在各方面性能均可达到技术指标要求，能满足磁悬浮列车的使用要求，可保证磁悬浮列车正常运行。

下面对4组采用上述方法制得的复合梁连接件的质量进行检测，其检测结构如下表所示：

从上表检测结果可知，采用上述方法制造的磁悬浮列车复合梁连接件各方面性能均可达到技术指标要求，能满足磁悬浮列车的使用要求，因此可有效保证磁悬浮列车正常运行，为我国的磁悬浮交通的快速发展提供了有力的保障。

以上对本发明实施例所提供的磁悬浮列车复合梁连接件及其铸造方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种磁悬浮列车复合梁连接件，其特征在于，按重量百分比其包括Si：1.8-2.2%，Mn：0.1-0.2%，Cu：0.2-0.3%，Ni：0.9-1.1%，其余为铁和不可避免的杂质，所述磁悬浮列车复合梁连接件的基体组织含有一定数量的珠光体。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮列车复合梁连接件，其特征在于，按重量百分比其包括Si：2%，Mn：0.15%，Cu：0.25%，Ni：1%，其余为铁和不可避免的杂质。

3.一种磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1）将生铁、回炉料及废钢放入中频电炉中进行熔炼，并加入锰、镍和铜，使溶化后铁水的成分质量百分比达到：Mn：0.1-0.2%，Cu：0.2-0.3%，Ni：0.9-1.1%，其余为铁和不可避免的杂质；

2）使用高压造型机制造所述复合梁连接件的砂型；

3）向砂型中注入铁水进行浇注，浇注过程中随铁水加入孕育剂进行随流孕育，孕育剂的质量为所浇注铁水质量的0.1-0.2%；

4）浇注完成后冷却铸件。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其特征在于：在步骤4）进行冷却时，在复合梁连接件较厚的部位采用冷铁进行冷却。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其特征在于：在步骤3）浇注过程中，同时在砂型的浇注通道内设置孕育块，使铁水经过该孕育块时进行型内孕育。

6.根据权利要求3所述的磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其特征在于：步骤3）中，浇注温度控制在1350-1450℃之间。

7.根据权利要求3所述的磁悬浮列车复合梁连接件的铸造方法，其特征在于：在步骤1）中所采用的生铁为本溪生铁，所采用的废钢中Mn的含量小于等于0.2%。